JP3416976B2 - Phase mask and phase mask reproducing apparatus - Google Patents
Phase mask and phase mask reproducing apparatusInfo
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- JP3416976B2 JP3416976B2 JP02035393A JP2035393A JP3416976B2 JP 3416976 B2 JP3416976 B2 JP 3416976B2 JP 02035393 A JP02035393 A JP 02035393A JP 2035393 A JP2035393 A JP 2035393A JP 3416976 B2 JP3416976 B2 JP 3416976B2
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- phase distribution
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、偽造防止のための位相
マスク及びその再生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a phase for preventing forgery.
The present invention relates to a mask and a reproducing device thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、偽造防止の目的で、グレーテ
ィングあるいはホログラムが利用されてきた。すなわ
ち、各種カードあるいは有価証券類(銀行紙幣も含む)
の表面の一部にホログラムを形成して、再生像の有無か
ら真偽を判別しよう、という考え方があった。例えば、
U.S. patent No. 4014602、4171766、5138468 の特許
は、ホログラムを利用した保護、保証技術に関する。2. Description of the Related Art Conventionally, gratings or holograms have been used for the purpose of preventing forgery. That is, various cards or securities (including bank notes)
There was an idea to form a hologram on a part of the surface of and to discriminate the authenticity from the presence or absence of a reproduced image. For example,
The patents of US patent Nos. 4014602, 4171766, 5138468 relate to protection and guarantee technology using holograms.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ホログラム製
造技術の進歩とともに、ホログラム偽造の技術も巧妙に
なり、ホログラムを偽造防止の目的で使用することが難
しくなってきた。However, as the hologram manufacturing technology has advanced, the hologram forgery technology has become more sophisticated, and it has become difficult to use the hologram for the purpose of preventing forgery.
【0004】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、その目的は、簡便な手段により偽造困難なホ
ログラム及びその再生装置を提供することにある。The present invention solves such a problem, and an object thereof is to provide a hologram which is difficult to forge by a simple means and a reproducing apparatus thereof.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の位相マス
クは、2つ以上の位相分布構造体が積層されて成り、1
つの位相分布構造体には真偽判定のための情報が記録さ
れ、他の位相分布構造体には真偽判定のための情報を隠
すための情報が記録されていることを特徴とする。The first phase mask of the present invention is formed by stacking two or more phase distribution structures.
Information for authenticity determination is recorded in one phase distribution structure, and information for hiding information for authenticity determination is recorded in another phase distribution structure.
【0006】本発明の第1の位相マスク再生装置は、コ
ヒーレント光源と、前記コヒーレント光源の出射光の光
波面を制御する空間光変調器と、前記空間光変調器を通
過した光波面により、2つ以上の位相分布構造体が積層
されて成る位相マスクに記録されている情報を再生する
手段と、前記位相マスクからの再生波面に含まれる情報
を検出する検出手段と、を備え、前記位相マスクに記録
されている情報は、1つの位相分布構造体に記録されて
いる真偽判定のための情報と、他の位相分布構造体に記
録されている真偽判定のための情報を隠すための情報
と、を含んでおり、前記空間光変調器は、前記位相マス
クからの再生波面に含まれる情報が前記真偽判定のため
の情報と等しくなるように、前記真偽判定のための情報
を隠すための情報を打ち消すための位相分布及び/また
は複素振幅分布を表示することを特徴とする。The first phase mask reproducing apparatus of the present invention comprises a coherent light source, a spatial light modulator for controlling the optical wavefront of the light emitted from the coherent light source, and an optical wavefront passing through the spatial light modulator. The phase mask, comprising means for reproducing information recorded on a phase mask formed by stacking one or more phase distribution structures, and detecting means for detecting information contained in a reproduced wavefront from the phase mask. The information recorded in is used to hide the information for authenticity determination recorded in one phase distribution structure and the information for authenticity determination recorded in another phase distribution structure. Information, the spatial light modulator, the information included in the reproduction wavefront from the phase mask is equal to the information for authenticity determination, the information for authenticity determination. Information to hide And displaying the phase distribution and / or the complex amplitude distribution for erasing Chi.
【0007】[0007]
【0008】本発明の第3の位相マスク再生装置は、前
記第2の位相マスク再生装置において、空間光変調器が
複素振幅変調型液晶空間光変調器であることを特徴とす
る。A third phase mask reproducing apparatus of the present invention is characterized in that, in the second phase mask reproducing apparatus, the spatial light modulator is a complex amplitude modulation type liquid crystal spatial light modulator.
【0009】本発明の第4の位相マスク再生装置は、前
記第2の位相マスク再生装置において、空間光変調器が
位相変調型液晶空間光変調器であることを特徴とする。A fourth phase mask reproducing apparatus of the present invention is characterized in that, in the second phase mask reproducing apparatus, the spatial light modulator is a phase modulation type liquid crystal spatial light modulator.
【0010】[0010]
【実施例】以下では実施例にもとづき、本発明の内容に
ついて詳しく説明する。EXAMPLES The contents of the present invention will be described in detail below based on examples.
