JPH01229432A - 光学式情報読み取り装置 - 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〕 この発明は、光カード、コンパクトディスク、ビデオデ
ィスク等の光学式記録媒体に記録された情報を読み取る
ための光学式情報読み取り装置に関する。

〔従来の技術〕

光学式情報読み取り装置は従来種々のものが提案されて
おり、本願人も例えば特開昭６２−２７５３２５号公報
において対物レンズと光カードとの相対的位置ずれを光
カードに形成されたガイドトラックからの反射光を読み
取ってサーボ制御しながらデータを読み取るようにした
ものや、特開昭６３−７５３３号公報において対物レン
ズと光カードとの相対的位置ずれを光カードの各トラッ
クに形成されたクロックパターンを袂み取ってサーボ制
御しながらデータを読み取るようにしたものを提案して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したように記録媒体に形成されたガ
イドトラックやクロックパターンのような所定のマーク
を読み取って対物レンズと記録媒体との相対的位置ずれ
を補正するサーボ制御、すなわちフォーカスサーボおよ
び／またはトラ・ンキングサーポを行う場合にあっては
、マーク自体に欠陥があるとそれによりフォーカスエラ
ー信号および／またはトラッキングエラー信号が大きく
なって対物レンズがフォーカス方向の一方へ大きく変位
したり、トラック外れが生じてデータを有効に読み取れ
なくなるという問題がある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、サーボ制御を行うために記録媒体に形成され
た所定のマークに異常があっても、データを常に有効に
読み取り得るよう適切に構成した光学式情報読み取り装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的を達成
するため、この発明では対物レンズと記録媒体との相対
的位置ずれを記録媒体に形成されたマークからの反射光
を読み取ってサーボ制御しながらデータを読み取る光学
式情報読み、取り装置において、前記サーボ制御を行う
ために前記マークからの反射光を読み取る以前に、該マ
ークの異常を読み取って前記サーボ制御の動作を制御す
る手段を設ける。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すものである。

この実施例は光カード１に記録されている情報を読み取
るもので、光カード１は記録］’Ｗ１ａとその上に積層
された透明層１ｂとを有する。この光カード１に、その
透明層１ｂ側から半導体レーザ２からの読み取り光を、
コリメータレンズ３、拡散板４、ビームスプリンタ５、
対物レンズ６および絞り７を経て垂直に投射し、その反
射光を絞り７、対物レンズ６、ビームスプリッタ５およ
び収束レンズ８を経て光検出器９で受光するようにする
。拡散板４は、例えば第２図ＡおよびＢに底面図および
拡大断面図を示すように、平面ガラス４ａの一表面に球
面状の凹面４ｂを多数形成して構成し、これにより半導
体レーザ２から射出される点光源の読み取り光を拡散さ
せて面光源にする。なお、半導体レーザ２、コリメータ
レンズ３、拡散板４、ビームスプリッタ５、収束レンズ
８および光検出器９は光カードリーダにおける光ピツク
アップのベースに固定し、対物レンズ６および絞り７は
ホルダに保持してこれを対物レンズ６の光軸方向および
光カード１のトラックと直交する方向に変位可能に光ピ
ツクアップのベースに支持する。

第３図は光カード１の一例の構成を示すものである。こ
の光カード１は、−表面の前後を反転して光カードリー
ダに挿入して情報を読み取り得るように、その−表面に
２個の記録領域１１ａ　、　ｌｌｂが形成されていると
共に、読み取るべき記録領域と光カードリーダにおける
読み取り位置との相対位置を検出するために、各記録領
域１１ａ　、　ｌｌｂに対応して位置検出マーク１２ａ
　、　１２ｂが形成されている。また、各記録領域１１
ａ　、　ｌｌｂには光カードリーダへの挿入方向に延在
して多数本のトラックが形成されており、これらトラッ
クの両端部にトラック番号等が記録されたシーク部１３
ａ　　；　１３ｂ　。

