JPH04114328A - 光学的情報記録再生装置 - 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］ 本発明は光学的情報記録媒体に情報を記録及び／又は再
生する光学的情報記録再生装置に関し、特に光ヘッドと
光カードとを相対的に往復運動させながら情報の記録再
生を行なう光カード記録再生装置に好適な光学的情報記
録再生装置に関する。

［従来の技術］ 従来から光を用いて情報を記録、再生する媒体の形態と
して光ディスク、光カード、光テープ等の各種のものが
知られている。これらはそれぞれ特徴を持っており、目
的、用途等によって使い分けられているが、そのうち光
カードは製造の容易さ、携帯性のよさ、アクセス性のよ
さといった特徴を生かし、今後、用途がますます広まっ
てゆくと考えられる。

これらの光カードにおいては、カード長辺に平行に複数
本のトラッキングトラックが設けられており、２本のト
ラッキングトラックの間を情報を記録する情報トラック
とするのが一般的である。

また、トラッキングトラックは、情報の記録再生時に情
報の記録再生用の光スポットの走査の際に所定の情報ト
ラックから逸脱しないように制御するオートトラッキン
グＦＡＴ）の為のガイドとして利用される。実際の情報
の記録再生においては、前記光スポットを記録媒体面上
に正しく焦点を結ばせるように制御するオートフォーカ
ス（ＡＰ）も利用される。これらのＡＴ、ＡＦは、光を
用いて情報の記録再生を行なう装置においては、従来よ
りよく用いられている一般的な技術である。

第６図は、この様な光カードｌの概略平面図であり、１
０２は情報記録エリア、１０３は情報トラック、１０４
．１０４′はそれぞれトラック選択エリア、１０５は光
スポットのホームポジションである。

第７図は以上の様な光カード１へ情報を記録し且つ該光
カードに記録されている情報を再生するための情報記録
再生装置の一例を示すブロック図である。第７図におい
て、１９は記録再生装置を示し、該装置には上位制御装
置たるＣＰＵ９が接続されている。記録再生装置１９に
おいて、１４は不図示の搬送機構を介して光カード１を
記録再生装置内に導入し、所定の記録再生位置でＲ方向
に往復移動させ、更に該装置外に排出するための駆動モ
ータである。１７は光源を含む光ビーム照射光学系であ
り、これにより情報記録時及び再生時には光カード１上
に光スポットが形成される。

光カード１上には３つの光スポットが形成される。２８
〜３０は光検出器であり、上記光カード１上の３つの光
スポットの反射光をそれぞれ受光することができる。１
５は光ビーム照射光学系１７の一部を駆動して光カード
面上の光スポットの焦点位置をＺ方向、すなわち、光カ
ード面と垂直方向に移動させてＡＦを行なうためのＡＦ
アクチュエータであり、１６は光ビーム照射系光学１７
の一部を駆動して光カード面上の光スポットをＹ方向、
すなわち、Ｒ方向と２方向との双方に直交する方向に移
動させてＡＴを行なうためのＡＴアクチュエータである
。

上記光ビーム照射光学系１７、光検出器２８〜３０、Ａ
Ｆアクチュエータ１５及びＡＴアクチュエータ１６を含
んで光ヘッド１８が構成される。

１３は該光ヘッドをＹ方向に移動させて光スポットを光
カード上の所望のトラックへとアクセスさせるための駆
動モータである。上記駆動モータ１３及び１４はＭＰＵ
ｌ０により制御される。

７１は駆動モータ１４に結合されたエンコーダであり、
駆動モータ１４が所定角度回転する毎にパルスを出力す
る。駆動モータの回転角度と光カードのＲ方向の移動量
には一定の関係があるので、エンコーダ７１の出力パル
スを計数することにより、光カード上の光スポットのＲ
方向の位置を検出することができる。７２は波形整形回
路であり、エンコーダ７１の出力パルスをＭＰＵｌ０が
受は取れる形に整形する。

