DE2712504A1

DE2712504A1 - Daten-aufzeichnungs- und wiedergabegeraet

Info

Publication number: DE2712504A1
Application number: DE19772712504
Authority: DE
Inventors: Raymond F Ravizza; James R Wheeler
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1976-03-22
Filing date: 1977-03-22
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE2760205C2; DE2760206C2; DE2712504C2; HK12186A; BE852715A; US4151570A; FR2345779A1; FR2345779B1; JPS52117603A; HK11786A; HK12086A; IT1083494B; NL7703097A; DE2760208C2; GB1579858A; ATA195977A; JPS6028047B2; GB1579851A; GB1579857A; DE2760204C2

Description

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Ampex Corporation

401 Broadway,

Redwood City, California 94063/ V.St.A.

Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät mit einem Wandler zur Wiedergabe von auf einer Spur eines Aufzeichnungsmediums aufgezeichneten Datensignalen.

Bei magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten, bei denen Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium in einer Folge von diskreten Spuren aufgezeichnet sind, ist es seit langem problematisch gewesen, einen magnetischen Wandlerkopf in der optimalen Wandlerstellung über den Spuren zu halten. Eine ungenaue Spurabtastung ist gewöhnlich eine Folge mehrerer zusammenwirkender Faktoren. Einige dieser stärker ins Gewicht fallenden Faktoren sind die folgenden: körperliche Instabilität, körperliche Ungenauigkeiten oder Abmessungsänderungen im magnetischen Aufzeichnungsmedium; Unterschiede in den kritischen, die Abtastung festlegenden Abmessungen von zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe verwendeten Geräten; Abmessungsänderungen oder Ungenauigkeiten in dem Aufzeichnungs- und Wieder-

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gabegerät; Änderungen in der Spurkonfiguration. Eine ungenaue oder falsche Abtastung führt oft dazu, daß eine bespielte Spur nicht wiedergegeben werden kann und daß die Qualität des wiedergegebenen Signals gewöhnlich in schwerwiegender Weise beeinflußt ist. Treten Änderungen in der Spurkonfiguration auf, so wird das Problem dann insbesondere kritisch, wenn voraufgezeichnete Signale Spur um Spur wiedergegeben werden müssen.

Eine fehlerhafte Abtastung von vorbespielten Spuren, bei der Spur um Spur abgetastet wird, tritt oft in Video-Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten mit schraubenförmiger Abtastung auf, bei denen ein Videosignal durch wenigstens einen diagonal über ein Magnetband laufenden Magnetkopf in einer Folge von diskreten parallelen Spuren aufgezeichnet wird. Tastet ein Magnetkopf in einem solchen Gerät bespielte Spuren ab, so kann er wesentlich aus der Mittellinie der Spuren laufen, woraus eine fehlerhafte Abtastung und damit eine schlechte Wiedergabe des aufgezeichneten Signals resultiert.

Zur genauen Einstellung eines Magnetkopfes auf eine Spur eines schraubenförmig transportierten Aufzeichnungsmediums sind verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden. In der US-PS 3 838 453 ist eine Vorrichtung zur Einstellung eines abtastenden Magnetkopfes auf die Mittellinie von mit Daten bespielten Spuren bekanntgeworden. Dabei werden am Beginn der Abtastung einer Datenspur Abtast-Bezugssignale wiedergegeben, welche sich am Beginn der Spuren befinden. Ein auf diese wiedergegebenen Abtast-Bezugssignale ansprechendes Servosystem kompensiert Abtastfehler dadurch, daß ein Bandtransport-Antriebsmotor so geregelt wird, daß die Stel-

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lung des Magnetbandes relativ zum abtastenden Magnetkopf justiert wird. Mit einem derartigen System ist es zwar möglich, den Abtastkopf am Beginn der Spurabtastung relativ zur Spur genau einzustellen. Ist die Spur jedoch nicht genau gerade oder folgt sie nicht einem festgelegten Weg, so weicht der Kopf bei der Abtastung von seiner optimalen Wandlerstellung auf der Spur ab. Ein derartiges System eignet sich daher nicht für Geräte mit schraubenförmiger Abtastung, in denen Abtastkorrekturen während der gesamten Abtastung einer Spur durch den Kopf durchgeführt werden müssen, um sicherzustellen, daß die optimale Wandlerstellung während der Abtastung eingehalten wird.