１４ａ　、　１４ｂが形成されていると共に、シーク部
間に所要の情報が記録されたデータ部１５ａ　、　１５
ｂが形成されている。各トラックは、第４図に一方の記
録領域１１ａのトラック１６を示すように、はぼ等間隔
に分割した１９木のラインを有し、上方から数えて第１
０ラインに、シーク部１３ａ、データ部１５ａおよびシ
ーク部１３ｂに亘って形成された等間隔の黒色パターン
からなるクロック発生用、フォーカスエラー検出用およ
びトラッキングエラー検出用のクロックパターン１７を
有する。また、シーク部１３ａ　、　１３ｂにはトラン
ク番号を表わすトラック番号パターンが形成されている
と共に、このトランク番号パターンを認識するための各
トラック共通の固定の認識パターンが形成されている。

更に、データ部１５ａにおいて、各トラック１６には複
数のフレーム１８が設けられていると共に、隣接するフ
レーム間およびシーク部１３ａ　、　１３ｂとこれに隣
接するフレーム１８との間には各フレームを認識するた
めのフレーム番号パターンが形成されている。このよう
にして、この例ではクロックパターン１７の上方の第１
〜８ラインおよび下方の第１２〜１９ラインで各々８ビ
ツトから成るバイトが構成され、これらデータを黒色の
クロックパターン１７に同期して同時に読み取るように
なっている。

他方の記録領域１１ａにおけるトランクも同様に形成さ
れている。

この実施例では、光ピツクアップを光カード１のトラッ
クと直交する方向に移動させてシーク部を読み取ること
により所望のトラックをシークし、そのトランクのデー
タ部に記録されている情報を光カード１をトラック方向
に移動させて読み取るが、上記のように光カード１の各
トラック１６は１９本のラインをもって構成され、その
幅方向に複数のデータが記録されている。したがって、
各トランク１６の幅は１ラインを１０μｍとすると１９
０　μｍに、また１ラインを４μｍとすると７６μｍと
大きくなる。

このように幅の大きいトラックを読み取るため、この実
施例では第１図において半導体レーザ２を、該半導体レ
ーザ２から射出される断面楕円形の読み取り光の長袖方
向が光カードｌのトラックの幅方向となるように、かつ
その発光点２ａがコリメータレンズ３に対してその焦点
位置３ａよりも若干手前に位置するように配置し、これ
によりコリメータレンズ３を透過した読み取り光を若干
発散光として光カード１の記録層ｌａ上におけるトラッ
ク１６を十分照明できるようにデフォーカス状態で照明
するようにする。

ここで、読み取り光のデフォーカス量は、第５図Ａに示
すように記録層１ａで反射される光束の収束点２１が、
透明層１ｂの厚さの中心よりも上方になるようにすると
、該反射光束による透明ＪＷ１ｂの表面のスポット面積
が、記録層１ａ上でのスボ・ノド面積よりも小さくなっ
てしまい、透明層１ｂ上に付着したゴミ等の影響を受は
易くなる。そこで、この実施例では読み取り晃のデフォ
ーカス量を、第５図Ｂに示すように記録層１ａで反射′
される光束の収束点２１が、透明１１ｂの厚さの中心よ
りも下方に位置するように構成する。このようにすれば
、記録層１ａでの反射光束による透明層１ｂの表面にお
けるスポット面積は、記録ｌ’ｉｌａに照射される読み
取り光のスポット面積よりも大きくなり、ゴミ等の影啓
を少な（できる。

