JPH087874B2

JPH087874B2 - 光学的情報再生装置

Info

Publication number: JPH087874B2
Application number: JP61280836A
Authority: JP
Inventors: 宏明星
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPS63136333A

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再生装置に関し、特に情報記録担
体の情報記録面の法線方向に対し傾いた方向に光軸を有
する結像光学系により上記情報記録面を光検出器に結像
させて情報の再生を行なう光学的情報再生装置に関す
る。

［従来の技術］近年、次第に情報の記録密度の向上が要求される様に
なっており、この要求に応えるものとして光学的な情報
記録再生方式が利用される様になってきている。光学的
情報記録再生方式では光学系を用いて光照射を行なう際
に形成される照射スポットの大きさを情報の単位として
記録できるため記録密度が極めて大きく、また記録再生
手段を記録担体に対して接触させることなしに記録再生
を行なうので該記録担体及び記録再生手段の摩耗劣化が
全くないという利点がある。

以上の様な光学的情報記録再生方式において用いられ
る記録担体としてはディスク状のもの、カド状のもの及
びテープ状のもの等があるが、携帯性の点からはカード
状記録担体（以下、光カードと称する）が優れており、
今後ますます利用範囲が拡大するものと考えられる。

この様な光カードには、たとえば磁化の向きにより情
報の記録がなされる繰返し記録、再生及び消去の可能な
タイプのものや、たとえばピット列パターンにより情報
が記録される追加記録及び再生の可能なタイプのもの
や、たとえば光反射率の大小により情報が記録される再
生のみ可能なタイプのものがあり、それぞれの特長を生
かした形態にて使用されている。

同一の情報の記録されているカードを大量に製造する
場合にはSN比が高く且つ製造の容易な上記再生のみ可能
な再生専用光カード（以下、光ROMカードと称する）が
好適に利用される。

光ROMカードは、たとえば次の様にして製造される。
即ち、たとえば厚さ数百μｍ程度のプラスチック製基板
上にTe等の低反射率金属からなる蒸着膜を形成し、該蒸
着膜上に記録情報パターンに対応するマスクを載置し、
その上からCu等の高反射率金属を蒸着し、更に該低反射
率金属膜及びパターン状高反射率金属膜上に厚さ数百μ
ｍ程度の光学的に透明なプラスチックフィルムをラミネ
ートして保護膜を形成する。

第７図は以上の様な光ROMカードの記録情報の再生に
用いられる従来の再生装置における光ヘッド部の構成図
である。

第７図において、２は光ROMカードであり、該カード
は基板2a、情報記録面2b及び透明保護層2cを有する。

４は照明用光源であり、該光源はたとえばLEDや半導
体レーザである。６は照明光学系を構成するコンデンサ
ーレンズであり、6aはその光軸である。該光軸は光ROM
カード２の情報記録面2bの法線12に対し角度θだけ傾い
ている。

８は光検出器であり、該検出器はたとえばCCDライン
センサである。10は結像光学系を構成する結像レンズで
あり、10aはその光軸である。該光軸は光ROMカード２の
情報記録面2bの法線12に対し角度θだけ傾いている。そ
して、該光軸10aと上記コンデンサーレンズ６の光軸6a
とは光ROMカード２の情報記録面法線12の方向に関し対
称的である。

光源４から発せられた照明光は照明光学系により集束
せしめられて光ROMカード２の保護層2cを透過し、情報
記録面2bの所定の領域を照明する。かくして照明された
情報記録面2bの所定の領域が結像光学系により光検出器
８に結像される。

光ROMカード２の情報記録面2bにおいては、情報単位
である記録ビットがＢ方向に適宜の数配列されて情報ト
ラックを形成し、該情報トラックがＡ方向に適宜の数配
列されてバンドを形成し、該バンドがＢ方向に適宜の数
配列されて情報記録領域全体が形成されている。

光検出器８は受光要素がＢ方向にライン状に配列され
ており、該検出器には光ROMカード２の情報記録面の少
なくとも１本の情報トラック全体が結像される。情報の
再生時には、不図示の駆動手段により光ROMカード２を
Ａ方向に連続的または間欠的に移動させながら所望のバ
ンド内の情報トラックを順次光検出器８に結像させて情
報の読み出しが行なわれる。別のバンド内の情報を再生
する場合には、不図示の駆動手段により光ROMカード２
をＢ方向に所定の距離移動させた後に上記と同様にして
Ａ方向に移動させながら情報を読み出す。

