JPS5828656B2 - 光透過型情報担体の読取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、集束光線を用いて光透過によって読み出され
る情報担体の読取装置に関するもので、前記情報和体面
に自動的に読取光線が集束されるよう構成したものであ
る。

第１図に、光透過によって読み取られる情報担体の一例
を示す。

この種の担体は、一般にフレキシブルなシートか又は剛
性のある薄板のディスク１から成り、このディスク１は
読み出し光線３に対して透明であり、またその少くとも
一つの面において一定幅■・及び−・定ピツチｐをもつ
多数の同心円又は一連の螺線形のトラックに沿って情報
信号が記録されている。

このトラックはピットと呼ばれるくぼみの形をした多数
の回折要素から成り、このピット２のトラック方向の長
さｌと間隔Ｓが情報信号により変調されている。

この様な記録形式は位相型記録とも示われる。

このディスク担体１が回転駆動され、読出し光点３がト
ラックを照射するとき、各ピット２は読出し光点３を順
次通過する。

このとき読出し光はピットの回折効果により変調され、
この変調光をフォトディテクタにより電気信号に変換す
ることによって、記録情報が読み出される。

この様な透過型情報担体は、信号記録面が外部に露出し
ているため、不注意な取扱いによるひつかききずや、指
紋等による汚れや、はこりの付着などにより、容易に微
小なピットに損傷を受けて信号が劣化しやすい。

この劣化を防止するため、信号記録面を外部要因から隔
離し保護する必要がある。

この保護対策としては、第２図に示す如く、ディスク担
体材料１の屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ２をもつ透明
材料の層４を被覆し、ピット凹部２を埋めるとともに保
護層を形成することが知られている。

この場合、ｎ２とｎｌは異なる値であり、絶対値ｌｎ２
ｎｌｌがある程度大きいことが必要である。

即ち、回折効果による読出しに於いて、最大の回折作用
を生じる条件は２π・０′−〇”１ｄλ ｍ−である。

なお、ｄはピットの深さ、λは読出し光線の波長である
。

ディスク担体材料として普通一般に用いられるポリ塩化
ビニルの屈折率はｎ１ユ１．５３である。

また現実に使用可能な被覆材料は屈折率がｎ２＝１．４
〜１．７の範囲にあるものが大部分であり、従って１ｎ
２ｎｌｌの最大値は０．２程度である。

被覆のないディスク担体の場合はｎ２ ＝＝ １（空気
）であり、Ｉｎ２−ｎ１１刊、５３となる。

従って被覆されたディスク担体において、被覆のない場
合と同程度の回折効果を得るためには０．５３１０．２
＝２．６倍のピット深さを必要とすることになる。

この様に深い記録は、浅い記録に比べて技術的困難度が
大きい。

またこの様な被覆を設けるためには、被覆材の溶液の塗
布等の複雑な作業を必要とし、必ずしも実施が容易なも
のではない。

これに代る第二の保護対策として、第３図に示す構造の
ものが知られている。

透明なディスク担体１に、透明な保護層５が接着されて
いる。

この保護層５は平担な両面を有し、その一方の面はピッ
ト凹部２を充満することなく、ピット部分以外のピーク
部分６と接着されている。

すなわち、ピット凹部２は充満されていないため、必要
な屈折率差は保護層のない場合に等しく、従ってピット
の深さも同じである。

又保護層５の屈折率ｎ２も、ｎｌと同じであっても、異
っていてもどちらでもよい。

しかし、この様な構造の保護層を設けることは実際には
かなり困難なことである。

即ち、ピットの寸法は、長さが数ミクロン、幅及び深さ
が１ミクロン以下の程度の極めて微小なものであるため
。

接着剤を使用する場合にはそれがピット凹部を一部分又
は全部埋めてしまったり、加熱溶着を行う場合にはピッ
ト形状を熔融変形させたりすることが容易に起りうる。

この様な接着加工の困難さは容易には解決できない。

この様な従来の方法に代り、実用的に有効で、加工の容
易な透過型ディスク担体の損傷に対する保護対策として
、第４図に示す構成のものが考えられる。

第４図において、１１は透明ディスク担体であり、その
表面に情報信号トラックが記録されている信号ゾーン１
２がある。

信号ゾーン１２をはさんで外周及び内周に接着ヅーン１
３及び１４があり、この接着ゾーンに於いて、透明で平
担な保護層１５がディスク担体に接着されている。

第４図には、分りやすくするため接着ゾーンが厚みを有
する如く示されているが、接着された状態では、ディス
ク担体１１と保護層１５は略密着する。

保護層の材質は、読出し光に対して透明であればよく、
任意の屈折率を有してよい。

接着部分は、信号ゾーン１２を除く任意の部分であって
よく、また信号ゾーンに直接隣接している必要もないが
、信号ゾーンをはさんで内と外の両側ニ全周にわたって
存在することが必要である。

