JPH0451892B2 - - Google Patents

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JPH0451892B2
JPH0451892B2 JP56027743A JP2774381A JPH0451892B2 JP H0451892 B2 JPH0451892 B2 JP H0451892B2 JP 56027743 A JP56027743 A JP 56027743A JP 2774381 A JP2774381 A JP 2774381A JP H0451892 B2 JPH0451892 B2 JP H0451892B2
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JP
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signal
light
recording
waveguide
bright spot
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Kazuya Matsumoto
Kyonobu Endo
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/14Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam specially adapted to record on, or to reproduce from, more than one track simultaneously
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/123Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
    • G11B7/124Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate the integrated head arrangements including waveguides
    • G11B7/1245Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate the integrated head arrangements including waveguides the waveguides including means for electro-optical or acousto-optical deflection

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマルチトラツクの信号記録が行なえる
信号記録方法に関する。
マルチトラツクの信号記録を行なうものとして
VTR,EVRがある。
第1図Aに現状のVTR,EVRの記録信号トラ
ツクの標準的な形態を示す。第1図Aは、VTR
の信号トラツクを示したもので、音声信号トラツ
クch・1,ch・2、映像信号トラツクchp25,
トラツキングサーボトラツクchsがある。
また第1図BはEVRの信号トラツクを示した
もので、音声信号トラツクTr1,Tr2色信号ト
ラツクTr3、輝度信号トラツクTr4がある。
従つてVTR,EVR等においては、複数のトラ
ツクに異なる信号を同時に記録し得る方法が望ま
れる。
本発明は上述の点を実現しうる信号記録方法を
提供するものである。
本発明の上記目的は、光記録媒体上に設けられ
たトラツクに、記録信号に応じて変調された光ビ
ームを照射し、信号を記録する方法において、第
1の信号に応じて変調された光ビームを第1およ
び第2の光ビームに分割し、これらの光ビームを
各々前記媒体上に設けられた第1および第2のト
ラツクに同時に照射すること、および、前記第2
の光ビームの媒体に至る光路中に光変調器を設
け、この光変調器を前記第1の信号とは異なる第
2の信号に応じて駆動して、第2の光ビームを第
1の信号と第2の信号とで2重に変調することに
よつて達成される。
以下本発明による信号記録方法を光集積型輝点
走査素子を用いて説明する。
光集積型輝点走査素子に関しては、既に本出願
人により特願昭55−12939号等で提案されており、
その特徴は上記の明細書にも詳細に記述されてい
る如く、 1 従来のバルク型A/O偏向器に比べ、高速走
査、高分解能で大きな偏向角が取れる。
2 コンパクト化、且つローコスト化が可能等で
ある。
本発明の信号記録方法にもちいるマルチトラツ