第６図は第４図に示したトラックフォーマットを有する
光カード１を読み取る場合の第１図に示した光検出器９
．の−例の構成を示すものである。

光検出器９には、トラックの１〜８ラインおよび１２〜
１９ラインの各々に対応してトラックの幅方向にデータ
読み取り用受光領域２５−１〜２５−１６を配列して設
けると共に、これら受光領域の配列方向に関し対称で、
クロックパターン１７に対応してトラック方向に３対の
クロック発生用受光領域２６−１〜２６−６を配列して
設ける。また、同様に受光領域２５−１〜２５−１６の
配列に関し対称で、複数のクロックパターン１７の像を
それぞれ受光し得るようにトランク幅方向に離間して２
対のフォーカスおよびトラッキング用受光領域２７−１
〜２７−４を設ける。更にこの実施例では、クロックパ
ターン１７の異常を検出するため、フォーカスおよびト
ラッキング用受光領域２７−１〜２７−４の外側に一対
の異常検出用受光領域２Ｂ−１、２８−２を設ける。

この、異常検出用受光領域２８−１　、２８−２は、ク
ロックパターン１７に異常がないとき常に一定の出力が
得られるように、クロックパターン１７のピッチの整数
倍の大きさとする。

また、絞り７は光カード１のトラックに有効な光量の読
み取り光が照射され、かつ断面楕円形の読み取り光の短
軸方向において、第７図に示すように光検出器９の受光
領域２７−１　、２７−２および２７−３　、２７−４
に対応する部分の一部をそれぞれ遮光するように構成す
る。

このようにして、トランクのシーク動作においては、光
ピツクアップをシーク部１３ａ　、　１３ｂ　、　１４
ａまたは１４ｂにおいてトラックと直交する方向に移動
させながら、第８図に示すように光検出器９の受光領域
２５−１〜２５−’１’６の出力に基づいて、読み取り
回路３０において所定の認識パターンを検出した時点で
、トラック番号パターンを検出して所望のトラックをシ
ークする。

また、データ部１５ａまたは１５ｂにおけるデータの読
み取りにおいては、光カード１をトランク方向に移動さ
せ、受光領域２６−１．２６−３．２６−５の出力の和
を検出する加算回路３１−１の出力と、受光領域２６−
２．２６−４．２６−６の出力の和を検出する加算回路
３１−２の出力との差を差検出回路３２−１で検出し、
てクロック信号を得、このクロ・ンク信号に同期して受
光領域２７−１　、２７−３の出力の和を検出する加算
回路３１−３の出力と、受光領域２７−２　、２７−４
の出力の和を検出する加算回路３１−４の出力との差を
差検出回路３２−２で検出してトラッキングエラー信号
を得、これに基づいてトラッキング駆動回路３３により
読み取り光がトラックに追従するようにトラッキングサ
ーボを行うと共に、受光領域２６−１〜２６−６の出力
の和を検出する加算回路３１−５の出力と、受光領域２
７−１〜２７−４の出力の和を検出する加算回路３１−
６の出力との差を差検出回路３２−３で検出してフォー
カスエラー信号を得、これに基づいてフォーカス駆動回
路３４により対物レンズ６の焦点位置が光カード１の記
録層ｌａ上に位置するようにフォーカスサーボを行いな
がら読み取り回路３０において受光領域２５−１〜２５
−１６の出力を読み取ってデータを再生する。また、こ
のデータ再生動作において受光領域２Ｂ−１、２８−２
の出力に基づいて異常検出回路３５−１　、３５−２に
おいてそれぞれクロックパターン１７の異常を検出し、
その異常検出信号に基づいてフォーカス駆動回路３４お
よびトラッキング駆動回路３３を制御してフォーカスサ
ーボおよびトラッキングサーボの駆動を制御する。