接着方法は、接着剤による接着、或いは加熱溶着法が使
用できる。

この内外周両方の全周にわたる保護層接着によって、信
号ゾーンに外部から塵芥が侵入し、読出し透過光に対す
る吸収や散乱の原因となったり、また信号ピットにキズ
を与えて損傷する原因となることを防止できる。

接着作業は乾燥空気又はチッソ等の清浄なガス雰囲気中
で行い、塵芥が封入されることを避けるのが望ましい。

この保護層付ディスク担体の信号ゾーン１２においては
、ディスク担体１１と保護層１５とは部分的に接触して
いるが、必ずしも全面において接触していない。

即ち、第５図に誇張して示す如く、ディスク担体１１と
保護層１５とは、接触している部分もあれば、離れてい
る部分もある。

これは、ディスク担体も保護層も共に完全に平担ではあ
りえず、わずかでもうねりや厚みむらをもつものであり
、これらを合せる以上、この様になることは明らかであ
る。

そして離れている部分の離間距離も、数ミクロン乃至数
１０ミクロン、場合によっては１００ミクロン程度に達
することもありうるし、またどの部分においても温度変
化に併う伸縮歪や、ディスクの取扱い時わずかにたわむ
こと等のために、ある時は接触したり、またある時は離
れたり一定しないことが起りうろことも容易に相体でき
よう。

勿論、保護層がディスク担体に接触しても、保護層面は
充分平担であるため微小なピットが埋められることはな
く、信号読出しに伺等支障はない。

この様にディスク担体の信号記録表面と対向する保護層
面との間に不規則な間隙が生じる結果、外部からこの複
合ディスク担体を眺めたとき、この間隙の両側面からの
表面反射光が互に干渉することによって生ずる地図の等
高線模様に類似の不規則な不渉縞が見られる。

これが、この保護層付ディスク担体の外見上の特徴であ
る。

この様な保護層によって、オーディオディスクレコード
の場合と同様の取扱いにおいては、記録信号は損傷を受
けることはなく、実用上充分に保護される。

以上、ディスク担体の片面のみに保護層を接着する場合
を説明したが、第６図に示す如く、両面に信号トラック
ゾーン１６，１７を有するディスゲ担体１８に対しては
、片面の場合と全く同様に、両面に保護層１９，２０を
接着することができることは明らかである。

さて、このような構造の保護層付ディスク担体から信号
を読み出す場合、すでに公知の読み出し方法を適用する
ことは困難である。

即ち、信号読み出しのために適当な開口数を持つ対物レ
ンズを用いてピット上に読出し光点を集光し、かつ常時
焦点が合っていなければならないが、このフォーカシン
グを自動的に行う手段として従来公知の方法を適用する
ことができない。

なぜならば従来のフォーカシング方法としては、例えば
空気クッションを利用したエアースタビライザによるデ
ィスク担体位置決め装置や、信号面からの表面反射光を
用いてフォーカス誤差を検出し、それにより集光用対物
レンズを１駆動してフォーカシングを自動的に行うサー
ボ系を構成する等の方法がある。

本発明の保護層付ディスク担体にこれらの方法を直接適
用することはできない。

即ち、エアースタビライザ一方式では、ディスク担体外
側表面と信号面との距離が一定でないため、表面の位置
を規制するエアースタビライザによっては信号面を対物
レンズから一定の距離に保持することはできない。

また、表面反射光を利用してフォーカス誤差信号を検出
しようとしても、本発明の保護層付ディスク担体の表面
反射面は、信号記録面と保護層の信号対向面、及び外側
表面があり、それらの面からの反射光が混在して適確な
誤差信号は得難い。

これを解決するためには、信号面から直接得られるフォ
ーカス誤差信号を検出せねばならない。

即ち記録信号で変調を受けた読出し光よりフォーカス誤
差信号を検出できればよい。

このために、第７図に示す読出し装置を考案した。

２１は信号ディスク担体であり、表面に凹凸で示すピッ
ト信号が記録されている。

２２は本発明による保護層であり、２１と２２は一体と
なって信号読出し光２３の照射の下で矢印Ｘ方向（信号
トラック方向）に回転している。

光源３９よりの光束は、中間レンズ３８を通り、平面鏡
３７で反射され、集光用対物レンズ２４によって読み出
し光２３となり、ピット上に微小な読み出し光点として
集光され、ピットの回折効果による変調を受けた後透過
し、信号読出しフォトディテクタ２６によって電気信号
に変換される。

