JPS59193549A

JPS59193549A - 光カ−ド用情報記録読取装置

Info

Publication number: JPS59193549A
Application number: JP6663983A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Aoi; 利樹青井; Akihiko Kuroiwa; 黒岩　顕彦; Noriyoshi Nanba; 憲良南波; Shigeru Asami; 浅見　茂; Kazuo Takahashi; 一夫高橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1984-11-02

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】〔技術分野〕本発明は、カード状の基板上にレーザ光の選択的照射に
よって記録部材表面または内部に熱作用により情報を記
録する光記録部材を有する光カードに、光学的に情報を
記録し、またその記録された情報を読み取るための装置
に関し、更に詳細には光学的記録及び読み取り装置を導
くためのトラックと該トランク■該光学的記録及び読み
取り装置を案内するための案内部とを備える光カードに
対して使用される光カード用光学的情報記録及び読み取
り装置に関する。

〔背景技術〕

一般に、情報の記録及び再生としては磁気記録再生方式
が広く知られている。この一つの利用例として、銀行預
金のマネーカードに使用されている磁気カードがある。

第１図に従来の磁気カードの一例を示す。同図において
、磁気カードはカード状の台紙１の表面上に磁気記録材
２を設け、更に透明な保護シール３を台紙１０両側から
はり付けた構造となっている。周知のように磁気記録再
生方式＆よ、情報の言己録、消去及び再記録を容易に行
なうことかできる。

従って、この方式を利用した磁気カード（マ、悪用され
たり又は磁石等による磁場の中に置かれると記録されて
いる情報に変化が生ずるなど情報の信頼性は低い。また
磁気カードは磁気ヘッドの制約から低密度の情報の記録
しかできず、さらにカードの大きさに基づく制限から、
〜極めて少量の情報しか記録できないという欠点があ’
ｙｏ従って、悪用防止のために複雑な信号形態を取ると
いう手段も、以上の磁気カード上の制限から不可能であ
るＯこれらの欠点を改善するものとして、光学的原理に
よる記録、再生方式が最近提案されている０この光学的
記録、再生方式によるものを家元カードと呼ばれている
。

第２図に光カードの一例を示す。同図において光カード
はカード状の基板４の表面上に光記録部材５を設け、更
に記録光及び再生光に対して透明な保護部材６を光記録
部材５上に設けた構造となっている。

次に各部にりいて説明する。基板４は、光記録部材５を
機械的に支持するためのものであり、例えばポリエステ
ルのようなプラスチック等で形成される。光記録部材５
は、情報を記録する部分で、例えば金属薄膜又は銀粒子
を含む合成樹脂で形成される。特に好適な光記録部材５
としては、シアニン系色素例えばベンゾインドリンを含
む有機単層膜がある。ベンゾインドリン系色素は、半導
体レーザから放出される波長＠３．Ｑｎｒｎのレーザビ
ームに対して大きな光吸収率を肩するとともに同波長の
レーザビームに対して３０〜４０％程度の大きな反射率
を有する。ベンゾインドリン系色素、安定剤およびバイ
ンダー例えはニトロセルローズ又はｐ−α−メチルスチ
レンを混合して、これを基板　４の表面に塗布すること
により、有機単層膜が形成される。光記録部材５の厚さ
は、例えば０．０７〜数μｍ程度である０保護部材６は
、記録及び読み取り用のレーザ光に対して透明な材料例
えばホリカーボネイト或はアクリル樹脂等で形成される
。保護部材６の厚さは、例えば０．２〜０．５■程度で
ある。

