JPH01102743A - 光学的情報再生装置 - 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］ 本発明は情報記録担体から光学的に情報読み出しを行な
う光学的情報再生装置に関する。

［従来の技術］ 従来、情報記録担体上に記録された情報を読み出し、信
号再生を行なう装置としては、１次元センサアレイを用
いたファクシミリ装置、デジタル複写機の画像リーダ一
部等があり、２次元センサアレイを用いたものとして電
子画像ファイル装置の画像入力装置がある。これらの情
報検出装置においては、入力が紙の上の情報であること
から、検出すべき最小画素の大きさでも高々６０μｍ程
度であり、機械的に入力画像の位置を定めるだけで、実
用上支障のない装置を構成することが可能と、なる。

しかし、情報記録担体上の記録密度を高くしてゆき、た
とえば５μｍＸ７μｍ程度の大きさが゛ｌビット相当に
なると必要ム焦点調節の精度は±３０μｍ程度となり、
オートフォーカス技術を用いず信号読み出しを達成する
ことは困難となってくる。

また情報記録ビットの大きさが５μｍＸ７μｍ程度の情
報記録密度を用いて光カードを構成すると、携帯性に優
れ、大容量の情報を取扱うことのできる情報メディアを
提供することができる。

第５図は既に本山画人より提案されているオートフォー
カス機能を有する光情報読み取り装置の概略図である。

同図においてｌは光カード、２はその光カードｌ上に設
けられた記録情報列１１が多数並列された情報構成単位
（以後、バンドと称す）、３は読み取り領域、４は一様
に長い寸法を有するＬＦ、Ｄ等の光源、５は点光源、６
は光源および点光源の光を光カード１−にに照射する照
射光学系、８は結像光学系、９は情報検出用光検出器（
１次元センサーアレイ）、１０は焦点誤差光検出器、１
０−１．１０−２はそれぞれ焦点ご１差光検出器１０の
光検出面上の分割された受光面、１２は図中、Ｂ方向と
Ｃ方向に駆動可能な光ヘッド、１３は光カード１を載置
して図中六方向に駆動させるステージ、１４は回転ロー
ラである。

先カードｌの上には、情・服が記録されたビットからな
る情報記録列が多数並列されて形成されたバンド２が１
本あるいは数本形成されている。

光源４からの光束は照射光学系６により、読み取り領域
３に集光される。情報読み出し領域３から反射され光学
的に情報を含んだ光束は、結像光学系８を介して１次元
センサーアレイ９上に結像される。１次元センサーアレ
イ９で得られる信号出力は光カード！上の“０”あるい
は“１”の情報に対してその信号出力レベルが高低する
のでこれを適当なしきい値を用いて２値化し、デジタル
信号を得ることができる。

いま、光源４の近傍に、図のように点光源５を置くと、
この点光源５からの光束は照射光学系６により、光カー
ド１上の所定の領域７に照射され、反射された光束は結
像光学系８により焦点誤差光検出器１０の受光面１０−
１．．１０−２上に結像され、焦点誤差検出器１０によ
り焦点誤差信号を得ることが出来る。即ち、受光面１０
−１゜１０−２からの出力差をとることにより焦点誤差
検出が可能となる。つまり、この公知例では、光カード
ｌが基準位置面より上下にずれると受光面１０−１．１
０−２上に結像されるスポット光が図中で縦方向に移動
し、この移動によって生じる受光面出力の差動出力によ
りフォーカス誤差信号が得られる。

［発明が解決しようとしている問題点］しかし、前記実
施例においてはフォーカス位置を検出している位置７が
、再生されるべき情報を有する位置（情報読み出゛し領
域３）とずれているため情報両生光学系のデフォーカス
と必ずしも一致しないという問題点がある。

また、本出願人提案の別なる実施例として第６図が示さ
れている。

同図において、第５図と同様の働きをする部材には同一
番号が付してあり、１５は補助光学系、１６はスリット
状マスク、１７は光カードｌを駆動するローラー、１８
はアクチュ壬−ター、１９．２０はそれぞれ１次元セン
サーアレイ９をはさむように配された焦点ｌ；差先光検
出器ある。

