(57)【要約】【課題】部分適合マスクを用いることにより、暗号化された画像を不正に取り出すことを抑制できる画像記録方法を提供する。【解決手段】光にランダムな位相成分を付加するランダム位相マスクを用いて光学的暗号化を行いながらホログラムメモリ媒体に画像データを記録する画像記録方法である。オリジナル画像データ３と、該オリジナル画像データ３の階調を反転した階調反転ダミー画像データ４と、画像を形成する複数の画素の明るさがランダムなランダムダミー画像データ５とを、それぞれの画像データ３，４，５毎に互いに異なるランダム位相マスクを順次用いて同一の画像データ記録位置に位相多重記録する。【選択図】図１
2007232919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光にランダムな位相成分を付加するランダム位相マスクを用いて光学的暗号化を行いながらホログラムメモリ媒体に画像データを記録する画像記録方法であって、オリジナル画像データと、該オリジナル画像データの階調を反転した階調反転ダミー画像データと、画像を形成する複数の画素の明るさがランダムなランダムダミー画像データとを、それぞれの画像データ毎に互いに異なるランダム位相マスクを順次用いて同一の画像データ記録位置に位相多重記録することを特徴とする画像記録方法。
【請求項２】
複数のオリジナル画像データと、それぞれのオリジナル画像の階調反転ダミー画像データと、１つのランダムダミー画像データとを位相多重記録することを特徴とする請求項１記載の画像記録方法。
【請求項３】
ホログラムメモリ媒体はフォトリフラクティブ結晶とし、画像データを有する物体光に位相成分を付加して該物体光を前記フォトリフラクティブ結晶の一端面側から該フォトリフラクティブ結晶に入力し、前記物体光と交わる方向から該物体光の干渉用の参照光をランダム位相マスクを介して入力することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的暗号化手法におけるセキュリティの向上を可能とする画像記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ランダム位相マスクを用いた光学的暗号化手法は、人間の目に映らない光の位相情報を暗号鍵として用いるため、膨大な数の鍵を作成することが可能であり、実時間内での鍵の検索は不可能である。また、光の性質により、多くの位相情報を一括して扱うことができるため、これまで多くのホログラッフィクメモリが提案されている（例えば、非特許文献１、２、３参照。）。
【０００３】
このようなランダム位相マスクを用いた光学的暗号化手法においては、暗号・復号鍵として、光にランダムな位相成分を付加するランダム位相マスクを用いる。画像データ等の情報記録時にランダム位相マスクを用いて記録を行うと、記録した情報の復号時に、例えば図８に示すように、正しい復号マスク（適合マスク）を用いて読み出し光１１の照射を行い、適合マスクから発生する回折光を用いれば、正しく復号することができるが、復号時に、適合マスクを用いて復号を行わない場合、出力画像は白色雑音化する。
【０００４】
そのため、ランダム位相マスクを用いた光学的暗号化手法は、適合マスクを有するユーザーのみが暗号化された画像を正しく取り出すことができ、高いセキュリティを持った認証機構を構築することが可能となると言われてきた。
【０００５】
図３には、ランダム位相マスクを用いた光学的暗号化手法の一例である、二光波暗号方式の画像記録過程が模式的に示されている。同図に示すように、ホログラムメモリ媒体としてのフォトリフラクティブ結晶７の一端面側から物体光８を入力し、該物体光８と交わる方向から該物体光８の干渉用の参照光９をランダム位相マスク２を介して入力する。前記画像データを有する物体光８には、位相マスク（ランダム位相マスク）１によって位相成分を付加し、この光をレンズ６により集光してフォトリフラクティブ結晶７に入力する。
【０００６】