［発明が解決しようとする問題点］以上の様な情報再生装置によれば、照明光学系の光軸
を光ROMカード２の情報記録面2bの法線の方向とし且つ
該方向に反射する光束をハーフミラー等により分割して
光検出器に結像させる方式の情報再生装置に比べて照明
光量を有効に利用できるという利点がある。特に上記の
様な光ROMカードの再生においては情報記録面のある程
度の広さを有する所定の領域を同時に結像光学系により
光検出器に結像させて情報の読み出しを行なうため、照
明光量の利用効率を高めることは極めて重要なことであ
る。

しかしながら、この様な情報再生装置において、上記
の様な光ROMカードの再生を行なう際には、情報記録面
上の透明保護層が光学系に対して斜めに配置された平行
平板として光学的に作用するために結像に際し非点収差
が生じ、このため焦点深度が極めて浅くなり、合焦制御
が困難になるとともに解像力も低下しやすいという問題
点があった。

厚さがｄで屈折率がｎ′の平行平板において光出射角
度ｉ（第７図におけるθに相当する）である場合の非点
隔差をΔｐとすると、以下の関係式が成り立つ。

Δｐ＝ｄ（１−cos²i/cos²i′）/n′cosi′ ・・・
（１） sini＝ｎ′sini′ ・・・（２）従って、たとえば光ROMカード２で透明保護層2cの厚
さｄが400μｍで該保護層の屈折率ｎ′が1.6で上記第７
図における角度θが30゜である場合には、ｉ′が18.2゜
で且つ非点隔差Δｐが約44μｍとなる。

光ROMカードの再生装置においてはカード搬送時の情
報記録面2bの光軸方向の移動を100μｍ程度として考慮
に入れているが、この大きさに比較してかなりの非点隔
差量であり、このため焦点深度に及ぼす影響が大きく合
焦制御も困難となり、情報再生の信頼性が低下するので
ある。

そこで、本発明は、以上の様な従来技術の問題点を解
決し、情報記録面上に透明層を有する光学的情報記録担
体の上記情報記録面に関し上記透明層の側において該情
報記録面の法線方向に対し傾いた方向に光軸を有する結
像光学系により上記情報記録面を光検出器に結像させて
情報の再生を行なう光学的情報再生装置において、上記
透明層により生ずる非点収差を低減させて結像性能を向
上させることにより情報再生の信頼性を高めることを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとし
て、情報記録面上に透明層を有する光学的情報記録担体の
前記情報記録面に関し前記透明層の側において前記情報
記録面の法線方向に対し傾いた方向に光軸を有する結像
光学系により前記情報記録面を光検出器に結像させて情
報の再生を行なう光学的情報再生装置において、前記記録担体透明層により生ずる非点収差を補正する
ための光学素子が、前記結像光学系と前記記録担体との
間及び前記結像光学系と前記光検出器との間のどちらか
一方の発散光束中または集束光束中に配置されているこ
とを特徴とする、光学的情報再生装置、が提供される。

［実施例］以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説
明する。

第１図（ａ），（ｂ）は本発明による光学的情報再生
装置の第１の実施例の要部を示す図である。本実施例で
は光学的情報記録担体として光ROMカードを用いた場合
が示されている。

第１図において、２は光ROMカードであり、該カード
は基板2a、情報記録面2b及び透明保護層2cを有する。８
は光検出器であり、10は結像光学系を構成する結像レン
ズであり、10aはその光軸である。該光軸は光ROMカード
２の情報記録面2bの法線12に対し角度θだけ傾いてい
る。これらは上記第７図におけると同様である。

本実施例においては、上記結像レンズ10と光検出器８
との間に透明平行平板14が配置されている。該平行平板
は、結像レンズ１の光軸10aに関し情報記録面2bが傾い
ている方向（即ちｘ−ｚ面内方向）と直交する方向（即
ちｙ−ｚ面内方向）に該光軸10aに対し傾いて配置され
ている。即ち、透明平行平板14は、結像レンズ10の光軸
10aの方向に見て該結像レンズ光軸10aに対し情報記録面
2bが傾いている方向と直交する方向に、結像レンズ光軸
10aに対し傾いて配置されている。