上記光検出器２８〜３０の出力はＡＴ／ＡＦ制御回路１
１に入力され、これに基づき該制御回路は上記ＡＦアク
チュエータ１５及びＡＴアクチュエータ１６を制御して
ＡＦ及びＡＴを行なう。上記光検出器２８〜３０の出力
はまた変復調回路１２にも入力され、読み取り情報の復
調が行なわれ、復調信号は上記ＭＰＬＩＩＯへと送られ
る。また、該変復調回路１２は上記ＭＰＵ１０から送ら
れてくる情報信号を変調し、変調信号に従って上記光ビ
ーム照射光学系１７を駆動して情報の記録を行なう。上
記ＭＰＵ　１０は上記ＣＰＵ９により制御され且つＣＰ
Ｕ９とデータのやりとりを行なっている。

第８図は第７図の光ヘツド部分の詳細を示す斜視図であ
る。

第８図に示すように、半導体レーザ等の光源２０から発
したビームは、コリメータレンズ２１によって平行化さ
れ、回折格子２３によって３本のビームに分けられる。

これらのビームは、対物レンズ２６により、光カード１
上のトラッキングトラック３７、情報トラック３９、ト
ラッキングトラック３８に結像され、各々ビームスポッ
トＳｌ、Ｓ２．Ｓ３を形成する。第９図に、各トラック
と光スポットの位置関係を拡大して示している。ここで
光カード１は、図示されない駆動手段によって矢印方向
（Ｒ方向）に移動され、前記ビームスポットによって、
トラッキングトラックの延びている方向に走査される。

ビームスポットＳｌ、Ｓ２．Ｓ３の反射光は再び対物レ
ンズを通過し、ビームスプリッタ−２４によって反射さ
れ、集光レンズ系２７により、光検出器２８゜２９．３
０に夫々投影される。

また、集光レンズ系２７は非点収差系になっており、オ
ートフォーカシングを良く知られた非点収差方式で行え
るよう配置されている。これらの光電８器は、第１０図
のように図示した配置で構成されている。また、第８図
において、２２は￥導体レーザから出射し、コリメート
された光束の断面分布を楕円から円形に変換するための
プリズムで、２５は対物レンズ２６に光束を導くミラー
である。また光検出器２９は第１０図にＡ、Ｂ。

Ｃ，Ｄで示すように受光面が４分割されている。

第１１図は、従来のＡＰ及びＡＴ制制御ルー１路路一例
を説明するためのブロック図である。第１１図において
、光検出器２８および光検出器３０は、トラッキングト
ラック３７．３８から反射した光ビームを検出するもの
であり、光検出器２８および光検出器３０の出力電流は
電流電圧変換器６および５を通り、トラッキング制御回
路１１０に送られる。トラッキング制御回路１１０２で
は、上記２つの出力の差をとり、そのトラッキング誤差
信号をビームスポットの駆動手段であるトラッキングア
クチュエータ１６に印加し、負帰還ループを形成してい
る。

同様に、光検出器２９は情報トラックから反射した光ビ
ームを検出するものであり、４分割センサのうち、Ａお
よびＤの和信号と、ＢおよびＣの和信号とを電流電圧変
換器３，４を介しフォーカシング制御回路１１１に送る
。ここで２つの信号の差がとられ、いわゆるフォーカシ
ング誤差信号となる。この誤差信号はビームスポットの
駆動手段であるフォーカシングアクチュエータ１５に印
加され、負帰還ループを形成している。

ここで、電流電圧変換器３〜６は、それぞれ２つの帰還
抵抗ＲＩ１．Ｒｗをスイッチ素子ＳＷで切換える構成に
なっている。即ち、変復調回路１２から出力される記録
情報信号（ＷＤ）に応じて各電流電圧変換器のゲインを
変化させるようになっている。このゲインの変化は、特
に光カード記録媒体として、有機色素を用いた媒体に適
用される。有機色素媒体は、量産性に優れている反面、
再生光による反射率の劣化速度が速いため、再生光パワ
ーは低（抑えられ、記録光パワーに対しての比率が大き
くなる。そのため、帰還抵抗Ｒ８は再生レベルでのＳ／
Ｎが良好となるように設定されており、このＲ８を記録
時に用いようとすると、ゲインが高すぎるため、電流電
圧変換器の出力が飽和し、安定した信号処理ができない
。そこで、記録時には帰還抵抗をＲｗに切換え、電流電
圧変換器の出力を適正値に設定するようになっている。

