JPS62173628A - 光カ−ド装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 不発明は光カードの記録および／または丹生の０Ｔｎ目
な光カード装置に係り、特に小形の汎用装置に好適な光
カード装置に関する。

〔発明の背景〕

光カード装置は，カードの表面にスポット光を照射して
，情報を記録したり，または既にｉ！［２録された情報
を胱収ったりするものであり，　　工Ｃカードに比較し
て記憶容量が１０〜数ｌＯ倍も大きいという０９がある
ため．　工Ｃカードに代るものとしてその開発が進めら
れている。

従来の光カード装置は、例えば特開昭６０−５９５４２
号公報に記載されるように，レーザー等の光源から発し
たビームを，反射ミラーの回転や振動などによって機械
式に走資し，記録媒体上に情報ビットを記録したり、ま
たは記録された情報を再生するようになっていた。

しかし、従来の装置では、機械式にビーム走査を行うた
め，情報へのアクセス時間，または記録時のアクセス時
間が走査アクチュエータの固有振動数で決定され、高速
アクセスに制約が生じ，また可動部を有するため耐震性
や寿命，装置の複雑比や大型化，信頼性紙下等の点で問
題があった。

〔発明の目的〕

不発明の目的はアクセスが速く、信頼性の高い元カード
の記録および／または再生を行なえる光力ード装置を提
供することにある。また、小形で頑丈な光カード装置を
提供することである。

〔発明の概安〕

本発明は，少なくとも１次元的に配列された複数の記録
用＃：．源および少なくとも１次元的に配列さｎた複数
の耽出し用光源の少なくとも一部と。

前記光源（こ幻して光カードを予定の位置に保持する手
段と＋！ｉ”ｌａ己尤諒からの発光を削６己光カードの
記録媒体上に集光するす段と、罰把光源からの元元を幅
差的手段によって予定の＋１１１序で制御する手段とを
具備し，これｌこよって１１！報へのアクセスを高３比
し，装置の信頼性と機械的強度そ向上し。

刀）つ小型化を実現した点（こ特徴がある。

〔発明の央施例〕

以下、本発明の央１池例を弟１〜５図（こより説明する
。

第１図は本実施例の全坏購成を示すブロツク図、第２図
は、本夷癩例の磯慣部の概略構成を示す断面図、１４３
図は十ｍｌ発光型レーザの一部断面科祝図，弟４図は不
央施例瘉こ好適ｙ，ｃ　ａｒｃ収用受光素子の断面図、
第５図は弟４図の受光素子を用いた読出回路の一例を示
す図である。

第２図に２いて、記録用ｆ、諒ｌは、共通恭板１１Ａ上
に数μｍ×数１０μｍのピッチでｎｘｍ−のレーザ１１
が２（Ｋ、元配列に構成されたマルチレーザヘッドであ
るのが好ましい。

このマルチレーザヘッドを構成する１固々のレーザ１１
の構造は、例えば第３２Ｉ！２Ｉ応用吻理字関係連合溝
演会（１９８５年３／２９〜４／１　）の講演予稿集１
３９頁、３１ａ−ＺＢ−５に開示されている。平面完元
型の同ｌ１１１１直交ジヤンクシヨン（Ｃｏａｘｉａｌ
　Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｊｕｎｃｔｉｏｎ　：　ＯＴ
Ｊ　）形千尋体し−ザ／侘尤タイオード■の構造が好ま
しＧゝＯ このレーザ１１は、第３図に示したように、平板部１２
の中央部に円柱状突起を有し、この先端部力）ら、矢印
で示すようにレーザ光が発射される。

平板部１２は保ａｔ［＋＠１２　Ｄ　、ｐ杉ｕａＡｓ　
ｌ　２　Ａとｎ形ＡｔＧａＡｓ　１２　Ｂ、　ｎ形Ｇａ
Ａｓ　ｌ　２　Ｇの積層構造であり、その最Ｆ部にはヒ
ートシンクのための接着用ろう材Ａｕ／Ｇθ−Ａｕ　１
３が被着されている。

点灯すべきレーザは、エンコーダ２０に言まれる変ａＩ
４１！２１路により、その入力端子１に供紺される記録
情報にしたがって逃足され、点灯、非点灯のレーザが例
えば８ピノ２＝とじて決められて。

