JPH02123492A - 情報記録担体と情報記録再生装置 - 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、ＩＣカード等のメモリ回路と演算制御回路を
備えた情報記録担体と、情報記録再生装置に係り、特に
非接触で情報信号の伝送を行うのに好適な情報記録担体
および情報記録再生装置に関する。

（従来の技術） 従来、外部装置との間で光を用いて情報信号や電力のや
りとりを行なうＩＣカードにおいては、特開昭６０−２
６３２７８号公報に記載のように、外部装置からＩＣカ
ードへの情報の送信、ＩＣカドからの情報の読出し、お
よび外部装置からＩＣカードへの電力の供給をそれぞれ
別々の合計３本の光ビームによって行なう技術がある。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術においては、情報の送信受信さらに電力の
供給に別々の光ビームを使用するため、ＩＣカード表面
に複数個の入出射窓を設ける必要がある。

このため、ＩＣカードの構成が複雑になるという問題、
および小型化するのに不利であるという問題があった。

本発明の目的は、前記した従来装置の問題点を除去し、
表面に複数個の入出射窓を必要としない情報記録担体を
提供するにある。“ また、本発明の他の目的は、電気接点を使用せずに情報
信号の授受および電力の供給を行うことのできる情報記
録担体を提供するにある。

さらに、本発明の他の目的は、該情報記録担体に記録ま
たは再生するのに好適な情報記録再生装置を提供するに
ある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明においては、情報記
録担体の光入出力部を、受光素子と、電気光学結晶素子
または磁気光学素子等からなる偏光素子とを積層して構
成し、−本の光ビームで情報信号の送受信および情報記
録担体への電力の供給が行なわれるようにした点に特徴
がある。

また、上記情報記録担体に対し情報の記録・再生および
電力の供給、または情報の記録・再生を行なうための情
報記録再生装置を、記録信号に応じて強度変調可能な光
源と、情報記録担体からの反射光または透過光の偏光度
の変化または偏光面の回転を検出して対応する電気信号
を出力する手段から構成した点に特徴がある。

（作用） 本発明の情報記録担体は、光入出力部を受光素子と、偏
光素子とを積層した構成としたため、情報記録再生装置
から情報記録担体への情報の記録および電力の供給は、
情報記録再生装置からの入射光を前記受光素子で光電変
換することにより行ない、情報記録担体からの情報の再
生は、偏光素子により、情報記録担体からの反射光また
は透過光に対し、偏光度の変化または偏光面の回転を与
えることにより行なう。

また、本発明の情報記録再生装置は、情報記録担体に記
録すべき情報信号および直流成分を重畳した信号により
光源を強度変調することにより、情報記録担体に対し、
情報の記録および電力の供給を行ない、情報記録担体か
らの反射光または透過光の偏光度の変化または偏光面の
回転を検出して、対応した電気信号を得ることにより情
報の再生を行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。

第１図は本発明の情報記録担体および情報記録再生装置
の一実施例を示す構成図である。第１図において、情報
記録再生装置１ｏＡ１内の半導体レーザ１１を出射した
レーザ光は、コリメートレンズエ２によって平行光にな
った後、ハーフミラ１３を通過して、情報記録担体ＩＡ
１の光入出射窓８に入射する。光入出射窓８を通過した
レーザ光は情報記録担体ＩＡ１の光入出力部２　Ａ　ｔ
に入射する。

光入出力部２Ａ、は、電気光学結晶素子２　ａ　１と光
電池２ｂ１を積層した構成をとっており、入射したレー
ザ光は電気光学結晶素子２　ａ　１を通過して光電池２
　ｂ　ｉの表面に到達する。該レーザ光の一部分９ｂは
光電池２ｂ１の表面で反射され、一方、残りのレーザ光
９ａは光電池２ｂ１に入射して電力に変換される。光電
池２ｂの表面を反射面として用いるかわりにハーフミラ
−膜を設けてもよい。

光電池２　ｂ　ｔの表面で反射されたレーザ光９ｂは、
電気光学結晶素子２　ａ　１を再び通過した後、光入出
力窓８を通過し、情報記録再生装置１０Ａ１に戻り、ハ
ーフミラ−１３で反射されて検光子１４、レンズ１５を
通過して光検出器１６に入射する。情報記録再生装置１
０Ａ１の半導体レーザー１は、駆動回路１８により記録
信号に応じて駆動され、光検出器１６の出力は増幅回路
１７により増幅され再生信号となる。