この公知例では、読み取り領域３と結像関係にある位置
にはスリット状のマスク１６が配置され、このマス、り
１６には補助光学系１５により光源４からの光が照明さ
れ−ている。マスク１６の開口は光カードｌ上に結像さ
れ、結像光学系８によって情報検出用光検出器９を含む
面上に結像する。焦点光検出器１９．２０は１次元セン
サーアレイ９の両側に配置され、夫々の光検出領域には
マスク１６のへりの像が結像されている。すなわち、補
助光学系１５とマスク１６は、焦点誤差検出光を発生さ
せる手段である。

光カードｌが基準の合焦位置から上下した場合には、結
像されたへりの像は上下に移動し、この結果、光検出器
１９．２０からの出力のバランスがくずれてフォーカス
エラー検出が行なわれる。

フォーカス誤差の補正は、光カード１の読み取り領域３
の真下に置かれたローラー１７をアクチュエータ１８を
用いて上下に動かすことや光学系全体又は光学系の一部
を不図示のアクチュエータより移動させることにより行
なわれ、常に良好な情報読み出しが行なわれる。

この公知例では、焦点誤差検出対象領域が、情報読み取
り領域３と一致しているが、１次元センサーアレイ９の
両側にセンサニ＋９．２０を設けるスペースが確保しず
らく問題となることが多い。すなわち、１次元センサー
アレイなとは、通常のＩＣなど同様にパッケージに入っ
ており、さらに、このセンサーを駆動させるための補助
回路基板上にセンサー１９．２０を取付ける必要がある
。このためセンサー１９．２０の間隔は相当大きなもの
となり、必然的にマスク１６の短辺サイズも人きくなっ
てしまう。すると、ラインセンサ９が像としてみている
光カード１上との地点と、マスク１６の両エツジが離れ
たものとなりやはり曲公知例と同様の問題点が生じる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は上記従来技術の問題点に鑑み、高密度に
情・服が書きこまれた光情報記録担体から、光学的に前
記記録情報を読み出す情報再生装置において、読み取り
光学系のフォーカスを正しく情報記録面上に保つ機構に
関する技術を提供することにあり、特に再生されている
情報領域と、デフォーカス検出の対象領域とが同一であ
り、かつ機構も簡単なオートフォーカス方式を開示する
ものである。

−１−２本発明の目的は、記録情報に応じて変調された
情報パターンを有する情報記録担体上に光を照射する手
段と、前記情報記録担体な介した光を受光し、光像な形
成する情報読み取り光学系と、０；１記光像を受光し前
記情報バター゛ンに応じた電気信号を出力する光電変換
手段を有した光学ヘッドを備えた光学的情報再生装置に
おいて、さらに、前記光を照射する手段と情報読み取り
光学系とは別に設けられ、かつ前記情報゛記録担体に斜
方向から光を照射する投光手段と、該投光手段からの光
を前記記録担体面を介して受光するすくなくとも２つの
受光面を有する受光手段とを有し、 前記投光手段が前記記録担体面上に投光する光スポット
を、０；１記読み取゛り光学系の光軸が前記情報記録担
体と交わる位置において、前記情報記録担体に記録され
ている情報パターンサイズに比較して十分大きいサイズ
のスポット光束であるように設定し、前記・光学ヘッド
の前記情報記録担体との垂直方向への相対的位置移動に
より移動する前記記録担体を介した前記投光手段からの
光束を前記すくなくとも２つの受光面で受光することに
より、前記移動量を検知することを特徴とする光学的情
報再生装置により達成゛される。

［作用］ 上記のような本発明によれば、オートフォーカス（ΔＦ
）検出手段としての、前記投光手段及び受光手段の作る
光スポットは情報再生領域と同一　□の位ｉ＋’！／に
作られるので、ΔＦ信号の精度が向上し、かつその光ス
ポットの大きさが情報パターンサイズに比較して十分大
きいす゛イズに設定されているので、情報パターン自体
によるＡＦ信号の悪影響を低下することができる。