走査回路１０に供給される〇 そして、前記走査回路１０に言まれるレーザ躯動回路に
より、点灯レーザにしきい１直を超える越流が流される
。

レーザの走査回路は公知の適宜のもので良く。

例えば、仮で第５図に関して説明するような群選択と個
別選択による−いわばマトリクス方式のスイッチ手段や
、あるいは１個々のレーザに直列接続したスイッチの選
択的なオン・オフ制御手段などが利用できる。

レーザの点灯は、＋１方向のインピーダンスモニタ（レ
ーザの内部インピーダンスを検出するもの）や周知のモ
ニタ用フォトダイオード（いずれも図示省略）の出力と
して検出回路３０で検出され。

モニタ情報としてエンコーダ２０へ帰還すれる。

前記モニタｔｌＩｒ報は、エンコーダ２０内に付設され
た比較手段により、入力端子１から指令された記録情報
と比較され、点灯制御されたレーザの組合せが記録情報
と正しく合致して２れば、次なる指令（記録情報）を受
信し、前記と同様の手順により順次点灯レーザを切換え
てゆく。

元カード４は、第２１瘉こ示したように、基体となるプ
ラスチック板４１上に記録媒体４０が被着され、その表
面に透明な保護膜４２が設けられたものである。

記録媒体４０としては１例えば特開昭６０−４６３３９
号公報に示されたような、異なる温度履歴で透過率、反
射率変化を示すような光記録台金が利用できる。またそ
の代り番こ、熱で薄膜にピットを穿ち、照射した光の散
乱尤瑠加を利用するものでもよい。

その他、最近研究されている結晶・非晶質の相ｆｆｉを
利用するもの、あるいはバブルや凹凸など形状・体積変
化を利用するもの等種々のものが利用ｏＴ能である。

前述のようにして記録されたビットは、ホトセンサアレ
イ６と検出回路６２によって読取られ、デコーダ６３に
より情報として解読、再生され。

出力端子０から出力）される。

記録用光源としてのマルチレーザヘッドｌは、第２図に
示すように、保持板１３に下向きζこ収付けられ、その
下面には、スペーサ１４を介して、元カード４との間に
マルチレンズ１５が配設される。

マルチレンズ゛１５は、当然のことながら、レーザ１１
の配列ピッチに等しく形成され、かつこれらとそれぞれ
同心的に位置決めされたレンズ部を有している。

これらは透明基板中に屈折率分布を作り込んだり、基板
上に薄膜状に形成させたレンズアレイを用いる。例えば
’８３，７．４神戸で開催された微小−光学国際会議で
発表された報告書にあるマイクロレンズアレイである。

マルチレンズ１５の下には、光カード４が収納、搬送さ
れるためのスペースが設けられる。ここに収納された光
カード４は１弾力性をもった柱状または球状回転体１０
０により、マルチレンズ１５に対して摺動可能に押付け
られている。

このため、各レーザ１１からの光は、マルチレンズ１５
の各レンズ部によって集束され、光カード４の透明基体
４１を通じて、記録媒体４０に直径数μｍの点となって
照射される。

照射された光点のエネルギは記録媒体４０上で熱に変換
され、記録媒体４０の被照射部分は１例えばその反射率
８よび透過率が変化する。この反射／透過率変化は、後
述するホトセンサアレイ６により電気信号として読取ら
れる。

再生部のホトセンサアレイ６は、第２図に良く示されて
いるように、保持板１３の下面の一部に収付けられ、そ
の下面には、光カード４との間にマルチレンズ６５１が
配設される〇 マルチレンズ６５１も、ホトセンサアレイ６の配列ピッ
チに等しく形成され、かつ各ホトセンサと同心的に位置
決めされたレンズ部を有する。

前記マルチレンズ６５１の下のスペースに装填された光
カード４は、前記と同様に、下側から柱状または球状回
転体１０　ｌｉこよって、マルチレンズ６５１の下面に
対して押付けられている。

光カード４の下側であって、ホトセンサ６の真下に対応
する位置には、ホトセンサ６と等ピッチに形成された発
光ダイオードアレイ６５が、前記ホトセンサ６の各受光
素子と同心的に筺体９０上に設置されている。

前記のようにして情報ビットが記録された、記録媒体４
０上の記録部では、非記録部とべべて尤の透過量が異な
る。それ故に％発光ダイオードアレイ６５からの光が、
レンズアレイ６５２で記録媒体４Ｇ上の情報記録位置に
集光、照射される時。

