(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光を、共通の光路を通る入射光として、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に同時に照射して、前記光記録媒体中に前記物体光をホログラムとして記録する光記録方法。
【請求項２】
請求項１の光記録方法において、
前記光記録媒体がディスク形状であり、前記光記録媒体を回転させるとともに、前記物体光および前記参照光を前記光記録媒体に照射する光記録ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させる光記録方法。
【請求項３】
請求項１の光記録方法において、
前記光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するものであり、前記物体光を、前記画像情報として、認証された者に固有の情報から形成した認証用画像を有するものとする光記録方法。
【請求項４】
請求項３の光記録方法において、
前記固有の情報を、前記認証された者の指紋、サイン、印影、虹彩、顔貌もしくは暗証番号、またはそれらの組み合わせとする光記録方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの光記録方法において、
前記光記録媒体が、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶からなる光記録方法。
【請求項６】
請求項５の光記録方法において、
前記光異性化する基が、アゾベンゼン骨格を含むものである光記録方法。
【請求項７】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光を形成する物体光光学系と、
前記物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光を形成する参照光光学系と、
前記物体光光学系によって形成されたフーリエ変換された物体光、および前記参照光光学系によって形成された平面波の参照光を、共通の光路を通る入射光として、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に同時に照射する光学素子と、
を備える光記録装置。
【請求項８】
請求項７の光記録装置において、
前記光記録媒体がディスク形状であり、当該光記録装置が、前記光記録媒体を回転させる媒体駆動機構と、前記物体光光学系、前記参照光光学系および前記光学素子を含む光記録ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させるヘッド移動機構とを備える光記録装置。
【請求項９】
請求項７の光記録装置において、
前記光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するものであり、前記物体光が、前記画像情報として、認証された者に固有の情報から形成された認証用画像を有するものとされる光記録装置。
【請求項１０】
請求項９の光記録装置において、
前記固有の情報が、前記認証された者の指紋、サイン、印影、虹彩、顔貌もしくは暗証番号、またはそれらの組み合わせとされる光記録装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかの光記録装置において、
前記光記録媒体が、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶からなる光記録装置。
【請求項１２】
請求項１１の光記録装置において、
前記光異性化する基が、アゾベンゼン骨格を含むものである光記録装置。
【請求項１３】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、一の偏光方向の平面波の参照光を照射して、その読み出し光としての参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記ホログラムとして記録されている物体光の再生像を得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る光再生方法。
【請求項１４】
請求項１３の光再生方法において、
前記光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するとともに、前記ホログラムとして記録されている物体光が、認証された者についての認証用画像であり、
前記回折光としての再生像として、前記ホログラムとして記録されている認証用画像の再生像を読み出す光再生方法。
【請求項１５】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光を照射して、その読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記読み出し光としての物体光の画像と前記ホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像または畳み込み演算結果を得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る光再生方法。
【請求項１６】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光と、この物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光とを交互に照射して、その読み出し光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記読み出し光としての物体光の画像と前記ホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像と、前記ホログラムとして記録されている物体光の再生像とを交互に得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る光再生方法。
【請求項１７】
請求項１６の光再生方法において、
前記相関像および前記再生像を、共通のレンズで逆フーリエ変換し、共通の偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、共通の光検出器で読み取る光再生方法。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれかの光再生方法において、
前記光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するとともに、前記ホログラムとして記録されている物体光が、認証された者についての認証用画像であり、
前記読み出し光としての物体光として、前記情報メディアを行使する者についての認証用画像を照射して、前記回折光としての相関像として、前記読み出し光としての物体光の認証用画像と前記ホログラムとして記録されている認証用画像との相関値を得、その相関値から、前記情報メディアを行使する者が前記認証された者であるか否かを判定する光再生方法。
【請求項１９】
請求項１３，１５，１６または１７の光再生方法において、
前記光記録媒体がディスク形状であり、前記光記録媒体を回転させるとともに、前記読み出し光を前記光記録媒体に照射し、かつ前記レンズ、前記偏光素子および前記光検出器を含む光再生ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させる光再生方法。