すなわち、データ部１５ａまたは１５ｂにおけるデータ
の読み取りにおいて、クロックパターン１７に第９図に
示すように欠陥３６があると、その像が光検出器９にお
いてトランクの読み取り方向上流側に対応するフォーカ
スおよびトラッキング用受光領域２７−３　、２７−４
に結像される以前に異常検出用受光領域２８−２で検出
され、その出力が欠陥３６が高反射率の場合には所定値
よりも高くなり、また低反射率の場合には所定値よりも
低くなる。なお、トラックの読み取り方向が逆の場合に
は異常検出用受光領域２８−１が上流側となり、また光
カード１の往復移動の両方向でデータを読み取る場合に
は、受光領域２８−１および２８−２が交互に上流側と
なる。そこでこの実施例では、上述したように受光領域
２８−１　、２８−２の出力が欠陥３６によって変化す
るのに基づいて異常検出回路３５−１゜３５−２におい
てクロックパターン１７の異常を検出し、上流側の受光
領域２８−２または２８−１で異常が検出されたときに
、その異常検出信号によってフォーカスサーボ系および
トラッキングサーボ系をその時点のフォーカス状態およ
びトラッキング状態にそれぞれロックし、その後下流側
の受光領域２８−１または２８−２が欠陥３６を検出し
た信号によりフォーカスサーボ系およびトランキングサ
ーボ系のロックを解除して、上述した通常のフォーカス
サーボおよびトラッキングサーボを行うようにする。こ
のようにすれば、クロックパターン１７の欠陥３６に影
響されることなく、情報を常に有効に読み取ることがで
きる。

すなわち、このような制御を行わないと、欠陥３６の像
が上流側のフ斗−カスおよびトラッキング用受光領域、
例えば２７−３．２７−４に結像されることによってフ
ォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が大
きくなり、これにより対物レンズ６が光軸方向の一方に
大きく変位すると共にトラック外れが生じてデータが読
めな（なる。

これに対し、この実施例におけるようにフォーカスおよ
びトラッキング用受光領域２７−１〜２７−４の外側に
異常検出用の受光領域２８−１　、２８−２を設けて上
述した制御を行えば、欠陥３６の像が受光領域２７−３
　、２７”　４および２７−１　、２７−２間を通過す
る間でも情報を常に有効に読み取ることが可能となる。

なお、欠陥３６によりクロック発生用受光領域２６−１
〜２６−６の出力からクロック信号を有効に生成できな
い恐れがあるときは、異常検出回路３５−２または３５
−１による異常検出信号に基づいてパルス発生器を起動
して同様のクロツクパルスを発生させ、欠陥３６が通過
する間このクロックパルスに基づいて情報の読み取りを
行うようにすることもできる。

第１０図Ａ、ＢおよびＣはこの実施例による光カード１
上でのフォーカス状態をそれぞれ示すものである。第１
０図Ａは対物レンズ６の焦点位置が光カード１の記録層
ｌａ上にある合焦状態を示し、この状態から光カード１
が下方に変位して前ピン状態になると第１０図已に示す
ように読み取り光の照射領域が小さく、なり、また逆に
上方に変位して後ピン状態になると第１０図Ｃに示すよ
うに読み取り光の照射領域が太き（なる。したがって、
第１０図Ａに示す合焦状態において、光検出器９の受光
領域２６−１〜２６−６の出力の和と、受光領域２７−
１〜２７−４の出力の和との差、すなわち第８図におい
て差検出回路３２−３の出力が零となるように設定すれ
ば、第１０図Ｂに示す前ピン状態と第１０図Ｃに示す後
ピン状態とで極性が異なるフォーカスエラー信号が得ら
れるので、これに基づいてフォーカスエラー信号が零と
なるように対物レンズ６を光軸方向に変位させるフォー
カスサーボを行うことにより、常に第１０図Ａに示す合
焦状態で情報を読み取ることができる。

