JPH01124120A - 光学的情報再生装置 - 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、例えば光カードのような光学的に情報が記録
された情報記録担体から、情報を読み出して再生する光
学的情報再生装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、光学的に情報を記録又は再生する情報記録担体と
しては、ディスク状、テープ状或いはカード状等の各種
のものが知られている。なかでも、カード状の光学的情
報記録担体っまり光カードは、製造が容易で携帯性が良
く、かつアクセス性にも優れているので、その情報を読
み出す光カード再生装置と共に開発が急がれている。

このような光カードには、２値化された情報がピットの
有無という形式で記録されている。この情報を読み出す
には、読み出し用光束をビット列に照射し、光の吸収・
散乱・回折・偏光等を利用してピットの有無に対応して
変化する反射光又は透過光の光量変化を光センサで検出
することによって行われる。

以下に、従来の一般的な光カード再生装置の概要とその
問題点を第９図〜第１２図について説明する。第９図は
斜視図、第１０図は第９図の装置を矢印Ｓ方向から見た
断面図である。光へラド１に備えられたＬ　Ｅ　Ｄ　（
ｌｉｇｈｔ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ）等の光源
２から発せられた光は、照明光学系３によって光カード
Ｃの情報記録面Ｃａ上に集光される。光源２としてＬＥ
Ｄを用いた場合には、その発光部は通常数１００１Ｌｍ
程度の大きさを有するため、はぼ−様な面光源と見做す
ことができる。

従って、照明光学系３により光源２と光カードＣの情報
記録面Ｃａとを適切な光学的配置にすれば、情報記録面
Ｃａの成る程度の領域、即ち複数の情報又は情報トラッ
クを含む領域を照明することができる。照明された情報
記録面Ｃａは、結、像光学系５により反射ミラー６を介
してＣＯＤ　（ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉ
ｃｅ）等のラインセンサ７上に結像される。ラインセン
サ７は光へラド１の送り方向Ｘに対して平行に受光素子
が配列されているので、情報記録面Ｃａの光学的に対応
する部分の情報を順次に走査つまり主走査して電気信号
に変換する。

このような光源２、照明光学系３、結像光学系５、反射
ミラー６、ラインセンサ７を備えた光へラド１に対して
、Ｙ方向に往復動される光カードＣは、モータ８に連結
された光カード駆動ローラ９．ピンチローラｌＯ及び押
さえコマｌｌａ〜ｌｉｄにより、光カードＣの面に垂直
な方向に変曲された状態で移動される。ラインセンサ７
は光カードＣの送り方向Ｙに対応した情報記録面Ｃａの
光学的に対応する部分の情報を順次に走査つまり副走査
して電気信号に変換する。

また、モータ８の軸に取り付けられた歯車８ａと噛合す
る減速用２段歯車１２、駆動力伝達用の歯車１３．１４
ａ、１４ｂ、１４＠ｃ、１４ｄを備え、歯車１３には光
カード駆動ローラ９が、歯車１４ｄには挿込口側の駆動
ローラ１５が連結され、駆動ローラ１５にはピンチロー
ラ１６が組合わされている。更に、段部１７ａを有する
案内枠１７の内側の面は、光カードＣの基準端Ｃｃの摺
動面による光カードＣの送りガイドの基準面となる。ま
た、板ばね１８ａ、１８ｂは光カードＣを案内枠１７に
付勢する。同様に、光カードＣを案内するためのガイド
部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃが設けられている。光カー
ドＣは挿入口２０に挿入された後は、駆動ローラ１５と
ピンチローラ１６の間を通り、更に案内枠１７の段部１
７ａに案内されて、光カード駆動ローラ９とピンチロー
ラ１０の間を通り、情報が読み出されるようになってい
る。

光へラド１はＸ方向には定位置に固定されており、光カ
ード駆動ローラ９によってＹ方向に送られる光カードＣ
の情報記録面Ｃａ上の情報、即ち光カード駆動ローラ９
とピンチローラ１０の中心を結んだ線上に位置する情報
を遂次読み出している。しかし、光ヘッド１は上下方向
に固定されているので、光カードＣの読み出される位置
によっては、駆動ローラ９の偏心や光カードＣの厚み等
の製作誤差のために、光ヘッドを構成する光学系に焦点
ずれが生ずることがある。このような焦点ずれを起こし
た場合には、同時に再生する光カードＣ上の位置もずれ
てしまうため、正確な再生信号が得られず、エラー発生
率が大きくなる。

