JP2627299B2 - 光学式記録再生方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、光ディスク等の記録媒体に映像信号を記録
・再生する光学式記録再生方式に関するもので、特に、
標準テレビジョン信号の画面サイズよりも広げた（ワイ
ド化した）画面となるワイド化テレビジョン信号を再生
でき、更に、該ワイド化テレビジョン信号に高画質化を
はかるための高精細信号を付加することにより、ワイド
化された高精細テレビジョン信号をも再生できる光学式
記録再生方式に関するものである。

（ロ）従来技術 現在の光学式ビデオ・ディスク・システムにおいてデ
ィスクに記録されている信号の周波数スペクトラムは第
11図に示されているようになっている。その概略につい
て簡単に説明すると、映像信号は、中心周波数を8.3MHz
で周波数偏移1.7MHzとし、同期先端を7.6MHz、白ピーク
を9.3MHzとなるようにFM変調される。更に、FM変調され
た映像信号には、2.3MHz、2.8MHzを搬送波とする音声FM
変調波が重畳されてディスクに記録された形となる。

又、約2MHzより下側の空き周波数帯にはEFM符号化さ
れたデジタル音声信号もディスクに記録されている。

以上が現在の光学式ビデオ・ディスク・システムの信
号フォーマットであり、０〜14MHzの周波数帯域内に上
記映像信号と音声信号とが記録されており、現行の標準
テレビジョン放送方式と閉じ信号が再生できるようにな
っている。

一方、現行の標準テレビジョン信号と完全互換性を保
ちつつ、画面サイズをワイド化したテレビジョン信号を
放送可能にした放送方式や輝度信号の高域成分を多重化
して高画質化をはかった放送方式など、いわゆるEDTV
（Extended Ditinition Television）と言われるテレビ
ジョン信号放送の開発が盛んに行なわれている。

例えば、画面を広げてワイドスクリーン化する方式
（アスペクト比を現行のテレビジョン信号の4:3から5:3
に変える）としては、電子情報通信学会創立70周年記念
総合全国大会予稿集のP5−70（1987年３月15日発行）に
示されるものが提案されている。

又、輝度信号の高域成分を多重化する方式（4.2MHz以
上の輝度信号の高域成分を多重化する）としては、1987
年テレビジョン学会全国大会予稿集のP329〜330（1987
年７月１日発行）に示されるものが提案されている。

しかしながら、現行の光学式ビデオ・ディスク・シス
テムでは、上記のようなワイド化するテレビジョン信号
や高域輝度信号を付加したテレビジョン信号にまでは対
応が成されていなかった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前記従来技術で述べたように、現行の光学式ビデオ・
ディスク・システムでは標準テレビジョン放送方式によ
るテレビジョン信号がディスクに記録されているだけで
あり、現在開発が進められているEDTVのテレビジョン信
号では対応が成されていなかった。

本発明は、EDTVのテレビジョン信号、特に、画面を広
げてワイド化したテレビジョン信号に対応でき、更に、
該信号に輝度信号の高域成分の情報をも付加したテレビ
ジョン信号にも対応することができる光学式ビデオ・デ
ィスク・システムを提案しようとするものです。

（ニ）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明においては、ワイ
ド化された映像信号を標準テレビジョン放送方式と同じ
アスペクト比を持つ映像信号（センター信号）と両側端
の映像信号（サイドパネル信号）にし、それぞれFM変調
した信号にする。そして、デジタル音声信号と該FM変調
した信号とを周波数多重化した信号として光学的に記録
・再生すればよい。

又、高精細成分を上記センター信号と上記デジタル音
声信号との帯域内に周波数多重化した信号とすれば、高
精細テレビジョン信号を光学的に記録・再生できる。

（ホ）作用 本発明の光学式記録再生方式によれば、標準テレビジ
ョン放送方式と完全互換制を持ち、アスペクト比を拡大
したテレビジョン信号を記録再生でき、更に、輝度信号
の高域成分をも付加したテレビジョン信号も記録・再生
できる。