【0011】(実施例1)本発明の基礎となる考え方
は、空間光変調器に表示された複素振幅分布を”鍵”と
して使い、位相マスクにおける第1の位相分布構造体に
形成された位相構造すなわち”錠”を開けることによ
り、第2の位相分布構造体に記録された”真偽判定のた
めの情報”を読み出す、というものである。(Embodiment 1) The concept underlying the present invention is that the complex amplitude distribution displayed on the spatial light modulator is used as a "key" and the phase formed on the first phase distribution structure in the phase mask is used. By opening the structure, that is, the "lock", the "information for authenticity determination" recorded in the second phase distribution structure is read out.
【0012】ここでは説明を簡単にするために、2つの
位相分布構造体から成る位相マスクをとりあげる。位相
分布構造体は、光が照明する順に、第1、第2と区別す
ることにする。3つ以上の位相分布構造体から成る位相
マスクについて以下の議論を拡張することは容易であ
る。In order to simplify the explanation, a phase mask composed of two phase distribution structures will be taken up here. The phase distribution structure will be distinguished from the first and second in the order in which the light is illuminated. It is easy to extend the following discussion for a phase mask consisting of three or more phase distribution structures.
【0013】空間光変調器に表示する振幅分布をA、位
相分布をφLCとすると、空間光変調器の直後の波面WLC
は、
WLC=Aexp(jφLC) ・・・・(1)
と書ける。ただし、jは虚数単位である。When the amplitude distribution displayed on the spatial light modulator is A and the phase distribution is φ LC , the wavefront W LC immediately after the spatial light modulator is shown.
Can be written as W LC = A exp (jφ LC ) ... (1). However, j is an imaginary unit.
【0014】この波面WLCが第1の位相マスクへ到達し
た時の波面WLC’を、
WLC’=D{WLC} ・・・・(2)
と書くことにする。ここで、D{}は任意の光学変換を
表す。この光学変換は、例えば、フーリエ変換やフレネ
ル変換であって、高速フーリエ変換アルゴリズムを使
い、容易に計算することができる。[0014] To write 'the, W LC' wavefront W LC when the wavefront W LC reaches the first phase mask = D {W LC} ···· and (2). Here, D {} represents an arbitrary optical conversion. This optical transform is, for example, a Fourier transform or a Fresnel transform, and can be easily calculated using a fast Fourier transform algorithm.
【0015】次に、本発明の位相マスクについて説明し
よう。位相マスクは第1と第2の位相分布構造体から成
り、真偽判定のための情報は第2の位相分布構造体に記
録しておく。第1の位相分布構造体に形成する位相構造
は、第2の位相分布構造体に記録された情報を隠すため
のものである。Next, the phase mask of the present invention will be described. The phase mask is composed of first and second phase distribution structures, and information for authenticity determination is recorded in the second phase distribution structure. The phase structure formed in the first phase distribution structure is for hiding the information recorded in the second phase distribution structure.
【0016】第1の位相分布構造体に記録された位相分
布をφ1とする。この構造体を(2)式の波面で再生す
ると、構造体の直後の波面W1は、
W1=D{WLC}・exp(jφ1)
=D{Aexp(jφLC)}・exp(jφ1) ・・・・(3)
と書ける。The phase distribution recorded in the first phase distribution structure is φ 1 . When this structure is reproduced with the wavefront of the equation (2), the wavefront W 1 immediately after the structure is W 1 = D {W LC } · exp (jφ 1 ) = D {Aexp (jφ LC )} · exp ( jφ 1 ) ... (3) can be written.
【0017】第1と第2の位相分布構造体が充分に接近
している時には、この波面W1がそのまま第2の位相構
造体を再生するための波面Wreになる、と考えてさしつ
かえない。すなわち、
Wre=W1 ・・・・(4)
である。It may be considered that when the first and second phase distribution structures are sufficiently close to each other, this wavefront W 1 becomes the wavefront W re for reproducing the second phase structure as it is. . That is, W re = W 1 ... (4).
【0018】第2の位相構造体は、波面Rを波面Oに変
換する機能を有する。波面Oには、真偽判定に必要な情
報が含まれている。すなわち、次式を満足するように、
第2の位相構造体の位相分布φ2を与える。The second phase structure has a function of converting the wavefront R into the wavefront O. The wavefront O contains information necessary for authenticity determination. That is, to satisfy the following equation,
The phase distribution φ 2 of the second phase structure is given.
【0019】exp(jφ2)・R=O ・・・・(5)
この波面Oに適当な光学変換Kを作用すると、2次元あ
るいは3次元の強度分布が発生する。この強度分布を検
出して物品の真偽を判定するのである。この強度分布を
Iとすると、
I=|K{O}|2 ・・・・(6)
と書ける。Exp (jφ2) R = O (5) When a suitable optical conversion K is applied to this wavefront O, a two-dimensional or three-dimensional intensity distribution is generated. The authenticity of the article is determined by detecting this intensity distribution. If this intensity distribution is I, then I = | K {O} | 2 (6) can be written.