各情報記録位置を透過する′ｊｔＳ量は、記録〔情報ビ
ット）の有無によって相違する。

前記透過光は、レンズアレイ６５１を通じてホトセンサ
６上に照射集束され、電気信号に変換されて検出回路６
２に供給され、さらに、前記デコーダ６３によって仮号
丹生される。

ホトセンサ６は、例えば第４図に示すような集積構造で
ある＠６０１．６０２はシリコンのｐｉｎｌ−からなる
ホトダイオードペアで、一方のホトダイオード６０１上
には工ｎｏ、などの透明電極６０３が被着され、他方の
ホトダイオード６０２はＡｔなどの不透明磁極６０４で
おおわれている〇すなわち、光に感じるのは一方のホト
ダイオード６０１のみである。他方のホトダイオードは
、第５因に関して後述するような分離ダイオードとして
用いられる。

６０５はＯｒ膜などで作られた共通電極である。

６０６は透明ｖＬ極６０３％不透明電極６０４と共通電
極６０５を絶縁する８１０２＃！である。これら全体は
ガラス等の絶縁基板６０９上に積層形成される。

これらのホトダイオードペア６０１．６０２は必要数−
例えば−次元センサを構成する場合には１元カード４上
に形成する記録媒体４０の幅方向に対応する情報ビット
数だけ設ければよい・なお、記録の高密度化が必要な場
合には、ホトセンサ６の配列を千鳥状とし、隣接するホ
トセンサの間隔を小さくすればよい。

また、縦（元カードの長手方向）を８ビツトとし％横（
光カードの幅方向）を記録媒体４０の幅から決まるビッ
ト数とした２次元アレイセンサを構成することにより、
情報の続出速度を大きくすることもできる。同じような
事は、前記の記録部のレーザアレイヘッド部についても
言えることは明らかである◎ ここで、第５図を参照して、第４図の構成を採用したホ
トセンサアレイ６による読取動作を説明する。

対をなすホトダイオード６０１．６０２はアレイ６のサ
イズに応じて必要対集積形成され、ブロック切換スイッ
チＹの一接点と個別切換スイッチＸの一接点との間にそ
れぞれ逆極性に直列接続される。

各ダイオード対は同数ずつの複数の群Ａ、Ｂ。

Ｃ・・・に分割され、各群のダイオード対の一端は共通
接続されて、切換スイッチＹの各対応接点に一括接続さ
れ、また各群内の対応位置にあるダイオード対の他端は
互いに共通接続されて、切換スイッチＸの各対応接点に
一括接続される。

すなわち、各ダイオード対は１両スイッチＸ。

Ｙ間にいわばマトリクス接続されている。

まずブロック切換スイッチＹの操作によって、ブロック
Ａをブロック用電源ｖＴに接続し、他のブロックＢ、Ｃ
・・・・・・は接地する。

前記ブロックＡの中のダイオード対を一端から他端に向
って順に１個別切換スイッチＸで選択し。

ｌずつ読出し回路（増幅器）Ｒに接続する。この時１選
択されたダイオード対以外は個別切換スイッチＸによっ
て接地される〇 いまホトダイオード６０１に元が当っていると仮定する
と、これが導通状態となるので、ブロック用電源ｖＴか
らのｉＩｃ流がブロックダイオード６０２、ホトダイオ
ード６０１からａ点を通り、さらに層別切換スイッチＸ
の該当接点を経て読出される。

ａ点はブロックＢ、Ｏのホトダイオードにも接続されて
いるが、これらのブロックは電源ｖ７には接続されてお
らず、またホトダイオードには読出光が照射されないの
でこれらのダイオード対の電流は阻止される。

したがって、ａ点に接続されたブロックＡのホトダイオ
ード６０１の情報のみが読出し回路Ｒから読出される。

個別切換スイッチＸを順次切換えて、ブロックＡ円のダ
イオード対を右端から左方へ向って順次選択することに
より、各ホトダイオードの情報が時順次的にＭ、収られ
る。

その仮、ブロック切換スイッチＹでブロックＢ。

Ｃ等を順次選択すると共に、個別切換スイッチＸを前述
と同様に操作することにより、ブロックダイオード６０
２とホトダイオード６０１の対が。

右端から左端まで選択され、走査される。

読出し回路Ｒからは、選択されたホトダイオードに光が
照射されているか否かにしたがって、対応する電気信号
が出力されるＯ なお、第５図において、各切換スイッチＸ、Ｙによって
選択されていないブロックやホトダイオードを接地する
ことは、必ずしも必要ではない。