（ヘ）実 施 例 以下図面を参照しながら、本発明の実施例の説明をす
る。はじめに、アスペクト比が5:3のワイド化されたテ
レビジョン信号の伝送方式について簡単に説明を行な
う。

アスペクト比が5:3のカメラで撮影された映像信号
は、第４図（イ）に示されるように、標準テレビジョン
方式の画面よりも広く（ワイド化）された信号となって
いる。この映像信号を標準テレビジョン方式と両立性を
保ちつつ、伝送する方法を考える必要がある。そこで、
アスペクト比が5:3となった映像信号を２つの映像信号
に分割する。

まず、（イ）の映像信号の中央部分の信号で、標準テ
レビジョン方式と同じアスペクト比率分（4:3）の映像
信号（以下センター信号と言う）（Ａ）を取り出す。そ
して残りの両端部の映像信号（以下サイドパネル信号と
言う）（Ｂ）（Ｃ）を取り出して２分割する。

上記２分割された映像信号のうちセンター信号（Ａ）
を標準テレビジョン方式と同じようにエンコードする
が、この時ワイド化映像信号（イ）の１水平走査時間
（64μＳ）は、標準テレビジョン方式と同じであるため
若干時間軸伸張されて第４図（ロ）に示すようになる。

一方、サイドパネル信号は、両端の信号（Ｂ）（Ｃ）
を加え合せて、標準テレビジョン方式と同じ形態とす
る。この時、サイドパネル信号は（Ｂ）（Ｃ）は上記セ
ンター信号と同じ理由のため時間軸伸張されて第４図
（ハ）に示すようになる。尚、１水平走査期間内に両側
の信号（Ｂ）（Ｃ）を挿入するため、（Ｂ）と（Ｃ）の
間には同期信号を入れて区別できるようにしている。

そして、時間軸伸張された上記センター信号（ロ）
と、サイドパネル信号（ハ）とを多重化して伝送すれば
よい。

従って、アスペクト比が5:3になったワイド化映像信
号に対応する光学式ビデオ・ディスク・システムにする
には、上記伝送方法に従って上記センター信号（ロ）、
サイドパネル信号（ハ）とを分離してディスクに記録す
ればよい。

次に、上記センター信号とサイドパネル信号とを記録
する場合の周波数スペクトラムを考える。第１図にその
周波数スペクトラムを示す。まず、センター信号は、現
行の光学式ビデオ・ディスク・システムで記録されてい
る映像信号と同じであるためそのままの周波数帯域を利
用する。

よって、センター信号は中心周波数8.3MHzで周波数偏
移1.7MHzの映像FM搬送波（１）となる。

一方、サイドパネル信号は、FM周波数帯域としては2.
2MHz程度必要となる。

即ち、センター信号の周波数帯域は標準テレビジョン
方式と同じ4.2MHzであり、ワイド化映像信号（イ）で示
されるアスペクト比では4:3となっているので、サイド
パネル信号はアスペクト比1:3の信号であると言える。
よって、周波数帯域としては、 4:1＝4.2（MHz）:X（MHz） となる。本発明では、周波数帯域は余裕を持たせて1.1M
Hzとして、FMの周波数帯域としては２倍の2.2MHzとし
た。

このサイドパネル信号は、14MHzよりも高域で14MHzよ
りも0.5MHz離れた（これはセンター信号との干渉を防ぐ
ため）14.5MHzから16.7MHzの帯域とし中心周波数を15.6
MHzにしたFM搬送波（２）とする。

又、音声信号は、EFM（Eight to Four teen Modu
lation）方で変調されたデジタル音声信号（３）を０か
ら2MHzの帯域内に入れる（これは従来の光学式ビデオ・
ディスク・システムと同じ）。