なお、位相マスク１は正しい復号が行われなかった場合に、出力光を白色雑音化させるために用いるものである。物体光８は、この位相マスク１によって変調され、一方、参照光９がランダム位相マスク２によって変調される。フォトリフラクティブ結晶７内においてこれら二光波（８，９）が干渉することによって誘起されるホログラムとして、白色雑音化された画像データが記録される。
【０００７】
図４は、このようにして記録した画像データの復号・再生過程を模式的に示すものであり、復号にはランダム位相マスクを復号マスク１０として用い、読み出し光１１を入射させる。正しく復号を行うには、復号マスク１０が、画像データ記録時に用いたランダム位相マスク２と位相共役な分布を持つ適合マスクである必要があり、さらに、前記参照光９（同図には図示せず）と対向伝播するように読み出し光１１を入射させる必要がある。
【０００８】
復号マスク１０が適合マスクであった場合（復号マスク１０ａを用いた場合）、正しい復号が行われ、レンズ６を介して出力される出力光１２のデータ１２ａは、オリジナル画像データ３と同じデータであり、このデータが光検出器等を用いて検出される。
【０００９】
一方、正しい復号が行われなかった場合（不適号マスクである復号マスク１０ｂを用いた場合）、出力光１２のデータ１２ｂは、白色雑音化されたデータとなるだけでなく、ホログラムの厚さ方向において回折光の打ち消しあいが生じ、出力光強度が著しく低下する。
【００１０】
なお、ここで、画像データの復号・再生過程における出力の違いを図９を用いて説明する。この図は、復号・再生過程における回折光の概念図であり、空間的な位相分布を持つ参照光９が独立した３本の光波Ａ，Ｂ，Ｃから構成され、読み出し光１１が独立した３本の光波Ａ’，Ｂ’，Ｃ’から構成されていると仮定し、物体光８が参照光Ａと作用する領域をα、同様に，参照光Ｂ，Ｃと作用する領域をそれぞれβ、γと仮定している。また、暗号化時に用いたランダム位相マスク２によって、暗号化された情報はすべて領域α、β、γに均一に分散されて記録されているものとする。
【００１１】
図９（ａ）には、復号マスク１０として適合マスク１０ａを用いた復号の概念図を示す。この場合、画像を白色雑音化し暗号化する機能、つまり暗号化時に参照光９が物体光８に与えた位相分布が、読み出し光１１の照射によって打ち消されるため、発生する回折光の位相が一致し、結果として互いに強めあう。このとき、出力光１２をＣＣＤカメラなどの光検出器で観測することにより記録した画像を正しく取り出すことができる。
【００１２】
一方、図９（ｂ）には、復号マスク１０として不適合マスク１０ｂを用いた復号の概念図を示す。この場合、各相互作用領域から発生する回折光の位相がランダムであるため、各回折光が重なりあい、打ち消しあった結果、出力光強度はほぼ０になる。加えて、用いた復号マスクが適合マスクと比べ低相関である場合、位相マスク１は、回折光を白色雑音化させる機能を有するので、データは白色雑音化される。以上のことより適合マスクを持たない第三者は出力画像から暗号化された画像を判別することはできない。
【００１３】
【非特許文献１】Double Random Phase Encryption：Bahram Javidi, Guanshen Zhang, and Jian Li: “Encryptedoptical memory using double-random phase encoding”, Appl.Opt.36, 1054-1058,1997.
【非特許文献２】two-wave encryption method： Akifumi Mita, Atsushi Okamoto, Noriyasu Tsuji and Masatoshi Bunsen: “High PerformanceEncryption Method and All-optical Authentic Memory with Photorefractive Crystal”,Proceedings of SPIE (Advanced Optical Storage Technology, Shanghai, China), vol. 4930, pp. 351-358, 2002.