また、情報記録担体ＩＡ　の光電池２ｂ１の出力は安定
化回路５を経て情報記録担体Ｉ　Ａ　ｔの各部へ電源と
して供給されると共に、信号分は増幅回路４で増幅され
、演算制御回路６へ入力される。

情報記録担体ＩＡ１より送信する情報信号は演算制御回
路６より、駆動回路３を経て電気光学素子２ａ１に供給
される。また、演算制御回路６は、メモリ７に対し、デ
ータの書込み、読み出しを行なう。

以下、第１図から第３図を用いて本実施例における情報
信号ならびに電力の伝達方法について説明する。

まず、情報記録担体ＩＡ、から、情報信号を読出す場合
について説明する。

第２図は、本実施例の先人出力部に用いる電気光学結晶
素子２ａ１を示したものである。電気光学結晶素子は、
ＰＬＺＴ　（ランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛）やニ
オブ酸リチウム等に代表される電気光学結晶２０に、電
圧を印加するための透明電極２１を形成したものである
。透明電極２１としては、Ｉ　ｎ　２０ｇ　、Ｓ　ｎ　
０２等の透光性導電膜が広く実用されている。

電気光学結晶２０に電圧を印加すると、屈折率が変化す
る。第２図で、Ｚ軸の方向に電圧を印加し、偏光方向が
Ｚ軸と４５°をなす直線偏光２２ａを入射すると、Ｘ軸
方向とＺ軸方向の偏光成分で屈折率の違いにより位相差
が生じ、結晶通過後の偏光は一般に楕円偏光２２ｂとな
る。入射光の偏光方向と直交する方向に検光子を置き、
結晶を出射した光を入射させると、電気光学結晶に電圧
を印加しない状態では出射光は検光子を透過せず、電圧
を印加したときのみ、検光子を透過することができる。

本実施例では、第１図に示したように電気光学結晶２ａ
　に入射したレーザ光は光電池２ｂ、の表面で反射して
再び電気光学結晶素子２　ａ　１を通過するため、往復
した光の位相差は単に透過した場合の２倍となり、電気
光学結晶素子２ａｔの厚さを薄くする、あるいは印加電
圧を低くすることができる利点がある。電気光学結晶素
子２　ａ　ｓを往復したレーザ光は前述した径路を通っ
て検光子１４に入射し、偏光度の変化が光強度の変化に
変換されて光検出器１６に入射する。

したがって、情報記録担体ＩＡ１より情報記録再生装置
１０Ａ１に送信すべき信号を演算制御回路６にて生成し
、駆動回路３により電気光学結晶素子２　ａ　１に印加
することにより、検光子１４に入射する光の偏光度が変
化し、光検出器１６および増幅器１７により電気信号と
して取り出すことができ情報記録担体からの情報の再生
が達成される。

なお、電気光学結晶素子２　ａ　１を透過して、光電池
２ｂ１に入射するレーザ光に対しては、電気光学結晶素
子２　ａ　１により偏光度が変化するのみで、光強度は
変化しないので、電気光学結晶素子２ａ１の動作により
光電池２ｂ１の入射光の強度が変化することはない。

次に、前記情報記録担体Ｉ　Ａ　＋に情報信号を記録す
る場合について説明する。

第３図（ａ）は、情報記録再生装置１０Ａ１より出射す
る１本のレーザ光により、情報記録担体ＩＡ１への電力
の供給と情報信号の伝送を行うためのレーザ光の強度変
調波形の一例である。また、第３図（ｂ）（ｃ）は、情
報記録担体ＩＡ１において、電力と情報信号とを分離し
て得るための回路例を示す。

レーザ光の強度変調波形は、第３図（ａ）に示すように
、電力を供給するための直流分に信号分を重畳した波形
とする。なお図には示していないが、レーザ光照射の開
始により電力の供給を開始し、情報記録担体の各ブロッ
クが定常動作状態になるまでの期間は信号成分の送出は
行なわない。

第３図（ｂ）は、光電池２ｂ１に入射したレーザ光９ａ
の光強度に応じて光電池２ｂ、の発生する電圧を、直流
分と信号分に分離する回路の一実施例である。図におい
て、抵抗５３　ａ、　　５３　ｂ。