第１１図は光カードＣの情報記録面Ｃａの拡大図であり
、矢印Ｘ及びＹは第９図に示した主走査方向Ｘ及び副走
査方向Ｙに一致している。主走査方向Ｘは情報再生時に
使用される基本信号を得るための同期信号パターンＣ１
，任意の１情報トラツクをこの情報トラックの並び方向
に隣接する情報トラックから分離し識別するトラック判
別用パターンＣ２、データの初めを示すスタートビット
Ｃ３，及びデータ領域Ｃ４から構成されている。

第１２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は光カード駆
動ローラ９の偏心による焦点ずれの様子を示し、（ａ）
は駆動ローラ９に偏心がない状態で、光カードＣの情報
ビット像がラインセンサ７上に結像され、正確な再生信
号が得られる場合を示している。

また、Ｃｂ）　　、　（Ｃ）は光カード駆動ローラ９に
偏心があって駆動ローラ９の中心とその回転中心０が一
致せず、正確な再生信号が得られない状態を示している
。即ち、（ｂ）では駆動ローラ９の偏心により光カード
Ｃが光へラド１に近付き、本来読み出される正規の位置
よりも前方、つまり光カード送り方向の情報を再生する
ことになり、ラインセンサ７上では所謂ｒ後ピン」の状
態になっている。また、（Ｃ）の場合は逆に光カードＣ
が光ヘッド１から遠去かり、正規の位置より後方の情報
がラインセンサ７上に投影され、所謂ｒ前ピン」の状態
になっている。このように、（ｂ）　、　（ｃ）の場合
は何れも本来読み出されるべき情報ではなく。

誤まった情報が焦点ずれによって低分解能で再生される
ことになり、再生情報としてはエラーの多いものとなる
。

従来においては、光カードＣ上のピットの大きさも大き
く、光ヘッドｌの結像光学系は分解能が低く、即ち焦点
深度の深いものを使用していたため５光カードＣの焦点
ずれに対する処置は光カード駆動ローラ９の部品精度を
上げる程度で対処されていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、最近は光カードＣも大容量化が要求され、ビッ
トの大きさも小さくなりつつあるので、情報を正確に再
生するためには光へラド１の結像光学系は高分解能で、
焦点深度を浅くすることが要求されている。その結果、
成る程度のオートフォーカス機構が必要になっているが
、従来のシステムについてオートフォーカス機構を適用
しようとすれば、次のような問題が生ずる。

即ち、オートフォーカスエラー信号検出に、他のフォー
カスエラー検出用光学部材や検出器などが必要となるた
め、部品点数が増加し構造的にも複雑化してコスト高に
なる。また、ラインセンサ７からの信号でフォーカスエ
ラー信号検出を実施しようとすれば、光カードＣの全面
にフォーカスエラー検出用の情報が必要となるから、光
カードＣの容量が小さくなる。

更に、フォーカスエラー信号によって合焦点に合わせる
駆動部として、光学系の一部、光へラド１、光カード駆
動ローラ９などが考えられるが、光学系の一部を動かす
とラインセンサ７上での結像倍率が変動するために正確
な情報再生が難しくなる。また、光ヘッド１や駆動ロー
ラ９を利用する場合は、形状やアクチュエータの関係か
ら振動等が発生し易く、機構も複雑になる等の問題があ
る。

［発明の目的］ 本発明の目的は、このような従来の問題点を改善し、こ
の種の装置において、比較的簡易な手段により安定した
オートフォーカス機能が得られるようにした光学的情報
再生装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、光学的に
情報が記録された情報記録担体とその記録された情報を
読み出す光ヘッドとの合焦点を検出するための合焦ずれ
信号を、前記情報記録担体の少なくとも一点において検
出する検出手段と。

該検出手段の出力に基づいて前記情報記録担体と前記光
ヘッドとの相対的な位置を調整する調整手段とを備えた
ことを特徴とする光学的情報再生装置である。

［発明の実施例］ 本発明を第１図〜第８図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明に係る光学的情報再生装置の合焦ずれ信
号の検出部を示し、第９図、第１０図に示す従来例と同
一の付号は同−又は同等の部材を表すものとする。ここ
で、前述の従来例と異なる点は、光へラドｌは側面から
光へラド１に接触すル光ヘッド駆動ローラ２１によって
上下方向に駆動できるようにされており、更に光カード
駆動ローラ９の端面のこの駆動ローラ９の偏心に応じた
位置に、スリット２２ａを有するスリット円板２２が取
り付けられ、スリット２２ａと光学センサ２３により、
駆動ローラ９が一定位置に固定できるようされているこ
とである。