【0020】(5)式から判るように、物体情報を完全
な形で再生するには、(4)式で表された波面Wreが、
第2の位相構造体に対する所要の波面Rとほぼ等しくな
るように、空間光変調器に表示する振幅分布Aならびに
位相分布φLCを定めればよい。すなわち、Wre=Rの条
件から、次式を得る。As can be seen from the equation (5), in order to reproduce the object information in a perfect form, the wavefront W re represented by the equation (4) is
The amplitude distribution A and the phase distribution φ LC displayed on the spatial light modulator may be determined so as to be substantially equal to the required wavefront R for the second phase structure. That is, the following expression is obtained from the condition of W re = R.
【0021】 Aexp(jφLC)=D-1{R・exp(−jφ1)} ・・・・(7) ただし、D-1{}は光学逆変換を意味する。Aexp (jφ LC ) = D −1 {R · exp (−jφ 1 )} (7) However, D −1 {} means the optical inverse transformation.
【0022】(7)式の波面を作成するには、光波の振
幅と位相の両方を独立に変調できる空間光変調器が必要
になる。このような空間光変調器(複素振幅変調器)
は、2種類の液晶パネルを対応する画素を揃えて接続す
ることにより構成できる(第52回応物秋季講演会、10a-
ZK-2参照)。In order to create the wavefront of equation (7), a spatial light modulator capable of independently modulating both the amplitude and the phase of the light wave is required. Such spatial light modulator (complex amplitude modulator)
Can be configured by connecting two types of liquid crystal panels with corresponding pixels aligned (52nd Autumn Meeting, 10a-
See ZK-2).
【0023】(7)式を満足するようにφLCを選ぶと、
波面Wreはホログラムに対する所要の波面Rと完全に等
しくなる。すなわち、exp(jφ2)・Wre=Oとな
り、第2の位相分布構造体に記録された情報(言い換え
れば、真偽判定に必要な情報)が完全に再生される。If φ LC is selected so as to satisfy the equation (7),
The wavefront W re will be exactly equal to the required wavefront R for the hologram. That is, exp (jφ 2 ) · W re = O, and the information recorded in the second phase distribution structure (in other words, information necessary for authenticity determination) is completely reproduced.
【0024】なお、空間光変調器から第1の位相分布構
造体までの距離がほとんど無視できる場合には、光学変
換D{}の作用が除かれて、(7)式は、
Aexp(jφLC)=R・exp(−jφ1) ・・・・(8)
となる。When the distance from the spatial light modulator to the first phase distribution structure is almost negligible, the action of the optical conversion D {} is eliminated and the equation (7) is given by Aexp (jφ LC ) = R · exp (−jφ 1 ) ... (8)
【0025】次に、(7)式の波面の位相成分だけに着
目して、次式で与えられる位相分布を空間光変調器へ表
示する。Next, paying attention only to the phase component of the wavefront of the equation (7), the phase distribution given by the following equation is displayed on the spatial light modulator.
【0026】
exp(jφLC)=P〔D-1{R・exp(−jφ1)}〕 ・・・・(9)
ただし、D-1{}は光学逆変換を、P〔〕は位相成分だ
けを取り出す操作を、それぞれ意味する。Exp (jφ LC ) = P [D −1 {R · exp (−jφ 1 )}] (9) where D −1 {} is the optical inverse transformation and P [] is the phase Each operation means extracting only the component.
【0027】(9)式にしたがってφLCを選ぶと、波面
Wreは第2の位相構造体に対する所要の波面Rとは完全
には一致しない。しかし、この差は極めて小さく、真偽
判定をおこなう際に支障となるようなことはない。すな
わち、exp(jφ2)・Wre≒Oとなり、真偽判定に
必要なだけの情報が得られる。When φ LC is selected according to the equation (9), the wavefront W re does not completely match the required wavefront R for the second phase structure. However, this difference is extremely small and does not hinder the determination of authenticity. That is, exp (jφ 2 ) · W re ≈O, and information necessary for the true / false determination can be obtained.
【0028】(9)式の波面を作成するには、位相変調
型の空間光変調器で足りる(例えば、第51回応物秋季講
演会、26a-H-10参照)。位相変調型の空間光変調器は、
先に引用した複素振幅変調器に比べて、製造が容易であ
る。A phase modulation type spatial light modulator is sufficient to create the wavefront of the equation (9) (see, for example, 51st Autumn Meeting of Obi, 26a-H-10). The phase modulation spatial light modulator is
It is easier to manufacture than the complex amplitude modulator cited above.
【0029】本発明の基礎となる考え方を図1に示し
た。図の中で、101は空間光変調器、102は第1の
位相分布構造体、103は第2の位相分布構造体であ
る。第1と第2の位相分布構造体を合わせたものが、本
発明の偽造防止用位相マスクである。The concept underlying the present invention is shown in FIG. In the figure, 101 is a spatial light modulator, 102 is a first phase distribution structure, and 103 is a second phase distribution structure. The combination of the first and second phase distribution structures is the forgery preventing phase mask of the present invention.