ここで、絞り７がないとすると、光カード１が対物レン
ズ６から離間して前ピン状態が進むにつれ読み取り光の
照射領域が徐々に大きくなって、第１１図Ａに示すよう
にフォーカスエラー信号の極性が反転して後ピン状態に
おけると同様なフォーカスエラー信号が出力され、これ
により対物レンズ６が光カード１から離れる方向にフォ
ーカスサーボされるため、サーボ範囲が狭くなる。これ
に対し、この実施例におけるように対物レンズ６と光カ
ード１との間に絞り７を設ければ、前ピン状態が進むに
つれ第１０図Ｂに示すように外側の反射光が絞り７で遮
光されるので、第１１図Ｂに示すように前ピンと後ピン
とで完全に極性の異なるフォーカスエラー信号が得られ
、そのサーボ範囲を広くできる。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多ま変形または変更が可能である。例えば
上述した実施例では、光カードを読み取るようにしたが
、この発明は光カードに限らず種々の光学式記録媒体の
読み取りに通用できると共に、そのトラック構成もそれ
に対応する光検出器を用いることにより容易に対処する
ことができる。

また、上述した実施例においては、ビームスプリッタ５
により半導体レーザ２からの読み取り光を透過させて光
カード１に導き、光カード１からの反射光を反射させて
光検出器９に導くようにしたが、半導体レーザ２および
コリメータレンズ３と、収束レンズ８および光検出器９
との位置関係を逆にして、半導体レーザ２からの読み取
り光をビームスプリッタ５において反射させて光カード
１に導き、光カード１からの反射光をビームスプリッタ
５を透過させて光検出器９に導くようにすることもでき
る。更に、ビームスプリンタ５として偏光膜を有するも
のを用い、これにより半導体レーザ２に戻り光が入射し
ないようにして光束を有効に利用するようにすることも
できる。

また、上述した実施例では、半導体レーザを用いる８と
により該半導体レーザから射出される読み取り光の楕円
状の断面形状を有効に利用するようにしたが、記録媒体
に照射する読み取り光の形状は円状でもよく、したがっ
て半導体レーザから射出される光をプリズム等により円
状に整形したり、あるいは光源として半導体レーザ以外
のものを用いることもできる。

更に、上述した実施例では半導体レーザ２をその発光点
２ａがコリメータレンズ３の焦点位置３ａよりも手前に
位置するように配置することによって、読み取り光を光
カードｌ上にデフォーカス状態で照射するようにしたが
、発光点２ａがコリメータレンズ３の焦点位置３ａより
も後方に位１するように半導体レーザ２を配置して、同
様にデフォーカス状態で光カード１を照射するようにす
ることもできる。

更にまた、上述した実施例ではコリメータレンズ３とビ
ームスプリッタ５との間に拡散板４を設けて、半導体レ
ーザ２の点光源を面光源とするようにしたが、これを省
略することもできる。また拡散板４を用いる場合にあっ
ては、これを第２図Ａ、Ｂに示す構成の他、全体が乳白
色の板やすりガラスをもって構成することもできるし、
第１２図Ａに示すようにトラック１６および光検出器９
の構成に対応させて、その対応部分４ｃに透明部を、周
囲部分４ｄに拡散部を形成したり、第１２図Ｂに示すよ
うに対応部分４ｃの透過度を周囲部分４ｄの透過度より
も高くしたり、また第１２図Ｃに示すように対応部分４
ｃから周囲部分４ｄに向けて透過率が連続的に減小する
ように構成することもできる。

また、絞り７はコリメータレンズ３とビームスリッタ５
との間の往路中に設けたり、ビームスプリッタ５と対物
レンズ６との間の往復路中に設けたり、あるいはビーム
スプリッタ５と収束レンズ８との間の復路中に設けるこ
ともできるし、これを省略することもできる。

更に、上述した実施例では光検出器９に２個の異常検出
用受光領域２８〜１．２８−２を設け、上流側の受光領
域がクロックパターン１７の異常を検出したときにフォ
ーカスおよびトラッキングサーボ系をロックするように
したが、このようにフォーカスおよびトラッキングサー
ボ系をロックする代わりにこれらサーボ系のゲインを低
下させても同様の効果を得ることができる。このような
サーボ系のロック状態あるいはゲイン低下状態は、下流
側の受光領域による異常検知から欠陥３６がフォーカス
およびトラッキングエラー検出部を通過する所定時間後
に解除するようにすることもできる。したがって、異常
検知用受光領域はトラックの読み取り方向が一方向のと
きは、上流側の１個とすることもできる。また、このよ
うな異常検出によるサーボ系の制御は、トラッキングサ
ーボおよびフォーカスサーボのいずれか一方でもよい。