また、光カードＣには第２図に示すように、情報記録面
Ｃａの導入部ｃｂに比較的簡易なパターンが数ｍｍ程度
連続的に記録されている。このバターンは例えば第２図
のＰ部の部分拡大図Ｐ°に示すような、高反射率部と低
反射率部との単なる繰り返しパターン等でよい。

上述の実施例において、光カードＣが装填されたとき光
カード駆動ローラ９が未だ駆動されない状態では、スリ
ット円板２２のスリット２２ａは光学センサ２３と一致
して、駆動ローラ９は固定されている０次に、光カード
Ｃの挿入が検知されると、従来例のようにモータ８が始
動して光カード駆動ローラ９が回転し、光カードＣが挿
込口２０側の駆動ローラ１５とピンチローラ１６によっ
て引き込まれた後に、駆動ローラ９とピンチローラ１０
との間に挟み込まれて更に前進し、図示しないカード検
知センサなどによって決定されるホームポジションに停
止される。このホームポジションは光へラド１が光カー
ドＣの導入部ｃｂを読み取る位置であり、また駆動ロー
ラ９が光学センサ２３とスリッ）２２ａで固定された位
置から一定距離だけ回転した位置である。

一般に、光へラドｌと光カードＣとの合焦状態に影響を
与える要因として、前述したように光カード駆動ローラ
９の偏心、光カードＣの記録面と裏面間の厚み製作誤差
などが挙げられるが、駆動ローラ９の偏心が最も大きく
影響することは云うまでもない、この駆動ローラ９の偏
心は、第３図に示すように光カードＣの送り方向Ｙに対
して、正弦波状になることは容易に想定することができ
、またこの偏心は駆動ローラ９の中心と回転軸とがずれ
ることに起因しているので、殆ど全てに同じように現わ
れることになる。

更に、このような偏心によって生ずる合焦ずれは、偏心
の中心において光へラド１が合焦になっていて、その焦
点深度が第３図におけるデフォーカス量の範囲以上であ
れば、信号再生には影響を与えることはない、この場合
に、光学系の焦点深度の中心、所謂ベストピント位置と
偏心による合焦ずれの中心とが一致していれば、信号は
焦点ずれの影響を受けることなく再生されるし、またラ
インセンサ７が隣接するトラックを再生することもない
、つまり、第３図のＢ点において、光ヘッド１と光カー
ドＣが合焦状態になればよいことになる。

以下に、このように焦点深度がデフォーカス量の範囲以
上であることを前提として、第３図のＢ点において光へ
ラド１を合焦にする方法を説明する。第１図において、
光カードＣが挿入されるとき、光カード駆動ローラ９は
スリット円板２２のスリットと光学センサ２３とにより
第３図のＡ点に固定されている。そして、光カードＣが
前述のホームポジションに達したとき、第３図のＢ点に
到達して光カードＣが停止し、このとき、光へラド１は
光カードＣの導入部ｃｂを再生している。ここで、光ヘ
ッドｌは図示しないフォーカス駆動モータによって駆動
される光ヘツド駆動ローラ２１により上下に移動する。

光へ一、ド１の上下動つまり焦点ずれにより、第２図の
部分拡大図Ｐ′に例示したような導入部パターンを再生
している場合に、ラインセンサ７の出力信号の振幅は第
４図に示すように合焦点付近で最大になる。このライン
センサ７の出力を観察しながら、光ヘッド１を上下して
出力の振幅が最大になるところで光へラド１を固定すれ
ば、光カードＣの一端部で合焦したことになる。このよ
うに、光カードＣの副走査方向送りの光カードＣの導入
部ｃｂにおいて、光カード駆動ローラ９の偏心の中心、
即ち第３図のＢ点で光へラド１と光カードＣとを合焦状
態にしておけば、その後に光カードＣを送り始めても光
カードＣの副走査方向について焦点深度内で情報を再生
することが可能となる。従って、光カードＣの一端だけ
でオートフォーカスを行えばよいので、装置の構成が簡
易になり機械系の振動等を考慮する必要もなくなる。

上述の実施例では、光カードＣの導入部ｃｂのパターン
を利用しているので、光カードＣの面上にオートフォー
カス用のパターン部を特に設ける必要もない、更に未実
施例では、合焦点を探すためにラインセンサ７の信号振
幅量をそのものを利用しているが、より敏感に合焦点を
探すためには、ラインセンサ７の出力信号の二乗の積分
値など。