以上の信号を加算してディスクに記録することによ
り、ワイド化映像信号が記録できる。

次に記録方法の具体的実施例について第２図を参照し
ながら説明する。

まず、アスペクト比が5:3のカメラで撮影されたワイ
ド化映像信号がテレビ信号源（１）で発生する。このテ
レビ信号源（４）からのワイド化映像信号はロー・パス
・フィルタ（５）により高帯域を制限されて、A/D変換
回路（６）に入力され4fsc（fscは色副搬送波周波数）
のサンプリング周波数によりデジタル信号に変換され
る。このデジタル信号がメモリ（７）（８）に書き込ま
れる。さして、メモリ（７）へはセンター信号（Ａ）
が、メモリ（８）へはサイドパネル信号（Ｂ）（Ｃ）が
書き込まれることによりワイド化信号を分割することが
できる。尚、メモリ（７）（８）はデュアルポートメモ
リ（書き込み、読み出し可能なメモリ）である。

又、メモリ（７）（８）を読み出す時には、センター
信号（Ａ）、サイドパネル信号（Ｂ）（Ｃ）を標準テレ
ビジョン方式と同じ１水平走査時間の映像信号にするた
め時間軸伸張した信号にするよう制御されて出力され
る。

この書き込み、読み出しタイミングの制御はタイミン
グ制御回路（９）によって行なわれ、クロックの制御は
クロック発振回路（10）により制御される。

ここで、書き込み読み出しタイミング、クロックパル
スを発生するクロック発振回路（10）、タイミング制御
回路（９）の信号作成について述べると、ワイド化映像
信号から同期分離回路（11）により同期信号（水平・垂
直同期信号）を抜きとり、タイミング制御回路（９）に
供給する。このタイミング制御回路（９）は、後述する
クロック発振回路（10）で得られるクロックとにより各
種タイミングパルスを発生する。

一方、ワイド化映像信号のカラーバースト信号をバー
スト抜取回路（12）により抜き出し、このカラーバース
ト信号は位相比較回路（13）に入力される。位相比較回
路（13）は、クロック発振回路（10）から発生するパル
スを分周回路（14）で分周したカラーバースト信号と同
じ周波数までおとした信号と、カラーバースト信号とを
位相比較してクロック発振回路（10）にある発振器（こ
れはfscの整数倍に発振している）を制御し、カラーバ
ースト信号の位相に合った信号を作成する。

このクロック発振回路（10）はあとで説明するが、A/
D変換回路（６）、メモリ（７）（８）、D/A変換回路
（15）（16）、タイミング制御回路（９）に各種クロッ
クを供給する。

次に、メモリ（７）（８）への書き込み読み出しにつ
いて具体的に説明を第２図、第４図、第５図を参照しつ
つ説明する。

まず、メモリ（７）の書き込み読み出し動作について
述べる。メモリ（７）へはセンター信号だけを書き込む
ため、ワイド化映像信号のうち第４図（イ）で示す
（Ａ）の部分だけを抜取った形となる。よって、書き込
みタイミング（W1）は、第５図（Ｃ）で示すようにちょ
うど同期信号期間、センター信号期間のみ書き込み、そ
れ以外（サイドパネル信号期間）では書き込まないよう
にするタイミングパルスがタイミング制御回路（９）か
ら発生される。書き込みクロック（WCLK1）は、4fscと
する。

次に、読み出しであるが、読み出し映像信号は標準テ
レビジョン信号と同じでなければならない。第４図から
もわかるようにワイド化された映像信号（イ）の水平同
期信号期間を除いた時間（53・８μＳ）のうち、センタ
ー信号時間（43.04μＳ）は4/5であるため、この信号を
読み出し時には時間軸伸張する必要がある。従って、読
み出しタイミング（R1）は、すべての信号を読み出すタ
イミングパルスとなり、読み出しクロック（RCLK1）は3
fscとする。