第１図において、ｚ軸は結像レンズ10の光軸10aの方
向であり、ｘ軸は該光軸と光ROMカード２の情報記録面2
bの法線とがつくる平面内においてｚ軸と直交する方向
であり、ｙ軸は上記ｘ軸及びｚ軸の双方に直交する方向
である。

情報記録面2bにおいて、情報トラックはｙ方向に形成
されており、光検出器８の受光要素並び方向もｙ方向で
ある。所定位置にある１本の情報トラック16が光検出器
８に結像され、情報読み出しが行なわれる。

尚、本実施例においては、上記第７図におけると同様
にして光ROMカード２の情報記録面2bの所定領域が照明
される。

本実施例においては、上記の様に、結像レンズ10の光
軸10aに関し（即ち光軸10の方向に見て）、光ROMカード
２の情報記録面2bの傾き方向と平行平板14の傾き方向と
が直交しているので、光ROMカード２の透明保護層2cに
より生ずる非点収差が補正される。

結像レンズ10の縦倍率をαとし横倍率をβとすると、
透明保護層2cにより生ずる非点隔差Δｐは光検出器８側
ではα倍に拡大されるので、該保護層による光検出器８
側の非点隔差Δｐ′は次式で表される。

Δｐ′＝αΔｐ＝−β^２Δｐ・・・（３）この非点隔差を上記平行平板14で補正すればよく、そ
の特性は上記式（１），（２）により決定すればよい。
たとえば、上記具体例の非点隔差Δｐ＝44μｍを補正す
るためには、β＝５程度であるとして、上記式（３）か
らΔｐ′＝−1.1mmとなり、この非点隔差量を補正する
ためには、上記補正用平行平板14の屈折率ｎ′が1.6で
該平行平板の傾き角度ｉが45゜であるとすれば、上記式
（２）よりｉ′が26.2゜となり、従って上記式（１）よ
りｄが約4.2mmとなる。即ち、屈折率1.6で厚さ4.2mmの
平行平板14を角度45゜傾けて配置すれば透明保護層2cに
より生ずる非点収差を打ち消すことができる。

本実施例によれば、結像系の焦点深度が深くなり、解
像力が大幅に向上し、従って情報再生の信頼性が向上す
る。

尚、上記式（１），（２）から明らかな様に、平行平
板14の面法線と光軸10aとのなす角度を大きくする程補
正量が大きくなり、更に平行平板14の屈折率を大きくす
る程補正量が大きくなるので、これにより平行平板14の
厚さを薄くすることができる。たとえば、上記具体例で
角度ｉを60゜とすると、厚さｄは約2.3mmでよいことに
なる。

また、平行平板14の傾き角度を調節することにより補
正量を調整することができ、装置の組立調整時に傾きを
調節して最終調整を行なうことができる。更には、光RO
Mカード２の種類により保護層2cの厚さや屈折率等に差
がある場合に、該カードの種類を判別した上で該種類に
対応して平行平板14の傾き角度を自動的に設定し非点収
差を補正することも可能となる。

本実施例において、平行平板14の光軸10a上の位置は
結像レンズ10と光検出器８との間であればどこでもよ
い。

尚、上記平行平板14を配置することにより、結像位置
がｙ方向に移動することになり、その移動量Δｙは次式
で表される。

Δｙ＝dcosi（tani−tani′）・・・（４）たとえば、上記具体例ではΔｙは約1.5mm、約1.2mmと
なるが、これは光学系設計の際に予め考慮に入れておけ
ば特に問題とはならない。

第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明による光学的
情報再生装置の第２の実施例の要部を示す図である。第
２図（ａ）は斜視図であり、第２図（ｂ），（ｃ）はそ
れぞれ上記第１図（ａ），（ｂ）と同様の図である。但
し第２図（ｂ）においては一部展開されて図示されてい
る。

本実施例は、非点収差を補正するための素子として透
明平行平板の代わりに透明平行平板の裏面に反射面を有
する裏面鏡18を用いている点のみ上記第１実施例と異な
る。本実施例では第２図（ｃ）に示される様に光束は裏
面鏡18の平行平板を２回通過することになるので、上記
第１実施例の平行平板の厚さの1/2の厚さで同一の効果
が得られ、装置をより軽量化することができる。