信号コントラスト最大値と相関関係を持つその他の種々
の検出方法を採用することができる。

第５図は第２の実施例を示し、この場合はフォトニック
センサ等から成る測長器２４が備えられ、この測長器２
４からの信号を積分するローパスフィルタ２５．このロ
ーパスフィルタ２５の出力を微分する微分器２６、光へ
ラド１を上下に動かすための基準信号発生器２７、この
基準信号発生器２７からの信号と微分器２６からの信号
を切換える切換スイッチ２８、光ヘツド駆動ローラ２１
を回転させるための図示しないフォーカス駆動モータを
駆動するモータドライバ２９が備えられ、切換スイッチ
２８を経た信号によりモータドライバ２９を介してフォ
ーカス駆動モータを駆動し、駆動ローラ２１を正逆両方
向に回転させて光ヘッド１を上下動させるようになって
いる。

なお、測長器２４を構成するフォトニックセンサは光フ
ァイバなどから成り、測長器２４に内蔵する光源からの
光を光ファイバで導光し対称的に照射し、その反射光の
強弱などにより光ファイバの先端から対称物までの距離
を測定するものである。

この第２の実施例において、装填された光カードＣが先
の実施例と同様にホームポジジオンで停止した場合に、
切換スイッチ２８は基準信号発生器２７とモータドライ
バ２９とを接続する。従って、基準信号発生器２７から
の基準信号により光へラドｌは所定の位置に上下動され
、光カードＣの導入ｆ１１ｃｂを読み取り、その再生信
号の振幅が最大になる点つまり合焦点を探し出す、そし
て、この合焦点が探し出されると、切換スイッチ２８は
微分器２６とモータドライバ２９とを接続する。

次に、光へラド１は光カードＣの情報を再生し始め、光
カードＣはＹ方向の副走査方向に移動する。この移動は
光カード駆動ローラ９の回転によって行われるが、駆動
ローラ９の偏心などに起因して光へラド１と光カードＣ
とは合焦ずれを生じ、この合焦ずれの信号は測長器２４
により検出される。この検出信号は光カードＣのピット
の影響を受けないように、合焦ずれ信号だけを選び出す
ためにローパスフィルタ２５に入力される。そして、ロ
ーパスフィルタ２５の出力は合焦ずれの大きさと方向を
検知するために微分器２６に入力され、次いでモータド
ライバ２９に供給されて光ヘツド駆動ローラ２１を介し
て光へラド１を合焦ずれに応じて上下動させ、常に光へ
ラド１と光カードＣとを初期の合焦状態に、保持する作
用をしている。

この第２の実施例によれば、光カードＣの装填時など光
カードＣの１点で合焦状態にしておくことにより、光カ
ードＣが移動している最中においても安定した合焦状態
を保持することができる。

また、光カード駆動ローラ９の偏心による合焦ずれのみ
ならず、光カードＣの記録面と裏面との厚み誤差による
合焦ずれについても安定的なオートフォーカスが可能で
ある。

また、測長器２４により検出された光カードＣと測長器
２４の距離の信号を微分したもの、即ち光カードＣの合
焦ずれの速度成分を使用したが、これは駆動部である光
ヘッドｌや光ヘツド駆動ローラ２１が速度成分の駆動信
号に対して機械的に積分作用をもつものと考えられ、速
度駆動信号が合焦ずれ信号と一致するためである。なお
、駆動部に軽量な光学系の一部などを使用する場合など
は、速度信号を積分して駆動信号とするか駆動部に位置
センサなどを設けて、その信号を微分し速度フィードバ
ックを追加しても効果は同じである。

第６図は本発明の第３の実施例を示し、第１図の実施例
の場合と同様にスリット円板２２と光学センサ２３を利
用しているが、装填された光カードＣはホームポジジオ
ンで停止せず、ホームポジションを通り過ぎて光学セン
サ２３とスリット２２ａとで決定される第３図のＢ点で
停止する。

このとき、光カードＣは光カード駆動ローラ９の偏心の
中心上で停止しており、光ヘッド１は光カードＣの情報
記録面Ｃａを再生している。因みに、情＋Ｕ記録面Ｃａ
には記録情報以外に情報信号再生用の同期信号パターン
・トラック判別用パターンなどの所謂フォーマット部が
付加されている。

これらのフォーマット情報は副走査方向に分別されたト
ラック間でも一定であり、再生信号中の一部に含まれて
いる。この再生信号にゲートなどをかけてフォーマット
部の信号を抽出し、その振幅の大小を光へラドｌの位置
により比較して合焦点を探し出す、このように光カード
Ｃの任意の１点において、光カード駆動ローラ９の偏心
の中心と、光へラド１の焦点深度の中心とを合致させる
ことが可能となる。

