JPS6362807B2

JPS6362807B2 -

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Publication number: JPS6362807B2
Application number: JP53052226A
Authority: JP
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1988-12-05
Also published as: FR2389192A1; DE2818959A1; JPS53136428A; CA1121511A; DE2818959C2; US4199783A; FR2389192B1; GB1595854A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は平行トラツクから成る不連続トラツク
部分に情報を書込みまたは読取る光学装置に関す
るものである。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

公知の型の光学記録―読取り器は、特に映像に
ついての要求を満足する記録ビツト数に達する様
に、非常に高速で作動する回転反射鏡型のような
機械的屈折手段をテープの走査用に使用するが、
機械的装置は一般に復雑で、重く、高価である。
また、摩耗する傾向がある。また機械的方法のほ
か、ホログラフイ法も知られているが、この種の
方法は復雑な光学系と非常にコヒーレンスの高い
レベルのレーザ光源とを必要とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、特に監視用のテレビ信号の書込みと
読取りに適した良質、廉価、軽量、小型のテープ
記録―読取り光学装置を提供するものである。本
発明による装置は、走査の為に、機械的屈折手段
よりも信頼性が高く、使用の簡単な音響デフレク
タを使用するものである。このデフレクタはｎ個
の光源を有する光学系に組合わされ、記録の場
合、これらの光源は、ビデオ情報の変換から生じ
るｎ個の電気信号によつてオン／オフ方式でそれ
ぞれ変調される。この様にして、テープはｎ個の
スポツトによつて、平行トラツクに沿つて走査さ
れ、走査方向はスポツトの整列方向に対して垂直
となる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例について詳細に
説明する。

周知の様に、トランスデユーサを介して周波数
Ｆの電気信号Ｓによつて付勢され、ブラツク角に
等しい入射角βを特つ波長λの光ビームで照射さ
れる音響デフレクタはsinα／２＝１／２・λV／Ｆ（Ｖはデフレクタ中の超音波速度）によつて定
義される角度α＝2βをもつてこのビームを屈折
させる。またもし、平均値FOを中心として、合
計偏差ΔFをもつて周波数Ｆを変動させると、デ
フレクタが解像可能な方向数Ｒは回折を考慮に入
れてＲ＝Ｌ／ＶΔFとなる。ここに、Ｌは音響線（acoustic line）の長さである。Ｆはデフレクタ
の通過周波帯と素材によつて制限されるので、上
記の数Ｒは、１cmのオーダの長さＬに対して100
と1000の間を変動する（第２図）。

テープ上の情報の光学記録または読取りは、情
報によつて変調された光ビームを横断させる走査
装置を使用する必要があり、各情報要素はテープ
上に点によつて構成され、これらの点集合が一連
のトラツクを成している。機械的屈折装置は周波
数が限定され、二、三の場合には、例えばビデオ
情報の記録と読取りに十分なビツト伝送速度を生
じない。従つて、このような状況においては、所
望の通過周波帯に対応する周波数Ｆで作動する音
響デフレクタを使用する事が望ましい。この型の
デフレクタの限界は、走査線に沿つて解像される
点に関連している。この数Ｒはビデオ信号の記録
と読取りには余りに不十分であるから、本発明
は、一台の音響デフレクタによつて同時に屈折さ
れる複数の光ビームを使用するものである。情報
は予め、ｎ個の光源を変調するｎビツト成分に分
解され、テープ上には、それぞれＲ点から成るト
ラツク群が得られる。

第１図においては、別々の複数の光ビームに対
してブラツグ条件を満足させる方法を示す。平行
面９４，９５，９６は、ピツチａの半反射面から
成る規則的構造を成す音波面である。光ビームが
強く反射される為には、このビームが音波面に対
してブラツグ角に等しい角度βを成す必要があ
る。故に、この光ビームは、これらの音波面に対
して垂直の軸線90と半頂角π／２−βの円錐８０
の直線母線に沿つた方向をとらなければならな
い。３つの光源８４，８５，８６から出るこの条
件を満たした３本の光ビーム８１，８２，８３を
示した。３つの光源は必ず、音波面に対して平行
方向に配列されなければならない。３本のビーム
のそれぞれの反射ビーム９１，９２，９３は、入
射光線に対して、α₀−Δα／２とα₀＋Δα／２との範
囲内の角度αを成している。ここにα₀＝2βである。
光源８４，８５，８６の映像はそれぞれ９７，９
８，９９であつて、同じく平行面９４，９５，９
６に対して平行方向に配置されている。屈折方向
はこれらの平行面に対して垂直である。本発明に
よれば、同一デフレクタによつて屈折されるｎ本
の光ビームは、テープの走査方向に対して直角方
向に整列されたｎ個のスポツトによつてテープ上
に映像を結ぶ。