第３図（α）に基づいて光学的原理による情報の記録、
再生方式を説明する。情報の記録は、情報に従って変調
されたレーザビームを光学ヘッドを介して直径１〜５μ
ｍ程度の微小光スポットに絞り込み、このレーザビーム
７を用いて基板４上の光記録部材、１・５に微細孔８（
以下ピットという）を形成することにより行なわれる０
情報の再生は、読み取り用の弱いレーザビームを光スポ
ットに絞り込み光記録材料５に照射し、この光記録材料
５に形成されたピットを介して得られる反射光又は透過
光を検出することにより行なわれる０例えは、読み取り
用のレーザビームに対して光記録部材５は４０％程度の
反射率を有するのに対し、ビット８０反射率は６〜２５
％程度に減少する０従つて反射光の差により記録された
情報を読み取ることができる。

前記第３図（α）の説明では、保睦部材６側から記録及
び再生用のレーザビーム７を照射していたが、第３図（
６）に示すように、レーザビームに対して透明な基板４
′を用いることにより基板４′側からレーザビーム７′
を照射し情報の記録、再生を行なうこともできる。

第４図に情報が記録された光カードの一例を示す。同図
において、光記録部材５には、直径例えば１〜５μｍ程
度のピット８が複数の列９（以下ビット列というンとな
るように形成されている。

矢印１０の方向に光学ヘッドを移動させて情報を読み取
るが、光学ヘッドを固定し光カードを移動させてもよい
。

以上の説明のように、光カードは光記録材料に微細な孔
の形で情報を記録したものであるから、磁場等によって
も消えることがないので情報の信頼性は高い。また孔の
直径は、例えば１〜５μｍ程度と微細であるから情報密
度を高くすることができる。

従って、光カードは、キャッシュカード、ＩＤカード或
は定期雰等に用いることができる。

そして、上記の光カードにおいて、情報の記録及び読み
取りは、光学ヘッドを用いて行なっているｃしかし、所
定の場所に正確に情報を記録し、かつ再生を行なうには
光学ヘッドを情報が記録されている領域に沿って正確に
移動すること即ちトラッキング制御を行なうことが必要
である。ところが、上記の光カードには光学ヘッドを導
くための特別なトラックは存在ぜす、光学ヘッドの機械
的精度のみに頼って情報の記録及び再生を行なっている
。

上記の欠点を改善するために光カード基板に光学ヘッド
を光学的に導くための溝即ちトラッキング用の溝を設け
た光カードが提案されている。

第５図は、基板にトラッキング用の溝を設けた光カード
の一例である。同図において、光カードは記録光及び再
生光に対して透明な材料からなる基板１１を備えている
。基板１１にはトラッキング用の複数の溝１２が所定の
ピッチで平行に形成されている。基板１１の溝１２が形
成されている表面に光記録部材１３が設けられている。

さらに、その上に保護層１４が形成されている。溝１２
の幅は、例えば２〜５μｍ程度であり、またその深サバ
、例えばλ／８ｒＬ、、ｉ度である（ここでλはレーザ
ビームの波長、ルは基板１１の屈折率である。）この光
カードにおいて、情報の記録及び再生は基板１（，１側
ヘレーザビームを照射することにより行なう。トラッキ
ング用の溝１２を基板の末端部まで延長して形成しても
よい。また、光記録部材１３は基板１１の表面全体に形
成してもよい。

次に、トラッキング用の溝が形成された基板を備える光
カードについて、トラッキング方式の一例を次に説明す
る。

第６図はトラッキング方式の一例を示す原理図である。

同図においてレーザ装置１６から放出されたレーザビー
ムは、コリメータ光学系１７やその他の光学系１８を通
り、可動反射鏡１９により反射されて偏光ビームスプリ
ッタＡ１に入力され、１／４波長板Ａ２を経由してレン
ズ２ｏ−１により収束されて基板１１のトラッキング用
の溝１２に入射する。溝１２の光記録部材１３により反
射されたレーザビームは、同じ光路を戻り、ｌ／４波長
板Ａ２を経由して偏光ビームスプリッタＡ１　　。

