JPH0589509A - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再生信号に時間遅れを発生させることなく、
不要なノイズ成分を確実に除去する。 【構成】 光カード３５に再生光を照射してこの反射光
から記録された情報を光学的に再生する。光カード３５
からの反射光は、対物レンズ３３を通り、結像レンズ３
８ａで集光されて、光検出器４１上に結像する。光検出
器４１は光電変換を行って電気信号が再生信号として出
力される。ここで、反射光の光路上には、結像レンズ３
８ａの焦点面４４上に再生信号の周波数成分を光学的に
制限する光学フィルタ４３が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光カード等の記録媒体
に再生光を照射して媒体に記録された情報を読み出す光
学式情報記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より記録媒体に対して光学的に情報
を記録／再生する装置が種々提案されている。この光学
式情報記録再生装置の記録方式にはいろいろなものがあ
る。

【０００３】例えば、 １．記録媒体の記録部分の反射率が未記録部分よりも高
く、または低くなることによって記録されるもの。

【０００４】２．記録部分と未記録部分とで高さの差が
あり可干渉性のある光によって読み出すことにより、そ
の位相差ができるもの。

【０００５】３．記録光を集光することにより記録媒体
を熱し、そこに磁界をかけることにより記録媒体上の磁
束の方向を定めるもの。以上のような記録方式が挙げら
れる。

【０００６】光学的に記録された情報を読み出す際に
は、記録媒体上の濃淡の変化、位相の変化、磁束の変化
などを光ピックアップの部分で光の強弱に変換してい
る。そして、さらにこの光の強弱を光ピックアップの中
の光電変換素子によって電気信号に変換し、再生信号と
して取り出している。

【０００７】この再生信号の処理を行う際に、磁気記録
においては一般的な低域通過フィルタや、電子通信学会
研究会資料MR76-13(1976),MR78-10(1978) に記載されて
いるような余弦等化の手法等により、ノイズの軽減を行
うことが知られている。

【０００８】以下に、これらのノイズ軽減方法の原理に
ついて説明する。図６に抵抗器とコンデンサ（ＲＣ）を
用いた簡単な低域通過フィルタの例を示す。この回路の
入力端子（図中でＶ1 側）に方形パルスが入力された場
合の入力と出力との間には次の式で表される関係があ
る。

【０００９】

【００１０】（１）式からもわかるように、Ｖ2／Ｖ1の
値は角周波数ωに依存している。この値が３ｄＢ低下す
るところの周波数を一般にカットオフ周波数ｆc と呼ん
でおり、 ｆc ＝１／(２πＣＲ) …（２） で表される。

【００１１】このようなフィルタを用い、再生信号をフ
ィルタに通すことにより、信号の中の高周波帯域を減衰
させ、ノイズ成分を減らすことができる。

【００１２】次に、余弦等化によるノイズ軽減方法を図
７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、入力
信号波形が時間関数ｆ(ｔ)で表される場合に、回路的に
（ｂ）に示すようなｆ(ｔ＋τ)、ｆ(ｔ−τ)なる信号を
生成し、重みｋ／２をかけて入力信号から差し引く。す
ると、図７（ｃ）に示すように、入力信号波形の裾部分
が取り除かれ細化された形の出力信号波形が得られる。

【００１３】これらのノイズ軽減方法は光学的な記録／
再生においても用いることができるため、ノイズ軽減の
手段として広く用いられてきた。光学的な記録／再生に
おける従来のノイズ除去について図８に示す光学式情報
記録再生装置で説明する。

【００１４】発光素子１１から出射された再生光はコリ
メートレンズ１２を通り、対物レンズ１３で集光され、
記録媒体面１５に照射される。そして、記録媒体面１５
で反射された反射光は再び対物レンズ１３を通り、更に
光路変更用のミラー１６，１７を経由して集光レンズ１
８で再度集光され、ミラー１９、ビームスプリッタ２０
を介して光検出器２１上に結像する。なお、２２はフォ
ーカス用の検出器であり、ここで検出された信号を基に
対物レンズ駆動部１４を駆動してフォーカシングを行う
ためのエラー信号を生成するようになっている。

【００１５】前記光検出器２１上の光の強弱は電気信号
に変換され、信号処理回路２３に入力される。ここで、
前述したような電気的なフィルタを用いる場合はフィル
タ回路、余弦等化方式を用いる場合は余弦等化回路など
を信号処理回路２３内に設け、電気信号を通すことによ
り、信号内のノイズ成分を減少させ、Ｓ／Ｎ比を向上さ
せるようにしている。そして、ノイズが低減された信号
が再生信号として出力される。