【非特許文献３】P. Yeh, T. Y. Chang and M. Ewbank: “Modelfor mutually pumped phase conjugation”, J. opt. Soc. Am. B 5, 1743-1749, 1988.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、近年、例えば図１０に示すように、適合マスクの一部の情報をもったマスク(部分適合マスク)に、部分的に読み出し光１１を与えて発生する回折光を用いても、暗号化された画像を、ある程度、復号できることが分かった。
【００１５】
これは、読み出し光１１が照射された領域が持つ位相情報は、部分的にではあるが適合マスクの持つ位相情報と空間的に一致していることに加え、暗号鍵として用いたランダム位相マスク２によって暗号化された画像がホログラム全領域に均一に拡散されているためである。
【００１６】
つまり、図９（ａ）において、適合マスク１０ａの大部分に覆いを施し、相互作用領域αにのみ読み出し光１１が入射されるとした場合、例えば図１１に示すような、部分適合マスク１８を用いた復号の概念図が形成されるが、この図に示されるように、領域αには、適合マスクを用いた場合に領域αに与えられる位相分布と空間的に等しい位相分布を与える読み出し光Ａ’が入射されることになる。
【００１７】
つまり、図１１において、領域αから発生する回折光に影響を与える光波が存在しないことと、領域αには暗号化された画像の全情報が記録されていることから、出力画像として暗号化された画像を、完全にではないが取り出すことが可能となる。
【００１８】
なお、読み出し光１１は、適合マスクと同じ大きさのマスク全体ではなく、部分適合マスク１８の部位のみに照射されていなければならない。たとえ、部分的に適合するマスクを用いる場合でも読み出し光１１をマスク領域全体に照射した場合には、暗号化された画像の復号はできない。
【００１９】
本発明者は、上記のような部分適合マスク１８を用いての画像読み出しを実験によっても明らかにしており、図１２には、本発明者が上記実験に用いた実験系を模式的に示す。この実験ではホログラムメモリ媒体として、Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３結晶のフォトリフラクティブ結晶７（７ａ）を用い、ＤＰＣＭ（相互励起型位相共役器）の形成のために用いるためにＢａＴｉＯ３結晶のフォトリフラクティブ結晶７（７ｂ）を用い、光源２０として波長５１４ｎｍのＡｒ＋レーザを用い、ランダム位相マスク２として、十分ランダム性が高いすりガラスを用いた。
【００２０】
なお、同図において、符号２１〜２５はミラー。２６はビームスプリッタ、２７〜２９は半波長板、３１〜３３は偏光ビームスプリッタ、３４，３５はビームエクスパンダー（拡大縮小光学系）、３６〜４２はレンズ、４３はＣＣＤカメラをそれぞれ示す。
【００２１】
正しい復号を行うために、補助光１７と、フォトリフラクティブ７ａを透過した参照光９とによって、フォトリフラクティブ結晶７ｂ内に生成されるＤＰＣＭを用い、ランダム位相マスク２によって変調された参照光９と共役な位相分布を持つ読み出し光１１を作成した。
【００２２】
ここで、画像情報をのせた物体光８と、参照光９とがフォトリフラクティブ結晶７ａ内で干渉し、ホログラムを形成した後、十分時間が経過してから物体光８を消す。このとき、ランダム位相マスク２によって変調された参照光９と位相共役である光波が、フォトリフラクティブ結晶７ｂから読み出し光１１としてフォトリフラクティブ結晶７ａに入射する。なお、部分適合マスクはランダム位相マスク２の直前にナイフエッジ４４を配置することで作成する。入力光は０．３Ｗであり、適合マスクの大きさは直径１６ｍｍ２、部分適合マスクの大きさは直径４ｍｍ２であった。
【００２３】
この実験系において、適合マスクを用いた復号画像データを図１３（ａ）に示し、部分適合マスクを用いた復号画像データを図１３（ｂ）に示す。また、適合マスクを用いた復号の出力光強度は１３３９ｎＷ、部分適合マスクを用いた復号の出力光強度は２９０ｎＷであった。
【００２４】
部分適合マスクを透過する光量は適合マスクを透過する光量に比べて減少しているため、部分適合マスクを用いた場合には、その出力光強度は低くなる。しかしながら、図１３（ｂ）に示す画像も、図１３（ａ）に示す画像と同様の画像であると認識できる画像であり、高感度な光検出器を用いることで、部分適合マスクを用いて形成した回折光によって、暗号化された画像を、ある程度、復元することが可能となることが分かる。