本実施例においては、裏面鏡18により結像光束を折り
曲げているので、光ヘッドを薄型化することができると
いう効果もあり、この点からも総合的に光ヘッドをより
小型軽量薄型化できるという利点がある。

第３図は本発明による光学的情報再生装置の第３の実
施例の要部を示す図である。

本実施例には、非点収差を補正するための素子として
クサビ型プリズム20が用いられている点のみ上記第１実
施例と異なる。該プリズムは有効面の面法線がｘ−ｚ面
内にある様に配置されており、従って該プリズム20を通
過する光束はｘ−ｚ面内方向にのみ偏向せしめられる。

プリズム20の屈折率がｎ′で光軸10a上の該プリズム
の厚さがｄで該プリズムにより生ずる非点隔差をΔｐ′
とすれば、以下の関係式が成り立つ。

Δｐ′＝ｄ（１−cos²i₂/cos²i₂′）/n′ ＋p₁（１−cos²i₁・cos²i₂/cos²i₁・cos²i₂′ ・・・
（５） sini₁＝ｎ′sini₁′ ・・・（６）ｎ′sini₂＝sini₂′ ・・・（７）ここでp₁はプリズム20がない場合の結像点とプリズム
20の射出側の屈折点との間の距離であり、i₁はプリズム
の射出角であり、i₂′はその入射角である。また、プリ
ズムの頂角σ及び偏角εは次式で与えられる。

σ＝i₂′＋i₁ ・・・（８） ε＝（i₂＋ｉ′）・・・（９）本実施例においては、プリズム20を最小偏角の位置に
配置している。この場合、i₂＝i₁′、i₂＝i₁であるの
で、上記第１実施例での具体例の非点隔差Δｐ＝44μｍ
を補正するには、ｎ′＝1.6、i₁＝i₂＝30゜、ｄ＝8.7m
m、σ＝36.4゜、ε＝23.6゜の特性をもつプリズム20を
配置すればよい。

第４図は本発明による光学的情報再生装置の第４の実
施例の要部を示す図である。

本実施例は、プリズム20からの光束の射出角i₁を０゜
とした点のみ上記第３実施例と異なる。従って、i₁′も
０゜である。

本実施例において、上記第１実施例での具体例の非点
隔差Δｐ＝44μｍを補正するには、ｎ′＝1.6,p₁＝1m
m、i₂＝30゜、ｄ＝7.1mm、σ＝18.2゜、ε＝11.8゜の特
性をもつプリズム20を配置すればよい。

第５図は本発明による光学的情報再生装置の第５の実
施例の要部を示す図である。

本実施例は、プリズム20が結像光束を光ROMカード２
の面と平行の方向に向けて射出している点が上記第３実
施例及び上記第４実施例と異なる。

本実施例において、上記第１実施例での具体例の非点
隔差Δｐ＝44μｍを補正するには、ｎ′＝1.6,p₁＝20m
m、i₁＝68゜、i₂′＝60.3゜、ｄ＝7.7mm、σ＝68.3゜′
ε＝60゜の特性をもつプリズム20を配置すればよい。

本実施例においては、プリズム20により結像光束を光
ROMカード２の表面と平行の方向に折り曲げているの
で、光ヘッドを薄型化することができるという効果があ
る。

本発明においては、上記第１実施例及び第３〜５実施
例における非点収差補正光学素子を光検出器のパッケー
ジを構成する受光用窓と兼用することも可能である。即
ち、一般に光検出器は前面に光検出器面と平行に受光用
窓となるガラス板を備えたパッケージの形で利用される
ことが多く、該ガラス板の代わりに上記実施例の平行平
板14やプリズム20を用いるのである。

第６図は以上の様な光検出器のパッケージの一実施例
を示す断面図である。第６図において、22はパッケージ
本体であり、該本体的に光検出器８が固定配置されてお
り、受光用窓として光検出器８に対し所定の位置関係に
て上記プリズム20が取付けられている。該プリズムの代
わりに上記平行平板14を用いてもよい。特に、上記第４
図に示される様な第４実施例の場合には従来のパッケー
ジのガラス板に代えて単にプリズム20を取付けるだけで
よいので好都合である。

