JPS61158049A

JPS61158049A - 記録情報読取装置

Info

Publication number: JPS61158049A
Application number: JP59277749A
Authority: JP
Inventors: Asao Hayashi; 林　朝男
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-07-17

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】［発明の技術分野］本発明はコンパクトにでき、且つ量産化に適した記録情
報読取装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］近年、情報関連産業の進展は著しく、種々の情報１を記
録したり再生したりすることのできる情報の記録再生装
置が実用化されている。

従来の磁気的な記録再生（又は読取）装置では、記録情
報の保存性に難点があり、又高密度化することも難しい
。

このため、第１１図に示す米国特許第４３６０７２８号
に開示されている従来例は、可動支持台１の上に載置さ
れたカード２にレーザ３の光を、集光レンズ４で集光し
、さらにミラー５．６で反射させて照射し、カード２に
記録情報に応じて形成されたピットの有無によりその反
射率の異るその部分での反射光をハーフミラ−７で反射
し、結像レンズ８によってフォトダイオード等の受光素
子９に集光させることにより、あらかじめカード２に光
学的に記録された記録情報を読み出して再生できるよう
にした光学的な記録情報再生装置である。

上記従来例は記録情報の保存性に優れ、且つ高密度化で
きる。しかしながら光学系を立体的に配置しなければな
らないため、調整に手間がかかると共に、カード２を走
査するためにミラー５．６を同期して回転振動させなけ
ればならない。従って、構造が複雑となり、又、装置が
嵩ぼり、高価になってしまうという欠点があった。

このため、本出願人は特開昭５３−１３８１９号におい
て第１２図及び第１３図に示すような平面（光）導波路
を用いた記録情報読取装置１０を促案した。

この従来例は第１３図に示すように平面導波路基板１１
を光透過性の簿膜１１ａ、１１ｂ、１１Ｃで形成し、中
間Ｉｇ１１１ｂの屈折率ｎ１を両件側の薄膜１１ａ、１
１ｃの屈折率ｎ２．ｎ２より大きくして中間薄膜１１ｂ
内を境界面で反射させながら光を伝播できるようにした
ものである。

この平面導波路基板１１には、第１２図に示すように格
子１２で平面外から入射された光を回折させて取り込み
、超音波撮動子１３の励振周波数を変化させることによ
り、回折角度を変化させて絞り込みレンズ１４で平面導
波路端面にスポット状に集光される光を、主走査（図示
では左右方向に走査〉できるようにしである。この端面
を情報が記録されている原稿等の表面にこすりつけるよ
うにして主走査方向と直交する方向に移動することによ
って、反射された光をハーフミラ−１５で一部を反射し
、レンズ１６で集光し、格子１７を経て平面導波路外の
受光素子に導き、前記原稿の情報を読取れるようにしで
ある。

この従来例は、光学系を略平面上に形成しであることと
、前述の従来例のようにミラー５．６をメカニカルに可
動（回動）させる必要がなく、交流信号電圧を超音波振
動子１３に印加することで行い得る。従って、コンパク
トにできると共に、調整箇所も少く、低コスト化できる
。

しかしながらこの従来例は、光束を主走査するタイミン
グを決定する同期信号を、図示しない副走査用回転体に
取付けたエンコーダで行うようにしている。このため、
より改善されるべき箇所を有するものであった。

［発明の目的］本発明は上述した点にかんがみてなされたちので、メカ
ニカルな同期信号の発生手段を必要とすることなく、コ
ンパクトで且つ低コストで実現できる記録情報読取装置
を提供することを目的とする。

［発明の概要］本発明は記録情報の読取手段と同様に、同期信号の発生
手段を平面導波路を用いて構成することによりコンパク
ト且つ低コストで記録情報を読取れる装置を実現してい
る。

［発明の実施例］以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第６図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例の光学系を示す構成図、第２図は１実施例を
示す構成図、第３図はカードを示す斜視図、第４図は１
実施例に用いられるルネブルグレンズを示し、同図（ａ
）は斜視図、同図１）は同図＜ａ）のＡ−Ａ−線断面図
、第５図はリブ型導波路を示す断面図、第６図は１実施
例の動作を説明するためのタイミングチャート図を示す
。

１実施例の記録情報読服装＠３１は、第１図に示すよう
な平面光学系３２と、該平面光学系３２を用いて光学的
な記録媒体としてのカード３３から記録情報を読取るた
めの信号処理を行う（第２図に示す）信号処理回路系３
４とから構成されている。

