JPH079703B2 - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

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っており、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
さといった特徴を生かし、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って
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、48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
プリッター、70は1/4波長板で、該２つの部材の組み合
わせによつ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は光センサー、53はプリアンプ、54はオートフォーカ
シングサーボ、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はコンピュータ
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41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のシャフトに取り付けられており、モーター
66の回転によって光カード41は図の矢印Ａ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、偏光ビームスプリッター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より照射された部分に
情報ピットがあるかないかによって変調を受け、この変
調光が再びピックアップレンズ51によって平行光とな
り、偏光ビームスプリッター50によって光センサー52に
入射される。光センサー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。プリアンプ
53からオートフォーカシングサーボ54に信号が送られ、
オートフォーカスシングサーボ54からの信号により、図
示されていないアクチュエーターによりピックアップレ
ンズ51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。

またプリアンプ53からは、オートトラッキングサーボ55
にも信号が送られ、オートトラッキングサーボ55からの
信号は、不図示のアクチュエータによりピックアップレ
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
ングサーボ54とオートトラッキングサーボ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にあ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、ガイドドラックと称す）、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
取り出す例が提案されている。

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を経てレーザー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とモーターサーボ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66の回
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
を行う必要があり、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、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、カードの直線
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、カード送り機構やモーターの負荷をふやす
という難点がある。

再生だけを行なうのであれば、CCD等のラインセンサを
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
読み取り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、読み取り専用ヘッド
にもオートフォーカス、オートトラッキング機構を新た
に設けなけ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射する必要があるが、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、また光ヘッド内のビ
ームスプリッター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トを上げるのが困難になる。

光源として半導体レーザ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ーと波
長板の組合せによるアイソ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、反面光カードの
保護層表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って記録し、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り達成され
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り、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22
に収められる。第１図において、１は半導体レーザ、２
はコリメーターレンズ、３は回折格子、４は偏光ビーム
スプリッター、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
ー、９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は光センサー、11は集光
レンズ、12はアパーチャー、13はフォトダイオードアレ
イをあらわす。

光カード７に情報を記録する際には、半導体レーザ１か
ら出射しコリメーターレンズ２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、偏光ビームスプリッター
４、1/4波長板５を介して対物レンズ６によりこれらの
ビームを光カード７の記録面上に微小なスポットに絞り
込む。光カード７は後述する駆動手段により図中の矢印
Ａ方向に往復し、記録すべき情報に従って変調されたス
ポットにより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プリッター４で反射された
光束が無偏光ビームスプリッター８を通過した後に非点
収差発生レンズ９で発生した非点収差を光センサー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方の原理に
より対物レンズ６を常に合焦位置に保つため、不図示の
アクチュエータにフィードバックサーボがかけられる。
また、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。従って光束は空中で一旦スポットに結像した後、
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ー４
で反射された後、更に無偏光ビームスプリッター８で反
射され、集光レンズ11、アパーチャー12を経てフォトダ
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表わす。光学的に見る
と媒体面は保護層の表面からd/nだ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。フォトダイオードアレイ
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ポットに集光する。ア
パーチャー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、Ｏ次光のみを通
過させる。このアパー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、例えば所謂１ビームプッシュ
プル方式の場合にはアパーチャー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14−1,
14−2,…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
より２値情報を表わしている。対物レンズ６により前述
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16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。例えば光カード７の保護層の
厚さを0.4mm、屈折率を1.5とし、前述のように保護層表
面の上方d/nの位置にスポットを結ぶような照射である
とし、照射光束の有効NAを0.4とすると、照明エリア16
の径は約230μｍとなり、通常の光メモリの記録形態で
あれば数十トラック分以上の情報ピット列が十分含まれ
る大きさである。

照射エリア16内に破線で示したアレイ状の小領域13−1,
13−2,…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13−７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
イドド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りトラッキング誤
差信号が得られ、該誤差信号により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の中央付近では光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
の存在する位置より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り、半導体レーザのような
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
概略のブロック図である。装置全体の制御は、上位制御
装置であるCPU20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ヘッドの光学
系は光ヘッド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サーボ回路23を用いて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り込んだ
光ビームで光カードに記録を行なう。

光ヘッド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、一旦上記AT/AFサーボ回路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22を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。次に、AT/AFサーボ回路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サーボはフォトダイオードアレ
イ出力によるATサーボ回路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に入り、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トラック
ずつ再生する場合より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トラッ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サーボ回路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
分をあらわす。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
ムスプリッター８の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ー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31を経て第２の光センサー32に導く構成になってい
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
小なスポットに絞り込まれ、光センサー10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によりオ
ートフォーカシングのサーボ系は第２の光センサー32の
出力に基づく第２のサーボ系（不図示）に切替えられ
る。該サーボ系により対物レンズ６は、光カード７の保
護層表面から略d/n（d,nは前の説明と同じ）の距離にあ
り、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６の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り、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によって行な
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、トラッキング誤差信号は
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の光センサー32で行
なってもよい。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制御することも出来
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により、
同じ光源を用いて複数トラックの情報再生が可能にな
り、しかもレーザー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。

本発明は光記録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、光ディ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ッ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ッド光学系を説明す
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。 １……半導体レーザ、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。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。