５４ａ、５４ｂおよび差動増幅器５５は前記第１図の増
幅回路４に相当し、ダイオード５１およびコンデンサ５
２は安定化回路５に相当するということができる。

光電池２ｂ１の出力は、ダイオード５１を通って、コン
デンサ５２により平滑され、信号分を除去されて情報記
録担体の各ブロックへ電源として供給されると共に、抵
抗５３ａ、５３ｂによる分圧回路によって分圧されて、
差動増幅器５５の第１の入力端子に入力される。差動増
幅器５５の第２の入力端子には、抵抗５４ａ、５４ｂに
よって分圧された直流電圧が入力されており、第１の入
力端子に入力された信号成分を含む電圧から第２の入力
端子に入力された直流電圧を差動増幅器５５によって減
算することにより、信号電圧を得ることができる。

第３図（Ｃ）は、上述の光電池２ｂ１の出力電圧を直流
分と信号分に分離するかわりに、電源供給用の直流電圧
は光電池５６の出力を使用し、信号電圧は、フォトダイ
オード５７の出力を使用する場合の一実施例である。光
電池５６の出力電圧はコンデンサ５８によって平滑され
、情報記録担体の各ブロックへ電源として供給されると
共に、フォトダイオード５７にバイアス電圧として印加
される。

フォトダイオード５７の出力電流は、抵抗５９により電
流−電圧変換され１、この電圧は、差動増幅器６０の第
１の入力端子に供給される。差動増幅器の第２の入力端
子には抵抗６１ａ、６１ｂによって分圧された直流電圧
が入力されており、両者の差をとることにより信号電圧
を得ることができる。なお、光電池５ｂとフォトダイオ
ード５７を複合化した素子については、後述する。

以上述べたように、本実施例によれば、−本の光ビーム
により、情報記録担体ＩＡ１と情報記録再生装置１０Ａ
１との間の情報信号の送受信および電力の供給を行うこ
とができ、情報記録担体ＩＡ１の光入出射窓は１個設け
るたけでよい。なお、本実施例の情報記録担体ＩＡ１は
カード状の形態に構成することができ、いわゆるＩＣカ
ードとしての応用に適している。

次に、本発明の他の実施例を第４図、第５図を用いて説
明する。

前述の実施例における電気光学結晶素子のかわりに磁気
光学素子を使用することができる。第４図はその一実施
例である。第１図と同一の構成要素には同一の記号が付
されている。

情報記録再生装置１０Ａ２内の半導体レーザ１１を出射
したレーザ光は、コリメートレンズ１２によって平行光
となった後、ノ＼−フミラー１３、情報記録担体ＩＡ２
の光入出射窓８を通りて磁気光学素子２ａ　と光電池２
ｂ２を積層した構成の光入出力部２Ａ２に入射する。磁
気光学素子２ａ　を通過して光電池２　ｂ　２に到達し
たレーザ光の一部分９ｂは光電池の表面で反射され、再
び磁気光学素子２ａ２、光入出射窓８を通過して情報読
み書き装置１０Ａ２に入射し、残りのレザ光９ａは光電
池２ｂ２に入射して電力に変換される。

第５図は磁気光学素子２　ａ　２の一例であり、ＹＩＧ
（イツトリウム鉄ガーネット）等に代表される磁気光学
媒体３０に、コイル３１により磁界を印加すると、ファ
ラデー効果により透過光の偏光面２２がθからθ′に変
化する。

第４図の実施例では、磁気光学素子２　ａ　２に入射し
たレーザ光は、光電池２ｂ２の表面で反射して再び磁気
光学素子２ａ２を通過するため、往復での偏光面の角度
変化は一度だけ透過した場合の２倍となり、その分磁気
光学素子２　ａ　２の厚さが薄くて済む利点がある。

磁気光学素子２　ａ　２を往復して情報読み書き装置１
０Ａ２に戻った光は、ハーフミラ−１３で反射して、旋
光子２８、凸レンズ１５を通って偏光ビームスプリッタ
２６に入射し、Ｐ偏光成分、Ｓ偏光成分に分離されてそ
れぞれ光検出器１６ａ。