次に、その帰還抵抗の切換動作を第１２図に示すタイム
チャートを参照して説明する。

同図において、ＷＤは情報記録信号、ＬＤＰは半導体レ
ーザの光パワーであり、光パワーは情報配録信号に対応
して記録レベルＰｗ、再生レベルＰ８に切換λられる。

また、帰還抵抗も同様に記録レベル、再生レベルに応じ
てＲｗ、Ｒ，ｌに切換えられる。このように記録信号に
応じて切換えられたレーザ光は、前述の光カードｌに照
射され、その反射光は光検出器２８〜３ｏで受光される
。

そして、この受光信号は電流電圧変換器５〜６に送られ
、光電流が電圧信号に変換される。その際、前述したよ
うに帰還抵抗を記録レベルに対してはＲｗ、再生レベル
ではＲ１１とし、Ｒ８は良好なＳ／Ｎが得られる値、Ｒ
，は電流電圧変換器が飽和しないようにその出力範囲内
に納まる値に設定されている。第１２図の例では、Ｒ，
、Ｐ、の積とＲ＊、Ｐ＊の積が同じになるように設定さ
れ、これにより同図に示すように電流電圧変換器の出力
Ｖｏｕｔは記録レベル、再生レベルとも一定となってい
る。従って、記録レベル時においても安定したＡＴ、Ａ
Ｆ制御を行うことができる。なお、第１Ｏ図に示す如（
各光検出器２８〜３０には逆バイアス電圧子Ｖゎが印加
され、再生時の応答速度を上げるようになっている。

以上のような電流電圧変換器３〜６は、光検出器２８〜
３０の近傍に配置されることが好ましい。特に、前述の
ように再生光パワーが低く、光検出器からの出力電流が
小さい場合、電流電圧変換器までの伝送線路で外乱ノイ
ズの影響を受は易く、Ｓ／Ｎの低下を招き易い。従って
、ノイズの影響を防止するためには、第１１図に示した
ように電流電圧変換器を光ヘツド内に搭載し、光検出器
に隣接して配置する必要があった。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来の情報記録再生装置では、光ヘ
ッドに搭載される回路素子数が多く、それに伴って回路
基板が大きくなる。即ち、各電流電圧変換器の帰還抵抗
がそれぞれ２個必要であり、しかもそれを切換えるスイ
ッチ素子を要するために、電流電圧変換器の周辺の回路
素子が多くなってしまう。そのため、光ヘッドの重要課
題である小型、軽量化の点からは好ましいものではなく
、アクセスの高速化を妨げる一因ともなっていた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その
目的は、光ヘツド内の部品点数を極力削減でき、しかも
外乱ノイズの影響も受けることのない光学的情報記録再
生装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、光学的情報記録媒体に光ビー
ムを記録信号に応じた２値の光パワーに変化させて照射
し、かつ光電変換器で受光された前述媒体からの反射光
の受光信号によりサーボ制御を行いながら前記媒体に情
報の記録を行う装置において、前記光電変換器に印加す
るための前配光ビームの２値の光パワーに対応したバイ
アス電圧を発生する手段と、このバイアス電圧を前記光
電変換器に前記２値の光パワーに対応して切換えて印加
する手段とを設けたことを特徴とする光学的情報記録再
生装置が提供される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。第１図は本発明の一実施例を示すブロック
図であり、従来例と同様な機能を持つものについては同
一符号を付している。