上記平面光学系３２は基板３５に設けられた（カード３
３の同期信号Ｓｓの有無を検出する）同期信号検出用光
学系３６とカード３３の記録信号（記録情報Ｓｗを読み
取る（記録信号）再生用光学系３７とからなる。

上記両光学系３６．３７が形成される基板３５は第４図
に示す様に光学系に係る部分が基本的には前述の従来例
のような３層構造で、中間層３５ｂが両側の１ｉ３５ａ
、３５ｃよりも屈折率が大きく、この中間層３５ｂに入
射された光はその両層３５ａ、３５ｃとの各境界面で全
反射しながら光を伝送する平面（光）導波路が形成され
ている。

尚、この基板３５は、フレキシブルにしてあって、湾曲
して収納することによって装置をコンパクト化できるよ
うにしである。この基板３５は、シリコンとアクリルの
サンドイッチ又はＬ　ｉ　Ｎｂ　０３基板にＴｉを拡散
又はプロトン交換法等によって形成しても良い。

上記基板３５には、該基板３５外部の発光ダイオード又
は半導体レーザ等の光源３９の光を中間層３５ｂの導波
路に取り入れるために格子（グレーティング）４０が設
けてあり、該格子４０で回折されて中間１１３５ｂに取
り入れられた光は光導波路レンズ４１で集光されて平行
光束にされる。

この（光）導波路レンズ４１としては中間層３５ｂの屈
折率より大きい屈折率を光の伝送方向に対し、凸レンズ
状に形成したモードインデックスレンズでも良い。第４
図に示すように中間層３５ｂの例えば上部面側を凸レン
ズ状にしたルネブルグレンズでも良い。又は中間層３５
ｂの一部を凹面状にへこませた又はふくらましたジオデ
シックレンズでも良い。

上記平行光束は超音波振動子４２に印加される高周波信
号で発生された表面弾性波領域４３を通る際大部分が回
折されて、収束レンズ４４に入射される。上記超音波振
動子４２は、スィーブジェネレータ等のチレーブ信号が
印加され、この印加により励振される超音波の発振周波
数が変化して、光が伝送される媒体中に形成される超音
波の粗密の定在波の該粗密の間隔が変化することになる
。

つまり光学的な格子の間隔が可変されたのと同様の作用
を及ぼすことになり、この領域を通る光はその間隔の変
化に対応した角度範囲振られることになり、収束レンズ
４４への入射角が変化するく走査される）。

収束レンズ４４で集光された光は、ハーフミラ−４５を
通り、基板３５端面で略１点に収束されることになるが
、収束レンズ４４への入射角が変化するため収束点は第
１図において上下方向にある走査範囲Ａだけ主走査され
ることになる。この端面には、第３図に示ずように上記
走査範囲の幅にわたって記録信号Ｓｗが形成されたカー
ド３３が上記走査方向と直交する（副走査）方向（第１
図では紙面と垂直方向）に相対的に移動されるようにし
ている。

上記カード３３で反射された光はその一部がハーフミラ
−４５で反射され、レンズ４６で集光される。このレン
ズ４６又は上記レンズ４４は上述した導波路レンズを用
いることができ、該レンズ４６で集光された光は格子４
７に入射され、該格子４７により平面導波路外に光束が
導かれる。しかして、受光素子４８で受光され、光電変
換される。

一方、平面導波路外の光源６１は格子６２を介して第５
図に示すような構造のリブ型導波路６３に導かれる。

上記リブ型導波路６３は、例えば下側の層３５ａ上に伝
送部となるコア部３５ｂ−以外の中間層をエツチング等
で除去し、その上部に屈折率の小さいクラッド層３５ｃ
を設けることにより形成できる。

上記リブ型導波路６３は共通路６３Ａと、分岐路６３Ｂ
、６３Ｇに分岐するＹ字状に形成されており、この分岐
された一方の分岐路６３Ｂを伝送した光束は共通路６３
Ａを通り基部３５の端面に達する。しかしてこの端面に
臨むカード３３の同期信号形成領域で反射される。この
領域には記録されるべき情報に対応した記録信号Ｓｖが
各ラインに沿って形成されているとともにその延長上に
同期信号Ｓｓが形成されている。この領域で反射された
光は、再び共通路６３Ａを通り、その一部は他方の分岐
路６３Ｇを通り、格子６４に入射される。この格子６４
に入射された光は、平面光学系外の受光素子６５に受光
され、光電変換される。