により今度はレンズ２ｏ−２側に送出され、２個の一ホ
トダイオードＰ１およびＰ２に入射し、光量が検出され
る。

レーザビームが溝１２の中心と合い正確にトラッキング
されている場合は、２個のξホードダイオードＰ１およ
びＰ２の検出出力は同一となり、差動増幅器２１の出方
は零となる。従って、可動反射鏡制御部２２に制御信号
を送ることなく、可動反射鏡１９はそのｉまの角度を維
持する。光カードが移動して位置ずれが生ずると、レー
ザビームは溝１２の縁部にかがるようになる。

第７図にレーザビームが溝の中心位置からずれた場合を
示す。同図において、レーザビームが溝１２の縁部にか
かると光の回折現象により反射角度の大きい回折光束を
生じ、これらの大部分はしＬ／／ｌ”の開口外へ外れる
。更に溝１２の深さをλ／８ルとしているので、溝１２
で反射されたレーザビームと基板表面Ｓ、で反射された
レーザビームとの間にで、位゛相差が生じ光の干渉によ
り反射光が弱められる。従って、レーザビームが溝１２
の縁部にかかると１１．ホトダイオードＰ１とＰ２との
間に出力の差が生じ、その結果差動増幅器２１に出方が
生じる。この信号を可動反射鏡制御部２２に送り、可動
反射鏡１９を回動させて差動増幅器２１の出力が零とな
るように制御すると、レーザビームは溝１２の中心に一
致し、トラッキングは正常となる。上記の説明では、反
射鏡１９を回動させたが、レンズ２ｏ　−１を移動させ
てもよい。

以上、トラッキング方式を光学系を単純化して説明した
が、更に他の光学系を使用してもよいことは勿論である
。

以上のようにトラッキング用の溝を基板に設けることに
よりトラッキング制御を行なうことはできるが、トラッ
キング用の溝は、幅が狭いので光学ヘッドを直ちにトラ
ッキング用の溝に位置合ゎせすることは、光学ヘッドの
機械的精度を考慮すると困難が伴なう。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の如き問題を解決するため、カード状の
基板上にレーザ光の選択的照射によって記録材料表面ま
たは内部に熱作用により情報を記録する光記録材料を有
する光カードに対して適用される光カード用光学的情報
記録及び読み取り装置を提供することを目的とし、特に
光学的記録及び読み取り装置を導くためのトラックと該
トラックに該光学的記録及び読み取り装置を案内するた
めの案内部とを備える光カードに対して好適に使用され
る光カード用光学的記録及び読み取り装置を提供するこ
とを目的とする。

〔原理説明〕

本発明の光カード用光学的情報記録及び読み取り装置（
以下、光学ヘッドという）を説明する前に、本発明の装
置によって情報の記録及び読み取りの行なわれる光カー
ドについて説明する。

光記録材料として、シアニン系色素例えばベンゾインド
リン系色素を含む有機単層膜を用いることは先に説明し
ている。このシアニン系色素を含む有機単層膜は、第８
図に示すような膜厚と反射率との関係を有している。こ
の反射率の測定は、半導体レーザから放出された波長８
３０　ｎｍのレーザビームで行なったものである。この
シアニン系色素を含む有機単層膜は、膜厚が約０，０７
μｍのとき反射率が最大（４０％）となり、膜厚が薄く
なると反射率は急派に低下する０反射率が最大となる膜
厚は、はぼλ／　８　ｎに対応している（ここでレーザ
ビームの波長、ルー有機単層膜の屈折率である）０そこで、第９図（α）に示すように基板２３に緩やかな
傾斜を有する断面Ｖ字形の四部を形成し、そこへシアニ
ン色素を含む有機単層膜２４を最大膜厚ｔＭがλ／８ル
となるように形成する。そこで、レーザビームＡを照射
して前記有機単層膜２４の反射率を測定すると第９図（
ｂ）に示すようにＶ字形断面の最深部即ち凹部の中心線
で反射率が最大となり、−中心線を離れるに従って反射
率は減少する反射率分布が得られるＯ従って、光学的記
録及び読み取り装置例えば光学ヘッドを所定の位置に案
内するためのトラッキング制御に上記のような場所によ
り反射率が異なっている状態を利用できる０第１０図は
、上記に説明した原理を利用した光カードの一例である
０同図において、（α）は光カードの部分平面図、（ｂ）
は（α）におけるＸ−Ｘ方向の断面図及び（Ｃ）は（α
）におけるＹ−Ｙ方向の断面図である。カード状の基板
２５には、複数本の溝２６が形成されている０この溝２
６の端部には緩やかな傾斜を有する■字形断面の凹部２
７が形成されているＯ凹部２７の幅Ｗは、例えば最大１
關程度である。■字形断面の７字の頂点が描く線２９は
、溝２６の中心線と一致している。シアニン色素例えば
ベンゾインドリン系色素を含む有機単層膜２８を光記録
材料として使用し、基板２５の溝２６及び凹部２７が形
成されている表面全体に最大膜厚がλ／８ｒＬ（λ−８
３０ルｍのとき０，０７μｍ）となるように形成する。

