JP3015177B2 - 光カード再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光カードに記録された
情報を光を用いて再生する光カード再生装置に係り、特
に平面上に分布した複数の光電変換素子がＸ方向の第１
のアドレスとＹ方向の第２のアドレスにより指定可能な
２次元固体撮像手段を備えた光カード再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、光カード上に記録されているピッ
ト列を読みとる場合、カードをトラック方向に動かすこ
とによって、レーザなどのスポット光でカード上のピッ
ト列を一次元的に走査し、ディテクタから得られた時系
列的なデータ信号を復調するのが一般的であった。

【０００３】特開平２−２２３０６４号公報に示されて
いるように、セルフクロック変調方式で記録されたデー
タを再生するには、各データピットの間隔を読み取るこ
とにより行われる。半導体レーザＬＤから照射された光
は、光学系によってカード上ＳＰ２に集光され、反射光
はフォトダイオードＰＤによってディテクトされる。そ
の反射光量によってピットの有無が、ピット検出信号と
して取り出されている。セルフクロック方式の変調方式
で記録されたこの信号では、ピット検出信号から、クロ
ック信号としてＰＬＬ等を用いて同期信号が作り出され
る。この同期信号のタイミングによってピット検出信号
から復調データが生成される。ピット検出信号は、記録
媒体のトラック方向の駆動によって時系列的に取り出さ
れる信号である。データの記録の有効性、記録の有無
は、通常、データ記録領域に２値化信号が検出されるか
どうかで決められる。

【０００４】また、本出願人は、特開平２−１４１９３
２号公報において、単一もしくは複数の光ビームを複数
のトラックに照射して、複数のトラックを同時に読み取
るものを開示している。各トラックは、検出素子等を用
いてデータのリードが行われている。各トラックには、
それぞれ検出素子１個が割り当てられ、一個一個の検出
素子は独立であり、検出される信号は、前記の特開平２
−２２３０６４号公報と同じく時系列的なものである。

【０００５】光カードのようなライトワンスのメディア
では、書き込みの前に、書き込もうとする領域が書き込
み済みであるかブランク（未記録）であるかを判定し、
書き込み済みの場合には、その領域には書き込まないと
いうことが一般に行われており、ブランク（未記録）ト
ラックの正確な判定が必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】書き込みの際に、も
し、誤って書き込み済みのトラックの上に重ねて書き込
んでしまう（２重書き）と、書き込んだデータを読めな
くなるだけでなく、前回書き込んだデータもリードでき
なくなるという問題がある。また、リードの際にも、２
重書きであることが判定されなければ、無駄の復調を行
うこととなる。

【０００７】前記従来技術に示したように、光カードに
記録されたピットを光ビームで走査し、検出信号を時系
列的に読み出す方式では、検出信号が時系列的に読み出
されるので、外乱等により、誤って書き込み済みのトラ
ックをブランク（未記録）であると判定したり、また２
重書きされたトラックを復調したりすることがあり、デ
ータを正確に復調できないという問題点がある。

【０００８】本発明は、前記問題点に鑑みてなされたも
ので、カードの記録領域の状態を正確かつ高速に判定
し、確実な書き込み処理、高速な読み込み処理を行うこ
とのできる光カード再生装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決する手段】本発明の光カード再生装置は、
情報をピット列として記録する複数のトラックと、この
トラックを分割するトラックガイドを記録面に有する光
カードからの情報を再生する光カード再生装置におい
て、光ビームを照射して前記光カード記録面上に集光す
る照射手段と、行方向のアドレスである行アドレスと列
方向のアドレスである列行アドレスにより指定可能な平
面上に分布した複数の光電変換素子を有し、前記照射手
段からの光ビームより前記光カード記録面上の像を撮像
する２次元固体撮像手段と、前記複数の光電変換素子の
前記行アドレスを生成する行アドレス生成手段と、前記
複数の光電変換素子の前記列アドレスを生成する列アド
レス生成手段と、前記２次元固体撮像手段からの撮像信
号を２値化する２値化手段と、前記２値化手段からの２
値化信号により、前記２次元固体撮像手段上に結像した
前記トラックガイドの該行アドレスまたは該列アドレス
を検出するトラックガイド検出手段と、前記トラックガ
イド検出手段よって検出された該トラックガイドの行ア
ドレスまたは列アドレスより、該トラック上のピット列
をトラック方向に加算して該トラックの記録状態を判定
するトラック判定手段とを備えている。

