JPH07502399A - 光ビデオテープ上のデータフォーマット - Google Patents

光ビデオテープ上のデータフォーマット

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JPH07502399A JP6500926A JP50092694A JPH07502399A JP H07502399 A JPH07502399 A JP H07502399A JP 6500926 A JP6500926 A JP 6500926A JP 50092694 A JP50092694 A JP 50092694A JP H07502399 A JPH07502399 A JP H07502399A
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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】 発明の名称 光ビデオテープ上のデータフォーマット技術分野 本発明は一般にビデオ記録及び再生技術に関する。さらに詳しくは、可撓性光テ ープのような記憶媒体に対するデータの光学的記録及び読み込み用データフォー マットに関する。
背景技術 現在、0ptical Data Inc、に譲渡されている米国特許第4.7 19.615号と第4.912,696号に記載されている通り、データ光記憶 用可撓性テープが知られている。可撓性光テープのような媒体にデータにデータ を光学的に記録するため、レーザー光ビームがテープの上に向けられる。レーザ ービームはデータのビットを示すデータスポットを形成するため、テープを溶融 させたり、テープを穴を焼き入れる。データスポットは光テープの生地と区別で きる反射率、透過率または他の光学特性を有することになる。
光学的感応型テープは光帯域幅信号を記録する際効果的に用いられていない。
従って、TV画像信号のような信号を記録するための光テープの商業的な可能性 が効果的に活用されていない。
一般に、TV画面は、同期信号に応じて構成された水平走査線にビデオ信号情報 を含むスナップショット(snapshot)のようなフレームより構成される 。例えば、NTSCの基準によれば、ビデオ情報の各フレームは525本の水平 走査線で構成される。さらに、NTSC,基準によれば、フレーム反復速度は秒 当り30フレーム、即ち秒当り15,750本の水平走査線である。
実際に、完全なTVフレームの全てのビデオ情報は受信機では同時に再生されな い。その代わりに、跳び越し走査(interlaced scanning  )として知られている技術がフリッカを縮めるために用いられる。跳び越し走査 において、ビデオ情報の各フレームは、二つの跳び越しフィールドに分割され、 各跳び越しフィールドは奇数番目または偶数番目の水平走査線のラスク配列より 構成される。従って、もし525本のNTSCフレームの水平走査線がラスク配 列の上から順次に番号づけられれば、奇数線のフィールドは1.3.5・・・、 525番の水平走査線よりなされる。同様に、偶数線フィールドも2,4.6、 ・・・、524番の線よりなされる。NTSCフォーマットによれば、フィール ド反復速度は秒当り60フイールドである。
磁気ビデオテープを記録媒体として用いるビデオ記録システムにおいては、記録 媒体の単一トラックのみ用いて各TVフィールドを記録するのが慣用とされてい る。この単一トラックは記録媒体を螺旋形に走査する記録ヘッドによりトレース される。(螺旋形の記録ヘッドは普通秒当り1メートルを越える高速のへラド− チーブ相対速度を比較的緩(移動するテープに提供するために幅広く使われる。
)図1は磁気ビデオテープ1oの長手方向の縁に対して小さな角度(例えば、5 °ないし15°)に延びた平行トラック2.4.6及び8に記録されたビデオ情 報の四つのフィールドの例をそれぞれ示す。
しかし、データの光記録及び再生は伝統的な磁気記録再生システムにおいては生 じない大事な問題を来す。例えば、レーザーと可撓性テープとの間の相対運動を 定める際、テープ上のスポットの光学特性がデータスポットを形成するためにど の程度早く変更され得るかについては限界がある。その限界は記録されている情 報が高周波ビデオ情報を含む際大事になりつる。さらに、その限界は光テープに 情報を記録しながら空間効率の最適化を図る際大事になる。