ク記録用光集積型輝点走査素子の説明を行なう前
に先ず本出願人により提案されている輝点走査素
子の、原理等につき、その要点を説明する。
第2図は輝点走査素子を示す。この輝点走査素
子では、基盤1上に形成された導波路2にプリズ
ムカツプラー3、櫛の歯状電極6及び薄膜レンズ
9が設けられている。今レーザー平行光束4がプ
リズムカツプラー3を通じて導波路2中に光束5
として導かれる。そして導波路を伝わる光束5
は、導波路2の1部に設けられた櫛の歯状電極6
によつて励起される所の超音波表面弾性波7によ
り回折作用をおこし偏向される。更にこの偏向光
束8は薄膜レンズ9により薄膜導波路の端面10
に輝点11を形成するように集光される。即ち端
面10は、x−z面(図示)内でパワーを有する
薄膜レンズ9の焦点面とほぼ一致した位置に形成
されており、集光光束は端面10又はその近傍に
x方向において集光し、射出する。またx−z面
と垂直なy方向には導波路の厚みd(通常数μm)
で限定されている。このような構成において、本
実施例の輝点走査素子では前記櫛の歯状電極6に
印加する高周波電圧の周波数を変化させて、導波
路上の超音波表面弾性波の波長を変える事により
偏向角を制御し、射出端面上で輝点走査を行な
う。このように本実施例の輝点走査素子は、光偏
向器及び集光レンズをを同一基盤上に設け、その
導波路の射出端面又はその近傍に輝点を形成し走
査する為、非常にコンパクトであるとともに精密
な調整が不用である等の利点を有している。
次に上記実施例の輝点走査素子の各構成部分に
ついて更に詳しく説明する。
基盤1は圧電効果を有し、高周波の超音波が能
率良く伝播される材料が適しており、LiNbO3
LiTaO3,ZnO等が望ましい。また導波路2は、
LiNbO3基盤の場合はTiを高温(約1000℃)下で
in−diffuseして基盤上に数μmの厚さで形成する。
また、LiTaO3基盤の場合は、Nb又はTiをin−
diffuseして得られる。更に他の例が前掲書に記
述されているが、本実施例の導波路は高屈折率で
かつ基盤との屈折率差が大きく導波路を薄くして
も光が伝播される材料で形成される事が望まし
い。また導波路の屈折率が高い為、集光レンズで
形成される端面上の輝点は非常にスポツト径の小
さい、つまりシヤープなものを得る事ができる。
偏向器は、超音波表面弾性波を利用するものが
望ましく、第3図に示した如く、圧電性の導波路
面上に形成された櫛の歯状電極6により超音波を
励起する。櫛の歯状電極のピツチaは励起する超
音波の中心波長の1/2に設定する例えばLiNbO3
基盤で電極ピツチa=8.7μmに設定すれば200M
Hzの高周波電圧を印加した時、波長17.5μmの超
音波が励起可能である。(超音波の速度は約3.5×
106mm/secである。)この一つの電極で得られる
偏向器の帯域は、励起された超音波が作るブラツ
ク型回折格子の角度選択幅と、この圧電材と電極
からなるトランデユーサー自身がもつ帯域により
制限される。前記のブラツグ回折により制限され
る帯域はProc IEEE64,779(1976) E.G.Lean等「Thin Film Acoustooptic
Devices」より次で与えられる。
Δν0=2nv/λp Λ/W (1) ここで n;導波路の屈折率 λp;入射光波長 v;導波路速度 W;超音波幅 更に走査点数を拡張する時はC.S.Tsaiらによつ
て示された広帯域偏向器時を利用する事ができ
る。(SPIE,vol139,P139,1978)これは第4図
に示す如く、互いにピツチの異なる複数個の電極
を各波長帯域に応じて入射光に対してブラツグ回
折条件を満たす角度で配置し、各々のトランデユ
ーサー12に広帯域の1部を分担させ、そして電
極に周波数が連続的に変わるいわゆるチヤープト
信号を入力して500MHzの広帯域を変化させるも
のである。これにより1250点の走査点を得る事が
可能である。
次に薄膜レンズ9としては、IEEE Quntum
Elect vol QE−13,P129,1977(by D.W.Vakey
&Van E.Wood)にも示されているモードイン
デツクスレンズ(mode index lens)、ルネブル
クレンズ(Luneburg lens)、ジオデイツクレン
ズ(geodesic lens)等が適している。この後者
の二種のレンズにより理論解像限界に近い性能が
得られている。
薄膜レンズにより集光されるx方向における輝
点の大きさ(直径)δxは次式で与えられる。
δx=1.27λpf/nD (2) ここで n;導波路の屈折率、 λp;入射光束の波長 D;入射光束の光束幅 f;薄膜レンズの焦点距離 である。