凹部２７内における有機単層膜２８の反射率は第９図（
ｈ）に示すように中心線２９で最大で、その垂直方向に
向って徐々に減少しているＯ凹部２７の平面形が四角と
なっているので、四角形の反射率変化領域が有機単層膜
２８に形成されている。この領域が光学ヘッドを案内す
るための案内部Ｇとなる。

第１０図（Ｃ）において、溝２６の存在する部分とその
他の部分とでは有機単層膜の厚さが異なっており、両者
の間に反射率の相違が存在するＯ上記反射率の相違を利
用することにより光学ヘッドを導くことが可能となる。

この部分は光学ヘッドを導くためのトラックＴとなるｏ
トラックＴに情報が記録され、かつ記録された情報は読
み取られるＯ案内部Ｇに位置合わせされた光学ヘッドは
、案内部Ｇで案内されトラックＴに導かれる。上記案内
部Ｇは四角形であるが、これは製造しやすいからであり
三角形であってもよいＣ次にこのような光カードに対して使用される本発明の情
報記録読取装置について詳細に説明するＯ〔発明の構成
〕第１１図は本発明の光カード用光学的情報言己録及び読
み取り装置の一実施例の構成図である０まず、装置全体
の構成を説明すると、同図において、光カード用光学的
情報記録及び読み取り装置（以下、光学ヘッドという）
＆ま、レーザ装置３ｏ例えば半７導体レーザ、ビーム分
割器３１例えば回折格子、ビームスプリッタ−３２、例
えばノ・−フミラー、対物レンズ３３、第１．第２．第
３３７、第ルンズ駆動制御部３５、第２レンズ駆好次に、この光学ヘッドの動作について説明する０レーザ
装置３０から放出されたレーザビーム番マビーム分割器
３１により３本のレーザビームＬ、Ｃ。

ＲＫ分けられる。３本のレーザビーム＆よ、ブＬカード
し照射されたとき第１２図に示すように３個のレーザス
ポットを光カード上に形成する０上言己３個のスポット
は、光ヘッドの進行方向に対して垂直な方向に配置され
ているＯ中央ビームＣは、主として読み取り（記録もできる）及
びホーカシング制御用のビームであるＯしかし、中央ビ
ームＣは元カードの案内部によりトラックに案内される
と、更にトラッキング制御用ビームの役目も加わわる０
左右のピー”Ｌ、Ｒは、前記中央ビームＣの両側に配置
されている。

