JPH01271919A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、光学的情報記録媒体への情報の記録及び／又
は再生を行なう光学的情報記録再生装置に関し、特に複
数のトラックの情報を同時に再生可能な装置に関するも
のである。

（従来の技術］ 従来、光を用いて情報を記録、再生する媒体の形態とし
て光ディスク、光カード、光テープ等の各種のものが知
られている。これらはそれぞれ特徴をもりておシ、目的
、用途等によって使いわけられているが、そのうち光カ
ードは製造の容易さ、携帯性のよさ、アクセス性のよさ
といりた特徴を生かし、今後、用途が広まってゆくと考
えられる・ところで光カードに照射する光ビームを光カ
ード上でスキャンさせる方法は種々考えられるが。

光ビームの照射位置を媒体上で相対的に直線状に移動し
て往復運動させると共に、順次ビーム照射位置を媒体上
で該往復運動と直交する方向に相対的に移動させる方法
は機構が簡単である、媒体上の有効スペースが大きい等
の特徴をもりている。

このような方法を採用した光学的情報記録再生装置の一
例を第５図に示す、なお、第５図は該装置のブロック図
である。

同図において、４１は情報を記録すべき光カード、４３
は光ヘッド（第５図において点線が囲んだ部分）、４４
は光ビーム、４５は光カード４１を載置する載置台、４
８はレーザー、４９はコリメーターレンズである。５０
は偏光ビームスｆ　１７ツター、７０は１／４波長板で
、該２つの部材の組み合わせによって図の上から下へ向
う光は透過させるが、下から上へ向う光は直角方向に曲
げられる。５１はピックアップレンズで平行光を光カー
ド４１上で集光させる働きをする。

５２は光センサ−，５３はプリアンプ、５４はオートフ
ォーカシングサー？、５５はオートトラッキングサーボ
、５６はデコーター、５７はインターフェイス、５８は
コンビ、−ター％５９はエンコーダー、６０はレーザー
ドライバー、６１はステッピングモーターで光学ヘッド
４３を紙面と垂直方向に移動させる働きをもつ。

６２．６３はプーリーでプーリー６２．６３には、ベル
ト６４がかけられている。該ベルト６４には光カード４
１を載置すると共に固定する載置台４５が取付けられて
いる。プーリー６２はモーター６６のシャフトに取シ付
げられておシ、モーター６６の回転によって光カード４
１は図の矢印入方向に往復運動する。

次に第５図に示された装置の動作を説明する。

最初に再生の場合について述べる。第５図において、レ
ーザー４８から発振された光ビームは、コリメータレン
ズ４９で平行光になり、偏光ビームスグリツタ−５０及
び１／４波長板７０を通り、さらにピックアップレンズ
５１により、集光されて、光カード４１上に微小スポッ
トを形成する。光カード４１からの反射光は微小スポッ
トにょシ照射された部分に情報ピットがめるかないかに
よって変ｐ４を受け、この変調光が再びピックアレプレ
ンｒ５１によりて平行光となり、偏光ビームスグリツタ
−５０によって光センサ−５２に入射される。

光センサ−５２は変調光の光量変化を検知し、電気信号
に変えてプリアンプ５３へ送る。グリアンプ５３からオ
ートフォーカシング用−が５４に信号が送られ、オート
フォーカシングサーが５４からの信号により１図示され
ていないアクチュエーターによシピックアップレンズ５
１をＢ方向に移動させ、光ビーム４４が光カード４１上
で焦点を結ぶようにピックアップレンズ５１と光カード
４１との距離を制御する。

またグリアンプ５３からは、オートトラッキングサーが
５５にも信号が送られ、オートトラッキングサーが５５
からの信号は、不図示のアクチュエータによシピックア
ップレンズ５１を紙面と垂直方向に移動させ、光ビーム
４４が所定の位置に焦点を結ぶように制御する。オート
フォーカシング用−が５４とオートトラッキングサーＮ
５５については、いくつかの具体的な方法が提案されて
いるが、例えば光ビーム４４をグレーティング等で複数
に分け、光カード４１に６らかじめオートフォーカシン
グ用の、又はオートトラッキング用のトラックをプリフ
ォーマットしておき（これを以後、ガイドトラックと称
す）、複数の光ビームの少なくとも１つで情報を再生し
、他のビームでオートフォーカス用およびオートトラッ
キング用の信号を取り出す例か提案されている。