更にまた、この発明は読み取り光を記録媒体に対し垂直
に投射するものに限らず、特開昭６２−２７５３２５号
公報、同６３−７４３３号公報に開示されているように
、読み取り光を記録媒体に対して斜め方向から投射する
ものにも有効に適用することができる。

〔発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば対物レンズと記録
媒体との相対的位置ずれを補正するサーボ制御を行うた
めに、記録媒体に形成された所定のマークからの反射光
を読み取る以前に、該マークの異常を読み取ってサーボ
制御の動作を制御するようにしたので、上記マークに異
常があってもデータを常に有効に読み取ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図Ａおよび
Ｂは第１図に示す拡散板の一例の構成を示す底面図およ
び拡大断面図、第３図は同じく光カードの一例の構成を
示す平面図、 第４図は光カードのトラックフォーマントの一例を示す
図、 第５図ＡおよびＢは第１図におけるデフォーカス量を説
明するための図、 第６図は第１図に示す光検出器の一例の構成を示す図、 第７図は同じく絞りの一例の構成を光検出器と対応して
示す図、 第８図は光検出器の信号処理回路の一例を示す図、 第９図はトランクパターンの異常検出を説明するための
図、 第１０図Ａ、ＢおよびＣは光カード上でのフォーカス状
態を説明するための図、 第１１図ＡおよびＢはフォーカスエラー信号の特性を示
す図、 第１２図Ａ、ＢおよびＣは拡散板の他の３つの例をそれ
ぞれ示す図である。 １・・・光カード　　　　　１ａ・・・記録層１ｂ・・
・透明層　　　　　　２・・・半導体レーザ３・・・コ
リメータレンズ　４・・・拡散板５・・・ビームスプリ
ンタ　６・・・対物レンズ７・・・絞り　　　　　　　
８・・・収束レンズ９・・・光検出器　　　　　１７・
・・クロックパターン２５−１〜２５−１６・・・デー
タ読み取り用受光領域２６−１〜２６−６・・・クロッ
ク発生用受光領域２７−１〜２７−４・・・フォーカス
・トラッキング用受光領域 ２８−１．２８−２・・・異常検出用受光領域３０・・
・読み取り回路 ３３・・・トランキング駆動回路 ３４・・・フォーカス駆動回路 ３５−１．３５−２・・・異常検出回路３６・・・欠陥 第１図 第２図 Ａ　　　　　　　Ｂ 第６図 第７図 第９図 第１２図 Ａ　　　　　　　　　　　　Ｂ 手　　　続　　　補　　　正　　　書 昭和６３年　７月　８日 特許庁長官　　吉　　　１）　　文　　　毅　　殿１、
事件の表示 昭和６３年特許願第５４７５０号 ２、発明の名称 光学式情報読み取り装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０３７）　　オリンパス光学工業株式会社４、代理人 住所　東京都千代田区霞が関三丁目２番４号霞山ビルデ
イングア階　電話（５８１）　２２４１番（代表）１、
明細書第９頁第１７行の「整数倍」を「偶数倍」に訂正
する。　　　　　・ ２、図面中、第１図を別紙の通りに訂正する。 第１　図　　　（訂正図）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対物レンズと記録媒体との相対的位置ずれを記録媒
   体に形成されたマークからの反射光を読み取ってサーボ
   制御しながらデータを読み取る光学式情報読み取り装置
   において、前記サーボ制御を行うために前記マークから
   の反射光を読み取る以前に、該マークの異常を読み取っ
   て前記サーボ制御の動作を制御する手段を設けたことを
   特徴とする光学式情報読み取り装置。