これらの左右の光ビームは光カードの案内部においてト
ラッキング制御用の光ビームとして動く○左右の光ビー
ムは、元カードの案内部に位置している中央ビームＣを
トランクへ案内するために用いられる０３本のビームＬ
、Ｃ，Ｒはビームスプリッタ−３２により反射されレン
ズ３３ｖＣよって収束されて光カードの案内部に入射す
る○先に説明したように３個のレーザスポットは、第１
２図に示すように光学ヘッドの進行方向に対し垂直な方
向に配置されている０光カードの案内部で肩機単層膜２
８により反射された３本のビームは、レンズ３３、−波
長板４０及びビームスブリック−３２を透過し、それぞ
れホトダイオードＰ　Ｌ　ｌ　’　１　＋ｄ２１ＰＲに
入射し、反射光量が検出されるＯ中央のホトダイオード
ｐ。は、２分割タイプのホトダイオードであり、２個の
ホトダイオードｄ、、ｄ２からなる。光カードの案内部
Ｇにおいては、中央部附近の反射率の差はわずかである
ので、２分割タイプのホトダイオードｐｃには検出出力
の差が生じない。しかし、中央ビームＣが案内部Ｇから
トラックへ案内されると、中央ビームＣはトラッキング
ビームとしても働き、２分割タイプのホトダイオードＰ
ｃには検出出力の差が生じるようになる。

’Ｊ　内部Ｇに３本のレーザスポットを照射しながら光
学ヘッドを進行させたとき、左右のホトダイオードれと
ＰＲとの間に何ら出力に差が生じなければ、光学ヘッド
はそのまま進行し、中央ビームＣはスムーズにトラック
に案内される。光カード或は光学ヘッドが位置づれを起
し案内部Ｇにおける中央ビームＣが中心線からはずれる
と、左右のレーザスポットＬ、Ｒは反射率の異なる表面
を照射することＫなる０従って、ホトダイオードＰＬと
ｐＲとの間に検出出力の差が生じ、それにより第１差動
増幅器３４に出力が生じるようになる。

その出力信号を第ルンズ駆動制御部３５へ送り、第ルン
ズ駆動制御部３５からの信号をレンズ粗駆動装置３６に
送る。レンズ粗駆動装置３６はレンズ３３を粗に移動せ
しめ、第１差動増幅器３４の出力が零となるようにし、
中央ビームＣを中心線に一致させる。このように光学ヘ
ッドが進行すると中央ビームＣはトラックに案内される
０中央ビームＣがトラックに案内されてから後に、中央
ビームＣが中心線からずれると２分割タイプのホトダイ
オードＰｃに検出出力の差が生じ、それにより第２差動
増幅器３７に出力が生じる。その出力信号を第２レンズ
駆動制御部３８に送り、第２レンズ駆動制御部３８から
の制御信号をレンズ密駆動装置３９匹送る。レンズ密駆
動装置３９は、レンズ３３を精密に駆動し、第２差動増
幅器３７の出力が零となるようにする。このようにして
、中央ビームＣはトラックからはずれないように制御さ
れるＣ以上説明した３本のレーザビームを用いるトラッキング
方式において、３本のレーザビームのスポットは、光学
ヘッドの進行方向に対して垂直な方向に直列（いいかえ
れば光学ヘッドの進行方向に並列）に配置されているが
、第１３図に示すように中央ビームのスポットを先行さ
せ、左右のスポットを中央ビームの後方に配置すること
もできる。同図に示すスポット配置によると、中央ビー
ムＣが両側のビームＬ、Ｒよりも先行しているので、中
央ビームＣが迅速にトラックを検出できる。