更に、プリアンプ５３からの信号は、デコーダ５６に送
られて電気的に必要な処理をされた後、インターフェイ
ス５７に送られる。インターフェイス５７からはコンピ
ュータ５８に情報信号が送られる。またインターフェイ
ス５７からは、エンコーダー５９に信号が送られ、必要
に応じて変調をうけた後、レーザードライバー６０を軽
重レーザー４８の発振を制御する。

更に、インターフェイス５７からはステッピングモータ
ー６１とモーターサー〆６７に信号が送られ、それぞれ
光ヘッド４３の紙面に対し垂直方向の位置制御とモータ
ー６６０回転制御が行なわれる。

次に記録の場合を述べる。記録の場合も再生の場合とほ
ぼ同等であるが、記録の場合は再生の場合よりも強い光
がレーザー４８から発振される。

再生の場合と同様に光ビームは光カード４１上に結像さ
れレーザービームの変調に従って光カード４１上に情報
が記録される。記録の場合も、通常オートフォーカシン
グ又はオートトラッキングを行う必渋があり、その方法
も種々提案されているが、例えばグレーティング等の手
段により少くとも１個の強いビーム（書き込み用］と少
なくとも１個の弱いビーム（フォーカシング用又はオー
トトラッキング用）に分け１弱いビームであらかじめ光
カード１上にプリフォーマットされたガイドトラックを
トレースしながら、強いビームで書き込みを行うことが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明した記録・再生装置においては、カーどの直線
的な往復運動によって情報ピットを１個ずつ記録あるい
は再生する。しかしこのような機能を有する装置では特
に大量の情報を再生しようとする場合に時間が長くなる
という欠点を有する・これを解決する一手段としてカー
ドの往復運動のスピードを速める方法が考えられるが、
該方法には機械的振動を増大させ、再生信号に悪影響を
及ぼしたり、カード送シ機構やモーターの負荷をふやす
という難点がおる。

再生だけを行なうのであれば、ＣＯＤ等のラインセンサ
に用いて複数本の情報トラックを一度に読み取る方法を
用いることによってカードの往復運動のスピードは低減
できるが、記録−再生兼用の装置にこれを付設する為に
は読み取シ専用の別ヘッドを搭載する必要が生じ、装置
の大型化・複雑化が避けられないし、読み取シ専用ヘッ
ドにもオートフォーカス、オートトラッキング機構を新
たに設けなげればならなくなる場合がある。

また、複数本の情報トラックを一度に読み取るためには
該トラックを同時に照明する必要があるが、このために
ＬＥＤ等のインコヒーレントな光源を用いると必要な領
域を高い照度で照明するのが難しく、また光ヘツド内の
ビームスプリッタ−を通過することにより光の利用率が
低下するので再生レー）？上げるのが困難になる。

光源として半導体レーデの如く直線偏光状態でかつ輝度
の高いものを使用すれば、偏光ビームスプリッタ−と波
長板の組合せによるアインレーター光学系を用いること
が出来るので光の利用率は向上するが１反面光カードの
保護層光面反射光が媒体面からの反射光に重畳されて干
渉し、信号再生に有害なノイズを発生するという新たな
問題を生じる。

（課題を解決するたみの手段） 本発明は係る従来技術の問題点を解決することを目的と
してなされたもので、係る目的は、光ビームの照射によ
り光学的情報記録媒体に情報を記録及び再面するための
光学的情報記録再生装置において、記録を行なう際には
光ビームを微小なスポットに絞り込んで媒体上に情報ト
ラック列を形成することによりて記録し、再生を行なう
際には複数の情報トラック列を照射するようにデフォー
カスした光ビームを照射して再生することを特徴とする
光学的情報記録再生装置を用いることによシ達成される
。

（実施例〕 以下、本発明の光学的情報記録再生装置について実施例
に基づき説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示した概略図であシ、光
ヘッドの光学系を示している。この光学系は後に第３図
を用いて説明する光学的情報記録再生装置の光ヘッド２
２に収められる。第１図において、１は半導体レーデ、
２はコリメーターレンズ、３は回折格子、４は偏光ビー
ムスグリツタ−，５は１／４波長板、６は対物レンズ、
７は記録媒体である光カード、８は無偏光ビームスプリ
ッタ−１９は球面レンズとシリンドリカルレンズの組合
せから成る非点収差発生レンズ、１０は光センサ−，１
１は集光レンズ、１２はア／臂−チャー、１３はフォト
ダイオードプレイをあられす。