【0030】104は波面の複素振幅分布を強度分布に
変換するための波面検出手段である。Reference numeral 104 is a wavefront detecting means for converting the complex amplitude distribution of the wavefront into an intensity distribution.
【0031】図1(a)は(7)式の条件が満足されな
い時の情報検出空間の様子である。ランダム性の強度分
布が現れ、”物体が真である”ことを保証する強度分布
(情報)は得られない。こうして、”物体は偽である”
と判断される。FIG. 1A shows the state of the information detection space when the condition of the expression (7) is not satisfied. A random intensity distribution appears, and the intensity distribution (information) that guarantees that "the object is true" cannot be obtained. Thus, "the object is false"
Is judged.
【0032】他方、図1(b)は(7)式の条件が満足
された時の情報検出空間の様子である。今度は、容易に
パターン認識できる強度分布が現れる。この強度分布
は、”物体が真である”ことを保証するものであり、”
パターン認識できる”という制約の中で、どのようにで
も選ぶことができる。On the other hand, FIG. 1B shows the state of the information detection space when the condition of the expression (7) is satisfied. This time, an intensity distribution that allows easy pattern recognition appears. This intensity distribution guarantees that the object is "true"
You can choose any method within the constraint of "recognizing patterns".
【0033】図2に本発明の位相マスクの詳しい構造を
2つ示した。図2(a)において、201は第1の位相
分布構造体、202は中間層、203は第2の位相分布
構造体である。201と203はどちらも、2値の表面
レリーフ構造である。ここには、レリーフ面を向かい合
わせにした構成を示したが、レリーフ面を同じ向きに揃
えて配置してもよい。図2(b)において、205は第
1の位相分布構造体、206は中間層、207は第2の
位相分布構造体である。205と207はどちらも、2
値の分布屈折率構造である。204と208は位相分布
構造体の支持部材である。なお、これらの他にも、表面
レリーフ構造と分布屈折率構造を組み合わせた構成でも
よい。FIG. 2 shows two detailed structures of the phase mask of the present invention. In FIG. 2A, 201 is a first phase distribution structure, 202 is an intermediate layer, and 203 is a second phase distribution structure. Both 201 and 203 are binary surface relief structures. Here, the structure in which the relief surfaces are faced to each other is shown, but the relief surfaces may be arranged in the same direction. In FIG. 2B, 205 is a first phase distribution structure, 206 is an intermediate layer, and 207 is a second phase distribution structure. Both 205 and 207 are 2
It is a value distribution refractive index structure. 204 and 208 are support members for the phase distribution structure. In addition to these, a structure in which the surface relief structure and the distributed index structure are combined may be used.
【0034】図2の中間層202、206は数μmの厚
さであり、位相構造体のセルの一辺の長さに比べて充分
に小さい。すなわち、第1から第2の位相分布構造体へ
向かって光が進間に、回折の影響は無視できる。位相分
布構造を形成する媒質にはホトポリマが適しているが、
部材にガラスを選んで、エッチングによりレリーフ構造
を形成したり、イオンドーピングして分布屈折率構造を
形成することもできる。The intermediate layers 202 and 206 in FIG. 2 have a thickness of several μm, which is sufficiently smaller than the length of one side of the cell of the phase structure. That is, the influence of diffraction can be ignored while the light travels from the first phase distribution structure to the second phase distribution structure. Although photopolymer is suitable for the medium that forms the phase distribution structure,
It is also possible to select glass as a member and form a relief structure by etching, or ion-doping to form a distributed index structure.
【0035】本実施例では、位相マスクすなわち位相分
布構造体のサイズを5×5mm2に、第1の位相分布構
造体のセルサイズを500×500μm2に、第2の位
相分布構造体のセルサイズを250×250μm2に定
めた。セルの並べ方は任意であるが、ここでは直交格子
状に並べた。In this embodiment, the size of the phase mask, that is, the phase distribution structure is 5 × 5 mm 2 , the cell size of the first phase distribution structure is 500 × 500 μm 2 , and the cell of the second phase distribution structure is The size was set to 250 × 250 μm 2 . The cells may be arranged in any manner, but here they are arranged in a rectangular grid.
【0036】第1の位相分布構造体については、各セル
の位相値を0かπのどちらかに定めた。他方、第2の位
相分布構造体については、そこに刻まれた位相分布をフ
ーリエ変換した時の強度分布が、例えば、特定の回折次
数だけに集中するように各セルの位相値を0かψのどち
らかに定めた。ψは0からπの間の位相値であり、計算
により求めた最適値である。この種の計算には、シミュ
レーテッドアニーリング法(Science 220, 671-679(198
3))やフーリエ反復法(Opt. Eng. 19, 297-305(198
0))が利用できる。For the first phase distribution structure, the phase value of each cell is set to either 0 or π. On the other hand, regarding the second phase distribution structure, the phase distribution of each cell is set to 0 or ψ so that the intensity distribution obtained by Fourier transforming the phase distribution engraved therein may be concentrated only in a specific diffraction order. Set to either. ψ is a phase value between 0 and π and is an optimum value obtained by calculation. Simulated annealing methods (Science 220, 671-679 (198
3)) and the Fourier iteration method (Opt. Eng. 19, 297-305 (198
0)) is available.