【００１０】

【作用】前記トラックガイド検出手段により該トラック
ガイドのアドレスを検出し、前記トラック判定手段によ
りトラックの記録状態を判定する。

【００１１】

【実施例】図を参照して、本発明の実施例について説明
する。

【００１２】図１ないし図１０は一実施例に係わり、図
１は光カード再生装置の概略の構成を示す構成図、図２
はＣＭＤ制御回路の構成を示すブロック図、図３は光カ
ードの構成を説明する説明図、図４は光カードに記録パ
ターンを説明する説明図、図５はＣＭＤセンサの構成を
示す構成図、図６はＣＭＤセンサの基本動作を示すタイ
ミング図、図７はＣＭＤセンサによる光カードの読み取
り動作の流れを示すフローチャート、図８はＣＭＤセン
サによる光カードの読み取り動作を説明する説明図、図
９はトラックガイド検出時のタイミング図、図１０はデ
ータピット検出時のタイミング図、図１１は光カードの
記録状態と加算信号を説明する説明図、図１２は光カー
ドの読み取り動作のタイミングを説明する説明図であ
る。

【００１３】一実施例の光カード再生装置は、図１に示
すように、情報が記録されている光カード１に供給され
る光ビーム２７を発光する、たとえば、半導体レーザか
らなる発光素子２と、この発光素子２が発光した前記光
ビーム２７を平行光にするコリメートレンズ３と、この
コリメートレンズ３により平行光となった前記光ビーム
２７を前記光カードの記録面に集光させる対物レンズ４
と、前記光カードの記録面により反射し前記対物レンズ
４を介した前記光ビーム２７を所望の角度、たとえば、
直角に反射させるミラー５と、このミラー５により反射
した前記光ビーム２７をビームスプリッタ７を介してＣ
ＭＤセンサ８に集光させる結像レンズ６と、前記ＣＭＤ
センサ８を駆動制御するＣＭＤ制御回路３０と、前記ミ
ラー５により反射し前記結像レンズ６及び前記ビームス
プリッタ７を介した前記光ビーム２７によりフォーカス
状態を検出するフォーカス用検出器８と、前記フォーカ
ス用検出器８により検出されたフォーカス状態に基づい
て前記対物レンズ４をフォーカス制御する対物レンズ駆
動部１０と、後述するトラック方向に前記光カードを往
復運動させるカード駆動装置１１と、カード駆動装置１
１により駆動された該光カードが所定の位置に位置して
いるかを検出するカード位置センサ１２とを備えて構成
されている。

【００１４】図３に示すように、前記光カード１は、該
光カード１の長手方向であるトラック方向２６に直線状
のパターンとして設けられた複数のトラックガイド１３
と、この複数のトラックガイド１３間に設けられたデー
タが記録された複数のトラック１４とから構成され、そ
れぞれのトラック１４は、前記光カード１の長手方向
に、トラック番号などのトラック１４のＩＤデータが記
録されたＩＤ部１ａと記録データが記録されたデータ記
録部１ｂとからなり、この光カード１の側部には前記ト
ラックガイド１３のみ設けられたカード側部１ｃを備え
ている。

【００１５】前記データ記録部１ｂには、図４に示すよ
うに、前記トラックガイド１３によってはさまれた部分
である前記の各トラック１４上に、反射率の異なるデー
タピット１６が記録されている。また、図示はしない
が、同様に前記ＩＤ部１ａにも反射率の異なるピットに
よりＩＤデータが記録されている。