１６ｂに入射する。

この構成によれば、光検出器１６ａ、１６ｂには演算制
御回路６から駆動回路３を経て磁気光学素子２　ａ　２
に入力された信号に応じた再生信号が互いに逆位相で現
われ、これらの信号を差動増幅器２７に入力することに
より同相ノイズ成分を相殺して、ＳＮ比の良好な再生信
号を得ることができる。磁気光学素子２　ａ　２を透過
して光電池２　ｂ　２に入射するレーザ光９ａについて
は、磁気光学素子２　ａ　２によって偏光面の角度が変
化するだけで光強度は変化しないため、磁気光学素子２
ａ２に印加された信号が光電池２ｂ２の出力に現われる
ことはない。

情報記録再生装置１０Ａ２がら情報記録担体ＩＡ２への
記録信号および電力の伝達方法は、前述の実施例と同一
である。

本実施例によっても一本の光ビームにより、情報記録担
体と情報記録再生装置の間の情報信号の送受信および電
力の供給を行なうことができる。

以上に述べた実施例では、情報記録担体がらの反射光を
情報記録再生装置で検出し、情報を再生する構成を説明
したが、反射光のがわりに透過光によって情報を再生す
る構成とすることもできる。

第６図において、情報記録再生装置１ｏＡ３内の半導体
レーザ１１は、記録信号に応じて駆動回路１８によって
駆動される。半導体レーザ１１を出射したレーザ光はコ
リメートレンズ１２によって平行光となり、情報記録担
体ＩＡ８の受光窓７０を通って光入出力部２Ａ３に入射
する。

光入出力部２Ａ３は電気光学結晶素子２　ａ　ａと、光
電池２ｂ３を積層した構成となっている。電気光学結晶
素子２　ａ　ａを通過したレーザ光のうちの一部分？２
ａは光電池２ｂ３を透過し、残りのレザ光７２ｂは、光
電池２ｂ３内で光電変換され、光強度に応じた電圧を発
生する。

光電池２ｂ３を通過したレーザ光７２ａは、情報記録担
体ＩＡ３の光出射窓７１を通って情報記録再生装置１０
Ａ３に入射し、検光子１４に到達する。検光子１４、レ
ンズ１５、光検出器１６および増幅回路内の動作は既に
述べたとおりである。

また、情報記録担体ＩＡ３の電気光学結晶素子２ａ３、
駆動回路３、増幅回路４、安定化回路５、演算制御回路
６およびメモリ７の動作も既に述べたとおりである。た
だし、反射光を利用する既述の実施例と異なりレーザ光
７２ａは、電気光学結晶素子２　ａ　ａを一度しか通過
しない。

レーザ光？２ａが光電池２ｂ３を透過し、光検出器１６
に十分な光量が入射するためには、光電池２ｂ３として
、たとえばガラス等の透明基板上に、薄膜プロセスによ
り半導体膜を形成して作製した光電池を用いればよい。

なお、電気光学結晶素子２　ａ　ａのかわりに、磁気光
学素子を用いてもよい。

第７図は、本発明の情報記録担体の、他の実施例であり
、４０はＰＩＮフォトダイオード等の光検出器、４１は
電気光学結晶素子２　ａ　ｌまたは磁ｔｉ 気光学素子２ａ２を示し、他の符号は第１図と同−又は
同等物を示す。

本実施例は、光ビームによる電力の供給は行わず、情報
記録担体内に電池４２を内蔵する構成にしたものである
。各ブロックの電源と、光検出器４０のバイアス電圧と
は該電池４２より供給する。

なお、該電池４２を使用するかわりに、端子を設けて外
部より電源を供給してもよい。

本実施例においては、前記実施例における光電池２ｂ１
，２ｂ２，２ｂ８に代えてＰＩＮフォトダイオード等の
光検出器４０を使用しているので、転送レートを高くす
ることができる。

第８図は、本発明の情報記録担体ＩＡ１゜ＩＡ２．ＩＡ
３の光入出力部２Ａ１，２Ａ２゜２Ａ３に使用する複合
受光素子の一実施例である。

第１図および第４図に示した実施例では、光電池２ｂ１
．２ｂ２．２ｂ３を電力の供給と情報信号の受信に共用
しているが、光電池２ｂ１，２　ｂ２゜２ｂ３は電力の
供給のみに使用し、情報信号の受信はＰＩＮフォトダイ
オード等の光検出器を使用する構成にすると、高転送レ
ート化、電力供給の高効率化等のメリットが生じる。