第７図は本発明の第４の実施例を示し、（ａ）〜Ｃｆ）
は光カードＣが挿込口２０に挿入された後に、光カード
駆動ローラ９の回転に伴ってＹ方向に移動する様子を示
している。ただし、（ａ）以外は光ヘッド１が省略され
ている。

第８図の曲線Ｑは第７図の光カード送り方向Ｙに対する
光カード駆動ローラ９の偏心によるデフォーカス量を示
し、また曲線Ｒは第７図（ａ）〜Ｄ）に対応する各点ａ
−ｆで合焦状態を得るために光ヘッド１が必要とする移
動量を表している。

なお、第７図（ａ）〜（ｆ）の各点ａ−ｆにおいて、光
へラド１を合焦する方法は第３の実施例の場合と同様で
ある。ここで、第７図（ａ）〜ｍの各点ａ−ｆにおいて
合焦にするために要した光へラド１の移動量を測定し、
その各点ａｘｆでの移動量の平均値を算出することによ
り、焦点深度の中心と焦点ずれの中心を求めることがで
きる。そして、この中心値に光へラドｌを固定すること
により、安定した再生信号が得られる。

なお、この第４の実施例で示した合焦中心点検出と、第
５図に示した第２の実施例の方式を組合わせれば、更に
安定的なオートフォーカスが可能になることは云うまで
もない、また、第４の実施例では、ａ−ｆの６点で測定
して合焦点を算出する場合を説明したが、光カード駆動
ローラ９の偏心量を１回転内で測定できれば、少なくと
も１点あれば支障はない。

なお、上述の各実施例は光へラドｌを移動させる場合を
説明したが、光カード駆動ローラ９全体や光学系の一部
を移動させて合焦検出などを行っても、同様な効果を得
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る光学的情報再生装置は
、光学的情報記録担体とその情報を読み取る光ヘッドと
の合焦ずれ信号を、情報記録担体の少なくとも１点にお
いて検出するようにしたため、この種の装置に比較的簡
易な手段による安定的なオートフォーカス機能が得られ
るという効果がある。また、光学系の分解能、情報記録
担体上のピットの大きさ等に応じて簡単な機能を付加す
ることにより、システム変更に対応したオートフォーカ
スが可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図〜第８図は本発明に係る光学的情報再生装置
の実施例を示し、第１図は第１の実施例の構成図、第２
図は光カード及びその導入部のパターンの説明図、第３
図は光カードのデフォーカス量のグラフ図、第４図はデ
フォーカス量と再生信号の振幅のグラフ図、第５図は第
２の実施例の構成図、第６図は第３の実施例の構成図、
第７図は第４の実施例の構成図、第８図は第４の実施例
のデフォーカス量と光ヘツド移動量のグラフ図であり、
第９図は従来の光カード再生装置の斜視図、ｔ５１０図
はその断面図、第１１図は光カードの情報記録面の拡大
図、第１２図（ａ）　、　（ｂ）、（Ｃ）は従来例での
焦点ずれの説明図である。 符号Ｃは光カード、１は光ヘッド、２は光源、３は照明
光学系、５は結像光学系、６は反射ミラー、７はライン
センサ、８はモータ、９は光カード駆動ローラ、ｌＯは
ピンチローラ、２１は光ヘツド駆動ローラ、２２はスリ
ット円板、２３は光学センサ、２４は測長器、２５はロ
ーパスフィルタ、２６は微分器、２７は基準信号発生器
、２８は切換スイッチ、２９はモータドライバである。 特許出願人　　　キャノン株式会社 第３図 テ゛７１−〃人を 第４図 像幅 一〇＋ Ｙフィー☆人量 第７図 Ｎ８図 Ｙ７ｆ−力入ｌ及か先へフド稗動量 第１０図 ＣＩ　　　Ｃ２Ｃ５Ｃ４ 第１２図 （Ｑ） （ｂ） 第１２図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学的に情報が記録された情報記録担体とその記録
   された情報を読み出す光ヘッドとの合焦点を検出するた
   めの合焦ずれ信号を、前記情報記録担体の少なくとも一
   点において検出する検出手段と、該検出手段の出力に基
   づいて前記情報記録担体と前記光ヘッドとの相対的な位
   置を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする光学
   的情報再生装置。 ２、前記光ヘッドは前記情報記録担体との相対位置を調
   整後に合焦点検出を実行することなく、前記情報記録担
   体の情報を読み出すようにした特許請求の範囲第１項に
   記載の光学的情報再生装置。 ３、前記情報記録担体は光カードとした特許請求の範囲
   第１項に記載の光学的情報再生装置。