従って、可撓性光テープに多様な帯域幅信号を記録及び判読できる光システムの 提供が望まれる。さらに、光VCR用TV信号記録及び再生のような商業環境で この可能性を活用できる、安価なシステムを提供するのが望まれている。
発明の開示 本発明はデータを記録及び再生するため、レーザーと可撓性光テープのような元 媒体との間の相対運動を定めるビデオ記録及び再生技術と装置を提供する目的を 有する。さらに、本発明は安価で多様な帯域幅の成分を有するデータを記録する だめにレーザー源と元媒体との間の相対運動を最適化するビデオ記録及び再生技 術と装置に関する。好適な実施例において、所定の特徴サイズ(即ち、穴の大き さ)を有するデータスポットはTV倍信号ような情報を記録するために使われる 。さらに、光テープのような可撓付光媒体上の記録はテープ上の記録効率を最適 化する方法で行われる。
好適な実施例において、本発明は第1周波数の帯域幅を有する第1情報を光記録 媒体上の走査トレースの第1線形部分に記録する段階と、第1周波数帯域幅より 低い第2周波数を有する第2情報を走査トレースの第2部分に記録する段階を含 む光記録媒体にディジタルビデオ情報を貯蔵する方法を提供する。さらに詳しく は、本発明は光記録媒体を第1方向に移動させる段階と、光記録媒体を第1方向 に実際に垂直の第2方向に光ビームを移動する光記録媒体に走査する段階と、第 1周波数帯域幅のビデオ情報を光記録媒体上の走査経路の実際に中央の線形部部 に記録する段階と、ビデオ信号と関連したオーディオ情報を第1部分に隣接した 走査経路の第2部分に記録する段階と、ビデオ信号と関連した制御情報を走査経 路の第3部分に記録する段階を含み、第2及び第3部分は連続する第1部分の間 に位置するようになっている光記録媒体にディジタルビデオ情報を記録する方法 を提供する。
図面の簡単な説明 本発明は、添付した図面と結びつけて説明される好適な実施例の下記の詳細な説 明からさらに明らかになるであろう。
図1は前述した従来のビデオ記録システムの再生ヘッドの走査トレースを示す。
図2は本発明によるビデオ情報記録及び判読のための正弦波形トレースを示す。
図3は本発明による可撓性の光学的に敏感なテープに光データを記録するための さらに詳細なデータフォーマットを示す。
図4は検流計走査システムを用いるデータ記録及び判読用システムの例示的な実 施例を示す。
発明を実施するための最良の態様 図2はレーザービームにより形成された一般の正弦波形ト1/−ス13の例を示 している。レーザビームは、矢印18の方向にゆつ(り移動する光記録テープを 横ぎる様に、捩れ共鳴−鏡検流計(torsinal、resonant−mi rror galvanometer )により制御されている。ここで、ビデ オ信号情報はテープを横切る両方向に記録されることに注目されたい。換言すれ ば、図2に示した通り、テープを横切る左側から右側方向で記録が行なえ、次に 右側から左側に記録が行える。後になって再生できるよう貯蔵媒体(例えば、可 撓性光テープ)にビデオ信号を保存するため、伝統的な水平走査線を含む全ての ビデオ信号情報が記録されるべきである。
ビデオ情報を示すために使われる好適なデータスポットの大きさは略1ミクロン の直径を有する円である。データスポットは、一応、テープに記録されれば容易 に判読されつるよう少なくとも2ミクロンはど隔てられることが望ましい。
図2について、捩れ検流計は元々不連続的なビデオ記録を提供する。即ち、ビデ オ記録はレーザービームが記録媒体のアクティブ部分17をトレースする際にな され、レーザービームの走査運動が停止し、その方向が変わるとき、すなわち、 各トレースの終端の比較的非線形の期間の間ではなされない。
正弦波形トレース13の”アクティブ部17は、トレース速度がトレースの中央 の速度値の1/2以上におけるトレースの相対的な線形の部分と定義される。ト レースの相対的な非線形の部分は、走査速度が緩くなって走査方向を変えるトレ ースの残り部分に当たる。
実際に、各トレースのアクティブ部はトレースのピーク間振幅の約87%を占め 、略67%のデユーティサイクルを示す。ディジタルまたはアナログ形態に符号 化されたTVビデオ情報はアクティブ部17で記録されつる。トレースの残り部 は高周波ビデオ信号を記録するには遅すぎる速度で記録される。従って、トレー スのかかる残り部は低周波数(即ち、狭帯域幅)情報を記録するために使われる 。