【0037】さて、第1の位相分布構造体のセル数は1
00個であるから、位相分布として、2100通りの組み
合わせが考えられる。組み合わせの数がこれだけ多くな
ると、再生波面R((7)式参照)を探し出して、第1
の位相分布構造体に刻まれた位相分布を解読することは
ほとんど不可能に近い。したがって、第2の位相分布構
造体に記録された情報を再生することは不可能であり、
位相マスクが偽造される心配はない。The number of cells of the first phase distribution structure is 1
Since 00 pieces are, as a phase distribution, a combination of 2 100 types can be considered. When the number of combinations increases by this amount, the reproduction wavefront R (see equation (7)) is searched for and the first
It is almost impossible to decipher the phase distribution engraved in the phase distribution structure of. Therefore, it is impossible to reproduce the information recorded in the second phase distribution structure,
There is no concern that the phase mask will be forged.
【0038】なお、本実施例では、第1及び第2の位相
分布構造体を作成する時に2値の位相分布を使用した
が、3値、4値、というふうに位相値を選択する際の
自由度を増やしていくことも可能であり、また、ラン
ダム性の低い位相構造や、フラクタル性を有する位相
構造(J. Opt. Soc. Am. 72, 1034-1041(1982))を利用
することも可能である。In this embodiment, the binary phase distribution is used when the first and second phase distribution structures are created. However, when selecting the phase value such as ternary or quaternary. It is also possible to increase the degree of freedom, and use a phase structure with low randomness or a fractal phase structure (J. Opt. Soc. Am. 72, 1034-1041 (1982)). Is also possible.
【0039】次に、本発明のホログラム再生装置の構成
について説明しよう。図3は、透過型位相マスクに対す
る装置構成例である。301は半導体レーザ(波長0.78
μm)、302はコリメートレンズ、303は液晶空間
光変調器、304は本発明の位相マスク、305はフー
リエ変換レンズ、306は位相マスクからの再生波面を
受ける光検出器、307は液晶空間光変調器の駆動装置
である。Next, the structure of the hologram reproducing apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is an example of a device configuration for a transmission type phase mask. 301 is a semiconductor laser (wavelength 0.78
μm), 302 is a collimating lens, 303 is a liquid crystal spatial light modulator, 304 is a phase mask of the present invention, 305 is a Fourier transform lens, 306 is a photodetector that receives the reproduced wavefront from the phase mask, and 307 is liquid crystal spatial light modulation. It is a driving device of a container.
【0040】半導体レーザ301から出射したビームを
コリメートレンズ302で平行にして、液晶空間光変調
器303を照明する。液晶空間光変調器303には、あ
らかじめ知らされている位相分布を表示する。先に説明
した波面再生の原理により、”位相マスクが真”であれ
ば、そのことを保証する情報を波面として読み出すこと
ができる。本実施例では、この物体波面のフーリエ変換
像が3×3個のスポットアレイを形成するように第2の
位相構造体を形成しておいて、この像を図3の光検出器
306で取り込み、モニタ上であるいは計算機上で位相
マスクの真偽を判定するようにした。The beam emitted from the semiconductor laser 301 is collimated by the collimator lens 302 to illuminate the liquid crystal spatial light modulator 303. The liquid crystal spatial light modulator 303 displays a known phase distribution. According to the principle of wavefront reproduction described above, if "the phase mask is true", information that guarantees that can be read out as a wavefront. In the present embodiment, the second phase structure is formed so that the Fourier transform image of this object wavefront forms a 3 × 3 spot array, and this image is captured by the photodetector 306 of FIG. , The authenticity of the phase mask is determined on the monitor or the computer.
【0041】本実施例で使用した位相変調型空間光変調
器は、ホモジニアス配向の液晶空間光変調器であり、光
波の位相だけを変調することができる(第51回応物秋季
講演会、26a-H-10参照)。画素数は50×50、画素ピ
ッチは水平、垂直ともに100μm、画素開口部のサイ
ズは80×80μm2である。この液晶空間光変調器の
位相変調特性を図5に示す。位相分布の表示に要する2
π以上の位相変化を印加電圧に対して線形に得ることが
できる。The phase-modulating spatial light modulator used in this embodiment is a liquid crystal spatial light modulator of homogeneous alignment, and can modulate only the phase of the light wave (the 51st meeting of the Autumn Meeting of Bibliography, 26a-. See H-10). The number of pixels is 50 × 50, the pixel pitch is 100 μm both horizontally and vertically, and the size of the pixel opening is 80 × 80 μm 2 . The phase modulation characteristic of this liquid crystal spatial light modulator is shown in FIG. 2 required to display the phase distribution
A phase change of π or more can be obtained linearly with respect to the applied voltage.