尚、本発明の一実施例によれば、光情報記録担体−Ｌの
情報を読み取る光学系、さらにこの光学系による像を受
光して、電気信号へ変換する光電変換手段、およびこれ
らを保持する鏡筒かうなる情報読み取り光ヘッドの両側
面に、投光系、受光系を設け、前記投光系は、前記情報
記録担体面上にサイズの大きなスポット光束を投射し、
情報記録担体面で反射された前記投射スポットを、前記
受光系上で集光光束に変換する光学手段を設け、前記受
光系での電気信号出力から、前記情報記録担体と前記光
ヘッドとのフォーカスエラー信号を得て、この信号に基
づいて前記光ヘッドを駆動する駆動手段により、前記光
ヘッドと前記情報記録担体とのフォーカスを常に適性に
保つ事により、正しい情報再生が可能な光学的情報再生
装置が提供される。

［実施例］ 以下、本発明に係る光学的情報再生装置について具体的
な実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は、本発明の光学的情報再生装置の一実施例を示
す概略構成斜視図である。

同図において、ｌは情報記録担体、２３はＬＥＤ等から
なる照明光源、２４は照明光源２３からの光を情報記録
担体１上の情報記録面３３上に導く照明用光学系、２２
はこれら照明系を保持する照明光ヘッドである。２１は
情報読み取り光ヘッドであり、この内部には、情報読み
取り光学系２５、光路折曲げ用ミラー２６．ＣＤＤなと
の１次元ラインセンサー２７が存在する。

照明光源２３は照明光学系２４により、情報記録担体！
上で３５の点線で示される領域を照明する。また、読み
取り光学系２５は情・服記録担３体上の一領域３４をラ
インセンサー２７にに結像する。ラインセンサー２７は
、光ヘッド２２の送り方向Ｘに対して並行に受光素子列
が配列されていて、情報記録面３３の光学的に結像され
ている領域：３４の情報を順次走査（主走査）して電気
信号　゛へ変換する。さらに、情報記録担体１は、モー
ター２８に連結された駆動ローラ２９により図中Ｘ方向
に低速移動される。このとき、不図示の駆動ピンチロー
ラ−１および押えゴマ３１．３２によりカード面は垂直
方向にやや湾曲させられる。

また、ライセンサ−２７は情報記録担体１の送り方向に
対応した情取記録面３３の光学的に対応する部分の情報
を順次走査（副走査）して電気信号に変換する。

第２図は先カードの記録フォーマットの一例を示す模式
的平面図であり、第３図はその＝一部拡大図である。

第２図において、記録担体である情報記録担体ｌｋには
情報記録面３３が設けられており該情報記録面３３はバ
ンド３９が複数配列されて形成されている。更に各バン
ド３９は情報トラック４゜が多数配列されて形成され、
各トラック４ｏは数十〜＋００数十ピット程度の情報を
有している。

該トラック４０は、第３図内に示される様に、同期クロ
ック発生パターン４１．任意の情報トラックを該情報の
並び方向に隣接する情報トラックから分離し識別するパ
ターン４２、スタートビットを示すパターン４３、デー
タビットパターン領域４４（エラー訂正のためのパリテ
ィピットなどを含む）などが光学的反射率の大小の差に
より“０′″、”ｌ”を示すビットとして構成されてい
る。

これら各白黒のパターンサイズは５〜ｌＯμｍオーダー
であり、読み取り光学系のフォーカスを正しく情報記録
面上に保持しておかないと、ラインセンサー２７上への
光像のコントラストが低下し、したがって正しい情報再
生が不可能となってしまう。

本実施例においては、第１図において、このフォーカス
保持機構のためのデフォーカス検出手段として、投光手
段３６、受光手段３８、光学系３７が読み取り光ヘッド
の両側に１１；１記ヘツドと連続して設けられている。