光カード７に情報を記録する際には、半導体レーデｌか
ら出射しコリメーターレン−ｅ２で平行光化された光束
を回折格子３を用いて記録用の主ビームとトラッキング
用の２本の副ビームに分けた後、偏光ビームスグリツタ
−４，１７４波長板５ｔ−介して対物レンズ６によシこ
れらのビームを光カード７の記録面上に微小なスポット
に絞）込む。

光カード７は後述する駆動手段によシ図中の矢印入方向
に往復し、記録すべき情報に従って変調されたスポット
によシト、ラック上に情報ピット列を形成してゆく、ピ
ット列を記録するにはオートフォーカシング、オートト
ラッキングの技術が必要となるが、オートフォーカシン
グは、光カード７で反射され対物レンズ６．１／４波長
板５を経て偏光ビームスグリツタ−４で反射された光束
が無偏光ビームスシリツタ−８ｔ−通過した後に非点収
差発生レン−ｅ９で発生した非点収差を光センサ−１０
を用いて検出することによりフォーカスエラー信号が得
られ、該信号に基づいてよく知られた非点収差法の原理
により対物レンズ６ｔ−常に合焦位置に保つ丸め、不図
示の７クチユエータにフィードバックサーゲかかげられ
る。ｔた。オートトラッキングは回折格子３によって発
生した前述の副ビームを用い、所謂３ビーム法によって
行なわれる。オートトラッキングを行なうためのガイド
トラックは予め光カード７の媒体面上に形成されている
ものとする。３ビーム法によるトラッキング技術は既に
良く知られているので詳細な説明は省略する。

次に記録された情報を再生する方法について説明する。

情報再生時には対物レンズ６は不図示のアクチュエータ
に印加される一定のバイアス電流によって第１図に示す
ように光カード７から一定距離だけ離れた位置に保持さ
れる。従って光束は空中−１”　−旦スＩットに結像し
た後、デフォーカスした状態で光カード７の媒体面を照
射する・光カードから反射された光は対、物レンズ６．
１／４波長板５を入射時と逆に通り、偏光ビームスプリ
ッタ−４で反射された後、更に無偏光ビームスプリッタ
−８で反射され、集光レンズ１１．アノ譬−チャ−１２
を経て７オトダイオードアレイ１３に到達する。対物レ
ンズ６によって結像するスポットの位置は光カード７の
表面から略ｄ／ｎだけ上方に離れた位置である。但しｄ
は光カード７の保護層の厚さ、ｎは保護層の屈折率を懺
わす。光学的に見ると媒体面は保護層の表面からｄ／ｎ
　ｆｅけ下方に存在するから、スポットの位置は保護層
の表面を境に媒体面とほぼ対称な位置にあることになる
。７オトメイオードアレイ１３の受光面はデフォーカス
状態で照射された光カード７の媒体面と共役な位置に設
けられる。このとき保護層表面からの反射光は該受光面
上でスＩツ）Ｋ集光する。アノ々−チャー１２は回折格
子３によって発生した副ビーム等の高次の回折光を遮る
役目をするもので、集光レンズ１１の後方の光束の結像
位置近傍に置かれ、０次光のみを通過させる。このアノ
４−チャーは副ビームがフォトダイオードアレイ１３上
でノイズとなるのを防ぐためのもので、ノイズの程度に
よっては必ずしも必要なものではない。また副ビームを
用いず、１本のビームだけで記録時のトラッキングを行
なう場合、例えばＦＦｒｌｆｌｌｌｌビームプツシ、ｆ
ル方式の場合にはアミ４−チャー１２は必要ない。

第２図は係る情報再生時における媒体面の状態と信号再
生及びオートトラッキングに用いられるフォトダイオー
ドアレイとの関係を示す図である。

光カード７の媒体面上に予めプリフォーマットされたガ
イドトラック１４−１９１４−２　、・・・は濃淡型の
トラックであり、光スポットにより記録された情報ピッ
ト列１５−１．１５−２・・・も同様に濃淡によシ２値
情報を表わしている。対物レンズ６によシ前述のような
デフォーカス状態で照射される媒体面上の照明エリア１
６には少なくとも２列以上の情報ピット列が含まれるよ
うに照射光束のＮＡ。

デフォーカス量等の関係は調整されているものとする０
例えば光カード７の保護層の厚さを０．４ｍ。

屈折率を１．５とし、前述のように保護ノー光面の上方
ｄ／ｎの位置にスポットを結ぶような照明であるとし、
照明光束の有効ＮＡを０．４とすると、照明エリア１６
の径は約２３０μｍとなり、通常の光メそすの記録形態
であれば数十トラック分以上の情報ピット列が十分含ま
ｎる大きさである。