【0042】本実施例のように、離散的な開口部を有す
る空間光変調器を使用すると、開口部の配列が周期的で
あるがゆえに、フーリエ再生面上には情報(ここでは、
3××のスポットアレイ)が複数現れる。真偽判定に
は、ただひとつの情報(例えば、中心に現れる情報)が
必要であり、複数の情報が互いに重なり合うようでは困
る。When the spatial light modulator having the discrete apertures is used as in the present embodiment, the information (here, here) is present on the Fourier reproduction plane because the array of the apertures is periodic.
A plurality of 3 ×× spot arrays) appear. Only one piece of information (for example, the information that appears at the center) is necessary for authenticity determination, and it is difficult for a plurality of pieces of information to overlap each other.
【0043】このような情報のクロストークが発生しな
いように、第1及び第2の位相分布構造体のセルサイ
ズ、位相変調型空間光変調器の画素ピッチを定める必要
がある。It is necessary to determine the cell sizes of the first and second phase distribution structures and the pixel pitch of the phase modulation type spatial light modulator so that such crosstalk of information does not occur.
【0044】この点に配慮して、本実施例では、第1及
び第2の位相分布構造体のセルサイズを、それぞれ、5
00×500μm2、250×250μm2、位相変調型
空間光変調器の画素ピッチを、100×100μm2と
定めた。図6に、再生像面(ここではフーリエ変換面)
における強度分布の様子を示す。説明のために、中心に
近い9つの情報を含む部分だけを図示した。光の波長
を、0.5μm、レンズ焦点距離を500mmとする
と、それぞれの周期構造体が占有する再生領域は、0.
5×0.5mm2、1.0×1.0mm2(図中a)、2.5
×2.5mm2(図中b)となる。In consideration of this point, in the present embodiment, the cell sizes of the first and second phase distribution structures are each set to 5
The pixel pitch of 00 × 500 μm 2 , 250 × 250 μm 2 , and the phase modulation spatial light modulator was set to 100 × 100 μm 2 . FIG. 6 shows a reproduced image plane (here, a Fourier transform plane).
The state of the intensity distribution in is shown. For the sake of explanation, only the part containing nine pieces of information near the center is shown. When the wavelength of light is 0.5 μm and the lens focal length is 500 mm, the reproduction area occupied by each periodic structure is 0.5.
5 × 0.5 mm 2 , 1.0 × 1.0 mm 2 (a in the figure), 2.5
× 2.5 mm 2 (b in the figure).
【0045】なお、位相マスクに形成された位相分布構
造体と、液晶空間光変調器の相対位置が多少ずれた時で
も物体情報を正しく読み出すには、(1)位相マスクを
保持する空間に適当なガイドを設けて、位置ずれの量を
小さくする、(2)液晶空間光変調器の画素開口部のサ
イズを、位相分布構造体のセルサイズに比べて小さくす
る、(3)位相分布構造体のセル形状を輪帯にして回転
を許容する、などの手段が有効である。In order to correctly read the object information even when the relative position of the phase distribution structure formed on the phase mask and the liquid crystal spatial light modulator is slightly shifted, (1) it is suitable for the space holding the phase mask. (2) The size of the pixel opening of the liquid crystal spatial light modulator is made smaller than the cell size of the phase distribution structure, and (3) the phase distribution structure is provided. It is effective to make the cell shape into a ring zone to allow rotation.
【0046】ここまでに述べてきたように、本発明の特
徴は、空間光変調器に表示した位相分布を”鍵”にし
て、位相マスクに記録された真偽判定のための情報を読
み出す点と、この”鍵”(位相分布)の内容を解読す
ることがほとんど不可能な点にある。As described above, the feature of the present invention is that the phase distribution displayed on the spatial light modulator is used as a "key" to read the information for authenticity determination recorded on the phase mask. And it is almost impossible to decipher the contents of this "key" (phase distribution).
【0047】本発明の位相マスク及び位相マスク再生装
置により、(1)第1と第2の位相分布構造体が積層さ
れて成る位相マスクに対して、(2)空間光変調器へ表
示する位相分布により、前記第1の位相分布構造体を通
過した光波面の形状を整えて、(3)前記形状が整えら
れた光波面により、前記第2の位相分布構造体に記録さ
れた真偽判定のための情報を再生することにより、位相
マスクの偽造を不可能にして、位相マスクを利用した物
品の保護、保証の信頼性を格段に向上させることができ
た。With the phase mask and the phase mask reproducing apparatus of the present invention, (1) the phase mask formed by stacking the first and second phase distribution structures is (2) the phase displayed on the spatial light modulator. The distribution is used to adjust the shape of the light wavefront that has passed through the first phase distribution structure, and (3) The authenticity determination recorded in the second phase distribution structure is performed using the shape-adjusted light wavefront. By reproducing the information for, the forgery of the phase mask was made impossible, and the reliability of the protection and guarantee of the article using the phase mask could be significantly improved.