従って、中央ビームＣが迅速にトラックに案内される利
点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば３本のレーザビー
ムを光学ヘッドの進行方向に対して垂直な方向に配置し
たことにより光カードの案内部におけるトラッキング制
御が容易となる０咬だ光ヘッドは機械的精度の範囲内で
案内部に位置合わせできるので、光学ヘッドを特別な装
置によって制御する必要はない。さらに、本発明の光学
ヘッドは、迅速、適確に元カードのトラックを検出でき
るので、光カードに対する情報の記録及び読み取りの信
頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（α）及び（６）はそれぞれ磁気カードの断面図
及び平面図、第２図（ｃＬ）及び（Ａ）はそれぞれ光カ
ードの断面図及び平面図、第３図（α）及び（ｈ）はそ
れぞれ光カードの記録及び再生時の動作説明図、第４図
は光記録材料に情報が記録された状態を示す説明図、第
５図（α）及び（Ａ）はそれぞれ基板にトラッキング用
あ溝を設けた光カードの断面図及び平面図、第６図及び
第７図はトラッキング方式を説明するための原理図、第
８図は染料を含む有機単層膜の膜厚と反射率の関係を示
す図、第９図（α）及び（ｂ）はＶ字形断面の四部に有
機単層膜を形成した場合の有機単層膜と反射率との関係
を示す図、第１０図（ａ）、ψノ及び（Ｃ）はそれぞれ
案内部を備える元カードの平面図及び断面図、第１１図
は本発明の光カード用光学的情報記録及び読み取り装置
の一実施例の構成図、第１２図は３本のレーザビームの
スポットと状態を示す図、第１３図はレーザビームのス
ポットの変形例を示す図である０１・・台紙、　　２・・・磁気記録材、　　３・・・保
護シール、４・・・基板、５・・・光記録部材、　６・
・・保護部材、７・・レーザビーム、　　８・・・ビッ
ト、９・・・ピット列、ｌＯ・・光学ヘッドの進行方向
、　　１１・・・基板、１２・・トラッキング用の溝、
　　１３・・・光記録部材、１４・・・保護層、　　１
６・・・レーザ装置、　　１７・・・コリメータ光学系
、　　１８・・・光学系、　　１９・・・可動反射鏡、
　　２０・・・レンズ、　　２１・・・差動増幅器、２
２・・・可動反射鏡制御部、　２３・・・基板、　　２
４・・・色累を含む有機単層族、　　２５・・・基板、
　２６・・・溝、　２７・・・凹部、　２８・・・有機
単層族、２９・・・中心線、　　３０・・・レーザ装置
、　３１・・・ビーム分割器、　　３２・・・ビームス
プリッタ−１３３・・・レンズ、　３４・・・第１差動
増幅器、　３５・・・第２レンズ駆動制御部、　３６・
・・レンズ粗駆動装置、３７・・第２差動増幅器、　　
３８・・・第２レンズ駆動制（ｌｌ１部、　　３９・・
・レンズ密駆動装置、　４０・・・７波長板、Ａ１・・
・偏光ビームスプリッタ、　Ａ２・・・オード、　Ｇ・
・・案内部、　Ｔ・・・トラック、　Ｗ・・四部の幅、
　Ｌ、Ｃ，Ｒ・・・レーザビーム、　Ａ・・・レーザビ
ーム、ｐ　１．　＋　ｐｃ＋　ＰＲ・ホトダイオード、
’１＋　ｃＬ２　・・・ホトダイオード。特許出願人　　ティーディーケイ株式会社代理人　弁理
士　　山　谷　晧　榮才ｌＩ２１１（ｂ）７２図（久）（ｂ）？４カ ”　　　　　　　　　（ｂ）ブＩ７ＩＶｌ ′１−８図財ヤ（ｂ）才１０層才１１庁　　　　　　ｆ＋ｚ図す１３関 ↑

Claims

【特許請求の範囲】

３本の光ビームを光記録担体に照射し、その反射光によ
り情報を読み取る光カード用情報記録読取装置において
、該３本の光ビームより該光記針担体上に形成された３
個の光スポットがその進行方向に対し垂直な方向に配置
されるように構成した光学系と、３本の光ビームにおい
て中央に位置する中央光ビームの反射光を検出するため
の第１及び第２の光検出器と、該中央光ビームの両側に
位置する他の２本の光ビームをそれぞれ検出するための
第３及び第４の光検出器と、該第３及び第４の光検出器
の出力を受入れる第１の差動増幅手段と、第１及び第２
の光検出器の出力を受入れる第２の差動増幅手段と、第
１の差動増幅手段の出力を受取る第２レンズ駆動制御部
と、第２の差動増幅手段の出力を受取る第２レンズ駆動
制御部を有することを特徴とする光カード用情報記録読
取装置。