さらに、図2について、アクティブ部17はテープ14の長手方向の縁に略垂直 であることを注目されたい。記録されたビデオ情報のかかる方向性はテープの長 手方向の縁に実際に垂直でない図1に記録されたトラックと対照的である。トレ ースの略垂直の方向性はその開示の全部が本明細書に参考として反映された”特 別な効果性能を有するビデオテープフォーマット”という名称で1992年1月 7日付けにて出願され、共に譲渡された係属中のアメリカ出願07/817.6 22号で説明された通り、記録されたビデオ情報のスチル、低速走査及び高速走 査のような特別な効果の改善された遂行を可能にする。
図3は記録された情報が光記録テープ14上のビデオ、オーディオ及び制御情報 間を空間的、時間的に分割されるフォーマツティング配置を示している。前述し た共鳴−鏡検流計のような光偏向機構がテープを実際に水平に横切って延びるト レースの中央に位置するアクティブ部17にビデオ情報を記録するために使われ る。従って、示された例示的な実施例において、各アクティブ部17に記録され たビデオ情報は、TVフィールドにおける水平走査線の全体の数より構成される 。例えば、第1水平アクティブ部17はTVビデオフレームの偶数フィールドか らの4本の水平走査線2.4.6及び8を含み、第2水平アクティブ部は同じフ ィールドからの4本の連続する水平走査線10.12.14及び16を含むこと になる。
また、図3について、各アクティブ走査部の左右終端は低周波オーディオ及び制 御データをそれぞれ記録するための相対的に非線形の第2、第3部分を含む。
第3部分はテープを横切る連続するトレースのオーディオ部分の間に位置する。
低周波制御データは例えばデータを追跡するアクティブ走査部に記録される第1 水平走査線の線番号を識別する制御情報19を含む。さらに、制御情報は記録さ れた情報の特別な部分が再生中に素早く識別できるようにする場面情報の場合も ある。
オーディオ情報21は記録されたビデオ情報に伴われ、ディジタル形態に符号化 される。次で、このオーディオ情報は各アクティブ走査部の左右終端23.25 に記録され得る。
連続オーディオ信号のみならず輝度値Yと色値Cにより示される連続入力ビデオ 信号は光テープに記録するための時間短縮のバーストに変換されつる。このバー ストは検流計が図3のフォーマットにより定められた通りテープの適切な部分を 走査する際発生されつるよう時期が定められる。情報の連続表示から間欠表示へ の変換は少なくとも二つの検流計周期に対応する間だけ情報が保てる電子バッフ ァの使用により行われる。このバッファリングを行うための技術は“共鳴走査装 置用バッファリング方法及びシステム”という名称で1992年9月15日付け にて出願され、共に譲渡された係属中のアメリカ出願07/944,951号に さらに詳しく説明されている。
前述した係属中の出願は一定の速度で達するデータブロックが移動する媒体(即 ち、可撓性光テープ)に記録されるのを可能にする判読及び記録技術を説明して いる。共鳴検流計が独立的であり、やや高い一定の周波数を有するとしてもデー タは均一かつギャップのなく記録及び判読されつる。従って、オーディオ/ビデ オTV信号は移動するテープを横切って前後に走査するための固定周波数共鳴捩 れm検流計を用いる可境性光テープに記録されつる。
1次偏向器としての磁気−共鳴検流計の使用は重要な長所を提供する6例えば、 この装置の構造(デザイン)は比較的単純なので(即ちベアリングまたは摺動部 分が要らない)はぼ永久的な寿命を有する。
しかし、この装置は磁気−共鳴なので、その周波数はTV画像信号の水平走査線 のような入力データの周期的なブロックと同期しに(い、このため、水平走査線 と関連したデータがメモリ内でバッファされ、必要な時検流計に供給される。
入力データブロック周期よりやや短い共鳴周期を有する検流計が選択される。
従って、入力されるデータによりバッファが満たされることより素早く検流計が メモリバッファを空くことができるので、検流計はデータの損失なしに情報が記 録できる。バッファは満たされるより素早く空けるので、走査装置が付加情報に 対して用意するが、バッファがまだ満たされていない周期的な中断が必ずある。
かかる例において、大力バッファが満たされる間完全な検流計周期のために記録 過程が周期的に中断される。この中断を本明細書では”サイクルスキップ”と称 する。