メモリ（８）へはサイドパネル信号だけを書き込むた
め、ワイド化映像信号のうち第４図（イ）で示す（Ｂ）
（Ｃ）の部分だけを抜き取った形となる。よって、書き
込みタイミング（W2）は、第５図（ｄ）で示すように同
期信号期間、サイドパネル信号期間のみ書き込み、それ
以外（センター信号期間）では書き込まないようにする
タイミングパルスがタイミング制御回路（９）から発生
される。書き込みクロック（WCLK2）は、4fscとする。

次に、読み出しであるが、読み出し映像信号は標準テ
レビジョン信号と同じでなければならない。第４図から
もわかるようにワイド化された映像信号（イ）の水平同
期信号期間を除いた時間のうち、サイドパネル信号時間
（10.76μＳ）は1/5であるため、この信号を読み出す時
には時間軸伸張する必要がある。

ここで、サイドパネル信号は右側（Ｂ）、左側（Ｃ）
があるためこの信号を区別するため、その間に同期信号
を加える必要がある。従って、読み出しタイミング（R
2）は第５図（ｅ）に示すように左右の信号を区別する
ための同期信号を挿入する期間のみ読み出さないような
タイミングパルスとなる。又、読み出しクロック（RCLK
2）は、同期信号を挿入するための時間を除く映像信号
期間に入るようなクロックfscとなる。

以上、メモリ（７）（８）から読み出された信号は、
それぞれD/A変換回路（15）（16）で、それぞれ読み出
されたクロックと同じ周波数でサンプリングされてアナ
ログ信号となる。ただし、サイドパネル信号は、右、左
の信号を区別する同期信号を加えるため、タイミング制
御回路（９）で得られる信号（これは水平同期信号期間
の中間に発生するような信号）を加算回路（17）で加え
る。アナログ信号に変換された信号は、それぞれ第４図
（ロ）（ハ）に示すような信号となる。

これらの信号はプリエンファシス（18）（19）を経
て、FM変調回路（20）（21）でFM変調され、バンド・パ
ス・フィルタ（22）（23）を介して加算回路（24）に加
えられる。

一方、音声信号源（28）（29）から発生した右信号
（Ｌ）、左信号（Ｒ）をA/D変換回路（30）（31）でデ
ジタル信号に変換し、マルチプレクサ（32）によって合
成されたあと、デジタルエンコード（33）によりEFM符
号化されてロー・パス・フィルタ（34）、プリエンファ
シス（35）を経て、加算回路（24）に加えられる。

以上の信号（センター信号、サイドパネル信号、デジ
タル音声信号）を加算してリミッタ（25）、RFアンプ
（26）を経て、光変調（27）してディスクに多重化され
た信号が記録される。

尚、本発明では、周波数帯域を０〜16MHzまで使用し
ているが、この程度であれば十分記録可能である。

次に、再生方法について第３図、第４図、第６図を参
照しながら説明する。上記記録方法によってディスク
（36）に記録された信号をピックアップ（37）で読み取
るが、この場合、従来のピックアップでは14MHZ以上の
高域成分は再生できない。そこで、この点を改善するた
めに第７図に示す回路が考案されている。

第７図の回路について簡単に説明すると、ピックアッ
プで受光した光信号を４分割センター（72）により電気
信号に変える際、先行するレーザビームを受光するセン
サー（S1＋S2）を遅延させて得た信号と（S3＋S4）で得
た信号を加算することによって、レーザビームのスポッ
ト径を等価的に半分にする（第９図参照）ものであり、
この時の再生周波数帯域は第８図で示すように高域まで
再生できるようになる。

ピックアップ（37）で得られた信号を上記方法により
電気信号に変換して、プリアンプ（38）で増幅し、MTF
（Modulation Transfer Function）補正回路（39）で
補正されたあと、タイム・ベース・コレクタ（40）で時
間軸補正を行なう。

そして、センター信号、サイドパネル信号はバンド・
パス・フィルタ（41）（42）を経て、FM復調回路（43）
（44）で復調されてディエンファシス回路（45）（46）
に入力される。