【００２５】
このように、部分適合マスクを用いた復号を行うということは、復号マスクとして用いるランダム位相マスクの大きさが減少するということであり、ランダム位相マスクが持つ情報が減少し、作成できる鍵数が減少するということである。そして、鍵数の減少は、鍵の解読が容易になることを意味している。
【００２６】
そこで、本発明者は、同じ大きさのマスクを無作為に作成した場合に、ランダム位相マスクの大きさが小さくなるにつれて、その鍵情報が減少することが、互いのランダム位相マスク間の相関にどのような影響をもたらすかを確認した。その結果を図１４に示す。解析ではランダム位相マスクの大きさをピクセル数で表し、その階調数はπとした。また、各ランダム位相マスクは無作為に作成するため、施行を５００回繰り返し、その平均値をとった。
【００２７】
同図から分かるように、ピクセル数が減少し、ランダム位相マスクの持つ鍵情報が減少するにつれて、無作為に作成した同じ大きさのマスク間において、より高い相関を持つマスクを作成できることがわかる。つまり、画像データ記録時に用いたランダム位相マスクと適合する適合マスクを無作為に作成することは困難であっても、無作為に作成したランダム位相マスクにおける一部は適合する（鍵情報が減少した部分適合マスク間においては相関を持つようになる）可能性が高くなる。
【００２８】
なお、ランダム位相マスクを用いた光学的暗号化手法において、暗号化された画像は復号マスクと適合マスクとの相関に応じて再生される。したがって、多重ホログラム中のある任意の一つのホログラムに対する適合マスクを用いた場合、適合マスク間ではほぼ相関が存在しないため、選択したホログラムに対応する再生画像が得られるが、部分適合マスクを用いた復号を行った場合、部分適合マスク間で高い相関を持つようになるため、各ホログラムから暗号化された画像が再生されることとなり、重ね合わさった画像が出力されることになる。
【００２９】
そのため、１つのホログラムメモリ媒体に単純な画像が低多重記録された場合は、部分適合マスクを用いた復号によって出力画像から暗号化された画像が取り出される危険性が生じる。
【００３０】
このように、部分適合マスクを用いることで暗号化された画像を取り出すことが可能ということは、適合マスクが持つ鍵情報よりも少ない鍵情報を持つ復号マスクを用いて解読が可能であるということであり、このような部分適合マスクの作成およびこの部分適合マスクを用いた検索は、適合マスクを作成してデータを読み出す場合に比べ、容易であるため、暗号化された画像が第三者によって解読される危険性が高まる。
【００３１】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、部分適合マスクを用いることにより、暗号化された画像を不正に取り出すことを抑制できる画像記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、光にランダムな位相成分を付加するランダム位相マスクを用いて光学的暗号化を行いながらホログラムメモリ媒体に画像データを記録する画像記録方法であって、オリジナル画像データと、該オリジナル画像データの階調を反転した階調反転ダミー画像データと、画像を形成する複数の画素の明るさがランダムなランダムダミー画像データとを、それぞれの画像データ毎に互いに異なるランダム位相マスクを順次用いて同一の画像データ記録位置に位相多重記録する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３３】
また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記複数のオリジナル画像データと、それぞれのオリジナル画像の階調反転ダミー画像データと、１つのランダムダミー画像データとを位相多重記録することを特徴とする。
【００３４】