例えば、f=30mm、λp=820mm、n=2.2、D=
10mmのときδx=1.4μmとなる。この場合に導波路
の膜厚をほぼ1.4μmに形成することによつて射出
端面10においてほぼ円形の輝点を得ることがで
きる。
また、印加周波数をΔνだけ偏倚させたときの
偏向角Δφは次式で与えられる。
Δφλp/nvΔν (3) 従つて、印加周波数を繰返し連続的に変化させ
ることにより連続的輝点走査が行える。この偏向
角内で互いに分離可能な走査点数Nは次式で与え
られる。
N=Δν・D/v (4) 例えば、Δν=50MHz、D=10mm、v=3.5×106
mm/secのとき、N=143点となる。
このように光集積型の輝点走査素子においては
偏向器、と集束レンズが同一基盤上に形成されて
いるため、コンパクトで配置ずれのない安定な素
子となる。
以上が特願昭55−12939号に示される輝点走査
素子の1形態と走査原理である。
以上の如き光集積型輝点走査素子を使つて信号
記録を行なう1実施例を第5図に示す。
第4図13は、例ば半導体レーザで、導波路の
端面に取り付けられている。このような形態で光
導波路2に光を導入するカツプリング法は、バツ
ト・カツプリングと呼ばれている。
半導体レーザから発光される光は良く知られて
いるように拡がりを持つため、薄膜レンズ14で
コリメートし平行光束に変換する。22は光偏向
部で、その詳細は、第2図〜第4図で示した。
また輝点走査素子の端面20は円弧状に整形さ
れており、光が偏向されても輝点が端面20に薄
膜レンズ9により集光されるようになつている。
記録材21は例えば磁気テープ、銀塩感材、金
属薄膜等の記録材で、輝点走査素子の端面20と
ほぼ接触して矢印方向に走向する。
半導体レーザ13を記録信号に従い電流変調
し、且つ超音波表面弾性液により光を偏向させる
事により、ラスター信号記録が行なえる。
第6図に2トラツク記録が可能な光集積型輝点
走査素子の1例を示す。第6図において、31は
半導体レーザ、32は平行光束をるための薄膜レ
ンズ、33は集光用の薄膜レンズである。櫛の歯
状電極34により発せられた超音波表面弾性液に
より光束が偏向される事は既に説明した。
この時、表面弾性波の強さを適当にする事によ
り偏向される光束35と偏向されない0次光束3
6とに光束は分離される。0次光束の途中に光変
調手段37を設ける事により、2トラツクの信号
記録が可能となる。
第7図と第8図に光変調手段の例を示す。第7
図は光偏向用の原理と同一であるが、一定波長の
超音波表面弾性波を生じさせる事により光変調が
行なえる。
第7図において、表面弾性波の波長Λ、光の波
長λp、導波路の屈折率をnとすると、表面弾性波
回折格子による回折波40と0次透過光41との
なす角φは、 φ=2Sio -1λp/2Λn (5) で与えられる。即ち、回折効率が充分得られる
条件に、弾性波波長、弾性波の強さを設定すれ
ば、信号のON,OFFにより光偏向が行なえる。
回折光40は、信号のON状態により生じる為、
光変調と等価となる。0次透過光41の光路に遮
光材42をドープして、導波路を形成する事によ
り余計な輝点は、端面に生じない。
また、偏向光35に影響を与えないように、表
面弾性波のアプソーバ43を設ける事が望まし
い。
また第8図に示した方法によつても光変調が行
なえる。光導波路を2分岐して、一方に電極44
を設ける、導波路は電気光学効果を持つ物質によ
り形成されていれば、電極に与える電圧信号によ
り、導波路の屈折率がΔnだけ変化する。この変
化により光は△nd(dは屈折率変化を受ける長
さ)の位相変化を受け、再び光が合流した時干渉
効果により光は強度変調を受ける。
この時△ndが光の半波長に等しい位相変化を
受ければ消光比は最大となる。
以上の2つの方式等により、導波路上で光変調
を行なう事が出来る。第9図は第6図の光集積型
輝点走査素子を用いて信号を記録する時の印加す
べき信号の1例を示したものである。
第9図aは半導体レーザ31に印加すべき電流
信号で、横軸は時間軸、縦軸は電流値を示す。半
導体レーザ31はこの電流信号により明滅する。
この信号がVTRの如きFM変調を受けたVideo信
号に対応するものとすると、信号周波数は一般的
には、数MHz〜10数MHzである。
また第9図bは、光変調器37に印加する電圧
信号を示したもので例えばトラツキング信号であ
る。
第10図に示す如く、記録材に偏向光束35で
音声多重されたビデオ信号を1H(1水平走査)毎
にトラツク45に示したパターンで記録し、非偏
向光束37で、トラツキング信号をトラツク46
に示したパターンで記録するものとする。
この時第9図bのトラツキング信号は、