【００１６】ところが、このような光学式情報記録再生
装置において、余弦等化回路や低域通過フィルタ等によ
り電気的に処理を行うと信号に時間遅れが発生する。即
ち、信号が前記のような電気的処理回路を通過するため
にはある一定の処理時間Ｔが必要となり、これが時間遅
れとなる。この時間遅れＴは、記録信号の最小記録間隔
に対して数分の１から２分の１程度になる場合があり、
遅れによる不具合が生じる。フィルタを用いる場合のフ
ィルタリングによる遅れは、その積分要素が大きくなれ
ばなるほど大きくなる。

【００１７】このような時間遅れＴは、例えばデータの
中のあるパターンを見つけて次の動作を決定するような
場合において問題となる。例を挙げると、セルフクロッ
キング方式の装置において同期パターンを読み出してこ
れによって同期をとる場合とか、前のセクタに連続して
記録を行うＤＥＬＡフォーマットによる光カード装置に
おいてセクタ終端を検出して記録を開始する場合など
に、時間遅れがあると不具合が生じる。

【００１８】前記の同期パターンを再生してこれに同期
させる場合は、１周期以上遅れると同期がとれなくなっ
てしまう。また、ＤＥＬＡフォーマットによる光カード
装置の場合は、図９（ａ）に示すように、前のデータを
再生してセクタの終端を検出し、この直後から記録を開
始して前のセクタに連続して記録を行うようになってい
る。このとき時間遅れＴがあると、信号処理回路中では
（ｂ）のようにデータに対して再生信号が遅れる。この
ため、記録の開始点が遅れ、連続して書き込むことがで
きなくなってしまう。このようにデータが不連続になっ
てしまうと、記録効率が低下したり、同期がとれずに再
生不能になる恐れもある。

【００１９】従って、従来はこのような場合においては
積分要素をあまり大きくできず、ノイズの除去もある程
度しかできなかった。

【００２０】ここで、図６に示した低域通過フィルタに
おける時間遅れについて以下に述べる。図６の回路に大
きさＥのステップ電圧を加えたとき、出力の電圧値は初
期値０から最終値Ｅに向かって時定数ＣＲのカーブで上
昇する。このときの立上がり時間（最終値の１０％から
９０％に達する時間）τは、 τ＝２．２ＣＲ＝０．３５／ｆc …（３） となる。

【００２１】いま、信号が１００ｋＨｚで記録されてい
るとしたときに、３００ｋＨｚをノイズのカットオフ周
波数として高域のノイズを低減させる場合を考える。フ
ィルタからの出力信号の立上がり時間は、前記（３）式
より、τ≒１μｓとなることがわかる。従って、１０μ
ｓの信号に対してフィルタを通すことによって１μｓの
遅れが発生することになる。信号の遅れ量を減らすため
にはカットオフ周波数を高くしなければならない。つま
り、カットオフ周波数を高くすることによってノイズ成
分によっては除去できない場合も起こる。

【００２２】また、余弦等化方式の場合には、原理的に
信号をτだけ遅らせて差分をとるため、最低限時間τの
遅れは発生する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、電気
的に処理を行ってノイズを除去する場合には、必ず時間
遅れが発生する。

【００２４】このため、時間遅れによってデータの記録
／再生がうまくできなくなるという不具合が生じる。一
方、データの記録／再生に影響がないようにフィルタ等
を設けた場合は、ある程度のノイズ成分しか除去でき
ず、大幅にＳ／Ｎ比を向上させることができなかった。
また、時間遅れを低減させようとすると、除去できるノ
イズの帯域が上がるため、目的のノイズ成分を除去する
ことができなくなる場合もある。

【００２５】さらに、前記時間遅れのために記録信号の
最小記録間隔が制限されてしまうという問題点も生じ
る。これにより、最小記録間隔を小さく、即ち記録周波
数を高くすることができずに、記録密度を向上させるこ
とができなくなる。

【００２６】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、再生信号に時間遅れが発生することなく、不要
なノイズ成分を確実に除去することが可能な光学式情報
記録再生装置を提供することを目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明による光学式情報
記録再生装置は、記録媒体に再生光を照射してこの反射
光から記録された情報を光学的に再生する装置であっ
て、前記反射光に含まれる再生信号の周波数成分を光学
的に制限するための光学的フィルタを備えたものであ
る。