前述したサイクルスキップを供給するために、光り媒体の移動方向にビームを偏 向させるための付加ビーム偏向器が備λられる。この付加のビーム偏向器は間欠 的な(即ち、開始−止め)媒体移動の光等個性を行うために使える。テープの移 動が一定でかつ連続なので、この付加ビーム偏向器はデータの流れにおける一定 のテープ移動とサイクルスキップ中断の間の不一致を解消する。従って、トレー スはギャップなしに連続的にテープ上に形成されつる。
前述した係属中の出願はサイクルスキップギャップが可撓性光テープ上に現れな いようする方法について示している。この出願に説明された通り、テープの長さ に沿って測定されるレーザービーム位置座標は時間の関数として位置付けられる 。バッファタイミングシーフェンスは連続的であり、連続的に番号づけられた入 力データブロックが一定の速度で連続バッファを満たしていることを示す。一連 の番号づけられたブロックは該当バッファがテープに記録される時間を指示する 。偏向されたビームの正弦波形横断運動は時間を基準にして一連の番号づけられ たブロックの下部に含まれる。
連続的に番号づけられた水平線の正弦波の経路は対応して番号づけられたソース データブロックが記録されるテープの位置を示す。データが間欠的に記録された としてもいずれのギャップもこのコラム内に存しない。これはテープに対するレ ーザー位置の時間曲線対位置の階段−ステップ(stair−step)特性が 与えられるからである。
この階段−ステップ運動を生じさせるために、補正信号が共鳴検流計走査補正ア クチュエータに供給さえる。この補正信号は階段−ステップ曲線とテープの正速 度との間の違いに対応する。全補正波形は二つの成分、すなわち、(1)両方向 トレースを線形化するための高速周期運動、(2)サイクル−スキップ間隔の間 ギャップを防ぐために必要な低速三角運動の合成である。高速周期運動は”両方 向正弦波形走査システム”という名称で1992年9月15日付けにて出願され 、共に係属中のアメリカ出願番号07/944.978号に説明されており、本 出願の図3に示された略水平の平行トレースを形成するために使われる。
全補正波形の成分偏向のそれぞれは比較的小さく、いずれの信号も空間検流計周 期(ピークtoピーク)を越えない。従って、この信号の合成信号もやはり小さ い。例えば、典型的な光テープ記録システムはテープ上で3・2μmの空間周期 を有する両方向検流計を含む。従って、テープの速度方向に沿って±2μmのス ポット移動が提供できる偏向アクチュエータが適合であろう。その移動は公知の 圧電アクチュエータの範囲内で英仏できる。
図3を参照すれば、再生ヘッドと光テープ14との間の相対速度はテープ上に記 録されるビデオ情報のフレームの全ての水平走査線が判読できるよう選択されう ることが分かる。光テープの各アクティブ走査の開始及び/または終端に記録さ れる低周波制ill情報は再生ヘッドが判読される水平走査線を識別することを 可能にする。
正常な再生モードにおいて、再生ヘッドは記録ヘッドと等しい速度で光りテープ に沿って移動し、記録されたビデオ情報はテープの各記録されたラインから読出 される。図3に関連させて前述した例において、再生ヘッドは最初、第1の記録 されたアクティブ部から水平走査線2.4.6及び8を読み出し、次いで第2の 記録されたアクティブ部から水平走査線16.14.12及び10(前記の順に )を読み出す。この判読(読出し)メカニズムは判読された情報をバッファし、 このバッファ情報はフィールドメモリ、またはビデオモニターに逆順(すなわち 10.12.14.16)に提供される。従って、正常的な再生モードにおいて 映像メモリは連続的に更新される。
図4は”光メモリ用九幅ビーム検出器”という名称で1991年12月24日付 けにて出願され、通常的に譲渡されて係属中のアメリカ出願番号07/812. 947号に対応し、光記録媒体に貯蔵されたデータを判読するためにテープの移 動に対して交差して走査される光ビームの使用を示す。同様な走査装置が本発明 により説明された通りデータフォーマットを使うテープにデータを記録するため に使えられる。
図4において、光テープ112を照射する手段は固体型の半導体レーザー100 を含む。レーザー100から光テープに光118を伝送する手段としてはコリメ ートレンズ102、光拡散手段103、偏向ビーム分割器104.1/4彼長プ レート106、走査検流計鏡108(及び走査鏡駆動装ff1109)、及び焦 点レンズ110を含む。図4の実施例に示された通り、光拡散手段は円筒形レン ズ103を含む、この円筒形レンズは記録している間は光ビーム経路から取り除 かれる。