NTSCTV信号記録の場合は、15.75KHzの周波数
で十分である。
非偏向光束36はビデオ信号に準じた半導体レ
ーザの強度変調とトラツキング信号とで2重に変
調されている為、強度は第9図cに示した如き変
調を受ける。従つて、記録しようとするトラツキ
ング信号と異なつた信号でトラツキング信号を記
録する事となる。
次にこの影響について述べる。今、ビデオ信号
トラツクを5μmピツチで記録するものとすると、
トラツキング信号は、2.5μmの幅のpatternの繰
返しで記録されれば良い。
今、ビデオ信号を5MHzとした場合、2.5μmの
幅の中で、第9図cに示した如く約300回以上の
明暗の変調が記録材に記録される事となる。輝点
走査素子の輝点の大きさは前記した例では約
1.5μmであるから、この高い変調信号は記録材上
では分解されず、ほぼトラツキング信号bで規制
されるpatternが記録される事となる。
従つて、第9図dトラツク46にトラツキング
信号の如く、ビデオ信号に比べて充分低い周波数
の信号を記録するならば、2重変調の影響はな
い。
また、今までの説明において、半導体レーザは
走査素子の端面に取り付けられている場合につい
て行なつてきたが、例えば、第10図a,bに示
したように、プリズムカプラー100、あるいは
グレーテイングカプラー101等で導波路内に導
びく事が可能である。また光束に関しては勿論の
事であるが半導体レーザに限定された光束である
必要はない。
また、薄膜レンズを使用する代りに、103や
104の如き、プリズムやグレーテイングによる
アウト・カプラーにより外部に取り出し、通常の
集光レンズ105により集光させ、記録媒体10
6上に集光させても良い。
なお第10図における102は、光偏向手段等
の系を示すものである。
これらの記録ヘツドにより記録された信号を再
生する時には、特願昭55−12939号等に述べられ
ている方法と同一の方式で可能である。即ち、記
録ヘツドと同一のヘツドを使用する場合、光源は
一定の輝度で発光させ(変調は行なわない)それ
ぞれのトラツクを照明する光束(集光スポツト)
が記録パターンにより変調を受ける様子を光検出
器で取り出せば良い。
即ち、記録材が、金属薄膜のようなものであれ
ば、一定輝度の照明光束は、記録パターンの反射
率の変化を受け、明暗の信号として検出できる。
また、アモルフアス磁性体の如き記録材の場合
は、カー効果、あるいはフアラデイー効果と呼ば
れる光磁気効果を利用して検出できる。
以上、説明の如く、本発明の光集積型輝点走査
素子は、1コの素子で数トラツクの信号記録が可
能である。
一般に信号は多重する程、その記録信号周波
数、信号のS/N等の点で問題が生じる。1例で
は、VTR等は、音声トラツク、ビデオ信号トラ
ツク、トラツキング信号トラツク等それぞれ分離
して記録されており、またEVRにおいてはビデ
オ信号を更に色信号とを分離して別トラツクに記
録している。
従つて、前述の実施例の光集積型輝点走査素子
はVTR等の信号記録ヘツド、あるいは、信号再
生ヘツドとして有益なものであると云える。
【図面の簡単な説明】
第1図A,Bは信号記録パターンの1例を示す
図、第2図は光集積型輝点走査素子の構成の1例
を示す図、第3,4図は光束の偏向の原理を示す
図、第5図は記録ヘツドとしての応用例を示す
図、第6図は2トラツク記録が可能な輝点走査素
子を示す図、第7,8図は光変調の原理を示す
図、第9図a,b,c,dは他の信号説明図、第
10図a,bはプリズムカプラーを用いた例を示
す図。 34…櫛の歯状電極、37…光変調手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光記録媒体上に設けられたトラツクに、記録
    信号に応じて変調された光ビームを照射し、信号
    を記録する方法において、 第1の信号に応じて変調された光ビームを第1
    および第2の光ビームに分割し、これらの光ビー
    ムを各々前記媒体上に設けられた第1および第2
    のトラツクに同時に照射すること、および、前記
    第2の光ビームの媒体に至る光路中に光変調器を
    設け、この光変調器を前記第1の信号とは異なる
    第2の信号に応じて駆動して、第2の光ビームを
    第1の信号と第2の信号とで2重に変調すること
    を特徴とする信号記録方法。
JP56027743A 1981-02-27 1981-02-27 Signal recording system Granted JPS57143742A (en)

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