元カードの情報ビット−すなわち、記録用レーザ光およ
び読取用％光ダイオードを記録媒体上に絞り込んだ光の
直径は、数μｍとそのサイズが極めて小さいので、正確
な情報記録位置に光を照射して正しい記録、読嘔りを＊
現するためには、第２図において、光カード４を筐体９
０の所定の位置に停止させ、保持する機構が必要である
。

このために、第１図に示したように、元カード４に予め
形成されたガイド溝４５．４６を、これらに対応して筐
体９０内に設けられたホトセンサ（図示せず）で検出し
、この検出出力に基づいて。

先ず光カード４を微動させながらその初期位置設定を行
なう。

この初期位置設定作業は１図示しない微動機構でイ」　
Ｊため、０．１秒くらいの時間を必要とするが、一旦光
カード４とマルチレーザヘッド１または／およびホトセ
ンサ６の相対位置が初期設定された後は１位置決め時に
カウントした番地情報に基づいて、ホトセンサアレイま
たはマルチレーザヘッドの必賛個所ＦｌｉＬ気的に走査
すればよいので。

極めて短時間に必要情報の記録を行なったり、または所
望の情報ビットを耽出すことができる。

つぎに、第１．第２図の装置を用いて情報の記録、再生
を行なう場合の動作の概要を説明する。

第２図に示されているように、置体９ｏ内の所定スペー
スに光カード４を装填すると、初期位置設定用ホトセン
サ（図示せず）によってガイド溝４５．４６％検出し、
適宜の微動機構によって光カードの初期位置設定が行な
われる。

この場合、第１図のＹ方向位置に関してはガイド溝４６
の検出出力が利用され、またＸ方向位置に関してはガイ
ド溝４５１４６の検出出力が利用される。

初期位置設定が完了すると、記録モードの場合には、入
力端子Ｉに記録情報（例えば文字情報）が供給される。

この記録情報は、エンコーダ２゜において、例えば８ビ
ツトの２値情報にｆ：換され、並列８ビツト情報として
走査回路１０に伝送される。

走査回路ｌＯは、必要に応じて元カード４上の記録番地
を捜索決定し、前記の並列８ビツト情報に応じて、マル
チレーザヘクトｌ内の該当レーザに駆動電流を供給し、
記録用レーザ光を発生させるＯ 前記の記録用レーザ光は、モニタ用フォトダイオードな
ど（図示せず）によって検知され、その検知出力は検出
回路３０へ帰還される。検出回路３０は、前記検知出力
を２値信号に変換し、エンコーダ２０に返送する。

エンコーダ２Ｇは％返送された２値偏号を、対応する並
列８ビツト情報と比較対照し１両者が合致したときは１
次の記録情報を収り込んで、同様の記録動作をくり返す
。もし合致しないときは、適当な災示、警報を発生する
ことができる。

装置が再生モードにあるときは、前記初期位置設定完了
後、発光ダイオード６５を励起してａ収光を発生させ、
ホトセンサアレイ６からの並列８ビツト情報を検出回路
６２で読取る。前記８ビツト情報はデコーダ６３に送ら
れて、文字、記号などとして出力される。

その後、ホトセンサアレイ６の相対位置をずらせて、同
様のＭ、収動作をくり返す〇 なお％第１図では、ホトセンサアレイ６は１列のホトセ
ンサ列からなるものとして図示しているが、マルチレー
ザヘッド１と同様に２次元配列としてもよいことは明ら
かであり、このようにすれば、読取速度を上げることが
できる。

以上では記録と再生の両８！能を備えた装置について１
例を述べたが、読取り専用装置とする場合には％　第１
．第２図のホトセンサアレイ６の面積を、光カード４上
の記録媒体４ｏの寸法とほぼ同じ大きさにまで大きくす
ることができる。

このようにすれば、明らかなように、アクセス時間は元
カード挿入時の初期位置決めだけを必要とするだけで、
あとは電気的定食速度ですべての記録情報を読出すこと
ができるので、続出速度を最高にすることができる。

このような実施例では、ホトセンサアレイの大面積化が
コスト面でのネックになる可能性がある＠しかし、ポリ
シリコンを用いた薄膜ホトセンサは比較的低コストであ
り、今後さらに、ホトセンサと同じアモルファシリコン
を用いた太陽電池などの大面積化とともにホトセンサも
そのコスト低減が期待できる。