復調されたセンター信号、サイドパネル信号はA/D変
換回路（47）（48）でデジタル信号に変換されメモリ
（61）（62）に書き込み、メモリ（61）（62）から読み
出してワイド化映像信号を得る。

この時の書き込み読み出しタイミング、クロック、並
びにサンプリングクロックは次のようにして作成され
る。

まず、クロックの作成について説明すると、再生され
FM復調されたセンター信号から、バースト抜取回路（5
0）からカラーバースト信号を抜きとり、該信号とクロ
ック発振回路（53）で得られた信号を分周回路（52）で
分周した信号とを位相比較回路（51）に入力する。この
位相比較（51）で位相比較された信号によりクロック発
振回路（53）を制御してカラーバースト信号に同期させ
る。クロック発振回路（53）は、カラーバースト信号に
同期した各種クロックを発生する。

次に、タイミングパルスの作成について説明すると、
上記再生センター信号から同期分離回路（19）で得た同
期信号（水平・垂直同期信号）をタイミング制御回路
（59）に供給し、更に、上記クロック発振回路（53）か
ら得られるクロックも供給される。これらの信号により
タイミング制御回路（59）は、各種タイミングパルスを
発生する。

一方、再生サイドパネル信号からもカラーバースト信
号、同期信号を抜きとり、上記回路構成と同じようにバ
ースト抜取回路（55）、位相比較回路（56）、分周回路
（57）、クロック発振回路（58）から、各種クロックを
発生し、タイミング制御回路（60）でタイミングパルス
を発生させる。

尚、上記のように、同一の回路構成を持つ原因として
はセンター信号、サイドパネル信号それぞれがジッタを
持つことなどのためである。

次に、センター信号、サイドパネル信号をワイド化映
像信号に変換する方法について具体的に説明をする。

まず、再生されたセンター信号をA/D変換してデジタ
ル信号にするが、記録方法について述べた如く、この信
号は時間軸伸張されている。そのため、サンプリングク
ロックも記録時に使ったものと同じものを使用する必要
があるため、3fscのクロックでサンプリングされてデジ
タル信号に変換される。このデジタル信号は、3fscのク
ロックでメモリ（61）に書き込まれる（WCLK3）。尚メ
モリ（61）の書き込みタイミング（W3）は、第６図
（ｆ）で示すように全ての期間書き込むように成され
る。

一方、サイドパネル信号も同様に記録系でサンプリン
グされたクロックと同じクロックでA/D変換する。この
場合はfscのクロックとなる。

このデジタル信号を、メモリ（62）に書き込むタイミ
ング（W4）は、第６図（ｊ）に示すようになり、左右の
信号を区別するための同期信号を除いた期間のみメモリ
（62）に書き込む。

次に読み出しであるが、読み出し時には第４図（イ）
に示すワイド化映像信号に変換しなければならない。更
に、各信号は時間軸伸張されているため、今度は、圧縮
する必要がある。よってメモリ（61）（62）の読み出し
クロック（RCLK3）（RCLK4）へは4fscのクロックが入力
されメモリ（61）（62）の内容を圧縮した形で読み出
す。

又、読み出しタイミング（R3）（R4）であるが、これ
は各メモリ（61）（62）で異なり、次のようになる。ま
ず、メモリ（61）にはセンター信号が入っているためそ
の読み出しは、第６図（Ｋ）に示す如くワイド化映像信
号の同期信号期間とセンター信号期間のみ読み出すタイ
ミングパルスで行なわれる。一方、サイドパネル信号
は、サイドパネル信号期間のみ読み出すタイミングパル
ス（第６図（１））で読み出される。

以上のセンサー信号とサイドパネル信号とを加え合わ
せてD/A変換回路（63）でサンプリングクロック4fscで
アナログ信号に変換してワイド化された映像信号（第６
図（ｍ））を得る。