【００１６】図５に示すように、前記ＣＭＤセンサ８
は、ＭＯＳ型フォトトランジスタＣＭＤの２次元の集合
体で、Ｘ（行）方向、Ｙ（列）方向のアドレスを指定し
て、任意のフォトトランジスタ素子２１を非破壊読み出
しすることができるセンサである。たとえば、行アドレ
ス１７、列アドレス１８にそれぞれ１を与えると、行選
択回路１９、列選択回路２０によりデコードされて、列
Ｃ１がアクティブとなりＭＯＳスイッチ２２がＯＮする
とともに、行Ｌ１がアクティブとなり行Ｌ１にあるフォ
トトランジスタ素子が選択され、結局行Ｌ１、列Ｃ１に
あるフォトトランジスタ素子２３に蓄積された電荷が増
幅器である出力回路２４によって増幅され、ＣＭＤ出力
として出力されるようになっている。

【００１７】従って、ある列ＬXのスキャンは、図６に
示すように、前記行選択回路１９によりＬXをアクティ
ブにし、前記列選択回路２０により列Ｃ１，Ｃ２，…Ｃ
ｎを順に選択して行う。リセット時には、ＬXとＣＭＤ
リセット信号２４を同時にアクティブにすることによ
り、フォトトランジスタ素子に蓄積された電荷が放電さ
れリセットされる。尚、ＣＭＤ素子の詳細については、
「ゲート蓄積型ＭＯＳフォトトランジスタイメージセン
サ」テレビジョン学会誌 Vol.41 No.11 (1987)等に開示
されているので説明は省略する。

【００１８】前記ＣＭＤ制御回路３０は、図２に示すよ
うに、前記ＣＭＤセンサ８の行アドレスを発生する行ア
ドレス発生回路３１と、前記ＣＭＤセンサ８の列アドレ
スを発生する列アドレス発生回路３２と、前記発光素子
２の発光のタイミングを指定するとともに前記行アドレ
ス発生回路３１及び列アドレス発生回路３２にアドレス
を指定するタイミングコントローラ３３と、前記行アド
レス発生回路３１及び列アドレス発生回路３２により発
生された行アドレス及び列アドレスに対応したＣＭＤセ
ンサ８の出力を所定の比較レベルと比較することにより
２値化する２値化回路３４と、ＣＭＤセンサ８のたとえ
ば行方向の加算信号を所定の比較レベルｒ１，ｒ２と比
較することにより記録領域の状態を判定し前記タイミン
グコントローラ３３に判定結果を出力するレベル判定回
路４４とを備えて構成されている。

【００１９】さらに、前記ＣＭＤ制御回路３０は、前記
行アドレス発生回路３１及び列アドレス発生回路３２に
より前記ＣＭＤセンサ８をスキャンすることにより、前
記行アドレス発生回路３１及び列アドレス発生回路３２
が発生する行アドレス及び列アドレスと前記２値化回路
３４の２値化信号３５とから前記データピット１６（図
４参照）の間隔を測定するデータ間隔測定回路３６と、
同様に前記ＣＭＤセンサ８をスキャンすることにより、
前記２値化信号３５より前記トラックガイド１３の列ア
ドレスを検出するトラックガイド列アドレス検出回路３
７と、前記データ間隔測定回路３６が測定した前記デー
タピット１６（図４参照）の間隔から記録されたデータ
を復調する復調回路３８とを備えている。

【００２０】前記トラックガイド列アドレス検出回路３
７は、前記ＣＭＤセンサ８をスキャンすることにより、
前記２値化信号３５の周波数を、たとえば、電圧に変換
し測定する周波数変換回路３９と、この周波数変換回路
３９により測定された電圧が所定の電圧Ｖref1とＶref2
の間にあるかどうかを比較する比較回路４０と、前記比
較回路により前記周波数変換回路３９により測定された
電圧が所定の電圧Ｖref1とＶref2の間にある場合前記２
値化信号３５を出力するゲート回路４１と、このゲート
回路４１が出力する所定周波数の２値化信号４２と前記
タイミングコントローラ３３からの前記ＣＭＤセンサ８
のスキャン列アドレスとを入力することにより該２値化
信号４２に対応する列アドレスを保持するトラックガイ
ド列アドレス保持回路４３とから構成されている。