【００２８】

【作用】記録媒体に再生光を照射してこの反射光から記
録された情報を光学的に再生する。このとき、前記反射
光の光路上に設けられた光学的フィルタによって、前記
反射光に含まれる再生信号の周波数成分が光学的に制限
される。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、図
１は光学式情報記録再生装置の構成を示す構成説明図、
図２は記録媒体面とここで反射した反射光の光検出器上
の像とを示す説明図、図３は記録媒体面上及び反射光の
像面上における強度分布を示す説明図、図４は結像レン
ズによる焦点面上における反射光の強度分布と光学フィ
ルタ、及びこの光学フィルタを用いてノイズが除去され
たときの像面上における強度分布を示す説明図である。

【００３０】図１には本実施例による光学式情報記録再
生装置の信号読み取り部の構成が示されている。なお、
ここでは記録媒体として光カード３５を用いた場合を例
示する。

【００３１】光学的な記録／再生を行うための光束を発
光する発光素子３１が設けられており、この発光素子３
１から出射された再生光はコリメートレンズ３２を通
り、ミラー３６で反射されて対物レンズ３３で集光さ
れ、光カード３５上に照射されるようになっている。光
カード３５上には、図２に示すように、ガイドトラック
５２を両端に有するトラック５３が設けられ、このトラ
ック５３上に情報としてデータピット５４が記録されて
いる。本実施例では、複数のトラックを照射ビーム５５
が照射している。

【００３２】そして、光カード３５で反射された反射光
は再び対物レンズ３３を通り、更に光路変更用のミラー
３６，３７，３９を経由してビームスプリッタ４０で分
光され、一方は結像レンズ３８ａで再度集光されて光電
変換を行うリード／トラック用光検出器４１上に結像す
るようになっている。このリード／トラック用光検出器
４１上には、図２に示すようにガイドトラック５２とデ
ータピット５４の像が結像される。前記リード／トラッ
ク用光検出器４１上の光の強弱は電気信号に変換され、
再生信号として出力されるようになっている。

【００３３】一方、ビームスプリッタ４０で分光された
他方の反射光は、結像レンズ３８ｂで集光され、フォー
カス用検出器４２上に結像する。このフォーカス用検出
器４２で検出された信号を基に、対物レンズ駆動部３４
を駆動してフォーカシングを行うためのエラー信号を生
成するようになっている。

【００３４】また、前記結像レンズ３８ａの焦点面４４
上には、反射光に含まれる情報の高周波成分を除去する
光学フィルタ４３が配置されている。前記結像レンズ３
８ａの焦点面４４における光の強度分布は、像面（光検
出器４１上）における像の強度分布の周波数成分を表し
ている。ここで、図１中のｆは結像レンズ３８ａの焦点
距離を表している。よって、光検出器４１は、平行光に
対する結像位置、即ち結像レンズ３８ａから２ｆの距離
の位置に配置される。

【００３５】媒体面上（光カード３５上）での強度分布
をｑ(ｒ0 )とすると、レンズが完全レンズであればその
後焦点面上に回折像Ｑ(ｓ)ができる。ここで、ｓ＝
（ｕ，ｖ）は焦点面上の周波数空間の座標を表してお
り、レンズの後焦点面上の実座標（ξ，η）とはｕ＝ξ
／λｆ，ｖ＝η／λｆの関係で結び付けられている。な
お、λは照射光の波長、ｆはレンズの焦点距離である。

【００３６】このとき、Ｑ(ｓ)はｑ(ｒ0 )の Fourier変
換として、次式のように表せる。

【００３７】

【００３８】更に、像面での強度振幅φ(ｒ)は、Ｑ(ｓ)
の Fourier変換として、次式のようになる。なお、ここ
では倍率を１とし、収差は無視している。

【００３９】

【００４０】媒体上と焦点面上とでは上記のような関係
があり、媒体面、後焦点面、像面における強度分布は図
３及び図４に示すようになる。

【００４１】図３（ａ）は媒体面上での強度分布であ
り、これが像面では上下に反転した図３（ｂ）のように
なる。媒体面上には傷や欠陥が存在し、これらの傷や欠
陥も像面上に結像されるため、そのまま信号再生を行う
とノイズ成分が含まれる。このとき、レンズの後焦点面
上の周波数空間では図４（ｄ）に示すような強度分布と
なっている。前記の（４）式からわかるように、周波数
空間での座標は実空間の逆数なっており、外側の光は高
い周波数成分を表している。ノイズ成分は高い周波数帯
域に含まれるので中心から離れた周辺部に分布する。