Weitere Systeme, welche auf der Regelung des Aufzeichnungsmedium-Transports zur Justierung der relativen Stellung zwischen Wandler und Aufzeichnungsmedium beruhen, sind in den US-PS 3 663 763 und 3 748 408 beschrieben. Dabei kann z.B. eine getrennt von den Daten aufgezeichnete Regelspurinformation wiedergegeben werden, um Regelsignale zur Justierung der Spannung des Aufzeichnungsmediums zu gewinnen, wodurch die richtige Abtastung durch den Wandler aufrechterhalten werden kann (US-PS 3 748 408). Gemäß einer anderen Möglichkeit können die vom Aufzeichnungsmedium durch einen Wandler» dessen Abtastung zu regeln ist, überwacht werden, um ein Regelsignal zur Justierung des Transports des Aufzeichnungsaediuas zu erzeugen, wodurch eine richtige Abtastung durch den Wandler aufrechtzuerhalten ist (US-PS 3 663 763). Eine Änderung der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums führt zu der unerwünschten Möglichkeit, daß die Zeitbasis von aus Spuren wiedergegebenen Daten geändert wird, welche in Transportrichtung des Aufzeichnungsaediuss aufgezeichnet sind. Darüber hinaus

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eignen sich Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der richtigen Abtastung durch den Wandler, welche auf der Regelung des Transportes des Aufzeichnungsmediums beruhen, nicht zur genauen Regelung der Wandlerstellung relativ zu Wegen längs des Aufzeichnungsmediums, was insbesondere dann der Fall ist, wenn große Verschiebungen (0,05 cm) der relativen Stellung zwischen Wandler und Aufzeichnungsmedium mit hohen Folgefrequenzen (200 Auslenkungszyklen pro Sekunde) erforderlich sind, um die richtige Abtastung durch den Wandler aufrechtzuerhalten.

Neben den vorstehend erläuterten Möglichkeiten sind auch andere Möglichkeiten zur genauen Einstellung eines Magnet kopfes relativ zu einer Spur auf einem Aufzeichnungsmedium bekanntgeworden. Die US-PS 3 246 307 beschreibt die Einstellung eines Wiedergabekopfes auf der Spur vor der Wiedergabe von aufgezeichneten Daten. Dies erfolgt durch einen aus zwei getrennten magnetischen Elementen zusammengesetzten Kopf. Der Kopf wird dabei so lange bewegt, bis durch jedes seiner Elemente gleiche Signale wiedergegeben werden. Dann ist der Kopf richtig eingestellt, so daß die Regelung für die normale Wiedergabe des aufgezeichneten Signals beendet wird. Die US-PS 3 292 beschreibt zwei Sensorköpfe, welche auf jeweils einer Seite des Wiedergabekopfes benachbart zu einer Datenspur angeordnet sind. Ebenso wie bei der Möglichkeit nach der US-PS 3 246 307 wird der Wiedergabekopf vor der normalen Wiedergabe des aufgezeichneten Signals durch eine Einstellservoanordnung eingestellt. Diese Einstellservoanordnung wird gestoppt, wenn durch die Sensorkopfsignale eine Fehlerdifferenz Null angezeigt wird. Es sind weiterhin Möglichkeiten mit Regelspuren und Wiedergabekopf-Vibration zur genauen Spureinstellung bekanntgeworden. Ein Beispiel für eine solche Maß-

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nähme ist in der US-PS 3 526 726 beschrieben. Dabei ist es Jedoch nicht möglich, bei Wiedergabe von aufgezeichneten Daten eine kontinuierliche fehlerfreie Kopfstellung über der gesamten Länge einer Datenspur durch eine Kopfstellungsinformation zu realisieren, welche allein von den aufgezeichneten Daten abgeleitet ist. Auch eignen sich derartige Maßnahmen insbesondere nicht zur Wiedergabe eines kontinuierlichen Signals aus einer Folge von diskreten Spuren, welche durch einen mit einer beträchtlichen Drehzahl relativ zum Aufzeichnungsmedium rotierenden V/andler abgetastet werden.

Eine Möglichkeit, einen Magnetkopf bei der Abtastung einer aufgezeichneten Spur auf einer magnetischen Scheibe um seine Abtastspur schwingen zu lassen, ist in der US-PS 3 126 535 beschrieben. Dabei ist ein auf einer festen Frequenz schwingender Oszillator zur Erzeugung der schwingenden Kopfbewegung vorgesehen. Damit wird den wiedergegebenen Daten eine Amplitudenmodulation aufgeprägt, welche zur Einstellung des Kopfes auf der Spurmitte ausgenutzt wird. Für die beiden möglichen Richtungen des Kopfstellungsfehlers ist Jeweils ein diskreter Korrekturkanal vorgesehen, wobei ein Kopfeinstellmechanismus abgeschaltet wird, wenn der Kopf auf die Spurmitte eingestellt ist« Dabei handelt es sich jedoch primär auch nur um eine anfängliche Einstellung eines Wandlers In bezug auf die Mittellinie einer Datenspur und nicht um die kontinuierliche Aufrechterhaltung einer optlaalen Stellung des Wandlere während der gesamten Abtastung einer Spur« Derartige Maßnahmen eignen sich daher lediglich für Daten-Aufzeichnungstmd Wiedergabesysteme mit Langzeit-Spurkonfigurationsstabilität oder für Geräte, bei denen die Spurkonfigurationsstabilität nicht kritisch ist.