次に、デジタル音声信号の再生について述べる。プリ
アンプ（38）から得た。信号はロー・パス・フィルタ
（64）を介し、ディンファシス回路（65）を経たあと、
デジタルデコーダ（66）によりデコードされる。その
後、デジタル音声信号の右信号と左信号の合成信号を分
離回路（67）で分離し、それぞれD/A変換回路（68）（6
9）でアナログ信号に変換し、ロー・パス・フィルタ（7
0）（71）によりアナログ音声信号を得る。

尚、現行光学式ビデオ・ディスク・システムでの信号
（第11図）を再生する時はFM復調（43）で得た信号を取
り出せばよい。

又、映像信号の4.2MHz以上の高域輝度信号成分も含ん
だ。高精細映像信号をも記録・再生することも可能であ
る。まず、記録方法であるが、記録は第２図で示すブロ
ック図と同じである。但し、ロー・パス・フィルター
（５）の特性を、第12図で示すように高域側を強調する
ような特性にすることにより、4.2MHzも含んだ高精細映
像信号が記録できる。

記録された周波数スペクトラムを第10図に示す。この
スペクトラムによると高域輝度信号成分（73）は、デジ
タル音声信号（３）とセンター信号（１）との間に挿入
されるようになる。

又、再生時では第３図で示すブロックと同じでよく、
バンド・パス・フィルタ（41）の特性を4.2MHzの高域成
分を通過する特性にすればよい。

（ト）発明の効果 本発明によれば、アスペクト比が5:3のワイド化テレ
ビジョン信号をディスクに記録し再生できるようにした
光学式ビデオ・ディスク・システムであるため、画面幅
の広いテレビジョン信号を得ることができ、EDTVにも対
応した光学式ビデオ・ディスク・システムとすることが
できる。

又、上記ワイド化テレビジョン信号に高精細情報を付
加した信号をディスクに記録、再生できるため、高画質
・高解像度のテレビジョン信号を得ることができる。

又、現行の光学式ビデオ・ディスク・システムにも対
応できるため両立性をもはかれるメリットも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学式ビデオ・ディスク・システムに
よる周波数スペクトラム、第２図は記録方法を示すブロ
ック図、第３図は再生方法を示すブロック図、第４図は
本発明の映像信号の変換方法を示す図、第５図は記録方
法のブロック図のメモリの書き込み・読み出しタイミン
グを示す図、第６図は再生方法のブロック図のメモリの
書き込み・読み出しタイミングを示す図、第７図、第８
図、第９図は本発明で用いるピックアップの動作を説明
する図、第10図は高域輝度信号成分を含んだ周波数スペ
クトラム、第11図は現行の光学式ビデオディスク・シス
テムの周波数スペクトラム、第12図は第２図のロー・パ
ス・フィルタ（２）の特性を示す図。 （１）……センター信号、（２）……サイドパネル信
号、（３）……デジタル音声信号、（73）……高域輝度
信号成分

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】標準映像信号よりも広い画面巾を持ったワ
   イド化映像信号と、デジタル音声信号とを周波数多重化
   して光学的に記録再生する方式において、 上記ワイド化映像信号のうち、画面の中央部の信号で標
   準映像信号と同じ画面巾を持つ映像信号成分をFM変調し
   てなる第一の映像信号と、 上記ワイド化映像信号のうち、画面の両側部で、標準映
   像信号と同じ画面巾からはみ出した映像信号成分（サイ
   ドパネル信号）を上記第一映像信号の高域側に位置させ
   て、FM変調してなる第二映像信号と、 上記第一映像信号の低域側に位置させたデジタル音声信
   号とを周波数多重化して光学的に記録再生することを特
   徴とする光学式記録再生方式。
2. 【請求項２】請求項１項記載の光学式記録再生方式にお
   いて、上記第一映像信号には高域で生ずる高細度成分を
   含んでなり、その高細度成分を前記第一映像信号の帯域
   と上記デジタル音声信号の帯域との間に周波数多重した
   信号を光学的に記録再生することを特徴とする光学式記
   録再生方式。