【請求項２０】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、一の偏光方向の平面波の参照光を照射して、その読み出し光としての参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記ホログラムとして記録されている物体光の再生像を得る読み出し光光学系と、
その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る分離検出光学系と、
を備える光再生装置。
【請求項２１】
請求項２０の光再生装置において、
前記光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するとともに、前記ホログラムとして記録されている物体光が、認証された者についての認証用画像であり、
前記回折光としての再生像として、前記ホログラムとして記録されている認証用画像の再生像を読み出す光再生装置。
【請求項２２】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光を照射して、その読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記読み出し光としての物体光の画像と前記ホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像または畳み込み演算結果を得る読み出し光光学系と、
その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る分離検出光学系と、
を備える光再生装置。
【請求項２３】
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光を照射して、その読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記読み出し光としての物体光の画像と前記ホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像を得る第１の読み出し光光学系と、
前記光記録媒体に、読み出し光として、前記読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光を照射して、その読み出し光としての参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記ホログラムとして記録されている物体光の再生像を得る第２の読み出し光光学系と、
前記第１の読み出し光光学系および前記第２の読み出し光光学系を制御して、前記光記録媒体に前記読み出し光として、前記第１の読み出し光光学系による物体光と前記第２の読み出し光光学系による参照光とを交互に照射させ、前記回折光として、前記相関像と前記再生像とを交互に出射させる制御手段と、
その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る分離検出光学系と、
を備える光再生装置。
【請求項２４】
請求項２３の光再生装置において、
前記分離検出光学系の、前記レンズ、前記偏光素子および前記光検出器が、前記相関像と前記再生像につき共通にされた光再生装置。
【請求項２５】
請求項２２〜２４のいずれかの光再生装置において、
前記光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するとともに、前記ホログラムとして記録されている物体光が、認証された者についての認証用画像であり、
前記読み出し光としての物体光として、前記情報メディアを行使する者についての認証用画像が照射されることによって、前記回折光としての相関像として得られた、前記読み出し光としての物体光の認証用画像と前記ホログラムとして記録されている認証用画像との相関値から、前記情報メディアを行使する者が前記認証された者であるか否かを判定する判定手段を備える光再生装置。
【請求項２６】
請求項２０，２２，２３または２４の光再生装置において、
前記光記録媒体がディスク形状であり、当該光再生装置が、前記光記録媒体を回転させる媒体駆動機構と、前記読み出し光光学系および前記分離検出光学系を含む光再生ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させるヘッド移動機構とを備える光再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アナログ画像やデジタル画像などの画像をホログラムとして記録し、再生する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラムは、一般に、画像情報を有する物体光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して光記録媒体中で重ね合わせたときに形成される干渉縞が光記録媒体に書き込まれることによって、記録される。このように記録されたホログラムに参照光（読み出し光）を照射すると、干渉縞による回折によって物体光の画像を再生することができる。また、光記録媒体の厚みが物体光および参照光の波長に比べて十分大きければ、光記録媒体の同一体積内に多重させて複数のホログラムを記録することができる。
【０００３】
ホログラムメモリは、このような３次元的記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由来する高速性とを兼ね備えていることから、次世代のコンピュータファイルメモリなどとして注目されている。
【０００４】
ホログラムメモリでは、同一体積内に多重させて複数のデータページを記録することができるとともに、各ページごとにデータを一括して記録し、再生することができる。２値のデジタルデータ「０，１」を「明、暗」としてデジタル画像化し、ホログラムとして記録再生することによって、デジタルデータの記録再生も可能となる。
【０００５】
最近では、このデジタルホログラムメモリシステムの具体的な光学系や、体積多重記録方式に基づくＳＮ比やビット誤り率の評価、または２次元符号化についての提案がなされ、光学系の収差の影響など、より光学的な観点からの研究も進展している。
【０００６】
一方、ホログラムメモリでは、参照光を照射して物体光を再生するだけでなく、その逆も可能である。すなわち、記録されたホログラムを記録時の物体光と同じ物体光で照射すると、記録時の参照光に近い平行光が再生される。この再生された平行光は、凸レンズによってフーリエ変換して、レンズ焦点面に小さな一つの点として集光させることができる。その集光点のレンズ焦点面上における位置は、平行光の角度、すなわち再生用に照射した物体光の位置によって決まり、集光点の明るさは、ホログラムとして記録された画像と再生用に入力した画像との類似度で決まる。
【０００７】
このように画像の類似度を判別し、画像の位置を見つけ出す処理は、マッチトフィルタリングと呼ばれる。マッチトフィルタリングは、入力画像と記録された画像との相関演算を行うことによって実行でき、ホログラフィの複素振幅記録特性をフィルタとして利用するものである。したがって、検出したい画像でホログラムを読み出して、相関値の高い画像の有無を検出し、位置を見つけることによって、画像を検索することができる。しかも、この検索は、ページごとに一括して行うことができるので、高速化が可能である。
【０００８】