【００２１】尚、前記所定の電圧Ｖref1とＶref2の中間
電圧は前記ＣＭＤセンサ８が前記トラックガイド１３の
みをスキャンしたときに再生される２値化信号の周波数
に対応した電圧であり、従って、前記比較回路４０は、
前記２値化信号３５が前記トラックガイド１３による２
値化信号であるかどうかを比較する。

【００２２】また、ＣＭＤセンサ８は、発光素子２をフ
ラッシュ発光し光カード１の一部を写し、所望のデータ
を得た後、ＣＭＤセンサ８をリセットして電荷を放電
し、カード駆動装置１１により光カード１を移動させ
て、発光素子２を再度フラッシュ発光し、続きのデータ
を取り込むというように、部分部分に分けてデータを取
り込み、復調するようになっている。

【００２３】このように構成された一実施例の光カード
再生装置の作用について、図７ないし図１１を用いて説
明する。尚、図８は前記ＣＭＤセンサ８の表面に図４に
示した前記光カード１の記録パターンが結像した状態を
示している。

【００２４】光カード再生装置は、図７に示すように、
ステップ（以下、Ｓと略記する）１で光源である発光素
子２をフラッシュ発光する。

【００２５】Ｓ２で、タイミングコントローラ３３は、
ＣＭＤセンサ８の行を固定して列方向にスキャンさせる
ように、前記行アドレス発生回路３１及び列アドレス発
生回路３２にそれぞれ行アドレス及び列アドレスを指定
する。たとえば、図８に示すように、行位置Ｂでのスキ
ャン信号Ｂは、トラック１４内のデータピット１６を検
出するためトラックガイド１３とデータピット１６とを
含んだ信号となり、比較回路４０によりゲート回路４１
が閉じているのでトラックガイド列アドレス保持回路４
３にはスキャン信号Ｂに対応した列アドレスは保持され
ない。次に、行位置を変更してスキャンを行い、たとえ
ば、行位置Ａでのスキャン信号Ａは行位置Ａ上にトラッ
ク１４内のデータピットが無いために、トラックガイド
１３のみの信号となる。従って、ゲート回路４１が開
き、このときのスキャン信号Ａに対応した列アドレスが
トラックガイド列アドレス保持回路４３に保持される。
このようにして、トラックガイド１３のみのスキャン信
号を検出しトラックガイドに対応する２値化信号４２を
得、トラックガイドの列アドレスを得る。タイミングコ
ントローラ３３は、この得られた列アドレスの近接する
列の中間アドレスを演算し、この中間アドレスがデータ
ピット１６の列アドレスとして記憶する。

【００２６】このときのタイミングを図９に示す。

【００２７】Ｓ３で、タイミングコントローラ３３は、
図１１に示すように、Ｓ２で記憶されたデータピット１
６の列アドレスを固定し、行方向に加算し、レベル判定
回路４４は加算信号を得る。たとえば正常に記録された
正常記録トラック１４ａにおける加算信号レベルはｒ１
とｒ２の間となり、２重書きトラック１４ｂではｒ１以
下となり、さらにブランクトラック１４ｃではｒ２以上
となる。このようにしてレベル判定回路４４により、固
定した列アドレスＸｉでの加算信号を判定する。この結
果をタイミングコントローラ３３に出力し、タイミング
コントローラ３３は列アドレスＸｉのトラックの状態を
記憶する。尚、書き込み済みのトラックの場合、書き込
みエラー等を起こして書き込みが中断されたトラックで
も、トラックのはじめでは必ず書き込まれているので、
トラックのはじめで１度判定を行えば十分である。

【００２８】Ｓ４でレベル判定回路４４の判定により、
トラックが２重書きトラックならばＳ５に進み、２重書
き検出処理を行い、またトラックがブランクトラックな
らばＳ６に進み、ブランク検出処理を行い、さらにトラ
ックが正常記録トラックならばＳ７に進む。