そこで、本実施例の複合受光素子は、単一の基板４３上
のたとえば中央部に光電池４５を、周辺部にフォトダイ
オード４４をモノリシック的に形成したものである。こ
の様な構成の複合受光素子全体に一本の光ビームを照射
することにより光電池４５による光電変換と、フォトダ
イオード４４による情報信号の受信が可能であるように
した。

なお、光電池４５の領域はさらに複数の領域に分割して
複数の光電池セルを形成し、これらを直列に接続するこ
とにより、各ブロックの駆動やフォトダイオード４４の
バイアスに必要な電圧を得ることができる。なお、４６
は不感領域であるが、不感領域の有無はどちらでもよい
。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載するような効果がある。

情報記録担体の光入出力部を、受光素子と偏光素子とを
積層したことにより１本の光ビームで、情報の記録・再
生と電力の供給を行なうことができ、電気接点を使用し
ないため接触不良によるトラブルがなく、摩耗や腐食の
心配もない。また、静電気によるＩＣの破壊が防げる。

さらに、光入出力窓は、−個の光入出力窓または一対の
受光窓と光出射窓を設けるたけで済むため、情報記録担
体、特にカード状をしたＩＣカドにおいて、構造が簡単
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、
第２図は第１図の電気光学素子の一興体例を示す斜視図
、第３図は半導体レーザの出力波形と、電力・信号の分
離回路の具体例とを示す図、第４図は本発明の第２実施
例の構成を示すブロック図、第５図は第４図の磁気光学
素子の一具体例を示す斜視図、第６図は本発明の第３実
施例の構成を示すブロック図、第７図は本発明の第４実
施例のブロック図、第８図は本発明における受光素子の
一具体例の斜視図である。 １Ｍ ＩＡ　　　ＩＡ　　　ＩＡ　　・・・情報記録担体、２
　Ａ　ｔ　。 １　°　　　　２′８ ２Ａ　　　２Ａ　　・・・光入出力部、２ａ１・・・電
気光２′３ 学結晶素子、２　ａ　２・・・磁気光学素子、２ｂ１゜
２ｂ２，２ｂ３・・・光電池（受光素子）ＩＯＡｌ。 １０Ａ２．ｌ０Ａ３・・・情報読書き装置、１１・・・
半導体レーザ、１４・・・検光子、２６・・・偏光ビム
スブリツタ、４０・・・光検出器 代理人弁理士　平木退入　外１名

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　メモリ回路と、該メモリ回路に対し信号の書込
   み、読出しを行う演算制御回路とを備えた情報記録担体
   であって、印加された電気信号によって、情報記録再生
   装置から供給された光に偏光度の変化または偏光面の回
   転を生じせしめる偏光制御素子と、入射光の強度に応じ
   た電流または電圧を発生すると共に入射光の一部を反射
   または透過する光電変換素子とを積層した光入出力手段
   を具備し、該光入出力手段を介して、信号の出し入れを
   したことを特徴とする情報記録担体。
2. （２）　前記光電変換素子の出力から、記録情報と電源
   電力とを得るようにしたことを特徴とする前記請求項第
   １項記載の情報記録担体。
3. （３）　前記光電変換素子を、単一面上に形成された光
   検出器と光電池とから形成したことを特徴とする前記請
   求項第１項または第２項記載の情報記録担体。
4. （４）　カード状の筐体の中に前記請求項第１項ないし
   第３項記載の情報記録担体を設け、前記偏光制御素子、
   または該偏光制御素子および前記光電変換素子と対向さ
   せて光透過窓を形成したことを特徴とするカード状情報
   記録担体。
5. （５）　前記請求項第１項ないし第４項のいずれかの情
   報記録担体に対し、情報信号の記録・再生および電力の
   供給、または情報信号の記録再生のみを行なう情報記録
   再生装置であって、記録信号に応じて強度変調可能な光
   源と、該光源の発する光を情報記録担体の光入出力部に
   照射するための光学系と、情報記録担体からの反射光ま
   たは透過光の偏光度の変化または偏光面の回転の有無を
   検出して、対応する電気信号を出力する手段とを具備し
   たことを特徴とする情報記録再生装置。