別の変形例として、記録媒体４ｏの面積の１／２〜１１
５８カバーするホトセンサアレイを用意して。

２〜５回は、１上氏的ζこ光カード４とホトセンサアレ
イロとの相対的位置決めを実施することも考えられる。

ホトセンサアレイ６の広面積化に関して前述したことは
、記録用のマルチレーザヘッドｌに関してもそのま一該
当することであり、記録専用装置の場合には、マルチレ
ーザヘッドｌを記録媒体４０の寸法と同程度にまで、あ
るいはその数分の１の寸法にまで拡大することができる
。このようにすれば、記録速度を向上できることは明ら
かである。

また、以上では記録媒体４０の光透過率の変化によって
記録を行った例について述べたが、光反射率の変化を用
いることもでき、この場合は光カードの基板および保護
板のいずれか一方を透明とすればよいことは当然である
。また、光ディスクに用いられる光学ヘッドの構造を応
用しレーザをＭ、Ｗり用のｊｔｇとして兼用し１発光ダ
イオードを省略することもぎＩ。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光源、ホトセンサをアレイ状に形成し
、主に電気的走査により必要数の情報ビットを記録・再
生するのでアクセス時間が短かく記録・再生速度の大き
い光カード装置を提供することができる◎ 本発明によれば、情報ビットへのアクセスが主に電気的
走査で行われ１機械的定量は無くなるか、あるいは補助
的なものとなるので、走五部の小形化、耐震化が図れ１
丈夫でコンパクトかつ　（’ｉ幀性尚い光カード装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の全体構成を示すブロック図、第２図
は本実施例の機構部の概略構成を示す断面図、第３図は
平面発′Ｊｔ、型レーザの一部断面斜視図、第４図は本
４施例に好適な読取用受光素子の断面図％第５図は第４
図の受光素子を用いた読出回路の一例を示す図である。 １・・・マルチレーザヘッド％４・・・元カード％　６
・・・ホトセンサアレイ、１０・・・走査回路、１１・
・・レ−＋７’、１５・・・マルチレンズ、２０・・・
エンコータ。 ３０・・・検出回路％４０・・・記録媒体、４１・・・
透明基板、４２・・・保腹膜、４５．４６・・・ガイド
溝、６２・・・検出回路、６３・・・デコーダ、６５・
・・発光ダイオード 代理人　弁理士　　平　　木　　道　　人○　　　　　
　■ 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１次元的に配列された複数の記録用光
   源および少なくとも１次元的に配列された複数の読出し
   用光源の少なくとも一方と、 前記光源に対して光カードを予定の位置に保持する手段
   と、 前記光源からの発光を前記光カードの記録媒体上の所定
   位置に集光する手段と、 前記光源からの発光を電気的手段によって予定の順序で
   制御する手段とを具備したことを特徴とする光カード装
   置。
2. （２）記録用光源は半導体レーザ光源であることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項記載の光カード装置。
3. （３）記録用光源は平面発光型の同軸直交ジャンクショ
   ン型半導体レーザ光源であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項記載の光カード装置。
4. （４）読出し用光源は発光ダイオードであることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項記載の光カード装置。
5. （５）記録媒体上への集光手段は透明平板上に形成した
   レンズアレイ板であることを特徴とする前記第１項記載
   の光カード装置。
6. （６）光カードは、基体と、基体上に被着された記録媒
   体と、前記記録媒体を覆う保護膜とよりなることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の光カード装置。
7. （７）少なくとも１次元的に配列された複数の記録用光
   源と、 前記光源に対して光カードを予定の位置に保持する手段
   と、 前記光源からの発光を前記光カードの記録媒体上の所定
   位置に集光する手段と、 記録すべき情報を受信して、これをビット情報に変換す
   るエンコーダと、 前記エンコーダから出力されるビット情報にしたがつて
   、複数の記録用光源の点灯を、電気的手段によって予定
   の順序で制御する手段と、 前記点灯制御の情報を対応する記録情報のビット情報と
   比較する手段と、 前記比較の結果、点灯制御情報および記録情報のビット
   情報が一致するときは、次の記録情報の受信を可能にす
   る手段とを具備したことを特徴とする光カード装置。
8. （８）記録用光源はレーザ光源であることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第７項記載の光カード装置。
9. （９）記録用光源は平面発光型の同軸直交ジャンクショ
   ン型半導体レーザ光源であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第７項記載の光カード装置。