光テープから情報を判読する(読出す)ための手段は焦点レンズ110、走査検 流計鏡、偏向ビーム分割器104及び検出器アレイ116を含む、この検出器ア レイ116は実際に一直線に配列された一連の光検出器素子(例えば、PINフ ォトダイオード)を含む。
検出器アレイは側面の光テープ移動の公差と照射装置の照射範囲に適応するよう 十分に広くなければならない。即ち、検出器アレイはその開示全部が本明細書に 参考として反映されている、前述した係属中のアメリカ出願番号07/812. 947号に説明した通り、予想される側面対側面の光調整の不良の全領域にかけ て光テープのトラックから反射された光を検出できるべきである。
光ビーム118は検流両鏡108で反射され、光テープ上に集束する焦点レンズ 110に供給される。好適な実施例において、ビームは前述した通り、実際に正 弦波形経路に沿ってテープを横切って前後に走査される。
テープに貯蔵された情報を判読するため、図4において光ビーム118は光テー プ112側に伝送され、光テープに記録されたデータスポットにより反射される 。データスポットから反射された光は焦点レンズ110により集束され走査検流 計鏡108と偏光ビーム分割器104を経て固定検出器アレイ116側に向かう 。
光テープ112から反射された光が一つまたは二つ以上の光検出素子に突き当た った時、光検出素子は電気信号を発生する。かかる電気信号は光テープ上のデー タスポットの存在を確かめるために評価される。前述した通り、このデータスポ ットはトラッキング及びフォーカシング情報を含むアナログまたはディジタル情 報を示す。
走査検流計鏡はテープの移動に対して横断する方向に所定の周波数で振動し、よ って可撓性テープ側に向かう光がテープを横切って前後に走査される。同様に、 テープを横切って(即ち、テープ移動に対して垂直のトラック内に)貯蔵された データスポットにより反射された光は走査検流計鏡な軽で固定検出器に向かう。
検流計が振動する所定の周波数はテープ速度移動に基づき選択される。検流両鏡 はその開示全部が本明細書に参考として反映されている前述したアメリカ出願番 号07/944.978号に説明された通りの方法で制御されつる。
検流計は中央の実際に線形のアクティブ部17(図3)の区間の間に最高速度と なるので、高周波情報(例えば、ビデオ情報)はこの領域で記録され本走査ビー ムの方向転換の間、検流計の速度は減少される。この時間周期を浪費するよりも 、本発明は前述した通りこの転換時間を低周波オーディオ情報及び制御情報を記 録するために活用する。
前述した例示的な実施例を可撓性光テープを使う光システムと関連して説明して きたが、本発明は光学的にデータを記録または判読するいずれの走査システムに も適用できることが分かる。さらに1本実施例が1”Vビデオ信号と関連して説 明されたが、前述した技術を用いればいずれの信号であっても記録できる。しか し、複数の他の帯域幅成分(例えば、ビデオとオーディオ)を含む信号を何する 好適な実施例の使用は可撓竹光媒体のような貯蔵媒体に記録用として前述したデ ータフォーマットの最適使用を可能にする。
本発明が本発明の精神または本質的な特徴から逸脱しない他の特異な形態で施せ ることは本技術分野で通常の知識を持つものなら分かる。従って、開示された実 施例は全ての側面で例示的であり限定的ではない。本発明の範囲は前述した明細 書よりも添付される請求の範囲により定められ、本発明の意味、範囲及び均等物 に当たる全ての変化物は本発明に含まれる。
産業上の利用可能性 本発明は光ビデオカセットレコーダ(VCR)のようなビデオ記録及び再生装置 に用いられる。特に、本発明による光ビデオテープ上のデータフォーマットはデ ータが記録及び判読される記録媒体に用いられる。
[図3] フロントページの続き (72)発明者 ピアース ジェラルド エイ。
アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94061 レッドウッド シティ、イーデンポウアー レイン 1028

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.第1周波数帯域幅を有する第1情報を光記録媒体上の走査トレースの第1線 形部分に記録する段階と、 前記第1周波数帯域幅より狭い第2周波数帯域幅を有する第2情報を前記第1部 分に隣接した前記走査トレースの第2部分に記録する段階を含むことを特徴とす る光記録媒体上にディジタルビデオ情報を記録する方法。