この電気信号は高周波増幅器２９によって適当なレベル
に増幅された後、復調回路３６によって、映像や音声基
地の情報信号が再生される。

第７図の信号読出し装置において、保護層は対物レンズ
側であっても、ディテクタ側であってもよいが、どちら
か一方に定めておくのが良い。

なぜなら、集光レンズと集光スポットとの間に介在する
信号担体又は保護層は、顕微鏡に使用されるカバーガラ
スと同じ効果をレンズの集光性能に及ぼすため、その厚
みと屈折率にマツチした集光対物レンズを使用せねばな
らないからである。

また第６図に示す両面ディスク担体の再生においても信
号再生面を上面（レンズ側）か下面（ディテクタ側）の
どちらか一方に定めておくのが好い。

上面にとる場合には上方の保護層が、下面による場合に
は上面の保護層と信号担体とがカバーガラスとして作用
するからである。

この場合、他の信号面を再生するためには、一般のオー
ディオディスクの再生と同様に、表裏反転して再生でき
るのは当然のことである。

さて、信号読み出し光点を、常時ピット上にフォーカス
を合せて集光しておくために、集光レンズ２４と信号面
の距離を一定に保持するよう、フォーカシングを行わね
ばならない。

このために、フォトディテクタ２７によりフォーカス誤
差信号を検出し、これより得られる補正サーボ信号によ
って集光レンズ２４を光軸方向に電磁的に１駆動してフ
ォーカス誤差を修正する。

２５は音響スピーカーのボイスコイル機構に類似の電磁
駆動機構であり、これにより対物レンズ２４を光軸方向
に動かすことができる。

フォーカス誤差信号は、位相検出フォトディテクタによ
り検出される。

第７図に示す如く、位相検出ディテクタ２７は、信号読
出しフオトデイテフタ２６とディスク回転方向（トラッ
ク方向）に縦列に配置され、透過読出し光束の外周囲光
の一部分を受光する。

読出し光束の大部分は信号読出しフォトディテクタ２６
に受光される。

入射光軸側から見た読出し光束と、フォトディテクタと
の相対的な位置関係を第８図に示す。

斜線で示す円形の読出し光束は、一様な受光面をもつ２
コのフォトディテクタ２６，２７にまたがって入射し、
大部分は信号読出しフォトディテクタ２６に、残りの小
部分が位相検出フォトディテクタ２７に入射する。

この様な受光位置関係において、フォーカス誤差信号が
以下の様に検出できることが分った。

即ち、信号読出しフォトディテクタ２６により変換され
た高周波電気信号Ａの位相を基準位相として、それに対
する位相検出フォトディテクタ２７により変換された高
周波電気信号Ｂの相対位相を測定した場合、第９図に示
す様な特性が得られる。

ｌはフォーカス誤差、即ち、信号記録面が読出し光点の
位置から光軸方向にずれた場合の変位距離を示す（集光
レンズ寄りにずれた場合を正方向にとる）。

グは相対位相差である。

第９図から分る様に、信号面が集光点に一致した時には
位相差Ａ〆を生じ、これより集光レンズ側に変位距離が
増大するに従って位相差はマイナス方向に増加し、逆に
ディテクタ側にずれたときにはプラス方向に増加する。

位相差Ａ９１はピットの回折特性や集光へのスポットサ
イズ、２つのディテクタへの読出し光の配分比等によっ
て決まる一定値である。

また２つのディテクタの配列順序を入れかえても同様に
フォーカス誤差信号が得られるが、この場合には信号面
の変位距離と位相差の関係は、上記の場合と逆勾配の特
性となる。

これを第９図に点線で示す。フォーカス誤差に対応した
位相差を位相比較器３３により誤差電圧に変換する。

このためにフ第１へディテクタ２６の出力を高周波増１
＠器２９により増巾し、リミタ−３２にて一定振巾に制
限した後、位相比較器３３の一方の入力端子に加える。

一方フォトディテクタ２７の出力は、高周波増巾器２８
により増巾された後、移相器３０により一定量の位相変
移を与えられた後、リミタ−３１により一定振巾に制限
された後、位相比較器３３の他方の入力端子に加えられ
る。

位相比較器３３はこれら２つの入力信号間の位相差に比
例した低周波信号成分を発生し、これを低域通過フィル
タ３４によって取出すと、位相差に比例した電圧が得ら
れる。

移相器３０は、フォーカス誤差が零の時（ｌ−Ｏ）位相
比較器３３への２つの入力の位相差が９０°となる様に
、移相量を調節される。

位相比較器３３の入力信号の位相差対出力電圧特性は、
第１０図の様になっており、位相差〆′がπ／２即ちフ
ォーカス誤差が０のとき出力が０となり、入力信号の位
相差に従って、正負の誤差電圧Ｖを発生する。