投光手段３６は、読み取り光学系２５の光軸に直交する
方向から、情報記録担体１　」〕の３４の領域を中心と
する、ある広がりを有するスポット光を投射し、受光レ
ンズ３７は９、この反射光束を受光して、受光手段３８
上に集光する。

第４図は第１図に示したデフォーカス検出手段の配置を
説明するだめの図である。第４図（ａ）はデフォーカス
検出手段のみを第１図のラインセンサー２７の方向から
ながめた概略図、第４図（ｂ）は光カード１の上方から
情報読取り光学系とデフォーカス検出手段との配置を示
した図、第４図（ｃｌ　は投光手段３６の方からデフォ
ーカス検出手段を描いた図である。

第４図（ａ）　、、　（ｂｌ　、　（ｃ）において、４
５は情報読み取り光学系、および照明光学系の光軸、４
．９はデフォーカス検出手段（投光手段３６、受光手段
３８、光学系３７）の光軸、４７は受光手段３８上に集
光された光スポットである。第４図（ｃ）では、読み取
り光学系のフォーカスが正しく、情報記録面３３に合せ
られている場合を示している。

この時、投光手段３６からの射出光は、情報記録面３３
上である大きさのスポット光束となり、この反射光をレ
ンズ３７により、受光手段３８上へ集光している。投光
手段３６としては赤外光を発光するＩ−Ｅ　Ｄの前に小
レンズをつけたものであり、受光手段は第４図（ｃ）に
おいて示すように一ヒ下方向に二分割された光電変換素
子である。

この２分割光電変換素子の分割線とスポット像４７との
位置関係を、読み取り光学系が情報記録担体上に正しく
フォーカスされているとき、分割線に対して、スポット
中心線が重なるように調整しておけば、２分割光電変換
素子からの差動出力はセロとなり、合焦状態を表わすこ
とになる。

この合焦検出系は第１図の読み取り光ヘッド２１に一体
化されており、情報記録担体ｌの副走査に伴ない、送り
ローラ２９の偏心などにより、情報記録担体Ｉと読み取
り光ヘッドとのフォーカス関係がジャスト・フォーカス
からずれると、２分割光重変換素子３８上のスポット光
４７の位置がト、下方向にずれ、結果として２分割光電
変換素子３８からの差動出力がプラス側、又はマイナス
側へずれる。この信号を増幅し、不図示の読み取り光ヘ
ツド合焦駆動系へ入力し、読み取り光ヘッドを＋Ｔｉし
い合焦位置、すなわち２分割センサーからの差動出力が
ゼロとなるように読み取り光ヘッドを第１図Ｚ方向へ移
動させればよい。または、第６図に示したようにローラ
ー１７をアクチュエータ１８を用いて上下に動かすこと
で調整すればよい。

本実施例において投光手段３６からの光束が情報記録面
上で、ある大きさのスポットサイズを有するのは、情報
記録面上に記録された情報パターン（第３図）により、
反射光束が変調され、結果と、してスポット像４７内で
の光量分布が、中心対称的（少なくとも２分割センサー
の分割線に対して、光量分布が対称）でなくなると、読
み取り光ヘッドは正しく情報記録面上に合焦しているの
に、２分割センサー３８からの差動出力がゼロとなうな
（なり、デフォーカスと判断されてしまうのを防ぐため
である。

すなわち、第４図（ａ）において示されているように、
結像レンズ３７は、情報記録面を２分割センサー３８上
に結像するのではなく、投光光源３６の像を２分割セン
サー３８上に結像する配置になっている。こうすること
により、たとえ投光゛光束が情報記録面に存在するパタ
ーンにより変調されても、結像スポット４７の光量分布
の中心対称性が損なわれることが少ない。

さらに、この影響を小さくするためには、情報記録面上
での投光スポットサイズを、記録情報サイズよりも十分
大きくしておけばよい。こうする事により、マクロ的に
は、投光スポットは常に一定の光量減少を受ける（情報
パターンの黒部からの反射光量が少ないため）だけであ
り、センサー面３８上の、スポット４７の光量分布の中
心対称性が保たれる。