この受光素子６５の光電変換信号出力は微分回路６６で
微分される。つまり同期信号Ｓｓが第６図（ａ）のよう
に検出されると、微分により同図（ｂ）に示すようにそ
の立上がり及び立下りエツジが検出される。しかして次
段のリミッタ６７で第６図（Ｃ）に示すように正の信号
が取り出され、この信号を同期信号として鋸歯状波発生
回路６８に入力させ、同図（ｄ）に示すように鋸歯状波
の発生が開始される。この鋸歯状波はＶ−ｆコンバータ
６９に入力され、電圧に応じて（第６図（ｅ）に示すよ
うに）その周波数が変化するチャーブ信号がつくられ、
該チャーブ信号は超音波駆動回路７０に印加される。つ
まり上記同期信号のタイミングによって、超音波駆動回
路７０は超音波振動子４２にチャーブ信号を印加してか
光束を走査させるようにする。

一方、上記リミッタ６７はその出力信号としての同期信
号をゲート信号発生回路７１に印加し、第６図（ｆ）に
示すように上記鋸歯状波が発生される期間（又はカード
３３の信号領域を読み出す期間）ゲート信号を発生させ
、該ゲート信号をゲート回路７２に印加し、グー１−信
号（がハイレベルの）１１１間そのゲートを開き、受光
素子４８の出力をゲート回路７２を経て出力端７３に導
く。

しかして、第６図（ｑ）に示すようにこの出力端７３に
導かれたビットの有無に対応する信号は増幅とか波形処
理等され、記録信号の再生が行われるようにしである。

このように構成された１実施例による動作を以下に説明
する。

平面光学系外の光源６１の光は格子６２によってリブ型
導波路６３の一方の分岐路６３Ｂに導かれ共通路６３Δ
を経てカード３３の同期信号形成領域に照射される。し
かして、このカード３３で反射された光はリブ型導波路
６３の共通路６３Ａを通り、その一部が分岐路６３Ｃ側
を進行し、格子６４によって平面光学系外の受光素子６
５に導かれる。従って、上記カード３３の同期信号形成
領域に同期信号Ｓｓが形成されているトラックに達する
と、第６図（ａ）示すように、受光素子６５からパルス
状の信号が出力される。（このパルス幅は同図（ｆ）に
示すようなものであっても良い。）この信号は微分され
、さらにリミッタ６７を経て第６図（Ｃ）に示すような
正のパルスによる同期信号が出力される。この同期信号
によって、同図（ｄ）に示すような鋸歯状波が発生され
、■−ナコンバータ６９を経て同図（ｅ）に示すような
チャーブ信号にされて、該チャーブ信号が超音波駆動回
路７０を経て超音波振動子４２に印加される。しかして
、その超音波の周波数の変化により、粗密波の間隔が順
次（長い方から短い方へと）変化する。従って格子４０
によって平面導波路に導かれた光源３９の光束は小さい
角度から大きい角度に回折してレンズ４４に入射され、
該レンズ４４で基板３２の端面で集光されたスポットの
位置がカード３３の記録信号領域幅をく主）走査するこ
とになる。この主走査により、カード３３の記録情報が
反射光量の違いとなって、ハーフミラ−４５，レンズ４
６及び格子４７を経て平面光学系外の受光素子４８で受
光される。第６図（Ｇ）示すこの受光素子４８の出力は
、同期信号に基づいて上記主走査が行われる期間開くゲ
ート回路７２を通り、出力端７３から信号処理系に入力
され、カード３３に光学的に記録された信号の再生が行
われる。

このように動作する１実施例によれば、同期信号をロー
タリーエンコーダ等のメカニカルな可動ｉ構を用いた検
出手段で扱っていないで、信号検出用と同様に平面光学
系又は殆んどこれに近い光学系を用いて検出できるよう
にしであるので、装置をコンパクトにできる。又、可動
機構を必要としないので、騒音の発生が少く、耐久性も
良く、さらに高速化も可能になる。さらに殆んどの光学
系が平面上に形成されているので、調整を殆んど必要で
なく、且つ製品ごとのばらつきも少くできる。又、レプ
リカ技術、リソグラフィー技術により上記平面光学系を
製造でき、量産化及び低コスト化できる。

尚、同期信号検出用の光学系３６を形成する導波路は第
５図に示すものに限らず例えば第７図に示すように、下
層３５ａ側に凹部を形成し、この凹部に屈折率の大きい
コア部３５ｂ′を形成したチャンネルタイプの導波路６
３−でも良い。