第２図は本発明による光学記録装置をその２つ
の断面によつて示す説明図である。断面ａにおい
て、例えば一定間隔ｄに配置された３個の半導体
レーザダイオード３１，３２，３３を備えた光源
３を示す各ダイオードから１本の光ビームが出
る。その内２本のビーム４１と４２を図示する。
これらのビームの光路上に、これらのビームを集
束させる為の円筒レンズ５と、この断面図の面に
おいて中心近くを通るビームの光路を変更しない
集束球形レンズ６とを配置する。ビーム４１と４
２は音響デフレクタ１の上に集束する。このデフ
レクタはその超音波面が断面図の面の中にある様
に配置されているので、この面の中でビームは偏
向されない。デフレクタの背後に集束球形レンズ
の８と、円筒形レンズ９とが配置されている。こ
の円筒形レンズはビームをテープ１０の上に一定
間隔ｅの点I₁，I₂，I₃で集束させる様になされて
いる。

断面ａに対して垂直断面ｂにおいては、断面ａ
と同一の要素が図示されている。この断面の面に
おいて、円筒形レンズ５は、ビーム４１，４２，
４３の重ね合せで合成されたビーム４に対して作
用を及ぼさない。これに対して球形レンズ６には
このビームを平行にする作用を示す。故に、レン
ズ５と６の組合せによつて、デフレクタ１の上
に、屈折を生じる為にブラツグ角に等しい音波面
に対する入射角を持つ偏平な平行ビームを発生さ
せる事ができ、この入射角は一般に1゜以下であ
る）。デフレクタ１はトランスデユーサ２を使用
して信号Ｓにより付勢される。信号Ｓは、周波数
Ｆの鋸歯状関数に応じてF₀−ΔF／２とF₀＋ΔF／２との間を変動する周波数Ｆを持つている。これらのビ
ームはα±Δα／２の範囲内を変動する角度αで屈折される。レンズ８と９を組合わせる事によつて、
これらのビームをテープ上に結像させることがで
きる。これにより２点ＡとＢ間にあるトラツク部
分を走査する解像点Ｉが得られる。テープを一定
速度で繰出す際にテープ上に得られるトラツクの
配置は、光学系に対するテープの位置に依存して
いる。下記においては、第２図の図面にもとづい
てトラツクの種々の配置を得ることができる装置
の構造を説明する。

装置の第１実施態様を第３図に示す。この装置
は必要にじ情報の記録または読取りの為に使用さ
れる。

情報Ｖが４つの同期成分V₁，V₂，V₃，V₄に、
装置１１によつて変換される。これらの４成分
は、アレイ３上に配列された４つのレーザ光源３
１，３２，３３，３４をオン／オフ方式で変調す
る。光ビーム（光源３２から発生したその１本の
みを４２で示す）が、第２図のレンズ５，６，
８，９とデフレクタ１を備えた光学系１２に入
る。この光学系１２の後方に、対物レンズ１３が
配置され、その倍率は所望のスポツトの間隔ｅを
得る事ができるものである（代表的にはｅ＝
5μm、ｄ＝15μm）。またテープの平面性の欠陥を
補償する為、光学系の光学軸Ｚに沿つて、矢印１
３０の方向に対物レンズを移動させる焦点制御装
置１３１が備えられる。

テープ１０は、上記の軸Ｚに対して垂直な対物
レンズ焦点面の中に配置され、テープの軸線は走
査方向に対して直角となり、従つて光源３１〜３
４の配列方向、即ちスポツトI₁〜I₄の配列方向に
対して平行となる様になされている。これらのス
ポツトはそれぞれテープに対して横方向ににトラ
ツク部分A₁B₁・A₂B₂・A₃B₃・A₄B₄を走査する。
トランスデユーサの付勢信号Ｓは周波数Ｆの鋸歯
状信号である。この信号は装置１１から送られ
る。ビデオ情報の場合には、この信号は垂直同期
信号から得られる。モータ１８がテープ１０をそ
の軸線に対して平行方向に、矢印２０の方向に一
定速度で繰出す。