【００４２】ここで、図４（ｃ）に示すような光学フィ
ルタ（図１における４３に対応する）、もしくは絞りを
焦点面（図１における４４に対応する）の位置に配置す
ると、図４（ｄ）のように周辺部に分布するノイズ成分
が遮断される。よって、中心部に分布するフィルタの設
定周波数以下の成分のみが通過することになり、フィル
タによって通過する信号成分の周波数が制限される。

【００４３】前記光学的フィルタの遮断周波数は、例え
ば次のように設定される。

【００４４】図４（ｅ）に示すように、記録されたデー
タの最小ピット間隔をｘ1 とすると、トラック方向には
これより短い間隔でデータは現われることなく、ｘ1 よ
り短い間隔で現われたものはノイズ成分である。よっ
て、このノイズ成分を除去するためには、周波数空間に
おいて図４（ｃ）に示した光学的フィルタ開口部のｌ方
向の径を、ｌ＝λ・ｆ／ｘ1 に設定すれば良く、記録さ
れたデータの信号成分のみが取り出される。また、図４
（ｅ）のようにトラックとピットとの間隔をｙ1とする
と、トラックと直交する方向においてノイズ成分を除去
するためには、光学的フィルタの開口部のｍ方向の径を
ｍ＝λ・ｆ／ｙ1 に設定する。このように、媒体面（像
面）の各方向において実際のデータとして現われる最小
間隔の空間周波数に光学的フィルタの開口部の径を設定
することにより、高い周波数の不要なノイズ成分を確実
に除去することができる。

【００４５】従って、図３（ａ）の媒体面上での強度分
布がそのまま結像されると図３（ｂ）のようになるが、
図４（ｃ）のような光学的フィルタを焦点面上に配置す
ることにより、高い周波数成分のノイズが除去されて図
４（ｅ）に示すようにデータピットとガイドトラックの
みが像面に結像される。これにより、ノイズが除去され
た信号成分のみが光検出器４１で検出されるため、Ｓ／
Ｎの良い再生信号が得られる。

【００４６】本実施例では、媒体面、レンズの焦点面、
像面による光学的 Fourier変換を用いているので、変換
時間は無視することができ、フィルタリングを行っても
電気的に行った場合のような時間遅れは発生しない。

【００４７】なお、本実施例では単純に高い周波数成分
の制限だけを行うようにしているが、バンドパスフィル
タのようにある周波数帯域、例えば変調基本周波数の倍
数など信号成分に含まれる周波数だけを通過させ、あと
は遮断するようにフィルタを設定することも容易に行う
ことができる。よって、周波数の制限の例としては、 １．記録媒体上に実際に存在する記録要素の最小間隔
（最小ピット間隔等）より高い周波数成分を除去する
（ローパスフィルタ） ２．前記記録要素の最小間隔から最大間隔までの周波数
成分のみを通過させる（バンドパスフィルタ） ３．記録媒体上に実際に存在する記録要素の間隔（実在
するピット間隔等）の周波数成分のみを通過させる（複
数のバンドパスフィルタ） などの光学フィルタを設定してノイズ成分を除去するこ
とができる。

【００４８】以上のように、本実施例によれば、光学的
フィルタを結像レンズの焦点面に配置したので、信号再
生時に再生信号が遅れることなしに、周波数空間におい
て再生光に含まれる不要な周波数成分を除去することが
でき、再生信号中のノイズ成分を確実に取り除くことが
できる。よって、再生信号のＳ／Ｎを向上させることが
できると共に、信号遅れによるデータ記録／再生時にお
ける不具合を防止することが可能である。また、信号遅
れが発生しないため、所望の周波数を制限するフィルタ
を容易に設定できる。さらに記録信号の最小記録間隔を
小さくすることもでき、記録密度を向上させることも可
能となる。

【００４９】図５は本発明の第２実施例に係る光学式情
報記録再生装置の構成を示す構成説明図である。図５に
は、図１に示したビームスプリッタ４０以降の光学系の
構成が示されている。

【００５０】記録媒体で反射された再生光の反射光束
は、ビームスプリッタ４０で分光され、一方は結像レン
ズ３８ａで再度集光されて光電変換を行うリード用光検
出器７１上に結像するようになっている。このリード用
光検出器７１上の光の強弱は電気信号に変換され、再生
信号として出力されるようになっている。