【0048】なお、本実施例では、第2の位相構造体か
らの再生波面に含まれる真偽判定のための情報を抽出す
る手段としてフーリエ変換レンズを用いたが、この他に
も、シャリング干渉法、タルボット干渉法、二光束干渉
法などの波面計測手法が利用できる。In this embodiment, the Fourier transform lens is used as a means for extracting information for authenticity determination contained in the reproduced wavefront from the second phase structure, but in addition to this, shearing interference is also used. Wavefront measurement methods such as the method, Talbot interferometry, and two-beam interferometry can be used.
【0049】(実施例2)図4に、本発明の位相マスク
再生装置の別の構成を示す。これは、反射型位相マスク
に対する装置構成例である。(Embodiment 2) FIG. 4 shows another structure of the phase mask reproducing apparatus of the present invention. This is an example of a device configuration for a reflective phase mask.
【0050】実施例1の透過型位相マスク用の再生装置
との大きな違いは、液晶空間光変調器へ表示する位相分
布の作成規則にある。図4の構成では、第2の位相分布
構造体に入射する前に1回と、第2の位相分布構造体か
ら出射した後で1回、光波面は第1の位相分布構造体を
計2回通過することになる。A major difference from the reproducing apparatus for the transmission type phase mask of the first embodiment is the rule of creating the phase distribution displayed on the liquid crystal spatial light modulator. In the configuration shown in FIG. 4, the light wavefront is divided into the first phase distribution structure and the light wavefront once in the second phase distribution structure and once after exiting from the second phase distribution structure. It will pass twice.
【0051】図4の配置では、第1、第2、第1の順で
位相分布構造体を通過した直後の波面Wreは次式で表せ
る。In the arrangement of FIG. 4, the wavefront W re immediately after passing through the phase distribution structure in the first, second and first order can be expressed by the following equation.
【0052】
Wre=W1・W2・W1・WLC ・・・・(10)
ただし、説明のために、液晶空間変調器から第1の位相
分布構造体までの距離は無視できるとした。距離を考慮
する場合は、(7)式と同様に光学変換を実行し、得ら
れた複素振幅分布から位相成分だけを取り出せばよい。W re = W 1 · W 2 · W 1 · W LC ··· (10) However, for the sake of explanation, the distance from the liquid crystal spatial modulator to the first phase distribution structure can be ignored. did. When considering the distance, it suffices to execute the optical conversion in the same manner as the equation (7) and extract only the phase component from the obtained complex amplitude distribution.
【0053】物体情報を正しく読み出すためには、Wre
≒Oの条件を満足するように、液晶空間光変調器へ表示
する位相分布を定めなければならない。すなわち、
(9)式の代わりに、次式を使う。In order to read the object information correctly, W re
The phase distribution to be displayed on the liquid crystal spatial light modulator must be determined so as to satisfy the condition of ≈O. That is,
The following equation is used instead of equation (9).
【0054】
exp(jφLC)=O・exp(j(φ2−2φ1)) ・・・・(11)
本実施例の構成は、レーザ、空間光変調器などの構成要
素と、位相マスクから再生された波面が、位相マスクに
対して同じ側に配置されている点を除けば、実施例1と
同じである。Exp (jφ LC ) = O · exp (j (φ 2 −2φ 1 )) (11) The configuration of the present embodiment includes components such as a laser and a spatial light modulator, and a phase mask. Is the same as in Example 1 except that the wavefronts reconstructed from are located on the same side of the phase mask.
【0055】本発明の位相マスク及び位相マスク再生装
置によれば、実施例1と同じ理由により、位相マスクを
偽造されることが不可能になり、位相マスクを利用した
物品の保護、保証の信頼性は格段に向上する。According to the phase mask and the phase mask reproducing apparatus of the present invention, it is impossible to forge the phase mask for the same reason as in the first embodiment, and the reliability of the protection and guarantee of the article using the phase mask can be prevented. Sexuality is dramatically improved.
【0056】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、空間光変調器へ表示す
る位相分布を”鍵”にして、位相マスクに記録された真
偽判定のための情報を再生することにより、従来のよう
に、物品の一部にホログラムを張り付けて、このホログ
ラムの再生像からホログラムの真偽すなわちホログラム
が付けられた物品の真偽を判定していた状況に比べる
と、物品の保護、保証の信頼性は格段に向上する。According to the present invention, the phase distribution displayed on the spatial light modulator is used as a "key" and the information for authenticity determination recorded on the phase mask is reproduced. Compared to the situation in which a hologram is attached to a part of an article and the authenticity of the hologram is determined from the reproduced image of the hologram, that is, the authenticity of the article with the hologram is determined, the reliability of protection and guarantee of the article is Greatly improved.
【0057】本発明の位相マスク及び位相マスク再生装
置は、各種カード、有価証券、銀行紙幣の保護、保証へ
幅広く応用が可能である。The phase mask and the phase mask reproducing apparatus of the present invention can be widely applied to the protection and guarantee of various cards, securities and bank notes.
【図1】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
【図2】位相マスクの構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a phase mask.
【図3】本発明の実施例1の構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例2の構成を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a second embodiment of the present invention.