この様に光検出器のパッケージと非点収差補正光学素
子とを一体化することにより、組立調整が容易になり低
価格性及び量産性が向上する。

以上の実施例においては非点収差補正光学素子として
平行平板、裏面鏡及びプリズムが示されているが、本発
明においては非点収差補正光学素子としてもその他の適
宜の光学素子を用いることもできる。

また、本発明においては非点収差補正光学素子として
複数の異種及び／または同種の非点収差補正光学素子を
組合せて用いることもできる。

更に、本発明においては非点収差補正光学素子は必ず
しも上記実施例の様に結像レンズ10と光検出器８との間
に配置する必要はなく、光学的情報記録担体と結像レン
ズとの間に配置してもよい。但し、情報記録面2bを光検
出器８上に拡大して結像させる場合には、結像レンズ10
と光検出器８との間の方が光路長が大きいので光学素子
を設置するためのスペースに余裕があり設置しやすい。
また、非点隔差が数十μｍ程度という非点収差を補正す
るので、拡大側即ち光検出器側に補正のための光学素子
を配置した方が素子及びその配置の精度がゆるやかにな
り補正しやすい。

更に、本発明は情報記録担体の情報トラックが結像光
学系の光軸の方向に対しいかなる方向であっても同様に
有効であることはもちろんである。

上記実施例では光学的情報記録担体が光ROMカードで
ある場合が示されているが、本発明は光学的情報記録担
体がその他の光カードや光ディスクや光テープその他の
ものである場合においても同様に適用することができ
る。

［発明の効果］以上の様な本発明によれば、情報記録担体表面の透明
層により生ずる非点収差を低減させて結像性能を向上さ
せることができ、かくして情報再生の信頼性を高めるこ
とが可能となる。また、本発明によれば、非点収差を低
減させることにより焦点深度を深くすることができるの
で、光学的情報記録担体の反りやうねりに対する精度な
らびに記録担体の保持機構及び搬送機構の精度を緩和す
ることができ、更に合焦制御の精度も緩和することがで
き、かくして光学的情報記録担体及びその再生装置の低
価格化を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本発明による光学的情報再生装
置の要部を示す図である。第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明による光学的情
報再生装置の要部を示す図である。第３図、第４図及び第５図はいづれも本発明による光学
的情報再生装置の要部を示す図である。第６図は光検出器のパッケージを示す断面図である。第７図は光ROMカードの記録情報の再生に用いられる従
来の再生装置における光ヘッド部の構成図である。 2:光ROMカード、2a:基板、 2b:情報記録面、2c:透明保護層、 4:光源、6:コンデンサーレンズ、 8:光検出器、10:結像レンズ、 10a:光軸、14:透明平行平板 16:情報トラック、18:裏面鏡、 20:プリズム、22:パッケージ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報記録面上に透明層を有する光学的情報
記録担体の前記情報記録面に関し前記透明層の側におい
て前記情報記録面の法線方向に対し傾いた方向に光軸を
有する結像光学系により前記情報記録面を光検出器に結
像させて情報の再生を行なう光学的情報再生装置におい
て、前記記録担体透明層により生ずる非点収差を補正するた
めの光学素子が、前記結像光学系と前記記録担体との間
及び前記結像光学系と前記光検出器との間のどちらか一
方の発散光束中または集束光束中に配置されていること
を特徴とする、光学的情報再生装置。
【請求項２】非点収差補正光学素子が、前記結像光学系
の光軸の方向に見て該結像光学系の光軸に対し前記情報
記録面が傾いている方向と直交する方向に、前記結像光
学系の光軸に対し傾いて配置されている透明平行平板で
ある、特許請求の範囲第１項の光学的情報再生装置。
【請求項３】非点収差補正光学素子が、前記結像光学系
の光軸の方向に見て該結像光学系の光軸に対し前記情報
記録面が傾いている方向と直交する方向に、前記結像光
学系の光軸に対し傾いて配置されている裏面鏡である、
特許請求の範囲第１項の光学的情報再生装置。
【請求項４】非点収差補正光学素子が、前記結像光学系
の光軸の方向に見て該結像光学系の光軸に対し前記情報
記録面が傾いている方向と直交する方向に、光偏向作用
有するクサビ型プリズムである、特許請求の範囲第１項
の光学的情報再生装置。
【請求項５】非点収差補正光学素子が光検出器のパッケ
ージと一体化されている、特許請求の範囲第１項の光学
的情報再生装置。