【００５１】一方、ビームスプリッタ４０で分光された
他方の反射光は、更に第２のビームスプリッタ７２によ
り分光される。一方は結像レンズ３８ｂで集光され、フ
ォーカス用検出器４２上に結像する。そして、このフォ
ーカス用検出器４２で検出された信号を基に、フォーカ
シングを行うためのエラー信号を生成するようになって
いる。また、他方は結像レンズ７３で集光され、トラッ
ク用光検出器７５上に結像するようになっている。

【００５２】第２実施例では、前記結像レンズ３８ａの
焦点面４４上に第１の光学フィルタ７０が、結像レンズ
７３の焦点面上に第２の光学フィルタ７４がそれぞれ配
置されている。

【００５３】第１実施例では、光検出器４１はデータ読
み取り信号とトラックエラー信号とを共に検出するよう
になっている。従って、この光検出器４１はデータ信号
とトラックエラー信号とを分離できるように、記録媒体
上におけるトラックと直交する方向ではトラックとデー
タピットとの間隔ｙ1 に相当する周波数の情報が通過す
るように光学フィルタの径ｍは設定されていた。

【００５４】ところが、図５に示すように、データリー
ド用光検出器７１とトラックエラー信号用光検出器７５
とが別々に設けられている場合には、データリード用光
検出器７１においてはデータ信号のみが得られれば良
い。従って、トラックと直交する方向のピット間隔ｙ2
（あるいはトラック間隔ｙ3 ）から光学フィルタ７０の
開口部の径ｍは、ｍ＝λ・ｆ／ｙ2 、またはｍ＝λ・ｆ
／ｙ3 となるように設定する。なお、トラック方向に対
応する光学フィルタ７０の径ｌについては第１実施例と
同様である。

【００５５】一方、トラック用光検出器７５では、トラ
ックエラー信号のみを検出できれば良い。従って、トラ
ック間隔ｙ3 （あるいはピット間隔ｙ2）から、Ｌ＝λ
・ｆ／ｙ3 、またはＬ＝λ・ｆ／ｙ2 で決定される長さ
Ｌの細長のスリットを、トラックと直交する方向に対応
する周波数空間の方向において有する光学フィルタ７４
を、結像レンズ７３の焦点面上に配置すれば良い。

【００５６】このように、光学フィルタの目的とする信
号成分を通過させる開口部の形状及び大きさを設定する
ことにより、不要な成分が除去されて各光検出器におい
て目的とする信号成分が得られる。

【００５７】以上のように、本実施例によれば、目的と
する信号に応じた光学的フィルタを各検出器において配
置したので、信号再生時に再生信号が遅れることなし
に、それぞれの光検出器において不要な成分を除去し、
目的とする信号成分のみを得ることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、再
生信号に時間遅れが発生することなく、不要なノイズ成
分を確実に除去することが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る光学式情報記録再生
装置の構成を示す構成説明図

【図２】記録媒体面とここで反射した反射光の光検出器
上の像とを示す説明図

【図３】記録媒体面上及び反射光の像面上における強度
分布を示す説明図

【図４】結像レンズによる焦点面上における反射光の強
度分布と光学フィルタ、及びこの光学フィルタを用いて
ノイズが除去されたときの像面上における強度分布を示
す説明図

【図５】本発明の第２実施例に係る光学式情報記録再生
装置の構成を示す構成説明図

【図６】抵抗器とコンデンサを用いた簡単な低域通過フ
ィルタの例を示す回路図

【図７】余弦等化回路によるノイズ軽減方法を示す説明
図

【図８】電気的なノイズ除去手段を用いた場合の光学式
情報記録再生装置の構成例を示す構成説明図

【図９】前のセクタに連続して記録を行う光カード装置
における、時間遅れによる不具合を説明する説明図

【符号の説明】

３５…光カード ３８…結像レンズ ４１，４２，７１，７５…光検出器 ４３，７０，７４…光学フィルタ ４４…焦点面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に再生光を照射してこの反射光
   から記録された情報を光学的に再生する光学式情報記録
   再生装置であって、 前記反射光に含まれる再生信号の周波数成分を光学的に
   制限するための光学的フィルタを備えたことを特徴とす
   る光学式情報記録再生装置。
2. 【請求項２】 記録媒体上の複数の記録要素を含む領域
   に対して再生光を照射し、この反射光から記録された情
   報を光学的に再生する光学式情報記録再生装置であっ
   て、 前記反射光に含まれる再生信号の周波数成分を光学的に
   制限するための光学的フィルタを備えたことを特徴とす
   る光学式情報記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記光学的フィルタは、前記反射光を結
   像する光学系の焦点面上に配置したことを特徴とする請
   求項１記載の光学式情報記録再生装置。