  2. 2.前記第1情報を記録する段階が、ビデオ信号フィールドと関連されるビデオ 信号情報が連続的な走査周期の間記録されることを可能にする記録媒体速度に対 する槍対速度で走査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1項記載の方 法。
  3. 3.前記第2情報を記録する段階が、オーディオ信号と関連するオーディオ信号 情報が連続的な走査周期の間記録されることを可能にする記録媒体速度に対する 相対速度で走査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項2項記載の方法。
  4. 4.前記第2情報を記録する段階が、ビデオ信号フィールドと関連される制御情 報が連続的な走査周期の間記録されることを可能にする記録媒体速度に対する相 対速度で走査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項3項記載の方法。
  5. 5.前記走査段階が、前記ビデオ信号フィールドの一部を前記第1線形部分に記 録する段階をさらに含むことを特徴とする請求項2項記載の方法。
  6. 6.前記光記録媒体が可撓性光テープであることを特徴とする請求項5項記載の 方法。
  7. 7.前記第2部分に記録された前記オーディオ情報が前記第1部分に記録された ビデオ情報と対応することを特徴とする請求項3項記載の方法。
  8. 8.前記制御情報が前記第1部分に記録された少なくとも一つの水平走査線番号 を識別する線番号情報を含むことを特徴とする請求項4項記載の方法。
  9. 9.前記光記録媒体が可撓性光テープであることを特徴とする請求項8項記載の 方法。
  10. 10.光記録媒体を第1方向に移動させる段階と、前記第1方向と実際に垂直の 走査経路を形成するために前記移動する光記録媒体上に第2方向に光ビームを走 査する段階と、前記光り記録媒体上の前記走査経路の実際に中央の線形部分に第 1周波数帯域幅のビデオ情報を記録する段階と、 前記第1部分に隣接した前記走査経路の第2部分に前記ビデオ信号と関連したオ ーディオ情報を記録する段階と、 前記走査経路の第3部分に前記ビデオ信号と関連した制御情報を記録する段階を 含み、 前記第2及び第3部分が前記走査経路の連続的な第1部分の間に位置するような っていることを特徴とする光記録媒体上にディジタルビデオ情報を記録する方法 。
  11. 11.前記ビデオ情報を記録する段階が、ビデオ信号フィールドと関連する信号 情報が連続的な走査周期の間記録されることを可能にする記録媒体速度に対する 相対速度で走査する段階を含むことを特徴とする請求項10項記載の方法。
  12. 12.前記第2情報を記録する段階が、オーディオ信号と関連するオーディオ信 号情報が連続的な走査周期の間記録されることを可能にする記録媒体速度に対す る相対速度で走査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11項記載の方 法。
  13. 13.前記第2情報を記録する段階が、ビデオ信号フィールドと関連される制御 情報が連続的な走査周期の間記録されることを可能にする記録媒体速度に対する 相対速度で走査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12項記載の方法 。
  14. 14.前記走査段階が、前記第1線形部分に前記ビデオ信号フィールドの一部を 記録する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11項記載の方法。
  15. 15.前記光記録媒体が可撓性光テープであることを特徴とする請求項14項記 載の請求項14項記載の方法。
  16. 16.前記第2部分に記録された前記オーディオ情報が前記第1部分に記録され たビデオ情報と対応することを特徴とする請求項12項記載の方法。
  17. 17.前記制御情報が前記第1部分に記録された少なくとも一つの水平走査線番 号を識別する線番号情報を含むことを特徴とする請求項13項記載の方法。
  18. 18.前記光記録媒体が可撓性光テープであることを特徴とする請求項17項記 載の方法。
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