一方、クレジットカードなどの各種カードの偽造を防止するために、グレーティングまたはホログラムを利用することが考えられている。これは、クレジットカードなどの各種カードの一部表面にホログラムを形成して、再生像の有無からカードの真偽を判定するものである。しかし、ホログラム製造技術の進歩とともに、ホログラム偽造技術も巧妙になり、この方法ではカードの偽造を防止することが難しくなってきた。
【０００９】
そこで、目では見ずらい位相マスクを認証物体として、光学的なパターン認識によって、クレジットカードなどの各種カードの真偽を判定する方法が考えられている。例えば、文献「Ａ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｔｔｅｒｎ−ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｓｅｃｕｒｉｔｙ  ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｂ．Ｌ．Ｖｏｌｏｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，ＮＡＴＵＲＥ．ＶＯＬ３８３（１９９６）ｐｐ．５８−６０」には、以下のような方法が記載されている。
【００１０】
図１２は、その方法を示す。この方法では、クレジットカード３０１に位相マスク３０２を貼り付け、この位相マスク３０２を透過させた光３０３をレンズ３０４でフーリエ変換して非線形光学媒体３０５に照射するとともに、参照用マスク３０６を透過させた光をレンズ３０７でフーリエ変換して非線形光学媒体３０５に照射して、非線形光学媒体３０５中で位相マスク３０２と参照用マスク３０６との光学的相関演算を行い、読み出し光３０８をレンズ３０４を介して非線形光学媒体３０５に照射し、非線形光学媒体３０５からの光をビームスプリッタ３０９を介してＣＣＤ３１０で検出することによって、クレジットカード３０１の真偽を判定する。
【００１１】
この場合には、被検出パターンが存在するか否かを判断すればよいので、フィルタリングの結果、出力される図形は、必ずしも、もとのパターンの原形をとどめる必要はないとともに、自己相関値は、被検出成分とノイズ成分との相関値より著しく大きいので、被検出パターンの存在および位置を、容易にかつ高ＳＮ比で判別することができる。また、この方法では、光源として安価なレーザダイオードを用いることができ、光学的相関演算を行う非線形光学媒体３０５としても安価で成形容易な複合高分子を用いることができるので、従来のホログラムシールを用いる方法に比べて低コストで信頼性の高いシステムを構成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したマッチトフィルタリングを高ＳＮ比で行うには、文献「Ｔ．Ｔａｋｅｄａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｏｆ  ｍｅｔｈｙｌ−ｏｒａｎｇｅ−ｄｏｐｅｄ  ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ  ｆｉｌｍ  ｏｎ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｍａｔｃｈｅｄ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ＯＰＴＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  ｖｏｌ．４，Ｎｏ．４（１９９７）４９０−４９５」などに記載されているように、物体光と参照光の交差角度が小さい方が好ましい。ホログラムの位相整合条件から、物体光と参照光の交差角度が大きいと、位相不整合による回折効率の低下を来たすからである。
【００１３】
しかしながら、物体光と参照光の交差角度を小さくすると、参照光を照射して物体光を再生する場合、参照光の０次回折光が、高次回折光である再生像とほぼ同じ光路を通るため、再生像に対して参照光がノイズとなって、逆にＳＮ比が低下してしまう。物体光を照射して相関像を読み取る場合にも、同様に相関像に対して物体光がノイズとなって、ＳＮ比が低下してしまう。したがって、実際上は、物体光と参照光の交差角度をある程度大きくし、再生時、読み出し光の０次回折光と高次回折光を空間的に分離する必要がある。
【００１４】
そのため、参照光を照射して物体光を再生する光学系、および物体光を照射して相関像を読み取る光学系のそれぞれにつき、参照光または物体光を照射する光学系と、再生像または相関像を読み取る光学系との２つの光学系が必要となり、システムの大型化およびコストアップを来たすという問題がある。しかも、物体光と参照光の交差角度をある程度大きくするので、位相不整合による回折効率の低下による相関像のＳＮ比の劣化の問題が依然として残る。
【００１５】
そこで、この発明の第１の目的は、物体光と参照光の交差角度を小さくしても、再生像に対して参照光が、相関像に対して物体光が、それぞれノイズとなることがなく、したがって、物体光と参照光の交差角度を小さくして、参照光と物体光を共通の光学系で光記録媒体に照射し、再生像と相関像を共通の光学系で読み取ることによって、システムの小型化およびコストダウンを図ることができるとともに、位相不整合による回折効率の低下による相関像のＳＮ比の劣化の問題も回避することができ、高ＳＮ比の相関像を得ることができるようにすることにある。
【００１６】
一方、図１２に示して上述したセキュリティシステムでは、認証物体として位相マスク３０２を用いるが、その位相マスク３０２は凹凸のある透明物体であるので、目では見ずらいものの、凹凸を容易にコピーすることができ、したがって依然としてカード偽造の危険性が存在する。また、このシステムでは、相関演算時に非線形光学媒体３０５に数キロボルトの高電圧を印加する必要があり、しかも非線形光学媒体３０５の応答時間が数秒と遅いため、実用化に問題がある。
【００１７】
そこで、この発明の第２の目的は、偽造困難な情報メディアを容易に得ることができるとともに、情報メディアの不正使用を確実に防止することができるようにすることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の光記録方法では、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光を、共通の光路を通る入射光として、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に同時に照射して、前記光記録媒体中に前記物体光をホログラムとして記録する。
【００１９】
この場合、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体を、情報メディアの一部または全部を構成するものとし、これにホログラムとして記録される物体光を、認証された者に固有の情報から形成した認証用画像とすることによって、偽造困難で、不正使用も防止できる情報メディアを得ることができる。
【００２０】
この発明の第１の光再生方法では、
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、一の偏光方向の平面波の参照光を照射して、その読み出し光としての参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記ホログラムとして記録されている物体光の再生像を得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る。
