激光电视唱片系统

电视唱片系统，是一种记录、重放彩色电视图象和伴音的成套设备，目前世界上已有几种类型，本刊1986年第9期已经介绍过。本文就比较先进的激光电唱片系统的工作原理和特点作些简单介绍。

1．信号记录形式；激光电视唱片是一种由有机玻璃制成的圆形片状媒体，每面印有50000多圈轨迹，用显微镜放大之后可以看到每圈是由许许多多的小凸起组成，如图1所示。从图中看出这些小凸起的宽度是相等的，而它们的长度和间隔是不同的，这是由它们储存的电视信息所决定的。小凸起排成一圈一圈螺旋轨迹，相当于音频唱片的沟纹，那么电视信号如何变成小凸起长列呢？请看图2。来自录象机的视频（图象）信号和音频（伴音）信号，分别进行调频处理，处理后的两路信号，波形如图2（A）、（B）所示。又经过混合器的叠加后输出复合信号，波形如图2（C）所示。最后经过限幅器之后，整形成为矩形波（图中D点波形）这些波形顶端形状具有长短不同和间隔不等的特征。这些特征是与全电视信号有对应关系的，因此把它们作为刻录电视唱片上小凸起的依据，从图上可见唱片上小凸起长列与全电视信号一一对应。

2．信号的记录：在电视唱片上记录信号，首先要制成1英寸录象带，其内容可以由电影胶片或由其它规格录象带复制，也可由图片资料制作，再加上地址码编辑成母带。播放母带，将母带经过录象机放出的视频信号（V）、伴音信号（A\(_{1}\)2），分别经过预加重、调频、混合、限幅和光调制等处理后，送到光刻头对原盘感光度进行刻蚀，参看图3。

图4示出激光电视唱片的制作过程。先在磨平的玻璃原盘上涂上感光层，经过已调制激光束刻蚀之后。形成间距不同长短不等的小凹坑而制成原盘。然后镀镍，再揭下金属镍层作为母盘，再经电铸工艺制成金属压模。用压模在注塑机上大量挤压成透明成型盘，然后将透明成形盘上的信号面真空蒸镀铝膜，形成镜面反射铝膜，外面涂以保护层，最后将两片背对背贴牢（上下两面即为读出面），就成为电视唱片了。

3．唱片的播放：电视唱片同录象机的有节目磁带一样，装在播放机上就可以重放出图象和伴音，播放机的外形如题图所示。将唱片装入抽斗式结构中再推回机内，便会自动进入播放状态。这时唱片高速（NTSC制为1800转／分、PAL制为1500转／分）回转，装在滑轨上的激光器物镜沿半径方向由内周向外周移动，自唱片下方照射上来拾取信号，如图5所示。由激光源（半导体激光器）发射出强烈的激光束，经过衍射光栅后被分散开成为三束，中心光束做为信号拾取用，另外两束做为循迹伺服用。中心光束继续前进经过偏振分光棱镜（PBS），因该棱镜的中间镜界面处镀有多层的电介膜，根据光线入射的方向不同，它会呈现出透射或反射的不同特性。激光束第一次由下方入射时，可以透射通过，当第二次由上方返回入射时，则反射成90°方向射出。经过分光棱镜后的激光束，继续向上经过准直透镜后成为平行光束。激光束向上射入物镜之前要经过1／4波长片，这是为了防止返回的光束漏入激光二极管，可能干扰跟踪和聚焦信号而设置的。激光束向上经过物镜会聚成针尖样照射到唱片信号轨迹处，经反射（这时光束强弱已发生变化）按原路折回，从物镜反向通过向下射击。激光束向下再次通过1／4波长片，这时形成按B方向振动的偏振光；与来时在分光棱镜之前呈A方向振动的偏振光相差90°。再向下经过准直透镜进入分光棱镜，这次是由上方入射，迂到电介质膜之后反射成90°横向射出，经过柱形镜头检出聚焦用的信号之后射向光检出器。由光敏二极管检出电视信号经过前置放大、解调、分离、鉴频及去加重之后，输出视频信号（V）和伴音信号（A\(_{1}\)2），如图6所示。这两种信号可以直接输出，也有的调制在UHF频段的射频（RF）上输出，以便同家用彩色电视机联用。