【００２９】Ｓ７で、再び発光素子２をフラッシュ発光
する。

【００３０】Ｓ８で、タイミングコントローラ３３は、
Ｓ２で記憶されたデータピット１６の列アドレスを固定
し、行方向スキャンさせるように、前記行アドレス発生
回路３１及び列アドレス発生回路３２にそれぞれ行アド
レス及び列アドレスを指定する。たとえば列位置Ｃでの
スキャン信号Ｃは、データピット１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ…に対応した信号となり、２値化回路３４で２値化信
号を得る。Ｓ９で、データ間隔測定回路３６は、Ｓ８で
得られた２値化信号とこの２値化信号に対応する行アド
レス及び列アドレスからデータピット間隔を測定する。

【００３１】Ｓ１０でタイミングコントローラ３３は、
データピットの行アドレス及び列アドレスを記憶すると
共に、前回のデータピットの行アドレス及び列アドレス
と比較し光カードの移動速度を算出し、最小ピット記録
間隔時間１τ時間経過後、ＣＭＤセンサ８をリセットし
て電荷を放電し、カード駆動装置１１により光カード１
を移動させて、再度光源である発光素子２をフラッシュ
発光させるためにＳ７に戻る。すなわち、図１２におい
て、たとえば、フラッシュ発光周期は、光カード１が最
小データピット間隔ａを移動する時間を基準とする。時
刻Ｔ１の時に、図１２（Ａ）のようにＣＭＤセンサ８上
に写るトラック４５は、次のフラッシュ発光時刻Ｔ２で
は、図１２（Ｂ）のようになる。

【００３２】データピット４６、４７のＣＭＤセンサ８
上の像は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの光カード１の移
動により、本来最小データピット間隔ａだけ移動するは
ずであるが、光カード１の移動速度にムラがあったり、
データピットの記録位置がわずかにずれていたりするこ
とによるジッタにより、正確に最小データピット間隔ａ
だけ移動することは少ない。

【００３３】しかしながら、これらのジッタによる影響
を考慮しても、移動後のデータピット４６、４７は、最
小データピット間隔ａ離れた位置の近傍にあると予想で
きる。

【００３４】そこで、タイミングコントローラ３３は、
光源である発光素子２をフラッシュ発光し、ＣＭＤセン
サ８の各素子上のデータピット４６、４７、…の位置を
検出し、前回のフラッシュ発光時の位置から０．５ａ〜
１．５ａの範囲内にデータピットがあるかどうかを調
べ、範囲内にある場合にはその移動量ｘ１、ｘ２、…を
データピット４６、４７、…の移動量とし、データピッ
ト４６、４７、…の位置を算出し記憶する。

【００３５】さらに、タイミングコントローラ３３は、
ＣＭＤセンサ８上の全データピットに対して、実際の移
動量の平均をとって、実際の光カード１の移動速度Ｖを
計算し、移動速度Ｖにより光カード１の移動ムラ等のジ
ッタの影響をキャンセルするようなタイミングで発光素
子をフラッシュ発光させる信号を生成する。全ピットの
平均をとることにより、個々のジッタはキャンセルさ
れ、光カード１の移動に正しく追従することができる。

【００３６】これを繰り返してピット間隔を記憶し、Ｓ
１１で、復調回路３８はＳ９で得られたデータピット間
隔を復調することによりデータを再生する。未記録の場
合、書き込みを行う場合には、この時点（トラックのは
じめ）でブランクと判定し、ライトビームでデータの書
き込みを行っていく。

【００３７】このときのタイミングを図１０に示す。

【００３８】尚、フラッシュ発光周期は、光カード１が
最小データピット間隔ａを移動する時間を基準とした
が、これに限らず、図１２のデータピット４８、４９の
間隔ａ’を移動する時間を基準としてもよく、この場合
全体のフラッシュ発光回数は少なくるとともに、ジッタ
補正のために平均できるデータピットの数も少なくな
る。

【００３９】また、実際の光カード１の移動速度を求め
る方法として、全データピットの実際の移動量の平均を
とって行うとしたが、これに限らず、平均するのではな
く、図１２における移動量ｘ１のみにより実際の光カー
ド１の移動速度を求めてもよい。