第１図において、光ヘツド１８内には光検出器２８〜３
０及び電流電圧変換器３〜６が設けられ、これらは回路
基板（図示せず）上に対応する光検出器と電流電圧変換
器同志が隣接して配置されている。各電流電圧変換器３
〜６の帰還抵抗としては、Ｒ７が固定され、その値は再
生レベルでのＳ／Ｎが良好となるような値に設定されて
いる。電流電圧変換器３，４の出力は、フォーカシング
制御回路１１１へ出力され、前述したようにフォーカシ
ング制御が行われる。また、電流電圧変換器５，６の出
力はトラッキング制御回路１１０へ出力され、この出力
信号に基づいてトラッキング制御が行われる。

バイアス電圧設定回路１３０は、光検出器２８〜３０に
バイアス電圧を印加する回路である。このバイアス電圧
設定回路１３０は、順バイアス電圧■、を発生する順バ
イアス電圧発生器１２０、逆バイアス電圧Ｖゎを発生す
る逆バイアス電圧発生器１２１を備え、この２つのバイ
アス電圧がスイッチ素子１２２で切換えられる構成であ
る。スイッチ素子１２２は、図示しない制御部の指示に
より情報記録信号ＷＤに対応して切換えられ、記録レベ
ルでは順バイアス電圧が、再生レベルでは逆バイアス電
圧が出力されるように切換えられる。バイアス電圧設定
回路１３０は、トラッキング制御回路１１０、フォーカ
シング制御回路１１１と同様に光ヘッド１８の外部の固
定された回路基板上に搭載されている。なお、本例では
光検出器２８〜３０としては、それぞれフォトダイオー
ドが使用されている。また、図中１２３は保護用の抵抗
器である。

次に、前記実施例の具体的動作を第２図に示すタイムチ
ャートを用いて説明する。

同図において、ＷＤは情報記録信号、ＬＰＤは半導体レ
ーザの光パワーである。半導体レーザは、第７図で説明
したように光ヘツド１８内に内蔵され、所定の光学的処
理を施した後、光カードへ照射される。また、半導体レ
ーザの光パワーＬＰＤは、第２図に示す如（情報記録信
号ＷＤに対応して記録光パワーＰｗ、再生光パワーＰ８
に切換えられ、光カードに照射される。一方、光カード
からの反射光は光検出器２８〜３０でそれぞれ受光され
るが、この場合スイッチ素子１２２は制御部の指示によ
って記録レベルと再生レベルで切換えられる。即ち、記
録レベルでは順バイアス電圧発生器１２０の順バイアス
電圧−■、が出力されるように、また再生レベルでは逆
バイアス電圧発生器１２１の逆バイアス電圧＋Ｖゎが出
力されるように切換えられる。この結果、各光検出器に
印加される電圧は、第２図にＶ、Ｄとして示す如（、記
録レベルでは一■１、再生レベルでは、＋ｖＩ、となり
、記録レベルでは順バイアスされるために順電流工、が
流れる。

この場合、順電流は光電流を相殺する方向に流れており
、その順電流値は記録レベル時に光検出器に流れる光電
流値と同程度に設定されている。

この順電流は順バイアス電圧と抵抗器１２３によって、
光電流と同程度となるように設定されている。

ここで、光検出器として使用したフォトダイオードにつ
いて説明する。第３図はフォトダイオードの等価回路図
である。

第３図において、Ｉ　ｐｈは光電流、工。はダイオード
電流、工。は出力電流、ＶＤはダイオードの両端電圧で
ある。また、ｃｌは接合容量、Ｒ，、。

は並列抵抗、工′はその並列抵抗の電流である。

この等価回路においては、出力電流工。は次式で表わさ
れる 但し、工、はフォトダイオードの逆方向飽和電流、ｅは
電子の電荷、Ｋはボルツマン定数、Ｔは素子の絶対温度
、Ｖａは逆バイアス電圧である。

第４図は上記式に基づいてフォトダイオードの電流−電
圧特性をグラフにした図で、１４１は光電流が流れてい
ないときのグラフである。また、光電流が流れると、１
４２．１４３として示すようにその光電流Ｉ　ｐｈの分
だけ平行移動したグラフになる。

