JPS6046914B2 - 情報記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は記録媒体上に信号を記録する情報記録装置に
関し、特に再生に際して生じるキャリアと音声の混変調
スペクトル成分を少なくすることを目的とする。

現在例えばビデオディスク再生において、Ｓ／Ｎを著
しく低下させる要因として、映像信号キャリアと音声信
号キャリアの混変調〔以下Ｉ−Ｍと称す〕が問題となつ
ている。

まずビデオディスク記録の一例を説明する。

記録媒体としての原盤は、直径約３０ｃｒｎのガラス
円板上に厚み１５０ｎ７ＴＬのポジ型フォトレジストが
塗布してあり、これにアルゴンレーザーもしくはヘリウ
ム−カドミレーザー光を約０．６μ几径に絞つて照射し
、現像することによつてピット 〔くぼみ〕を形成する
。ピットの横幅は０．６μ几、トラック間隔は１．６μ
ｍである。なおフオ１・レジストの代りに低融点の金属
あるいは半導体材料を用いる実験も進められている。
このようなビットによつて記録するために、被記録情報
は第１図で示すような信号処理が行れる。

被記録情報としてのビデオ信号Ａオーディオ信号１Ｂお
よびオーディオ信号■Ｃのうちビデオ信号（４）を、プ
リエンフアシス回路１とＦＭ変調器２を介して中心周波
数ω。＝８Ｍ圧、周波数偏移約１．５ＭＨＺの映像ＦＭ
搬送波ａに変換し、オーディオ信号１Ｂとオーディオ信
号■Ｃはそれぞれプリエンフアシス回路３，４とＦＭ変
調器５，６を介してそれぞれ搬送波周波数ω，Ｉ＝２．
３Ｍ圧、ω，■＝２．８ＭＨｚ周鍋数偏差±１００ＫＨ
ｚの音声ＦＭ搬送波Ｂ，ｃに変換され、更に加算器７て
映像ＦＭ搬送波ａと、音声ＦＭ搬送波Ｂ，ｃとを加算し
、りミッタ８で矩形波に変換する。従つて電気光学結晶
から成る光学変調器９には繰返し周波数が映像ＦＭ搬送
波ａと同じで、そのデューティの変化が音声ＦＭ搬送波
に相当する多重化信号が入力される。この場合、直線性
と混変調を考慮して映像ＦＭ搬送波ａと音声ＦＭ搬送波
との加算比は振幅で１０：１程度に設定されている。デ
ィスク上の前記ビットはこの矩形波を記録したものであ
る。第２図は記録装置の概要を示す。

１０は回転可能に装着されたディスク、１１は前記光学
変調器９出力の光路をディスク１０方向に変更するミラ
ー、１２はミラー１１とディスク１０方向との間の光路
中に配設された集束装置で、ディスク１０の回転に伴う
原盤の上下動に対して集束誤差を±０．１μｍに保つよ
うその位置がサーボ装置１３によつて制御され、前記ビ
ットを形成すべくディスク１０上に露光を与える。

なお光学変調器９は光源からのレーザー光束９Ａを、前
記りミッタ８からの矩形波信号でオン−オフし、レーザ
ー光束がオンの時にはビットを形成すべく、前述のよう
にミラー１１と集束装置１２を介して露光が行われる。

このようにして８ｒＳ−４ＨＺの映像信号キャリアと２
３ＭＨＺの音声信号キャリアを記録し、これを再生した
場合、Ｃ／Ｎ〔キャリア対ノイズの比〕は約６０（１１
Ｂが全周を通じて得られるが、前記１−Ｍについては従
来では約３５Ｃ１Ｂ程度しか得られない。そのため通常
の画像を記録した場合には、音・声信号に対応したヒー
トが再生画面上に現われて、画質を著しく低下させてい
る。ビットのＤｕｔｙ−Ａｓｙｒｒｌｍｅｔｒｙによる
Ｉ−Ｍの発生量は次式によつて近似的に計算することが
できる。