この発明の第２の光再生方法では、
画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光が、共通の光路を通る入射光として同時に照射されて、前記物体光がホログラムとして記録された、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に、読み出し光として、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光を照射して、その読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記読み出し光としての物体光の画像と前記ホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像または畳み込み演算結果を得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る。
【００２１】
上記の第２の光再生方法では、光記録媒体が、情報メディアの一部または全部を構成するとともに、ホログラムとして記録されている物体光が、認証された者についての認証用画像であるときには、読み出し光としての物体光として、情報メディアを行使する者についての認証用画像を照射することによって、その認証用画像とホログラムとして記録されている認証用画像との相関値を得、その相関値から、情報メディアを行使する者が認証された者であるか否かを判定することができる。
【００２２】
【作用】
光誘起複屈折性を示す材料は、これに入射する光の偏光状態に感応し、入射光の偏光方向を記録することができる。例えば、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子は、直線偏光を照射すると、光異性化が誘起されて、直線偏光の方向に応じて屈折率の異方性を生じ、偏光方向を記録し、保存することができる。このとき、同時に参照光を照射すれば、物体光の偏光方向をホログラムとして記録することができる。
【００２３】
通常のホログラムは、物体光と参照光の偏光方向を同一（平行）にし、物体光と参照光を干渉させて、記録する。これに対して、上記の光誘起複屈折性を示す材料は、物体光と参照光の偏光方向を直交させて、ホログラムを記録することができ、かつ、その記録されたホログラムに参照光を照射することによって、物体光を、その偏光方向が保存された、参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として読み出すことができる。例えば、Ｐ偏光の物体光を、Ｓ偏光の参照光によって、ホログラムとして記録することができ、その記録されたＰ偏光の物体光は、Ｓ偏光の参照光によって、Ｐ偏光の回折光として読み出すことができる。
【００２４】
また、記録されたホログラムに読み出し光として物体光を照射すると、参照光を、その偏光方向が保存された、読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として読み出すことができる。例えば、Ｐ偏光の物体光とＳ偏光の参照光によって記録されたホログラムにＰ偏光の物体光を照射すると、参照光をＳ偏光の回折光として読み出すことができる。
【００２５】
これを利用して、この発明の光記録方法では、上述したように、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光、およびこの物体光の偏光方向と直交する偏光方向の平面波の参照光を、共通の光路を通る入射光として、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体に同時に照射して、前記光記録媒体中に前記物体光をホログラムとして記録する。例えば、Ｐ偏光のフーリエ変換された物体光とＳ偏光の平面波の参照光を、共通の光路を通る入射光として光記録媒体に同時に照射して、光記録媒体中にホログラムを記録する。
【００２６】
また、この発明の第１の光再生方法では、上述したように、このようにホログラムが記録された光記録媒体に、読み出し光として、一の偏光方向の平面波の参照光を照射して、その読み出し光としての参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記ホログラムとして記録されている物体光の再生像を得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る。
また、この発明の第２の光再生方法では、上述したように、上記のようにホログラムが記録された光記録媒体に、読み出し光として、画像情報を有する一の偏光方向のフーリエ変換された物体光を照射して、その読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光として、前記読み出し光としての物体光の画像と前記ホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像または畳み込み演算結果を得、その回折光を、レンズで逆フーリエ変換し、偏光素子で前記読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る。
【００２７】
すなわち、読み出し光として平面波の参照光を照射すれば、ホログラムとして記録されている物体光の再生像が得られ、読み出し光として物体光の画像を照射すれば、その物体光の画像とホログラムとして記録されている物体光の画像との相関像が得られる。
【００２８】
例えば、Ｐ偏光の物体光とＳ偏光の参照光によって記録されたホログラムに、Ｓ偏光の参照光を照射すれば、Ｐ偏光の回折光として再生像が得られ、Ｐ偏光の物体光を照射すれば、Ｓ偏光の回折光として相関像が得られる。
【００２９】
この場合、物体光と参照光を共通の光路から光記録媒体に照射するように構成して、参照光を照射して物体光を再生するときには、参照光の０次回折光が、高次回折光である再生像と同じ光路を通り、物体光を照射して相関像を読み取るときには、物体光の０次回折光が、高次回折光である相関像と同じ光路を通るが、参照光と再生像、および物体光と相関像は、互いに偏光方向が直交するので、偏光素子によって、再生像または相関像のみを、読み出し光としての参照光または物体光と分離して取り出すことができる。
【００３０】
したがって、物体光と参照光を共通の光路から光記録媒体に照射して、物体光と参照光の交差角度を非常に小さくしても、再生像に対して参照光が、相関像に対して物体光が、それぞれノイズとなることがない。したがって、参照光と物体光を共通の光学系で光記録媒体に照射し、再生像と相関像を共通の偏光素子で取り出し、共通の光検出器で読み取ることができ、システムの小型化およびコストダウンを図ることができる。また、物体光と参照光の交差角度が非常に小さいので、ホログラムの位相整合条件を満たし、位相不整合による回折効率の低下による相関像のＳＮ比の劣化の問題も回避することができ、高ＳＮ比の相関像を得ることができる。
【００３１】
入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体を、情報メディアの一部または全部を構成するものとし、これにホログラムとして記録される物体光を、認証された者に固有の情報から形成した認証用画像とする場合には、ホログラムとして記録された認証用画像を目で読み取ることができないだけでなく、上述した位相マスクのように凹凸をコピーすることもできない。さらに、平面波の参照光を照射して、物体光としての認証用画像を再生しようとしても、参照光の０次回折光が、高次回折光である再生像と重なるため、認証用画像を読み取ることができない。したがって、偽造困難な情報メディアを得ることができる。