【００４０】さらに、フラッシュ発光のタイミングは、
フラッシュ発光時間が光カード１の移動速度に比べて十
分短ければ、光カード１を連続的に移動させながらフラ
ッシュ発光させても良いし、また、フラッシュ発光時に
光カード１の移動を停止し、フラッシュ発光後に光カー
ド１を再度移動させるように、光カード１を間欠的に移
動させながらフラッシュ発光させても良い。

【００４１】また、上記実施例では２重書きとブランク
検出を共に行う構成としたが、これに限らず、２重書き
のみ、あるいはブランクのみを検出するようにしても良
い。

【００４２】さらに、上記実施例では光カードを駆動し
て平行移動させ、データの再生を行うとしたが、これに
限らず、たとえば、光学系により光カードの記録面全体
をＣＭＤセンサの結像面に結像させるようにしてもよ
い。

【００４３】このような一実施例の光カード再生装置で
は、ＣＭＤセンサ８からの加算信号からレベル判定回路
４４によりトラックの記録状態が正常記録状態、２重書
き状態またはブランク状態かを正確かつ高速に判定でき
るので、正常に記録されたデータを正確に復調すること
ができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
発明の光カード再生装置は、カードの記録領域の状態を
正確かつ高速に判定し、確実な書き込み処理、高速な読
み込み処理を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例に係る光カード再生装置の概略の構
成を示す構成図である。

【図２】 一実施例に係るＣＭＤ制御回路の構成を示す
ブロック図である。

【図３】 一実施例に係る光カードの構成を説明する説
明図である。

【図４】 一実施例に係る光カードに記録パターンを説
明する説明図である。

【図５】 一実施例に係るＣＭＤセンサの構成を示す構
成図である。

【図６】 一実施例に係るＣＭＤセンサの基本動作を示
すタイミング図である。

【図７】 一実施例に係るＣＭＤセンサによる光カード
の読み取り動作の流れを示すフローチャートである。

【図８】 一実施例に係るＣＭＤセンサによる光カード
の読み取り動作を説明する説明図である。

【図９】 一実施例に係るトラックガイド検出時のタイ
ミング図である。

【図１０】一実施例に係るデータピット検出時のタイミ
ング図である。

【図１１】一実施例に係る光カードの記録状態と加算信
号を説明する説明図である。

【図１２】一実施例に係る光カードの読み取り動作のタ
イミングを説明する説明図である。

【符号の説明】

８…ＣＭＤセンサ ３０…ＣＭＤ制御回路 ３１…行アドレス発生回路 ３２…列アドレス発生回路 ３３…タイミングコントローラ ３４…２値化回路 ３６…データ間隔測定回路 ３７…トラックガイド列アドレス検出回路 ３８…復調回路 ４３…トラックガイド列アドレス保持回路 ４４…レベル判定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/013 G11B 19/02 521 G11B 21/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報をピット列として記録する複数のト
   ラックと、このトラックを分割するトラックガイドを記
   録面に有する光カードからの情報を再生する光カード再
   生装置において、 光ビームを照射して前記光カード記録面上に集光する照
   射手段と、 行方向のアドレスである行アドレスと列方向のアドレス
   である列行アドレスにより指定可能な平面上に分布した
   複数の光電変換素子を有し、前記照射手段からの光ビー
   ムより前記光カード記録面上の像を撮像する２次元固体
   撮像手段と、 前記複数の光電変換素子の前記行アドレスを生成する行
   アドレス生成手段と、 前記複数の光電変換素子の前記列アドレスを生成する列
   アドレス生成手段と、 前記２次元固体撮像手段からの撮像信号を２値化する２
   値化手段と、 前記２値化手段からの２値化信号により、前記２次元固
   体撮像手段上に結像した前記トラックガイドの該行アド
   レスまたは該列アドレスを検出するトラックガイド検出
   手段と、 前記トラックガイド検出手段よって検出された該トラッ
   クガイドの行アドレスまたは列アドレスより、トラック
   上のピット列をトラック方向に加算して該トラックの記
   録状態を判定するトラック判定手段とを備えたことを特
   徴とする光カード再生装置。