但しΔ：ピツトのＡｓｙｍｍｅｔｒｙからのずれ量、ｂ
：記録時の音声キャリアレベル、ＪＯ：零次のベッセル
函数、 Ｊ１：ー次のベッセル函数 第３図に８Ｍ１Ｉｚの映像信号キャリアと２．３ＭＨＺ
の音声信号キャリアのみをＤｕｔｙ−Ｃｙｃｌｅ変調し
た時のスペクトラムを示す。

理論計算によるどＩＭ成分はビットのＤｕｔｙが完全な
場合に零になることがわかる。しかし現実には変調回路
による歪、記録媒体への露光および現像状態、読出し時
における非線形成分などにより、４０ｄＢを保つことは
非常に困難である。記録媒体への露光および現像行程に
おける非線形状態を調べるために、光学変調器９に供給
する電気信号のＡｓｙｍｍｅｔｒｙを電気的にコントロ
ールし、現像後ほぼＤｕｔｙ−Ｃｙｃｌｅとなる条件を
設定し、記録再生実験を行つたが、結果はＩ−Ｍ発生量
を４０ｄＢ以下にすることは非常に困難てあつた。

またＩ−Ｍ発生量によるＳ／Ｎ劣下を調べるために、音
声信号キャリアを抜いて記録したところ、再生画像はほ
ぼ放送用ビデオテープレコーダと同等の画像が得られた
。また光学変調器のドリフト補償サーボは、このような
システムで記録を行う場合は必要不可欠である。

補償がない場合には、数分で消光比がとれなくなつて記
録不可能となる。のためいろいろなドリフト補償用サー
ボが考えられており、次にその一例を説明する。第４図
は動作点制御の原理図を示し、ここで光変調曲線はＩ。

Ｓｉｎ２〔π／２（■ｎ／Ｖ＋）〕となり、ＩＯは光の
最大透過振幅、■ｏは入力信号電圧、■普は光変調素子
の半波長電圧である。光変調特性の対称位置にある動作
点Ｈｌ，ｈ２に、極性の異なつた等振幅の入力信号〔パ
ルスＰ１、パルスＰ２〕を入力すると、第４図に示すよ
うに等振幅の出力信号〔パルスＰ゛１、パルス″２〕が
得られるが、温度ドリフト等により動作点Ｈｌ，ｈ２が
前記対称位置から移動していると、出力信号の振幅が異
なる。そこでパルスＰ″１とパルスＰ″２との振幅を比
較して、動作点Ｈｌ，ｈ２の移動方向を判別し、動作点
Ｈｌ，ｈ２を制御することができる。しかしながらこの
方法はテレビジョン信号などをＡＭ変調して光学的に情
報を記録する場合において、例えば第４図に示すパルス
Ｐｌ，Ｐ２をテレビジョン信号の垂直同期区間に印加す
ることにより可能であるが、本発明の目的とするＦＭ信
号の光学的記録には使用不可能である。ＦＭ信号の場合
、電気信号はキャリア周波数付近のパルス列であり、垂
直同期区間内であつても情報として前記パルス列が必要
であるためである。

そこで本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであつ
て、ＦＭ信号の光学的記録における光変調器のドリフト
を補償し、かつＩ−Ｍ発生量を最低量に保つことができ
る情報記録装置を提供するものである。

以下本発明の一実施例を図面に基ついて説明する。

１４は情報信号に応じて光源からのレーザー光束１４Ａ
を変調する光学変調器、１５はハーフミラーで、光学変
調器１４出力を情報記録用光束１４Ｂとドリフトモニタ
ー用光束１４Ｃとに分岐する。

１６はＰＩＮダイオードあるいはアバランシエダイオー
ドなどから成る光電変換素子、１７，１８は第１、第２
の狭帯域フィルタで、それぞれの特性１７ａ，１８ａは
第３図に示すように、第１の狭帯域フィルタ１７の中心
周波数は（ωｏ−ωｓ）、第２の狭帯域フィルタ１８の
中心周波数は（ωｏ＋ω，）で、帯域としては共に数１
００ＫＨｚ程度が望ましい。

１９は差動増幅器で、増幅器２０，２１を介して狭帯域
フィルタ１７，１８出力を入力し、両者の差信号を検出
する。

２２は光学変調器１４における光変調素子〔図示せず〕
の駆動回路で、増幅器２３を介した前記差動増幅器１９
出力を検出信号として前記差信号が減少方向に、例えば
零となるようにサーボをかけ光学変調器１４の動作点を
制御すると共に、制御された光学変調器１４の動作点に
情報信号源２４の情報信号を入力する。