さらに、第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記ホログラムメモリ媒体はフォトリフラクティブ結晶とし、画像データを有する物体光に位相成分を付加して該物体光を前記フォトリフラクティブ結晶の一端面側から該フォトリフラクティブ結晶に入力し、前記物体光と交わる方向から該物体光の干渉用の参照光をランダム位相マスクを介して入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、オリジナル画像データと、その階調反転ダミー画像データと、画像を形成する複数の画素の明るさがランダムなランダムダミー画像データとを、それぞれの画像データ毎に互いに異なるランダム位相マスクを順次用いて光学的暗号化を行いながらホログラムメモリ媒体の同一の画像データ記録位置に位相多重記録するので、記録時のランダム位相マスクと部分的に適合する領域を有する部分適合マスクを用いて読み出しを行った場合に、読み出される画像データは、オリジナル画像と階調反転ダミー画像データとランダムダミー画像データとの重なり合った画像データとなる確率が高くなる。
【００３６】
つまり、部分適合マスクは、各画像記録時に用いるランダム位相マスクに比べて大きさが小さいので、各画像記録時に用いたランダム位相マスクとの相関が高くなり、通常は、その分だけ、部分適合マスクを用いることによるオリジナル画像データの不正読み出しの確率が高くなるが、本発明においては、オリジナル画像データと共に、その階調反転ダミー画像データとランダムダミー画像データとを位相多重記録することにより、部分適合マスクを用いての読み出し時には、これらの画像データが重なり合った画像データが読み出されることになり、オリジナル画像データの読み出しを困難にすることができる。
【００３７】
したがって、本発明によれば、ランダム位相を用いて情報を暗号化し、通信・記録・情報処理を行う場合のセキュリティを向上させることができ、ホログラム多重数の制約を受けずに使用できるようになる。
【００３８】
また、本発明において、複数のオリジナル画像データと、それぞれのオリジナル画像の階調反転ダミー画像データと、１つのランダムダミー画像データとを位相多重する構成によれば、複数のオリジナル画像データを記録する際に、ランダムダミー画像データは１つ記録すればよいため、その分だけ多くのオリジナル画像データを多重記録できる。
【００３９】
さらに、本発明において、ホログラムメモリ媒体はフォトリフラクティブ結晶とし、画像データを有する物体光に位相成分を付加して該物体光を前記フォトリフラクティブ結晶の一端面側から該フォトリフラクティブ結晶に入力し、前記物体光と交わる方向から該物体光の干渉用の参照光をランダム位相マスクを介して入力する構成によれば、画像データを有する物体光に位相成分を付加し、さらに、参照光をランダム位相マスクを介して入力することにより、オリジナル画像データの不正読み出しをより一層防止できるし、フォトリフラクティブ結晶をホログラムメモリ媒体として適用することにより、厚いホログラムを記録できる（ホログラムの多重度を高めることができる）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。
【００４１】
本実施形態例は、光にランダムな位相成分を付加するランダム位相マスクを用いて光学的暗号化を行いながらホログラムメモリ媒体に画像データを記録する画像記録方法である。
【００４２】
本実施形態例の特徴は、例えば図１（ａ）に示すようなオリジナル画像データ３と、該オリジナル画像データの階調（強度）を反転した、図１（ｂ）に示すような階調反転ダミー画像データ４と、画像を形成する複数の画素の明るさがランダムな、図１（ｃ）に示すようなランダムダミー画像データ５とを、それぞれの画像データ３，４，５毎に互いに異なるランダム位相マスクを順次用いて同一の画像データ記録位置に位相多重記録することである。
【００４３】
本実施形態例の画像記録方法は、図３に示したランダム位相マスクを用いた二光波暗号方式の暗号記録過程を適用している。つまり、ホログラムメモリ媒体としては、フォトリフラクティブ結晶７を適用し、画像データを有する物体光８に、位相マスク（ランダム位相マスク）１によって位相成分を付加して該物体光をフォトリフラクティブ結晶７の一端面側から該フォトリフラクティブ結晶７に入力し、前記物体光８と交わる方向から該物体光８の干渉用の参照光９をランダム位相マスク２を介して入力する。
【００４４】