［他の実施例］ 第１図では、照明光ヘッド２２と、情報読み取りヘッド
２１が別体となり、フォーカス検出系は情報読み取りヘ
ッド２１に一体化され、これからの出力信号に基づいて
、情報読み取りヘッド２Ｉが駆動されたが、照明光ヘッ
ド２２と情報読み取りヘッド２１とが一体となり１つの
光ヘッドを構成している場合にも、まったく同様に本実
施例を適用できることは言うまでもない。

すなわち１本発明は、情報読取り光学系の情報１り生の
領域と同一・の記録担体−ヒの位置でオートフォーカス
信号を得、かつ情報パターンの影響を少なくするために
その光スポットの大きさを情報パターンサイズに比較し
て十分大きいサイズにすることを特徴とするものである
から、　＋’Ｎｉ記第４間第４図での２分割センサー３
８も、これに限定されるものではなく光電変換手段上の
光スポットの位置変化に応じた電気信号を出力するいわ
ゆる光電的ポジションセンサーであればよい。

また、情報読み取り光学系、および照明光学系の光軸４
５とデフォーカス検出手段の光軸４６は第４図（ｂ）で
は直交している配置になっているが、情服読取りとオー
トフォーカス信号の干渉がない配置であれば、直交して
いなくても良い。

［発明の効果］ 以北述べた様に、本発明の光学的情報再生装置によれば
、情報読み出しの対象となっている情・服記録担体上の
地点の、情報読み取りヘッドに対するフォーカスずれを
検出する事ができ、従来例での問題点を解消する事がで
き、さらに、またフォーカスずれにより検出された信号
を情・服読み出し光ヘッドの焦点合せ駆動手段へ供給す
るだけで、このデフォーカスを修正することができ、そ
の修正が正しく行なわれたかを前記フォーカスずれ信号
から直接確認する事ができる等の利点を有する情報読み
取り装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学的情報再生装置の第１実施例
を示す概略斜視図である。 第２図、第３図はそれぞれ情報記録担体の一構成例を示
す図である。 第４図（ａｌ　、　ｆｂ）　、　（ｃ）はそれぞれ本発
明の第１実施例のフォーカス検出方法を示す図であり、
光学系の配置を示す図である。 第５図、第６図はそれぞれ従来の情１＋ｒｊ生装置の構
成を示す図である。 １：情報、？己録担体、２１：情報読み取り光ヘッド、
２２：照明光ヘッド、２３：照明光源。 ２４：照明レンズ、２５：情報読み取りレンズ、２６：
ミラー、２７：１次元ラインセンサー。 ２８：カード送り駆動系、２９：カード送りローラー、
３６：フォーカス検出用照明系。 ３７：フオーカス検出用レンズ系、３８：フオーカス検
出用光電変換素子。 代理人　　弁理士　山　下　穣　平 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録情報に応じて変調された情報パターンを有す
   る情報記録担体上に光を照射する手段と、前記情報記録
   担体を介した光を受光し、光像を形成する情報読み取り
   光学系と、前記光像を受光し前記情報パターンに応じた
   電気信号を出力する光電変換手段を有した光学ヘッドを
   備えた光学的情報再生装置において、 さらに、前記光を照射する手段と情報読み取り光学系と
   は別に設けられ、かつ前記情報記録担体に斜方向から光
   を照射する投光手段と、該投光手段からの光を前記記録
   担体面を介して受光するすくなくとも２つの受光面を有
   する受光手段とを有し、 前記投光手段が前記記録担体面上に投光する光スポット
   を、前記読み取り光学系の光軸が前記情報記録担体と交
   わる位置において、前記情報記録担体に記録されている
   情報パターンサイズに比較して十分大きいサイズのスポ
   ット光束であるように設定し、前記光学ヘッドの前記情
   報記録担体との垂直方向への相対的位置移動により移動
   する前記記録担体を介した前記投光手段からの光束を、
   前記すくなくとも２つの受光面で受光することにより、
   前記移動量を検知することを特徴とする光学的情報再生
   装置。