なお狭帯域フィルタ１７，１８を通した信号を検波した
後の信号、記録画像が黒の単一画面の場合、記録画像の
同期信号に相当するスペクトラムだけとなるため、狭帯
域フィルタ１７，１８のうちの一方の狭帯域フィルタ１
７の検波出力が大きくなるが、本来の記録目的であるカ
ラーパーやテレビジョン画面などの場合には、狭帯域フ
ィルタ１７，１８の検波出力の記録画像による影響は無
視できる値であるため、狭帯域フィルタ１７と１８の検
波出力の差が常に零になるようサーボをかけることによ
つて、光学変調器１４の動作点を制御することが可能で
ある。

但し、光学変調器１４へ駆動回路２２を介して供給され
る情報信号源２４の情報信号は、光学変調器１４の前記
動作点が半波長電圧（■＋）を越えないようにりミッタ
をかけておく必要がある。また光学変調器１４の動作点
のある範囲内の移動に対して狭帯域フィルタ１７，１８
出力は、必ず一方が増加し、必ず出力他方が減少するた
め、この範囲内でサーボをかける必要がある。検波出力
差が零の場合は、混変調成分の高域成分と低域成分とが
等しいことを意味し、この時、全混変調成分が、全記録
情報スペクトラムに対して最小となる。

従つて、検波出力差が最小となるように、光変調器１４
の動作点を保ちながら記録することにより、混変調成分
が最小の状態で記録することが可能となる。第５図の実
施例では、低域側と高域側との２つの狭帯域スペクトラ
ムの差を検出して光学変調器１４のサーボをかけたが、
後に詳述するように、低域側の狭帯域スペクトラムを検
出し、この信号が常に最小になるようにサーボをかけて
も同様で゛ある。

なおこの場合には前記低域側の狭帯域スペクトラムとし
ては、記録画像によつてスペクトラム成分の最も受けに
くい（ωｏ−ωｓ）のスペクトラムを選ぶことが望まし
い。また信号の最小値を保つためのサーボについては、
既にいろいろな方．法が発表されている。このように構
成された光学変調器１４のドリフト補償装置を用いると
、長時間にわたつて光変調素子の温度ドリフトなどによ
る光学変調のバイアスの移動を防ぐことができ、常に一
定のスペクトノラムの信号を記録することが可能となる
。

第６図Ａ，ｂは情報信号のスペクトラム観察図で、Ｃ，
は音声信号キャリア、ＣＶｌ，ＣＶ２は映像搬送波の一
次キャリアと二次キャリア、Ｃし，ＣＨはＩ−Ｍの低域
成分と高域成分である。この第６図ａの情報信号は、光
学変調器１４の動作バイアス位置を理論的に対称性が一
番良い位置〔二次キャリア成分の最小の位置〕でのスペ
クトラムである。この状態より、前記光学変調器１４の
ドリフト補償サーボを動作させつつ、僅かに動作バイア
ス位置を移動させることによつて生じる光学変調器１４
の変調歪を利用することによつて、第６図ｂのスペクト
ラム信号を得ることができる。ここて第６図ｂは第６図
ａよりもＩ●Ｍの低域成分ＣＯが−８ｄＢ１高域成分Ｃ
Ｈが＋２Ｃ１司更化し、二次キャリアＣＶ２は約３０ｄ
Ｂ増加していることがわかる。第７図Ａ，ｂ，ｃは、そ
れぞれ記録光の変調スペクトラム、記録再生レンズのＭ
ＴＦ特性、再生信号のスペクトラムを示す。