【００３２】
この、光記録媒体に認証された者についての認証用画像がホログラムとして記録されている情報メディアについても、上述したように、その光記録媒体に読み出し光を照射して、その読み出し光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光を得、その回折光を、偏光素子で読み出し光と分離して取り出し、光検出器で読み取る。
【００３３】
この場合、読み出し光として、情報メディアを使用する者についての認証用画像を照射すれば、その認証用画像とホログラムとして記録されている認証用画像との相関値（相関像）が得られ、その相関値から、情報メディアを使用する者が認証された者であるか否かを判定することができる。このとき、読み出し光の０次回折光が、高次回折光である相関像と同じ光路を通るが、読み出し光と相関像は互いに偏光方向が直交するので、偏光素子によって、相関像のみを読み出し光と分離して取り出すことができる。
【００３４】
しかも、相関値として認識率の著しく高いものが得られるので、高精度の判定を行うことができ、情報メディアの不正使用を確実に防止することができる。さらに、その相関演算は光の伝搬する速度で実行されるので、高速の判定を行うことができる。
【００３５】
また、この場合、読み出し光として、情報メディアを使用する者についての認証用画像に代えて、平面波の参照光を照射すれば、ホログラムとして記録されている認証用画像の再生像が得られる。このとき、参照光の０次回折光が、高次回折光である再生像と同じ光路を通るが、参照光と再生像は互いに偏光方向が直交するので、偏光素子によって、再生像のみを参照光と分離して取り出すことができる。
【００３６】
そして、この再生像を目視して、その判断結果と、上記の相関値による判定結果とを合わせることによって、より正確な判定を行うことができる。
【００３７】
以上の、情報メディアの偽造および不正使用を防止するシステムにおいても、物体光と参照光を共通の光路から光記録媒体に照射するように構成して、物体光と参照光の交差角度を非常に小さくするので、上述したようにシステムの小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〔記録再生の原理〕
この発明の光記録方法では、図１に示すように、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体１に、互いに偏光方向が直交する物体光２および参照光３を、共通の光路から同時に照射して、光記録媒体１中にホログラムを記録する。
【００３９】
具体的に示すと、例えば、Ｐ偏光の光５を空間光変調器６に入射させ、空間光変調器６に２次元２値データ画像や認証された者についての認証用画像などの画像を表示して、空間光変調器６を透過した光としてＰ偏光の物体光４を得、この物体光４をレンズ７によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の物体光２を、ビームスプリッタ８を透過させて、光記録媒体１に照射すると同時に、Ｓ偏光の平面波の参照光３を、ビームスプリッタ８で反射させて、物体光２と同じ光路から、光記録媒体１に照射する。
【００４０】
簡単のため、物体光の波数ベクトルｋは参照光の波数を基準にするとして、フーリエ変換前の物体光４をＯｅｘｐ（−ｉｋｒ）、フーリエ変換後の物体光２をｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）、参照光３をＲ（＝Ｒ＊）とすると、このとき光記録媒体１中に記録されるホログラムＴは、次式で与えられる。ただし、式（１）以下の式では、便宜上、α（アルファ）を「比例」を意味する記号として用いる。
【００４１】
0003962888.tif 000002
【００４２】
フォトリフラクティブ材料やフォトポリマー材料などのホログラム媒体は、物体光と参照光の干渉縞をホログラムとして記録するので、物体光と参照光の偏光方向は同一（平行）でなければならず、物体光と参照光の偏光方向が直交する場合には、光強度一定で干渉縞は形成されず、式（１）の第３項および第４項はゼロとなる。
【００４３】
しかし、物体光と参照光の偏光方向を直交させると、図２に示すように、光記録媒体１中に、直線偏光９ａと楕円偏光９ｂが交互に周期的に現れる空間偏光分布が形成され、光記録媒体１が入射光の偏光方向を記録できるものであるときには、その空間偏光分布がホログラムとして記録され、式（１）の第３項および第４項は値を持つようになる。
【００４４】
さらに、このように互いに偏光方向が直交する物体光２および参照光３によって記録されたホログラムでは、読み出し光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光が得られるので、式（１）は、読み出し光の偏光方向を９０°回転させるようなテンソルχを用いて、次式のように書き表せるとする。
【００４５】
0003962888.tif 000003
【００４６】
このように互いに偏光方向が直交する物体光ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）および参照光Ｒ（＝Ｒ＊）が共通の光路から同時に照射されて記録されたホログラムに、記録時の参照光Ｒ（＝Ｒ＊）と同じ参照光を照射した場合、回折光は次式で与えられる。
【００４７】
0003962888.tif 000004
【００４８】
ここで、式（３）の第３項および第４項の成分のみが、読み出し光としての参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光で、したがって、偏光素子によって、この参照光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光のみを取り出すことができる。
【００４９】
そして、参照光Ｒ（＝Ｒ＊）は平面波であるので、再生回折光Ｉは、
0003962888.tif 000005
で表され、これをレンズによって逆フーリエ変換することによって、物体光Ｏｅｘｐ（−ｉｋｒ）およびその位相共役像Ｏ＊ｅｘｐ（−ｉｋｒ）を得ることができる。
【００５０】
一方、上記のホログラムに、記録時の物体光ｏｅｘｐ（−ｉｋ’ｒ）と同じ物体光を照射した場合、回折光は次式で与えられる。
【００５１】
0003962888.tif 000006
【００５２】
ここで、式（５）の第３項および第４項の成分のみが、読み出し光としての物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光で、したがって、偏光素子によって、この物体光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光のみを取り出すことができる。
【００５３】
そして、参照光Ｒ（＝Ｒ＊）は平面波であるので、再生回折光Ｉは、
Ｉα｛ｏｏｅｘｐ（−ｉ２ｋ’ｒ）＋ｏｏ＊｝…（６）
で表され、これをレンズによって逆フーリエ変換することによって、物体光の畳み込み積分値Ｏ＊Ｏおよび自己相関値Ｏ★Ｏ＊を得ることができる。ただし、
Ｏ＊Ｏ＝−∞∞∫ｏ（ｒ′）ｏ（ｒ−ｒ′）ｄｒ′    …（７）
Ｏ★Ｏ＊＝−∞∞∫ｏ（ｒ′）ｏ＊（ｒ′−ｒ）ｄｒ′…（８）
である。−∞∞∫は、−∞から∞までの積分を意味する。
【００５４】