第５図は記録レベル時と再生光レベル時のフォトダイオ
ードの電流−電圧特性図である。図中、１５１はフォト
ダイオードの再生レベル時の特性曲線、１５２は記録レ
ベル時の特性曲線である。

再生レベルにおいては、前述のようにフォトダイオード
には逆バイアス電圧＋Ｖｏが印加され、光電流−工、が
流れる。そこで、記録レベル時においては、この光電流
−■。と等しい電流が流れるよう順バイアス電圧−〜′
、を印加する。つまり、記録レベル時に順バイアス電圧
−■、を印加することによって、再生レベル時の光電流
と等しい光電流ヘシフトするわけである。

この結果、第２図に示すように、各光検出器（フォトダ
イオード）の出力電流Ｉ０は、言己録レベル時に再生レ
ベル時で等しくなる。従って、その出力電圧Ｖｏｕｔ　
（出力電流Ｉ０と帰還抵抗Ｒ１１の積）もレーザパワー
に関係な（等しくなり、帰還抵抗Ｒ７が再生レベル時の
Ｓ／Ｎの条件から設定されていても、記録レベル時には
電流電圧変換器の出力が飽和することなく、安定した出
力を得ることが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、記録信号に応じて
光電変換器に印加するバイアス電圧を切換えるようにし
たので、電流電圧変換器のゲイン切換えを要することな
く、その電流電圧変換器の出力を安定させることができ
る。従って、従来必要であった帰還抵抗を半減でき、ま
たゲイン切換えに使用されていたスイッチ素子も不要に
することができる。よって、光ヘッドの構成部品を大幅
に削減できるので、光ヘッドを小型化及び軽量化でき、
それによってアクセス速度を著しく高速化できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は前記
実施例の動作を示すタイムチャート、第３図はフォトダ
イオードの等価回路図、第４図はフォトダイオードの電
流−電圧特性を光電流をパラメータとして示す特性図、
第５図は光パワーの記録レベル時と再生レベル時でフォ
トダイオードのバイアス状態を比較して示す特性図、第
６図は光カードの記録域を模式的に示す平面図、第７図
は光カードを用いた情報記録再生装置の一例を示す構成
図、第８図は第７図の装置に用いられる光ヘッドの分解
斜視図、第９図は光カードのトラック上に光スポットが
照射された状態を示す説明図、第１０図は光検出器の受
光面を模式的に示す説明図、第１１図は第７図の装置の
ＡＰ及びＡＴ制御ループ回路を示す回路図、第１２図は
その第１１図の回路の動作を示すタイムチャートである
。 １：光カード、 ３〜６：電流電圧変換器、 １８：光ヘッド、　　２８〜３ｏ；光検出器、１２０：
順バイアス電圧発生器、 １２１：逆バイアス電圧発生器、 １２２：スイッチ素子、 １３０：バイアス電圧設定回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的情報記録媒体に光ビームを記録信号に応じ
   た２値の光パワーに変化させて照射し、かつ光電変換器
   で受光された前記媒体からの反射光の受光信号によりサ
   ーボ制御を行いながら前記媒体に情報の記録を行う装置
   において、前記光電変換器に印加するための前記光ビー
   ムの２値の光パワーに対応したバイアス電圧を発生する
   手段と、このバイアス電圧を前記光電変換器に前記２値
   の光パワーに対応して切換えて印加する手段とを設けた
   ことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
2. （２）前記バイアス電圧発生手段は、前記光パワーが再
   生レベルでは前記光電変換器への逆バイアス電圧を発生
   し、前記光パワーが記録または消去レベルでは順バイア
   ス電圧を発生することを特徴とする請求項１項記載の光
   学的情報記録再生装置。
3. （３）前記光電変換器は、フォトダイオードであること
   を特徴とする請求項１項記載の光学的情報記録再生装置
   。
4. （４）前記順バイアス電圧は、該電圧印加による前記光
   電変換器の順電流が、前記逆バイアス印加時の光電変換
   器の光電流と略等しくなるように設定されていることを
   特徴とする請求項２項記載の光学的情報記録再生装置。