照明エリア１６内に破線で示したアレイ状の小領域１３
−１　ｔ　１３−２　ｖ・・・１３−１０はフォトダイ
オードアレイ１３の各エレメントに相当する光学的対応
位置を示し、該破線領域の光量が検出される。

情報ピット列１５−１の再生信号はフォトダイオードア
レイのエレメント１３−３と１３−４の和信号として得
られ、情報ピット列１５−２の再生信号はエレメント１
３−７と１３−８の和信号として得られる。信号再生時
のトラッキングは照明エリア内のいずれか一つのガイド
トラックを基準にして行なわれる。例えばガイドトラッ
ク１４−１を再生時の基準とすると、エレメント１３−
１と１３−２の出力の差をとることによシトラッキング
誤差信号が得られ、該誤差信号によ）既知の手段を用い
てオートトラッキングを行なうことが出来る。

信号再生時のオートフォーカシングについては後に第３
図を用いて説明する。

照明エリア１６の中央付近には元カード保護層からの表
面反射光１７がスポット状に集光している。フォトダイ
オードアレイのエレメント１３−１．１３−２．・・・
は該表面反射光１７の存在する位置よシ若干ずれた位置
において該反射光の入射を防いでいる。このように表面
反射光１７が微小スポットに結像していることによシ、
半導体レーデのようなコヒーレンシーの高い光源に多い
干渉縞ノイズのかぶりを除くことができ、安定した信号
再生やトラッキングが可能になる。

第３図は光学的情報記録再生装置のシステム構成を示す
概略の１０ツク図である。装置全体の制御は、上位制御
装置でめるＣＰＵ　２０によってインターフェイス２１
を介して行なわれている。第１図を用いて示した光へッ
Ｐの光学系は光ヘツド２２内に収められている。光カー
ド７に情報を記録する際には光カードを図中の矢印Ａの
方向に往復運動させながら、　ＡＴ／ＡＦサーが回路２
３′！！″用いて３ビーム法によるオートトラッキング
及び非点収差法によるオートフォーカシングを行ないな
がらスポットに絞シ込んだ光ビームで光カードに記録を
行なう。

光ヘツド２２内にはアクチュエータに対する対物レンズ
のフォーカシング方向の相対的位置を検出する位置検出
器３５が設けられている。

再生の際には、−旦上記ＡＴ／ＡＦサーゲ回路２３を用
いてオートフォーカシングを行ないながら、光カード７
及び光ヘッド２２ｔ−それぞれ移動させ光カードの各位
置に対応する対物レンズ位置を上記位置検出器３５によ
り検出し記憶する０次に、ＡＴ／ＡＦサーが回路２３を
介して上記光カード各位置に対応する記憶対物レンズ位
置よりも所要のデフォーカス量分だけ該対物レンズを上
方に位置させる制御が開始される。また、ＡＴサー〆は
フォトダイオードアレイ出力によるＡＴササ−回路２４
に切替えられ、該回路によりオートトラッキングを行な
いながらフォトダイオードアレイから読取られたピット
列情報がデコーダ２５を経てＣＰＵに入シ、再生情報と
なる。複数の情報トラックからの再生はこのようにして
行なわれ、従って１トラツクずつ再生する場合よシも短
い時間で再生を終えることが出来る。しかし例えば１ト
ラツク分だけ情報を書き込み、即座に該情報を再生する
場合にはＡＴササ−回路２４への切替えは行なわずに、
従来と同様にして再生を行なうことも可能である。

第４図は本発明の他の実施例を説明する図で、同図は光
学的情報記録再生装置に用いられる光ヘッドの光学系部
分１６られす。図中の部番１−１３までの部材は第１図
に示した部材と機能上全く同一であるのでその説明は省
略する。第１図に示した実施例と異なる所は、無偏光ビ
ームスグリツタ−８と非点収差発生光学系９の間に第２
の無偏光ビームスプリッタ−３０が設けられ、光カード
７の媒体面から反射した光束の一部を第２の非点収差発
生光学系３１ｔ−経て第２の光センサ−３２に導く構成
になりていることである。

光カード７に情報を記録する場合の装置の動作は第１の
実施例と同様で、光ビームは光カード７の媒体面上に微
小なスＩットに絞シ込まれ、光センサ−ｌＯの出力にも
とづいてオートフォーカシング及びオートトラッキング
を行ないながら媒体面上に情報ピット列を記録して行く
。