走査運動と繰出し運動とを結合する事により第
４図に図示のトラツク配置を得る事ができる。こ
の図において、トラツクの傾斜は非常に誇張され
ている。この傾斜角度はテープの長手方運動によ
つて生じるものであり、実際上ミリラジアンのオ
ーダである。ビデオの例をとれば、走査時間は１
走査線の時間、即ちＴ＝１／Ｆ64μsであつて、これは記録の実施される時間T₁と、帰線期間T₂との
分解されるが、後者の時間はビデオ信号の禁止時
間と一致させる事ができる。超音波が速度Ｖで伝
播する相互作用長さａの音響デフレクタの場合、
T₂＝ａ／Ｖ、即ち代表的には5μsである。なお、ここでａは第２図ａや第３図に示されたデフレクタ
１の垂直長さ（厚さ）を表わす。この値は合計時
間Ｔに対して充分に小さい。２隣接スポツト間の
距離ｅは光学システム１２と対物レンズ１３の解
像力によつて限定される。同一トラツク部分上の
隣接２点間についても解像度εは同様である。１
つのラインの最後のトラツク部分A₁B₁と次のラ
インの最初のトラツク部分C₄D₄との間隔をＥと
し、テープの繰出し速度をV₀とし、走査時間を
Ｔとすれば、Ｅ，V₀およびＴは式Ｅ＋（ｎ−１）
ｅ＝V₀Tで関係づけられる。ここにｎはスポツ
トの数である（ここまでｎは４に等しい）。走査
方向において得られたトラツク部分の長さはｌ＝
Ｒ×εである。ここにＲはデフレクタによつて解
像される点の数である。ｎトラツクの場合、走査
線によつて記録されるビツトの総数はＲ×ｎであ
る。実際上、有効解像点の数、即ち有効時間T₁
に対応する解像点の数はRn（１−T₂／Ｔ）である。

例えば、Ｒ＝300点、ｎ＝８、T₂＝5μsの場合、
ビツト数は走査線当り約2200ビツトであつて、こ
れは良質の記録に対応している。

Ｅ＝ε＝5μnの場合、65cm／ｓの速度V₀が容易
に得られ、トラツク部分の長さはｌ＝1.5mmとな
る。常用されるテープは一般にこれより遥かに幅
広であるから、このテープ幅の中に多数の記録を
備えることができる。テープの末端において、テ
ープを横方向に移動させる為に、記録が中断され
る。長さ150ｍ、３cmのテープの場合、記録時間
は約4minである。同一テープ上に７または８つ
の記録を行うことができる。

光学記録の為に他の材料のデータ担体を使用す
ることもできる。光源の出力、並びにデフレクタ
の光吸収率及び超音波変換効率を計算に入れて、
テープを構成する素材の持つ感度を計算する事が
できる。一例として、砒化ガリウムレーザ光源を
使用する場合、各光源について5mWのオーダの
赤外線出力が得られる。デフレクタの収率、即ち
ブラツグ角に等しい入射角度に対して回析光線強
さと入射光線強さの比率は、モリブデン酸鉛
（PbMoO₄）デフレクタの場合、赤外光線で10％
のオーダである。１解像点の書込み時間は約
0.2μsであるから、１解像点の書込みに必要なエ
ネルギは0.1nJのオーダである。平均解像力の物
質、即ちmm当たり約200の解像点、言い換れば
5μmのオーダのサイズの解像点をトラツク部分上
に書込む事のできる物質は、 2.5cm²／mJ以上の感度をもつ事になる。この用
途には銀系材料が適当であるが、化学的現象を必
要とする。光熱可塑性物質の方が使用しやすい。
例えば西独‘KALLE'社の熱可塑性物質である商
品名“KALLE”を使用する事ができる。メーカ
の示したこの物質の特性は下記の通りである： ― テープ寸法：30〜60ｍ長×40mm幅； ― 近赤外線中の感度10cm²／mJ； ― 最適レスポンスを与える解像力：mm当たり
800点； ― 点照明下の局所変形幅：１〜2μm. 光伝動性物質で被覆された熱可塑性物質上の
書込み工程は下記段階を含む： ― 書込み領域にコロナ効果により電荷の印加； ― 電荷状態を変更する為、１つまたは複数のス
ポツトによる書込み区域の照明； ― テープ表面に、マイクロリリーフを得る為、
書込み物質の瞬間的加熱による現像。

第３図に図示の様に、この工程の３段階は同時
的に実施される。テープ１０の永久的記録を生じ
る為に電圧源１６に接続された２個の電極１４と
１５の間にテープを配置する。また書込みのの
ち、加熱電極１７によつてテープを約70℃の温度
まで局所的に加熱する。現像温度以上の温度でテ
ープを均一に加熱する事により、テープを数回消
去する事ができる。溶融によつて書込みを実施す
る熱可塑性物質もあるが、これは強力な光源を必
要とする。