読み出し光として任意の画像の物体光を照射すれば、その読み出し光としての物体光の画像とホログラムとして記録されている物体光の画像との畳み込み積分値および相互相関値を得ることができる。
【００５５】
以上のように、この発明によれば、偏光素子によって、再生像または相関像のみを、読み出し光としての参照光または物体光と分離して取り出すことができ、物体光と参照光を共通の光路から光記録媒体に照射して、物体光と参照光の交差角度を非常に小さくしても、再生像に対して参照光が、相関像に対して物体光が、それぞれノイズとなることがない。したがって、参照光と物体光を共通の光学系で光記録媒体に照射し、再生像と相関像を共通の偏光素子で取り出し、共通の光検出器で読み取ることができ、システムの小型化およびコストダウンを図ることができる。また、物体光と参照光の交差角度が非常に小さいので、ホログラムの位相整合条件を満たし、位相不整合による回折効率の低下による相関像のＳＮ比の劣化の問題も回避することができ、高ＳＮ比の相関像を得ることができる。
【００５６】
〔光記録媒体の例〕
光記録媒体１としては、光誘起複屈折性を示し、入射光の偏光方向を記録できるものであれば、どのようなものでもよいが、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子が、好ましい。また、その光異性化する基または分子としては、アゾベンゼン骨格を含むものが、好適である。
【００５７】
光記録媒体１の最も好ましい材料の一つは、図３に示す化学式で表される、側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルである。この材料は、特開平１０−３４０４７９号に詳細に記載されているように、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性によって、図２に示したような空間偏光分布をホログラムとして記録することができる。記録されたホログラムは、室温自然光のもとで半永久的に記録が保持される。
【００５８】
光記録媒体１全体を、入射光の偏光方向を記録できる材料で形成する必要はなく、ガラス基板などの透明基板の一面側に、入射光の偏光方向を記録できる材料の層を形成してもよい。
【００５９】
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態として、この発明をデジタルホログラムメモリシステムに適用した場合を示す。
【００６０】
（光記録方法および光記録装置の一例）
図４は、第１の実施形態の光記録方法および光記録装置の一例を示す。光記録媒体１は、図３に示した側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルによって形成し、かつディスク形状としたものである。
【００６１】
光源１０としては、光記録媒体１に感度のあるコヒーレント光を発するものを用いる。この例のように光記録媒体１が側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルからなる場合には、例えばアルゴンイオンレーザの発振線５１５ｎｍを用いる。
【００６２】
この光源１０からの光は、１／２波長板４０によって、偏光方向を調整する。ここでは、１／２波長板４０を透過した光を、紙面に垂直なＳ偏光とする。この１／２波長板４０を透過したＳ偏光の光を、偏光ビームスプリッタ２１に入射させて、偏光ビームスプリッタ２１を透過したＰ偏光の光と、偏光ビームスプリッタ２１で反射したＳ偏光の光とに分割する。
【００６３】
そして、偏光ビームスプリッタ２１を透過したＰ偏光の光を、レンズ５１および５２によって口径の広い平行光にして、空間光変調器３０に入射させ、コンピュータによって空間光変調器３０に２次元２値データ画像を表示して、空間光変調器３０を透過した光として、２次元２値データ画像のＰ偏光の物体光４を得る。空間光変調器３０としては、液晶パネル、例えば一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで６４０×４８０画素のプロジェクタ用液晶パネル１．３型などを用いることができる。
【００６４】
この空間光変調器３０からのＰ偏光の物体光４を、レンズ６０によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の物体光２を、ビームスプリッタ２２を透過させて、光記録媒体１に照射する。
【００６５】
同時に、偏光ビームスプリッタ２１で反射したＳ偏光の光を、平面波の参照光３として、ミラー７１および７２で反射させ、ビームスプリッタ２２で反射させて、物体光２と同じ光路から、光記録媒体１に照射する。これによって、光記録媒体１中に、物体光２の２次元２値データ画像が、空間偏光分布を有するホログラムとして記録される。
【００６６】
この場合、モーター９０により光記録媒体１を回転させることによって、光記録媒体１の周方向に場所を変えて複数のホログラムを記録することができる。さらに、図５に示すように、光記録ヘッド１００を光記録媒体１の径方向に移動させることによって、光記録媒体１中に同心円状の記録トラックを形成するようにホログラムを記録することができる。
【００６７】
（光再生方法および光再生装置の一例）
図６は、第１の実施形態の光再生方法および光再生装置の一例を示し、その光再生装置は、図４の光記録装置に、回折光を逆フーリエ変換するレンズ１１０、読み出し光の偏光方向と直交する偏光方向の回折光を取り出す偏光子１２０、および回折光を読み取る光検出器１３０を追加したもので、光検出器１３０としては、２次元ＣＣＤアレイなどを用いる。光記録媒体１には、上述した方法によってホログラムが記録されている。
【００６８】
物体光を再生する場合には、シャッタ８１によって物体光２を遮断し、記録時と同じ平面波のＳ偏光の参照光３を、記録時と同様にビームスプリッタ２２で反射させて、光記録媒体１のホログラムが記録されている領域に照射する。
【００６９】
これによって、式（３）で表される回折光が得られるが、偏光子１２０の透過方位を、読み出し光である参照光３の偏光方向と直交させることによって、すなわち上記の例ではＰ偏光の方向とすることによって、式（３）の第３項および第４項の成分のみを、偏光子１２０の透過光として取り出すことができる。この第３項および第４項の成分は、回折直後は式（４）で表され、これをレンズ１１０によって逆フーリエ変換することによって、光検出器１３０上に、物体光およびその位相共役像が結像される。
【００７０】
例えば、物体光として、図７（Ａ）に示すような三角形が記録されているとすると、記録時の物体光の光路上に、物体光の再生像として、図７（Ｂ）中の点線の枠内の三角形が現れるとともに、参照光の光路に対して物体光の光路と中心対称の位置に、物体光の位相共役像として、図７（Ｂ）中の左下の三角形が現れ、読み出し光である参照光と分離して物体光を再生することができる。物体光の再生像のみを必要とする場合には、点線の枠内の部分のみを光検出器１３０で検出すればよい。
【００７１】
一方、物体光についての相関演算を行う場合には、シャッタ８２によって参照光３を遮断するとともに、空間光変調器３０に記録時と同じ、または記録時と異なる２次元２値データ画像を表示し、その空間光変調器３０を透過したＰ偏光の物体光４を、レンズ６０によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の物体光２を、ビームスプリッタ２２を透過させて、光記録媒体１のホログラムが記録されている領域に照射する。