ここで、図１（ａ）〜（ｃ）に示したそれぞれの画像データ毎に互いに異なるランダム位相マスク２を順次用いて、同一の画像データ記録位置に位相多重記録する。つまり、オリジナル画像データ３を記録するときに用いるランダム位相マスク２と、階調反転ダミー画像データ４を記録するときに用いるランダム位相マスク２と、ランダムダミー画像データ５を記録するときに用いるランダム位相マスク２とを互いに異なるマスクとして、順次、画像データ３，４，５を記録する。なお、画像データ３，４，５の記録の順番は、特に限定されるものでなく、適宜設定される。
【００４５】
また、それぞれの画像データ記録時に用いる位相マスク１は同一のものとし、レンズ６と共に、固定的に設けておく。フォトリフラクティブ結晶７は、書き換えが可能であり、かつ、厚いホログラムを記録できるので、ホログラムメモリ媒体として適している。
【００４６】
図３において、位相マスク１によって物体光８が変調され、ランダム位相マスク２によって参照光９が変調される。フォトリフラクティブ結晶７内において、これら二光波（８，９）が干渉することによって誘起されるホログラムとして、白色雑音化された画像データが記録される。つまり、それぞれの画像データ３，４，５は、各々白色雑音化されて記録される。
【００４７】
このようにして記録した画像データの復号・再生過程は、図４の模式図を用いて前記の如く説明した画像データの復号・再生過程を適用できるものであり、ランダム位相マスクから成る復号マスク１０を用い、読み出し光１１を入射させると、復号マスク１０が適合マスクであった場合（復号マスク１０ａを用いた場合）、正しい復号が行われ、出力データ１２は、オリジナル画像データ３と同じデータ１２ａとなり、一方、正しい復号が行われなかった場合（不適号マスクである復号マスク１０ｂを用いた場合）、出力データ１２は、出力光強度が著しく低下し、かつ、白色雑音化されたデータ１２ｂとなる。
【００４８】
また、部分適合マスク１８を用いた復号・再生過程においては、従来のように、単に、オリジナル画像データ３をランダム位相マスク２を用いて暗号化して記録しただけでは、オリジナル画像データ３が不正に読み出される（不正に復号・再生される）可能性があるが、本実施形態例は、オリジナル画像データ３に加え、階調反転ダミー画像データ４とランダムダミー画像データ５とを、それぞれの画像データ３，４，５毎に互いに異なるランダム位相マスクを順次用いて同一の画像データ記録位置に位相多重記録することにより、以下に示すように、オリジナル画像データ３の不正読みだしを防止できる。
【００４９】
図２（ａ）、（ｂ）には、本実施形態例によって、オリジナル画像データ３と階調反転ダミー画像データ４とランダムダミー画像データ５を、それぞれ、暗号化して多重記録したホログラムに対し、適合マスクまたは部分適合マスクを用いた復号化の概念図が示されている。図２（ａ）が適合マスク１０ａを用いた場合、図２（ｂ）が部分適合マスク１８を用いた場合の概念図である。
【００５０】
これらの模式図に示されるように、ホログラムとして暗号化されたオリジナル画像データ３、階調反転ダミー画像データ４、ランダムダミー画像データ５は、それぞれ互いに異なるランダム位相マスク２によって、位相分布１３，１４，１５を与えられ（位相分布１３はオリジナル画像データ３に、位相分布１４は階調反転ダミー画像データ４に、位相分布１５はランダムダミー画像データ５に与えられ）、ホログラムとしてフォトリフラクティブ結晶７に記録され、暗号化される。
【００５１】
通常、任意の一つのホログラムに対応する適合マスク間においては、ほぼ相関はないため、図２（ａ）に示すように、暗号化されたオリジナル画像データ３に対応する適合マスクを用いた復号を行った場合、この適合マスク１０ａは、階調反転ダミー画像データ４に対応する適合マスクおよびランダムダミー画像データ５に対応する適合マスクとは、いずれも相関を持たず、オリジナル画像データ３のみを再生することができる。
【００５２】
ところが、復号に用いるランダム位相マスクの大きさが減少した場合、上述したように、復号マスクとして持つ鍵情報が減少し、マスク間における相関が必然的に高くなる。
【００５３】
そのため、図２（ｂ）に示すように、オリジナル画像データ３の部分適合マスク１８を用いて復号を行った場合には、オリジナル画像データ３に対応する部分適合マスク１８と、階調反転ダミー画像データ４に対応する部分適合マスクおよびランダムダミー画像データ５に対応する部分適合マスクとが、互いに相関を持つこととなり、オリジナル画像データ３だけでなく、階調反転ダミー画像データ４、ランダムダミー画像データ５も同時に再生されるようになる。
【００５４】