又、３層構造の基板３５で平面導波路を形成するものに
限らず、第８図に示すようにシリコン（Ｓｔ）基板８１
の上に石英系の３層、つまり下層となる屈折率の小さい
バッファ層８２ａと導波部となる屈折率の大きいコア層
（中間層）８２ｂ。

そして屈折率の小さいクラッド層８２ｃを形成した平面
導波路でも良い。

上記平面導波路は、原料ガスとしてＳｉ　Ｃｕ＋　。

Ｔｉ　Ｃ１＋系を用い、火災直接堆積法により作成でき
る。

又、この場合における導波部は、３ｉ基板８１からの高
さを、バッフ１層８２ａの厚さを変えることによって調
整できる。従って、平面導波路の一部に受光素子とか発
光素子等を埋め込むことができる。

この場合には格子を設けることなく、格子を設ける位置
に発光素子とか受光素子を設ければ良い。

又、３ｉ基板８１上に発光素子等を一体形成しても良い
。

第９図は上記格子を設けることなく、Ｓｉ基板８１上に
設けた発光素子８４によって、その発光層８４から対向
する導波部としてのコア部８２ｂに光を入射できるよう
にした構成を示す。

尚、上記３ｉ基板８１を用いると、リブ型及びチャンネ
ル型の導波路としては第１０図に示すように８１基板８
１の上部にバッファ層８２ａを介装して形成することも
できる。

尚、基板をＳｉを用いて形成することにより、さらに電
気回路も同一基板上に形成できる。又、基板が３ｉでな
くてもＩＣ化して回路を接着剤等で平面光導波路と一体
化することもできる。

尚、平面光学系外部から平面光学系内部に導く場合ある
いは逆に内部から外部に導くために用いる格子の代りに
ルチルプリズムを用いても良い。

尚、本発明は同期信号と記録情報が記録されているカー
ドに対しての読取装置に使用できることは勿論、他の記
録媒体に対しても適用できる。例えば記録媒体として回
転駆動される光ディスクに対しても適用できる。この場
合には走査するだめの超音波発生器を必要としない。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば記録信＠読取用の光学
系と共に、メカニカルな可動手段を必要とすることなく
、同期信号検出用の光学系を略平面光学系で形成しであ
るので装置全体をコンパクトにできる。

又、光束を走査する為の走査手段としてメカニカルな可
動手段を用いていないので騒音がなく、耐久性も良好な
ものとなる。又、高速な読取りができる。さらに、光学
系が同一平面上に固定形成できるので、調整の必要がな
い。さらに、レプリカ、リソグラフィー技術によって平
面光学系を一体的に製作でき、量産化もできる。従って
安価にできる。

又、製品間の特性がばらつくことなく、信頼性の高い装
置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例の光学系を示す構成図、第２図は１実施例を
示す構成図、第３図はカードを示す斜視図、第４図は１
実施例に用いられるレンズを示し、同図（ａ）は斜視図
、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ′線断面図、第５図
はリブ型導波路を示す断面図、第６図は１実施例の動作
を説明するためのタイミングチャート図、第７図は導波
路をチャンネルタイプで形成した断面図、第８図はシリ
コン基板を用いて形成した平面導波路を示す断面図、第
９図は平面導波路上に発光素子を一体的に形成した場合
の断面図、第１０図はシリコン基板上に形成したリブ型
及びチャンネル型の導波路をそれぞれ示す断面図、第１
１図は従来例を示す構成図、第１２図及び第１３図は他
の従来例を示し、第１２図は平面図、第１３図は側面図
である。３１・・・記録情報読取装置３２・・・平面光学系　　　　３３・・・カード３４・
・・信号処理回路系　　３５・・・基板３６・・・同期
信号検出用光学系３７・・・記録信号再生用光学系４０．４７，６２．６４・・・格子４１．４４．４６・・・レンズ４２・・・超音波振動子　　　６６・・・微分回路６７
・・・リミッタ６８・・・鋸歯状波発生回路６５・・・■−ナコンバータ７１・・・ゲート信号発生回路７２・・・ゲート回路　　　　７３・・・出力端第１図第３図第２図第６図（ｇ）第９図第１２図第１３図ゆ＋＋ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録情報に対応して同期信号が形成された記録媒
体に対し、前記同期信号の有無を検出するための同期信
号検出用光学系と、前記記録情報を読取るために、光導
波路レンズ及び光を走査する超音波発生器とを有する記
録情報再生光学系とを平面状の光導波基板に一体的に形
成したことを特徴とする記録情報読取装置。
（２）前記同期信号検出用光学系はリブ型又はチャンネ
ル型の光導波路で形成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の記録情報読取装置。