【図5】空間光変調器の位相変調特性を説明する図であ
る。FIG. 5 is a diagram illustrating a phase modulation characteristic of a spatial light modulator.
【図6】再生像面における強度分布の様子を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a state of intensity distribution on a reproduced image plane.
101 空間光変調器 102 第1の位相分布構造体 103 第2の位相分布構造体 104 波面検出手段 105 再生像 106 空間光変調器直後の波面 107 第1の位相分布構造体の直後の波面 108 物体情報を含む波面 201 第1の位相分布構造体 202 中間層 203 第2の位相分布構造体 204 支持部材 205 第1の位相分布構造体 206 中間層 207 第2の位相分布構造体 208 支持部材 301 半導体レーザ 302 コリメートレンズ 303 液晶空間光変調器 304 本発明の位相マスク 305 フーリエ変換レンズ 306 光検出器 307 液晶空間光変調器の駆動装置 308 物品 401 ハーフミラー 101 spatial light modulator 102 first phase distribution structure 103 Second phase distribution structure 104 Wavefront detection means 105 reconstructed image 106 Wavefront immediately after spatial light modulator 107 Wavefront immediately after the first phase distribution structure 108 Wavefront including object information 201 First phase distribution structure 202 Middle layer 203 Second phase distribution structure 204 Support member 205 First phase distribution structure 206 Middle class 207 Second phase distribution structure 208 Support member 301 Semiconductor laser 302 Collimating lens 303 Liquid crystal spatial light modulator 304 Phase Mask of the Present Invention 305 Fourier transform lens 306 Photodetector 307 Liquid crystal spatial light modulator driving device 308 goods 401 half mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−257419(JP,A) 特開 平2−143201(JP,A) 特開 平6−76059(JP,A) 特開 平4−110928(JP,A) 特開 昭61−193123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/42 G02B 5/18 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-3-257419 (JP, A) JP-A-2-143201 (JP, A) JP-A-6-76059 (JP, A) JP-A-4- 110928 (JP, A) JP 61-193123 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 27/42 G02B 5/18
Claims (4)
り、1つの位相分布構造体には真偽判定のための情報が
記録され、他の位相分布構造体には真偽判定のための情
報を隠すための情報が記録されていることを特徴とする
位相マスク。1. A structure in which two or more phase distribution structures are stacked, and information for authenticity determination is recorded in one phase distribution structure, and information for authenticity determination is recorded in another phase distribution structure. The phase mask is characterized in that information for hiding information for recording is recorded.
光変調器と、 前記空間光変調器を通過した光波面により、2つ以上の
位相分布構造体が積層されて成る位相マスクに記録され
ている情報を再生する手段と、 前記位相マスクからの再生波面に含まれる情報を検出す
る検出手段と、を備え、 前記位相マスクに記録されている情報は、1つの位相分
布構造体に記録されている真偽判定のための情報と、他
の位相分布構造体に記録されている真偽判定のための情
報を隠すための情報と、を含んでおり、 前記空間光変調器は、前記位相マスクからの再生波面に
含まれる情報が前記真偽判定のための情報と等しくなる
ように、前記真偽判定のための情報を隠すための情報を
打ち消すための位相分布及び/または複素振幅分布を表
示することを特徴とする位相マスク再生装置。2. A coherent light source, a spatial light modulator for controlling the light wavefront of light emitted from the coherent light source, and a light wavefront that has passed through the spatial light modulator, in which two or more phase distribution structures are stacked. And a detection unit for detecting information contained in the reproduced wavefront from the phase mask, wherein the information recorded in the phase mask is one. Information for authenticity determination recorded in the phase distribution structure, and information for hiding information for authenticity determination recorded in another phase distribution structure, including the space, The optical modulator has a phase distribution for canceling the information for hiding the information for the authenticity determination so that the information included in the reproduced wavefront from the phase mask becomes equal to the information for the authenticity determination. And / or Phase mask reproducing apparatus and displaying the complex amplitude distribution.
間光変調器であることを特徴とする、請求項2に記載の
位相マスク再生装置。3. The phase mask reproducing apparatus according to claim 2, wherein the spatial light modulator is a complex amplitude modulation type liquid crystal spatial light modulator.
変調器であることを特徴とする、請求項2に記載の位相
マスク再生装置。4. The phase mask reproducing apparatus according to claim 2, wherein the spatial light modulator is a phase modulation type liquid crystal spatial light modulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02035393A JP3416976B2 (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Phase mask and phase mask reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02035393A JP3416976B2 (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Phase mask and phase mask reproducing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06236135A JPH06236135A (en) | 1994-08-23 |
| JP3416976B2 true JP3416976B2 (en) | 2003-06-16 |
Family
ID=12024756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP5339975B2 (en) * | 2008-03-13 | 2013-11-13 | キヤノン株式会社 | Phase grating used for X-ray phase imaging, X-ray phase contrast image imaging apparatus using the phase grating, X-ray computed tomography system |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP02035393A patent/JP3416976B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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