また第３図に示された装置は第４図に図示の様
にテープ上に予め書込まれた情報を読取る装置と
しても利用する事ができる。第３図は反射による
読取り機を示している。その場合にもｎ個の光源
３１〜３４が使用され、この場合これらの光源は
変調されない。また、記録装置の光源ほどに強力
である必要はない。この様な使用法の場合、半反
射性プレート１９が使用される。光束がテープに
よつて反射され、光の反転法則に従つて、再び対
物レンズと光学系を通過し、半反射性プレート１
９によつて反射され、これらの光ビームは検出さ
れたｎ個のデテクタによつてそれぞれ検出され、
これらのデテクタはプレート１９に対する光と対
になつている。

各デテクタは受けた光強さに対応する電気信号
を発生する。ｎ個の電気信号は伝送回路２２によ
つて処理されて、テープ上に書込まれた情報を搬
送する信号Σを発生する。この反射による読取り
法はビデオデイスクについて使用される方法と類
似である。この方法は、光ビームがデータ担体
（デイスクまたはテープ）の表面状態によつて変
調を受けた時の回折現象に基づいている。ビデオ
デイスクの場合と同様にして、伝送読取り機を考
案する事は容易である。その場合、光検出装置を
有するプレート２１はテープによつて伝送された
光を受ける様に配置される。記録の場合を含み、
ビデオデイスクの場合と同様にして焦点距離制御
またはトラツク追跡制御を実施する目的から、プ
レート１９と光検出装置２２とから成る組立体を
使用する事ができる。

上述の構造はスポツトを非常に近接して配置す
る必要がある。故に第４図のトラツク配置を第５
図に示す様に変形する事によつて、スポツト間隔
を増大する事ができる。この様な第５図に図示の
トラツク配置は、同じく第３図に図示の装置から
得られる。この場合、隣接する２つのスポツト、
例えばI₁とI₂の描くトラツクA₁B₁とA₂B₂はテー
プ上において相互に隣接しておらず、ｅ＝（ｎ−
１）ｂの間隔を有する。ここにｂは、隣接する２
つのトラツク、例えばA₁B₁とC₂D₂の間隔を示
す。テープ繰出し速度V₀と走査時間Ｔは、式nb
＝V₀Tで関係付けられる。ｂをｅと等しくとつ
た前述の場合に比して、スポツト間隔ｅ、従つて
光源間隔ｄはｎ−１倍となる。この様にして、半
導体レーザの設計技術と共存した値ｄが得られ
る。

第３図の装置によつて得られた第４図と第５図
のトラツク配置はテープの有効面積の小部分を使
用し、またテープの使用場所の変更の為に記録の
中断を必要とする。第６図の装置を使用すれば、
テープの有効面積を一層よく使用する事ができ
る。第３図の装置との唯一の相違点は、装置要素
に対するテープの位置である。第６図には、光学
系１２と対物レンズ１３のみを示した。この場合
にも、テープは対物レンズの焦点面の中に、軸線
Ｚに対して垂直に配置されている。しかし、テー
プの横方向軸線は走査方向ｙに対して角度θを成
し、従つてテープ縦軸線ｕはスポツト配列方向ｘ
に対し角度θを成している。

テープ上のトラツクの配置を第７図に図示して
ある。この図には、テープの縦方向運動の合成角
度は図示されていない。この合成角度は角度θに
比して非常に小さく、無視できる程度だからであ
る。トラツク方向φは角度θに近似的に等しい
が、これは、光源の数ｎに依存する一定値を越え
てはならない。すなわち、対物レンズに対応する
光学系の視野寸法をＸとすれば、A₄B₁Ｘでな
ければならない。幾何学的計算からすれば、 φ：Rε√１＋（−１）² ²Ｘという条件が
得られる。テープの繰出し速度は V₀＝Ｆｅ／cosφである。トラツクの占めるテープ幅はｌ＝nRεsinφである。一例として、Ｘ＝３mm、
ε＝2.5μm、Ｒ＝300、ｎ＝８、ｅ＝4μm、Ｆ＝
15625Hzである。最適角度φは約60゜であり、V₀＝
12.5cm／ｓ；＝5.2mmである。