【００７２】
物体光２として、記録時と同じ画像を照射した場合、これによって、式（５）で表される回折光が得られるが、偏光子１２０の透過方位を、読み出し光である物体光２の偏光方向と直交させることによって、すなわち上記の例ではＳ偏光の方向とすることによって、式（５）の第３項および第４項の成分のみを、偏光子１２０の透過光として取り出すことができる。この第３項および第４項の成分は、回折直後は式（６）で表され、これをレンズ１１０によって逆フーリエ変換することによって、光検出器１３０上に、上述した自己相関値Ｏ★Ｏ＊および畳み込み積分値Ｏ＊Ｏが結像される。
【００７３】
例えば、物体光として、図７（Ａ）に示すような三角形が記録されているとすると、その画像（三角形）と同じ画像（三角形）の物体光を照射することによって、図７（Ｃ）中の点線の枠内の星型の光として示す自己相関値と、右上の大きな三角形として示す畳み込み積分値とが得られ、読み出し光である物体光２と分離して相関演算出力を得ることができる。相関値のみを必要とする場合には、点線の枠内の部分のみを光検出器１３０で検出すればよい。自己相関値は被検出成分と雑音成分との相関値より著しく大きいので、被検出画像の存在および位置を確実かつ容易に検出することができる。
【００７４】
物体光２として、記録時と異なる画像を照射した場合には、同様の方法によって、その読み出し光としての物体光２の画像とホログラムとして記録されている物体光の画像との相互相関値および畳み込み積分値が得られる。
【００７５】
モータ９０により光記録媒体１を回転させることによって、光記録媒体１の周方向に場所を変えて記録されているホログラムにつき、物体光を再生し、あるいは相関値または畳み込み積分値を得ることができる。さらに、光再生ヘッド２００を光記録媒体１の径方向に移動させることによって、図５に示したように光記録媒体１中に同心円状に形成されている記録トラックに記録されているホログラムにつき、物体光を再生し、あるいは相関値または畳み込み積分値を得ることができる。
【００７６】
読み出し光として、参照光３と物体光２を交互に照射することによって、ホログラムとして記録されている物体光の再生像と、読み出し光としての物体光２の画像とホログラムとして記録されている物体光の画像との相関値または畳み込み積分値とを交互に得ることもできる。
【００７７】
（第１の実施形態の効果）
以上の第１の実施形態では、偏光子１２０によって、再生像または相関像のみを、読み出し光としての参照光３または物体光２と分離して取り出すことができ、物体光２と参照光３を共通の光路から光記録媒体１に照射して、物体光２と参照光３の交差角度を非常に小さくしても、再生像に対して参照光３が、相関像に対して物体光２が、それぞれノイズとなることがない。したがって、参照光３と物体光２を共通の光学系（ビームスプリッタ２２）で光記録媒体１に照射し、再生像と相関像を共通の偏光子１２０で取り出し、共通の光検出器１３０で読み取ることができ、システムの小型化およびコストダウンを図ることができる。また、物体光２と参照光３の交差角度が非常に小さいので、ホログラムの位相整合条件を満たし、位相不整合による回折効率の低下による相関像のＳＮ比の劣化の問題も回避することができ、高ＳＮ比の相関像を得ることができる。
【００７８】
さらに、第１の実施形態では、大容量記録、高速伝送および高速検索が可能であり、次世代のメモリシステムとして期待することができる。
【００７９】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態は、この発明を情報メディアの偽造および不正使用の防止に適用した場合である。この場合の情報メディアは、クレジットカード、バンクカード、プリペイドカード、メモリカード、身分証明書、小切手、通帳、株券、約束手形、乗車券、回数券、定期券など、偽造および不正使用の可能性があるものである。
【００８０】
（情報メディアの一例）
図８は、この発明の情報メディアの一例を示し、その情報メディア１１は、クレジットカードなどのカード状メディアの一部領域に、光誘起複屈折性を示し、入射光の偏光方向を記録できる光記録媒体１を設け、その光記録媒体１に、後述する方法によって、認証された者の指紋など、認証された者に固有の情報から形成した認証用画像を、ホログラムとして記録したものである。
【００８１】
この場合も、光記録媒体１の材料としては、例えば、図３に示した側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いる。
【００８２】
（光記録方法および光記録装置の一例）
図９は、第２の実施形態の光記録方法および光記録装置の一例を示し、光記録媒体１が、ディスク形状ではなく、図８に示したように情報メディア１１の一部を構成するものであり、空間光変調器３０に表示する画像が、認証された者の指紋など、認証された者に固有の情報から形成した認証用画像である点を除いて、図４に示した第１の実施形態のそれと同じである。
【００８３】
空間光変調器３０に、ＣＣＤカメラなどによって撮影して得た、認証された者についての認証用画像を表示し、その空間光変調器３０を透過したＰ偏光の物体光４を、レンズ６０によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の物体光２を、ビームスプリッタ２２を透過させて、光記録媒体１に照射すると同時に、平面波のＳ偏光の参照光３を、ビームスプリッタ２２で反射させて、物体光２と同じ光路から、光記録媒体１に照射する。これによって、光記録媒体１中に、物体光２の認証された者についての認証用画像が、空間偏光分布を有するホログラムとして記録される。
【００８４】
（光再生方法および光再生装置の一例）
図１０は、第２の実施形態の光再生方法および光再生装置の一例を示し、光記録媒体１が、図８に示したように情報メディア１１の一部を構成するとともに、上述した方法によって認証された者についての認証用画像がホログラムとして記録されたものであり、読み出し光として照射する物体光の画像が、情報メディア１１を使用する者についての認証用画像である点を除いて、図６に示した第１の実施形態のそれと同じである。
【００８５】
物体光を再生する場合、すなわち認証された者についての認証用画像を再生する場合には、シャッタ８１によって物体光２を遮断し、記録時と同じ平面波のＳ偏光の参照光３を、記録時と同様にビームスプリッタ２２で反射させて、光記録媒体１のホログラムが記録されている領域に照射する。
【００８６】
これによって、式（３）で表される回折光が得られるが、偏光子１２０の透過方位を、読み出し光である参照光３の偏光方向と直交させることによって、すなわち上記の例ではＰ偏光の方向とすることによって、式（３）の第３項および第４項の成分のみを、偏光子１２０の透過光として取り出すことができる。この第３項および第４項の成分は、回折直後は式（４）で表され、これをレンズ１１０によって逆フーリエ変換することによって、光検出器１３０上に、物体光およびその位相共役像が結像される。
【００８７】
例えば、物体光として、すなわち認証された者についての認証用画像として、図１１（Ａ）に示すような指紋が記録されているとすると、記録時の物体光の光路上に、物体光の再生像として、図１１（Ｂ）中の点線の枠内の指紋が現れるとともに、参照光の光路に対して物体光の光路と中心対称の位置に、物体光の位相共役像として、図１１（Ｂ）中の左側の指紋が現れ、読み出し光である参照光３と分離して物体光を再生することができる。物体光の再生像のみを必要とする場合には、点線の枠内の部分のみを光検出器１３０で検出すればよい。