播放机的结构比磁带录象机简单些，除了回转机构、主轴电机、激光组件之外，还有转速、聚焦及跟踪等各项伺服机构。完全采用精密的光学部件和机械部件。机械部分与电路之间配合密切，并有微机控制执行机构，自动播放、听从功能键指令按输入程序播放及反复局部播放等皆可实现。激光电视唱片也有制式之分，NTSC制用于美国、日本等国家，我国将建设自己的PAL制激光电视唱片系统的生产线，产品将同我国广播电视标准一致。

激光电视唱片由于使用目的和要求记录时间不同，分为标准型（CAV）和长时间型（CLV）两种。CAV是角速度恒定式标准电视唱片，它的工作转速不变。每圈为一帧（两场），同步信号并排在半径方向。PAL制唱片每分钟1500转，角速度不变。唱片外圈周长比内圈长，为了保证每圈记录一帧信号，外圈小凸起的尺寸要长一些而内圈短一些。激光唱头由内圈开始到外圈逐圈读取重放，每面播放时间为36分钟，每面最多可记录54000张静止图象。这种唱片可以做静止、逐帧、变速播放，同时可以进行帧搜索、章节停止和反复播放指定段落等。CLV是线速度恒定式长时间型电视唱片，因为外圈的周长为内圈的3倍，要保持拾取的线速度一致时，角速度必然不同。这就是说当拾取内圈时转速要快一些，拾取外圈时应慢一些，这是由于内圈每周记录一帧信号而外圈每帧记录3帧信号。因此可以播放较长的时间，每面可达60分钟。但是由于考虑每一圈并不同电视节目的一帧相对应，所以不能作静止图象和快慢速播放等。因此长时间型CLV唱片只记入章节码和时间码。工作时内圈转速为1500转／分，外圈为500转／分。

由于采用激光束拾取信号的新技术，因此它具有不少独特的优点，分别叙述如下：

（1）记录密度高：由于记录信息的小凸起尺寸非常小，宽约0.4μm，每圈间距为1.67μm，如图1所示。每面记录信号的数量多到140亿左右，以螺旋轨道排成54000圈。每一面可以记录长达1小时的活动图象或54000帧静止图象，因此激光唱片很适合作图鉴、档案资料类节目，也适合作电子计算机的存储器。

（2）图象和伴音质量很高：图量质量可以达到广播用1英寸录象机水平，水平清晰度可达400线以上。这是磁带录象和其它类型电视唱片无法相比的。伴音也是经过调频处理，频响及动态范围较宽，音质优美，立体声效果好。

（3）非接触性检出寿命长：由于依靠激光束拾取信号，唱头同唱片之间不接触。没有机械磨损，寿命很长。实际上只是有机玻璃材料老化的寿命，预计可长达几十年。唱头寿命实质上是半导体激光器的寿命，一般在5000小时以上。

（4）信号面在唱片内部不怕灰尘。唱片的外表面为透明的有机玻璃，如有灰尘或污垢可以擦去，不会伤害信号面。光束会聚到信号而仅有0.5μm左右，如图7所示，因此唱片表面上很小的灰尘粒影响极小。

（5）高速随机检索：唱片上记有帧号、章节号和时间码等地址码，可以通过控制器迅速找出所需的位置。利用机内微机可以编制程序播放，也可以进行人机对答操作。

（6）适合大量生产：激光唱片是采用有机玻璃材料，由注塑机加工成形，速度快成本低。同录象磁带相比节省了大量的复制时间，非常适合长时间使用而且批量大的节目，如教材、图鉴等。

总之，激光电视唱片系统的出现，表现出很强的生命力。它将部分代替电影和录象机的作用，而逐步进入教育、科研生产领域及家庭。但是不可能完全代替电影和录象机,相当长时间内可能处于并存的局面。(薛 喜)