第８図は、テレビ信号の記録に応用する場合
に、ビデオ情報Ｖを同期するｎ個のデジタル成分
V₁，V₂，…V_oに変換することができ、また音響
デフレクタに対する制御信号Ｓを発生する装置１
１の実施態様を示すブロツクダイヤグラムであ
る。ビデオ情報Ｖは、輝度信号と種々の同期信号
（垂直同期と水平同期）とを含んでいる。同期分
離装置２５を使用して垂直同期信号を抽出する事
ができる。信号を成す周波数Ｆ＝15624Hzのパ
ルスが得られる。逓倍器２９によつて、周波数
F¹＝Ｒ×Ｆのクロツクパルス信号Ｈが得られる。
ここに、Ｒは超音波変換走査時間中に書込まれる
解像点の総数である。従つて、周波数F¹は、デ
イジタル成分V₁，…，V_oが有しなければならな
い率を表わしている。クロツクパルス信号Ｈで制
御されるＡ―Ｄ変換器２８によつて、信号Ｖがサ
ンプリングされ、ｎビツトの形に符号される。１
つのビツトを同期用に割当てる事ができ、例え
ば、読取りに際してクロツク信号Ｈを再生し、同
期信号とする事ができる。また同一のビツトを音
声信号の記録用に利用する事ができる。制御信号
Ｓを得る為には、パルスを周波数Ｆの鋸歯状信
号に変換するスロープ発生器２７によつて周波数
制御される発振器２６を使用する。分離装置２５
とスロープ発生器２７との間、また積算器２９と
の間に、周波数積算器を挿入する事により、周波
数mFの信号Ｓが得られる。この様にサンプリン
グされた周波数をｍ倍する事により、通過周波帯
を拡げる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は音響デフレクタによるｎ光ビームの屈
折の説明図、第２図は本発明にる装置の機能説明
図、第３図は本発明による装置の実施態様の構造
説明図、第４図は第３図の装置によつて得られた
トラツクの配置図、第５図は第３図の装置によつ
て得られるトラツク配置の変形を示す図、第６図
は本発明による装置の他の実施態様を示す説明
図、第７図は第６図の装置によつて得られたトラ
ツクの配置図、第８図はビデオ情報の変換装置の
実施態様を示すブロツクダイヤフラムである。１…デフレクタ、２…トランスデユーサ、３，
３１，３２，３３，３４，８４，８５，８６…光
源、５，６，８，９…レンズ、１０…テープ、１
１…ビツト変調器、１３…対物レンズ、１３１…
焦点制御装置、１４…帯電用電極、１７…現象用
加熱電極、１８，２４…モータ、１９…半反射性
プレート。

Claims

【特許請求の範囲】１光感応テープの連続繰出し機構と、ｎ本のコヒーレントな光ビームを発生する光源
と、前記光源から発せられた光を列状に整列された
ｎ個のスポツトの形で前記テープ上に同時に結像
させる対物レンズと、テープの繰出し動作とともに前記ｎ個のスポツ
ト列に対して、スポツト整列方向に直交する回帰
走査運動を与えるために前記光源と前記対物レン
ズの中間に介在され、超音波振動により光の光路
を変える音響デフレクタと、前記ｎ個のスポツト列から発せられる光を変調
して変調信号を得る光変調手段と、前記信号の記録手段と読取りを実施する光検出
手段とを有し、前記テープの繰出し運動と前記回帰運動にした
がつて形成されたｎ本の平行トラツクにしたがつ
て情報搬送信号を書込みあるいは読出すようにし
たテープ上に情報を記録し読取るための装置。２光ビームは光学的に検出可能な２つの状態を
なす物理特性を変更するようにテープ材料に作用
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のテープ上に情報を記録し読取るための装置。３走査周波数はｋを正の整数としてビデオ信号
の垂直同期周波数のｋ倍に等しいことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載のテー
プ上に情報を記録し読取るための装置。４光源が等間隔に整列されたｎ個の光源から成
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載のテープ上に情報を記録
し読取るための装置。５光源が半導体光源プレートからなり、光変調
手段は光源に給電を行う電源よりなることを特徴
とする特許請求の範囲第４項記載のテープ上に情
報を記録し読取るための装置。６テープが熱可塑性物質を含み、記録のために
前記熱可塑性物質に作用する現像手段が設けられ
た特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
に記載のテープ上に情報を記録し読取るための装
置。７スポツトの整列方向がテープ繰出し方向に対
して平行であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第６項のいずれかに記載のテープ上
に情報を記録し読取るための装置。８スポツトの整列方向がテープ繰出し方向に対
してゼロでない角度θをなし、スポツトによつて
走査されるトラツクは隣接記録面を占めるｎ本の
トラツク部分を形成することを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の
テープ上に情報を記録し読取るための装置。