したがって、オリジナル画像データ３に階調反転ダミー画像データ４が重ね合わされ、画像の各画素が持つ階調にほぼ差がなくなった画像に、さらに、ランダムダミー画像データ５が重ね合わされることになり、そうなると、出力光１２のデータ１２ｂは無価値な雑音情報とになり、このデータ１２ｂからオリジナル画像データ３を認識することは不可能となる。
【００５５】
なお、仮に、復号に用いる部分適合マスク１８が、オリジナル画像データ３の記録時に用いたランダム位相マスク２の部分適合マスクおよび、階調反転ダミー画像データ４の記録時に用いたランダム位相マスク２の部分適合マスクと等しい相関を持つならば、出力画像は全体が均一の階調をもつ画像となるが、一般的には、復号に用いる部分適合マスクが、オリジナル画像データ３、階調反転ダミー画像データ４の双方の部分適合マスクと全く等しい相関は持たない。
【００５６】
そのため、オリジナル画像データ３に対して階調反転ダミー画像データ４を記録しただけでは、出力から暗号化された画像が解読される危険性が生じる。またオリジナル画像データ３に加えてランダムダミー画像データ５を記録しただけの場合、オリジナル画像データ３における輝度の高い画素からの重ね合わせの効果のため、暗号化した画像が同様に解読される危険性が生じる。
【００５７】
それに対し、本実施形態例では、前記の如く、出力光１２のデータ１２ｂは無価値な雑音情報となり、このデータ１２ｂからオリジナル画像データ３を認識することは不可能となり、部分適合マスク１８を用いたデータの不正読み出しを防止できる。もちろん、不適合マスクを用いた場合は、従来と同様にデータを正確に読み出すことができないため、本実施形態例は、通信・記録・情報処理を行う場合のセキュリティを向上させることができる。
【００５８】
なお、複数のオリジナル画像を多重記録する場合でも、ランダムダミー画像データ５による効果は暗号化された画像に関係なく安全性を高めるものであるため、記録数は１枚でよい。例えばランダムダミー画像データ５を記録した後に、記録・暗号化を行うオリジナル画像データ３とその画像に対して階調が反転した階調反転ダミー画像データ４を１組として、逐次記録することによって本実施形態例と同様に、不正読みだし防止の効果が実現・維持される。なお、ランダムダミー画像データ５の記録タイミングは特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【００５９】
つまり、本実施形態例の応用例として、複数のオリジナル画像データ３と、それぞれのオリジナル画像の階調反転ダミー画像データ４と、１つのランダムダミー画像データ５とを位相多重記録する画像記録方法を実施することができ、このようにすると、オリジナル画像データ３と階調反転ダミー画像データ４とランダムダミー画像データ５とを１組として逐次記録するよりも、フォトリフラクティブ結晶７等のホログラムメモリ媒体に記録可能なオリジナル画像データ３の量を多くすることができる。
【００６０】
本実施形態例によれば、以上のように、記録時のランダム位相マスク２と部分的に適合する領域を有する部分適合マスク１８を用いて読み出しを行った場合に、読み出される画像データは、オリジナル画像データ３と階調反転ダミー画像データ４とランダムダミー画像データ５との重なり合った画像データとなる確率が非常に高くなるため、部分適合マスク１８を用いてのオリジナル画像データの不正読み出しを困難にすることができる。
【００６１】
したがって、本実施形態例によれば、ランダム位相マスク２を用いて情報を暗号化し、通信・記録・情報処理を行う場合のセキュリティを向上させることができ、ホログラム多重数の制約を受けずに光学的暗号化手法を用いることが可能となる。
【００６２】
（実施例）
以下、本実施形態例の実施例について説明する。本実施例は、図５（ａ）に示すオリジナル画像データ３と、図５（ｂ）に示す階調反転ダミー画像データ４と、図５（ｃ）に示すランダムダミー画像データ５とを用いている。それぞれの画像は、２５６×２５６ピクセルであるものを用いた。
【００６３】
図６は、本実施例の画像記録方法により記録した画像データを、部分適合マスク１８を用いて復号・再生した結果を示すものであり、シミュレーションにより得た出力光のデータ１２ｂである。この図から明らかなように、得られた出力データ１２ｂからオリジナル画像データ３を認識することは不可能となり、部分適合マスク１８を用いた不正読み出しにおける問題を解決できることが確認された。