再生を行なう場合には、不図示の上位制御ＣＰＵによシ
オートフォーカシングのサーが系は第２の光センサ−３
２の出力に基づく第２のサーメ系（不図示）に切替えら
れる。該サーが系によシ対物レンズ６は、光カード７の
保護層狭面から略ｄ／ｎ　（ｄ　、　ｎは前の説明と同
じ）の距離にアシ。

かつ光カード位置の変動に対して光カード７の媒体面と
対物レンズ６０間隔が常に一定に保たれる。

またオートトラッキングも同様に行なわれる。即ち再生
時におけるデフォーカス照明の状態においても、トラッ
キング及びフォーカシングの誤差信号を検出することが
可能な光学系を設けることによ）、再生時にも常に安定
した動作を可能ならしめるものである。情報の読み取り
は第１実施例と同様にフォトダイオードアレイ１３によ
りて行なわれる。但し本実施例の場合フォトダイオード
アレイ１３で行っていたオートトラッキングのための信
号検出は行なわない。

更に本実施例の変形例として、トラッキング誤差１号は
第１実施例と同じくフォトダイオードアレイ１３で検出
し、フォーカス誤差信号のみを第２の光センサ−３２で
行なりてもよい、また、再生光学系の焦点深度が十分深
く、オートフォーカシングを行なわなくても機械精度だ
けで必要な深度を保てる場合にはフォーカス誤差検出系
を省くことも可能である。あるいは十分ダイナミックレ
ンジの広いフォーカシング誤差検出系を用いれば、１つ
の検出系を用いて記録時と再生時の両方の状態に対し対
物レンズを所定のフォーカス位置に側割することも出来
る。

（発明の効果） 以上、実施例を用いて説明したように本発明によれば従
来の光ヘッドと光源から対物レンズまでの光学系部分は
同一で、信号検出系の部分を一部付加することＫよシ、
同じ光源を用いて複数トラックの情報再生が可能になシ
、しかもレーデ−光源を用いることによって発生する干
渉縞等の有害なノイズも除去することが出来、高速でか
つ安定した再生を行なうことが可能な光学的情報記録再
生装置を得ることが可能になる。

本発明は光記碌媒体として光カードを用いて説明したが
、本発明の主旨から対象とする媒体は光カードに限定さ
れることなく、光デイスク等各種の媒体を用いる装置に
おいても本発明が適用可能であることは言うまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学的情報記録再生装置の第１の
実施例において用いられる光ヘツド光学系の構成を説明
する図、第２図は第１の実施例において光カードの媒体
面上の照明領域と信号検出の方法を説明する図、第３図
は本発明の第１実施例の装置のシステムの概略構成を示
すブロック図、第４図は本発明の第２の実施例に用いら
れる光学的情報記録再生装置の光ヘツド光学系を説明す
る図、第５図は従来の光学的情報記録再生装置のブロッ
ク図、である。 ｌ・・・半導体レーデ、６・・・対物レンズ、７・・・
光カード、１３・・・フォトダイオードアレイ、１４−
１゜１４−２・・・ガイドトラック、１５−１．１５−
２・・・情報ピット列。 代理人　弁理士　山　下　穣　平 第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームの照射により、光学的情報記録媒体に情
   報を記録及び再生する光学的情報記録再生装置において
   、 記録を行なう際には光ビームを微小スポットに絞り込ん
   で情報ピットと一対一に対応させて情報トラック列を形
   成し、再生を行なう際には複数の情報トラック列を照射
   するように光ビームを一定量デフォーカスさせて再生す
   ることを特徴とする光学的情報記録再生装置。
2. （２）前記情報再生の際のデフォーカスの量は、前記微
   小スポットの位置が前記光学的情報記録媒体の保護層表
   面から外部方向に略ｄ／ｎ（ｄは保護層の厚さ、ｎは保
   護層の屈折率）の距離であることを特徴とする請求項１
   に記載の光学的情報記録再生装置。
3. （３）情報再生の際の前記光学的情報記録媒体の媒体面
   と共役な面上でかつ前記保護層表面から反射した光ビー
   ムの集光位置とは異なる位置に光検出器を設けたことを
   特徴とする請求項２に記載の光学的情報記録再生装置。
4. （４）前記光ビームを出射する光源が半導体レーザであ
   り、かつ、前記光検出器が１次元又は２次元のアレイ状
   光センサであることを特徴とする請求項３に記載の光学
   的情報記録再生装置。
5. （５）前記、記録及び再生の各状態に対応する合焦手段
   を有し、該記録及び再生状態に応じて該合焦手段の切換
   えが可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学
   的情報記録再生装置。