この誤差 工は、更に適当なゲイン位相特性をもつサー
ボ増巾器により増巾され、電磁駆動機構２５を通じて集
光対物レンズ２４を駆動し、フォーカス誤差を補正する
。

フ第１へディテクタとしては、第８図に示すものの他、
第１１図に示すような４素子からなるフォトディテクタ
を用いることができる。

４０，４１゜４２．４３は各々一様な受光面をもつ独立
したフォトディテクタであり、その受光面に対して斜線
で示す如く円形の信号読出し光が照射される。

ディテクタの配置方向は信号トラック方向と一方の対角
線方向が一致するようにとる。

４０は信号読み出しディテクタであり、読出し光量の大
部分を受光する。

４１は位相検出ディテクタであり、読出し光量の小部分
を受光する。

これらのディテクタにより、第７図に示す構成で、情報
読取り再生及びフォーカシングサーボを行うことができ
る。

尚この場合、フォトディテクタ４２と４３から得られる
信号により、読出し光点を信号トラックに追従させるた
めのトラッキングを行うことができる。

これらの両デ゛イテクタ４２．４３からの出力は、差動
増幅器４４により比較されてトラッキング誤差電圧とな
り、サーボ増幅器４５を径で、電磁駆動型のトラッキン
グミラー４６を駆動する。

トラッキングミラー４６は、集光対物レンズ２４への入
射光路中に配置され（第７図では省略）、読出し光点が
常時トラック上にある様に、ディスク担体の直径方向に
読出し光束を偏向する。

以上述べたフォーカシング信号検出において、ピットの
回折効果により変調をうけた読出し光のうち、位相検出
ディテクタに入射する光量の割合はかなり小さくてよく
、読出し光のパワーが充分な場合には、数１０分の１程
度であってもよい。

再生情報信号の信号対雑音比を良くするためには、信号
読出しディテクタへの入射光量をできるだけ大きくとら
ねばならないが、同時に、位相検出信号のＳ／Ｎ比を大
きくして安定なフォーカス誤差信号を得るために必要な
位相検出ディテクタへの入射光量も確保せねばならない
。

このため、読出し光のパワーが充分でない場合には、位
相検出ディテクタへの入射光量は、信号読出しディテク
タへの入射光量の２分の１程度が必要となる。

しかし読出し光パワーが適当な場合には、３分の１至１
０分の１程度の光量配分で良好な動作が得られることが
分っている。

信号読出しディテクタと位相検出ディテクタの感度が同
じであれば、両デイテククにより変換された高周波信号
の振巾はそれぞれの入射信号光量に比例し、これらの値
により読出し光量の配分比率を知ることができる。

以上、本発明のフォーカシング方法は、フォーカス誤差
信号検出のために、付加的な光学系や光学素子を導入す
る必要がなく、構造が簡単であり、かつ本発明の保護層
付ディスク担体の再生を可能とするものである。

従来公知の透過型ディスク担体の再生に適用できること
も勿論であり、実施効果は極めて太きい。

また、本発明では、円盤を透過した読取り光線の光束の
大半が照射されるフォトディテクタより再生情報信号を
得るため、再生信号のＳ／Ｎは良くなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は光透過型情報担体の１例を示す要部平面図、第
２図は従来の保護層付情報担体の１例を示す断面図、第
３図は従来の保護層付情報担体の他の例を示す断面図、
第４図イは新規な保護層付情報担体の平面図、口は同断
面図、第５図は同要部の拡大断面図、第６図は新規な保
護層付情報担体の他の例を示す平面図、第７図は本発明
の１実施例を示すブロック図、第８図は同要部を示す平
面図、第９図および第１０図は同実施例の動作説明図、
第１１図は本発明の他の実施例を示す要部ブロック図で
ある。 ２１・・・情報担体、２３・・・信号読出し光、２４・
・・集光用対物レンズ、２５・・・電磁１駆動機構、２
６゜２７・・・フォトディテクタ、２８，２９・・・増
巾器、３０・・・移相器、３１，３２・・・リミッタ−
１３３・・・位相比較器、３４・・・低域通過フィルタ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光線を透過する材料で作られた円盤の少くとも一面
   に、トラックに沿って情報信号が記録され、光透過によ
   って前記記録情報信号が読取られる情報担体より信号を
   読取る装置であって、トラック上に読取り光線を集光す
   るための集光レンズと、この読取り光線の前記円盤から
   の透過光を前記トラック方向に縦列に配置された第１と
   第２の二つのフォトディテクタに、前記透過光の光束の
   犬郡分を第１のフォトディテクタに入射せしめ、この第
   １のフォトディテクタの出力より記録された情報信号を
   検出するとともに、前記透過光の光束の小部分を他方の
   第２のフォトディテクタに入射せしめ、両フォトディテ
   クタの出力の位相差に応じて前記集光レンズを制御して
   、読取り光線の円盤上の集光状態を制御することを特徴
   とする光透過型情報担体の読取り装置。