【００６４】
なお、オリジナル画像データ３と階調反転ダミー画像データ４とを位相多重記録した場合、出力データとして得られる画像は図７（ａ）に示すようになり、また、オリジナル画像データ３とランダムダミー画像データ５とを位相多重記録した場合、出力データとして得られる画像は図７（ｂ）に示すようになる。これらの図に示すように、オリジナル画像データ３に対して、階調反転ダミー画像データ４のみを重ね合わせただけでも、ランダムダミー画像データ５のみを重ね合わせただけでも、重ね合わせの効果が不十分であり、暗号化した情報が解読される危険性が生じることがわかる。
【００６５】
それに対し、本実施例では、オリジナル画像データ３に、オリジナル画像データ３の各画素に対して階調が反転した階調反転ダミー画像データ４が重ね合わされ、画像の各画素が持つ階調にほぼ差がなくなった状態（図７（ａ））に、各画素の階調がランダムなランダムダミー画像データ５が重ね合わされることになり、重ね合わさった出力画像は画像として無価値な雑音情報となるため、暗号化した情報が解読される危険性が殆どないと考えられる。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態例およびその実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実施形態例では、図１、図５に示したような画像データの記録を行ったが、本発明の画像記録方法を適用して記録する画像データは特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【００６７】
また、上記例では、ホログラムメモリ媒体は、フォトリフラクティブ結晶７としたが、ホログラムメモリ媒体はフォトリフラクティブ結晶７とは限らず、結晶以外でも、適宜のフォトリフラクティブ媒質により構成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る画像記録方法の一実施形態例に適用される画像データの例を示す説明図である。
【図２】上記実施形態例の画像記録方法により記録したホログラムの、適合マスクまたは部分適合マスクを用いた場合の復号化の概念図である。
【図３】二光波暗号方式の画像記録過程を模式的に示す説明図である。
【図４】二光波暗号方式の画像記録方法により記録した画像データの復号・再生過程を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明に係る画像記録方法の一実施例に適用される画像データの写真を印刷した図である。
【図６】上記実施例の画像記録方法により記録した画像データを部分適合マスクを用いて復号した結果を示す写真を印刷した図である。
【図７】オリジナル画像データと１つのダミーデータを位相多重記録した場合の画像データを、部分適合マスクを用いて復号した結果を示す写真を印刷した図である。
【図８】暗号化して記録したデータを適合マスクを用いて読み出すときの状態例を模式的に示す説明図である。
【図９】復号マスクの違いによる画像データの復号・再生過程における出力の違いを模式的に示す概念図である。
【図１０】暗号化して記録したデータを部分適合マスクを用いて読み出すときの状態例を模式的に示す説明図である。
【図１１】部分適合マスクを用いた画像データの復号・再生過程を模式的示す概念図である。
【図１２】暗号化して記録したデータを適合マスクまたは部分適合マスクを用いて読み出す実験系の例を示す説明図である。
【図１３】図１２の実験系により復号したデータ例の写真を印刷した図である。
【図１４】異なるランダム位相マスク同士の相関係数と、マスクの大きさとの関係例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
２  ランダム位相マスク
３  オリジナル画像データ
４  階調反転ダミー画像データ
５  ランダムダミー画像データ
７  フォトリフラクティブ結晶
８  物体光
９  参照光
１０  復号マスク
１１  読み出し光
１２  出力光
１８  部分適合マスク
２０  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１３】
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