【００８８】
一方、物体光についての相関演算を行う場合には、シャッタ８２によって参照光３を遮断するとともに、空間光変調器３０に、ＣＣＤカメラなどによって撮影して得た、光記録媒体１を有する情報メディア１１を使用する者についての認証用画像を表示し、その空間光変調器３０を透過したＰ偏光の物体光４を、レンズ６０によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の物体光２を、ビームスプリッタ２２を透過させて、光記録媒体１のホログラムが記録されている領域に照射する。
【００８９】
物体光２として、記録時と同じ画像、すなわち認証された者についての認証用画像が照射された場合、これによって、式（５）で表される回折光が得られるが、偏光子１２０の透過方位を、読み出し光である物体光２の偏光方向と直交させることによって、すなわち上記の例ではＳ偏光の方向とすることによって、式（５）の第３項および第４項の成分のみを、偏光子１２０の透過光として取り出すことができる。この第３項および第４項の成分は、回折直後は式（６）で表され、これをレンズ１１０によって逆フーリエ変換することによって、光検出器１３０上に、上述した自己相関値Ｏ★Ｏ＊および畳み込み積分値Ｏ＊Ｏが結像される。
【００９０】
例えば、物体光として、すなわち認証された者についての認証用画像として、図１１（Ａ）に示すような指紋が記録されているとすると、その画像（指紋）と同じ画像（指紋）の物体光が照射されることによって、図１１（Ｃ）中の点線の枠内の点状の光として示す自己相関値と、右側の大きな指紋として示す畳み込み積分値とが得られ、読み出し光である物体光２と分離して相関演算出力を得ることができる。相関値のみを必要とする場合には、点線の枠内の部分のみを光検出器１３０で検出すればよい。
【００９１】
これに対して、記録されている画像（指紋）と異なる画像（指紋）の物体光が照射されたときには、図１１（Ｄ）に示すように、両者の類似度に応じた相互相関値および畳み込み積分値が得られる。ただし、図１１（Ｄ）は、両者の類似性が無く、相互相関値がゼロで、点線の枠内の光強度がゼロとなる場合である。
【００９２】
自己相関値は、被検出成分と雑音成分との相関値より著しく大きいとともに、記録されている画像（指紋）と異なる画像（指紋）の物体光が照射されたときには、記録されている画像（指紋）と同じ画像（指紋）の物体光が照射されたときに比べて相関値が小さくなるので、相関値が所定の閾値を超えるときには認証された者と判定し、相関値が所定の閾値以下のときには他の者と判定することによって、その情報メディア１１を使用する者が認証された者であるか否かを確実に判定することができ、情報メディアの不正使用を確実に防止することができる。
【００９３】
また、上述した参照光３を照射したときの再生像を目視して、その判断結果と、上記の物体光２を照射したときの相関値による判定結果とを合わせることによって、より正確な判定を行うことができる。
【００９４】
なお、認証された者および情報メディアを使用する者についての認証用画像としては、指紋以外に、サイン、印影、虹彩、顔貌、暗証番号（手書きの画像やテンキー入力に基づいて形成された画像）などや、それらを組み合わせた画像を用いることができる。
【００９５】
（第２の実施形態の効果）
この発明の情報メディア１１によれば、ホログラムとして記録された認証用画像を目で読み取ることができないだけでなく、上述した位相マスクのように凹凸をコピーすることもできない。さらに、平面波の参照光３を照射して、物体光としての認証用画像を再生しようとしても、参照光３の０次回折光が、高次回折光である再生像と重なるため、認証用画像を読み取ることができない。したがって、偽造困難な情報メディアを得ることができる。
【００９６】
また、第２の実施形態によれば、情報メディア１１を使用する者が認証された者であるか否かを確実に判定することができ、情報メディアの不正使用を確実に防止することができる。しかも、相関演算は光の伝搬する速度で実行されるので、高速の判定を行うことができる。
【００９７】
さらに、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、システムの小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００９８】
【発明の効果】
上述したように、第１の発明によれば、ホログラムメモリシステムの小型化およびコストダウンを図ることができるとともに、高ＳＮ比の再生および検索を行うことができ、大容量記録、高速伝送および高速検索が可能であることと相まって、次世代のメモリシステムとして期待することができる。
【００９９】
第２の発明によれば、情報メディアの偽造および不正使用を確実に防止することができるとともに、システムの小型化およびコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法を示す図である。
【図２】この発明の方法で記録されるホログラムの説明に供する図である。
【図３】この発明の方法に用いる光記録媒体の材料の一例の化学式を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光記録方法および光記録装置の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態での光記録媒体の回転と光記録ヘッドの移動を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光再生方法および光再生装置の一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態の物体光および回折像の説明に供する図である。
【図８】この発明の情報メディアの一例を示す図である。
【図９】第２の実施形態の光記録方法および光記録装置の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の光再生方法および光再生装置の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の物体光および回折像の説明に供する図である。
【図１２】従来のカード・セキュリティシステムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…光記録媒体
２，４…物体光
３…参照光
１０…光源
１１…情報メディア
２１…偏光ビームスプリッタ
２２…ビームスプリッタ
３０…空間光変調器
４０…１／２波長板
６０…フーリエ変換用レンズ
８１，８２…シャッタ
９０…モータ
１００…光記録ヘッド
１１０…逆フーリエ変換用レンズ
１２０…偏光子
１３０…光検出器
２００…光再生ヘッド
【図１】
0003962888.tif 000007
【図２】
0003962888.tif 000008
【図３】
0003962888.tif 000009
【図４】
0003962888.tif 000010
【図５】
0003962888.tif 000011
【図６】
0003962888.tif 000012
【図７】
0003962888.tif 000013
【図８】
0003962888.tif 000014
【図９】
0003962888.tif 000015
【図１０】
0003962888.tif 000016
【図１１】
0003962888.tif 000017
【図１２】
0003962888.tif 000018