なお第７図ａは第６図ｂに相当するスペクトラム分布で
ある。また第７図ｂは記録レンズＮ．Ａ＝０．５と再生
レンズＮ．Ａ＝０．４とのＭＴＦ特性を合成したものの
概略図を示し、第７図ｃは前述の如く記録されたディス
クを現像後、光学的に再生した時のスペクトラムの分一
布であつて、第７図ａと比較してＩ−Ｍの高域成分ＣＨ
が、レンズのＭＴＦ特性のために減少していることがわ
かる。このような実験の結果、光学的変調器１４の動作
点を、モニター用光束１４ｃの二次キャリアＣＶ９成分
の最小位置よりも僅かに移，動させて、一次キャリアＣ
Ｖｌと音声信号の混変調成分の高域成分ＣＨと低域成分
ＣＬとにアンバランスを生じさせた状態で低域成分ＣＬ
が最小となるようサーボをかけることによつて、第７図
ｃにＣＬで示すＩ−Ｍの低域成分をキャリア成分と比較
！して定常的に−４０ｃ１Ｂ以上抑圧することが可能と
なつた。また第７図ｃに破線イで示す従来の記録方式に
よるＩ・Ｍの低域成分と比較して、本実施例におけるＩ
−Ｍの多域成分ＣＬは、？Ｂ以上の差がある。なお光学
変調器１４の変調歪を利用することによる再生画像への
影響は、変調歪の量と、記録および再生のレンズのＭＴ
Ｆの低下量とを考慮することによつて、悪影響を及ぼさ
ないことがわかつた。以上説明したように本発明によれ
ば、情報記録”において従来−３５ｄＢ程度にしか抑圧
できなかつた音声信号キャリアと映像キャリアとの混変
調成分を−４０ｄＢ以上に定常的に抑圧することが可能
であり、再生画像を著しく向上させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は信号処理回路と記録装置の原理図
、第３図はスペクトラム成分の説明図、第４図は従来の
光学変調器動作点制御の説明図、第５図は本発明による
情報記録装置の要部構成図、第６図Ａ，ｂおよび第７図
Ａ，ｂ，ｃは信号スペクトラム説明図と記録一再生系を
通じてのスペクトラム変化説明図である。 １４・・・・・・光学変調器、１４Ａ・・・・・・光源
からの光束、１４Ｂ・・・・・・情報記録用光束、１４
ｃ・・・・・・モニター用光束、１５・・・・・・ハー
フミラー〔分岐手段〕、１７，１８・・・・・・狭帯域
フィルタ、１９・・・差動増幅器、２２・・・・・・駆
動回路、２４・・・・・・情報信号源、Ｃ，・・・・・
音声信号キャリア、ＣＶｌ・・・・映像搬送波の一次キ
ャリア、ＣＶ２・・・・・・映像搬送波の二次キャリア
、ＣＬ・・・・・・混変調成分の低域成分、ＣＨ・・・
・混変調成分の高域成分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 映像信号と音声信号をそれぞれＦＭ変調した後に両
   者を加算しかつ振幅制限した情報信号を、記録媒体上に
   記録する情報記録装置において、光源からの光束を前記
   情報信号によつて変調する光学変調器と、光学変調器出
   力を情報記録用光束とモニター用光束とに分散する分岐
   手段とを設けると共に、前記モニター用光束を光電変換
   する光電変換素子と、その出力信号のうち前記ＦＭ変調
   した映像信号と音声信号との混変調周波数成分を検出す
   る狭帯域のフィルター回路と、このフィルター回路の検
   出信号を光学変調器のバイアス回路へ供給する供給手段
   とからなり、前記検出信号により前記光学変調器の動作
   点を一定に保つように制御するサーボ装置を設けたこと
   を特徴とする情報記録装置。 ２ サーボ装置は、ＦＭ変調した映像信号と音声信号と
   の和の周波数に相当する混変調周波数成分を検出する高
   域用のフィルター回路と、それらの差の周波数に相当す
   る混変調周波数成分を検出する低域用のフィルター回路
   とを有し、これらの検出信号の差成分が零となるように
   制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   情報記録装置。 ３ サーボ装置は、モニター用光束の映像信号搬送波の
   二次キャリア成分の最小位置よりも僅かに移動させ映像
   信号搬送波と音声信号搬送波の混変調成分の高域成分と
   低域成分にアンバランスを生じさせた状態で、光学変調
   器の動作点を前記低域成分が最小となるように制御する
   構成とし、また前記高域成分が解像限界空間周波数付近
   となる記録レンズを用いて記録する構成とした特許請求
   の範囲第１項記載の情報記録装置。