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Die bekannten Möglichkeiten eignen sich insgesamt nicht zur kontinuierlichen Aufrechterhaltung eines Daten wiedergebenden Wandlers in einer optimalen Wiedergabestellung relativ zu einem bewegten Aufzeichnungsmedium, wenn die Abtastung durch den Kopf mit großer Geschwindigkeit erfolgt, wie dies bei Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Abtastung der Fall ist, bei denen wenigstens ein magnetischer Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf auf einer rotierenden Trommel montiert ist. Darüber hinaus sind die bekannten Möglichkeiten insbesondere für die Aufzeichnung von Fernsehsignalen ungeeignet, da dabei auch schon geringste Spurfehler eine unzulässige Wirkung auf das im Bild dargestellte Fernsehsignal haben. In anderen Anwendungsfällen kann eine weniger genaue Spureinstellung noch zu einer hinreichenden Genauigkeit bei der Wiedergabe von nicht visuellen Daten ausreichen. Allerdings ist auch bei nicht visuellen Daten eine Wiedergabe mit großer Genauigkeit von Bedeutung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät eine genaue Einstellung eines Wandlers auf Spuren eines Aufzeichnungsmediums anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

eine Einstellvorrichtung, auf welcher der Wandler derart montiert ist, daß er quer zur Spur auf dem Aufzeichnungsmedium verschiebbar ist,

einen an die Einstellvorrichtung angekoppelten Vibrations- Oszillator, über den bei Wiedergabe von Datensignalen eine kontinuierliche, in die wiedergegebenen Datensignale ein-

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gehende Querschwingung des Wandlers um eine Grundstellung erzeugbar ist,

eine an den Wandler angekoppelte, auf die wiedergegebenen Datensignale ansprechende Sensorschaltung zur Erzeugung eines Steuersignals, das ein Maß für Änderungen der wiedergegebenen Datensignale ist,

und eine zwischen die Sensorschaltung und die Einstellvorrichtung gekoppelte, auf das Steuersignal ansprechende Servoschaltung zur Verschiebung der Einstellvorrichtung im Sinne einer Justierung der Grundstellung des Wandlers.

Die vorliegende Erfindung gibt also eine Möglichkeit zur automatischen Spureinstellung eines ein Aufzeichnungsmedium abtastenden Wandlers an, wobei dieser Wandler relativ zu einer bespielten Daten- oder Informationsspur kontinuierlich in einer gewünschten Stellung gehalten wird. Die Stellung des Wandlers relativ zur Datenspur wird während der gesamten Abtastung der Datenspur über die Wiedergabe der aufgezeichneten Daten überwacht, wobei dem Wandler über die ihn tragende Einstellvorrichtung eine begrenzte Schwingbewegung aufgeprägt wird. Die Schwingbewegung wird dabei in der den Wandler tragenden Einstellvorrichtung so induziert, daß der Wandler quer zu seinem normalen Abtastweg schwingt. Bei der Wiedergabe des Datensignals während der Abtastung der Datenspur durch den Wandler erfährt die Hüllkurve des Datensignals Änderungen. Diese Änderungen der Hüllkurve des wiedergegebenen Signals besitzen die Form einer Amplitudenmodulation, deren Größenänderung für den Betrag der Querverschiebung des Wandlers aus der optimalen Wandlerstellung in bezug auf eine Spur bezeichnend ist» Die Richtung der Querverschiebung geht in die Phase der Amplitudenmodulations-Hüllkurve mit der Grundfrequenz

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der Schwingbewegung ein.

Um den Wandler in bezug auf die optimale Wandlerstellung in der gewünschten Stellung zu halten, werden die Polarität und die Amplitude der modulierten Hüllkurve erfaßt und ein unerwünschten Stellungsabweichungen des Wandlers entsprechendes Korrektursignal erzeugt, das zur Justierung der Querspurstellung dient, um die der Wandler schwingt. Auf diese Weise wird während der gesamten Abtastung der Spur eine Korrektur erhalten, um Fehlabtastungen nach beiden Seiten von der gewünschten Wandlerstellung zu kompensieren, ohne daß dabei eine unabhängig vom Wandler arbeitende Spurstellungs-Feststellanordnung oder getrennt von den Daten auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnete Regel- oder andere Bezugssignale erforderlich sind.

Da die Amplitudenmodulation der Hüllkurve des wiedergegebenen Signals zur Feststellung der Verschiebung des Wandlers relativ zur optimalen Wandlerstellung untersucht wird, hängt die Genauigkeit einer derartigen Festlegung von der Freiheit der Hüllkurve des wiedergegebenen Signals von Störmodulationen ab. Beispielsweise bei Video-Magnetband-Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten mit segmentierten Videospuren treten gewöhnlich periodische Unterbrechungen im wiedergegebenen Video-Datensignal auf. Diese periodischen Unterbrechungen werden gewöhnlich durch ein momentanes Fehlen des Videosignals während eines kurzen Intervalls bei der Abtastung des Magnetbandes hervorgerufen, in dem der Magnetkopf nicht mit dem Band in Kontakt steht. Beispielsweise bei Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten mit schraubenförmiger Abtastung, bei denen ein Magnetband in Form eines Omega in einem Winkel von fast 360° schraubenförmig um eine

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zylindrische Bandführungstrommel geführt ist, wobei es durch einen einzigen Magnetkopf abgetastet wird (der Umschlingungswinkel ist aus Gründen der Dimensionierung der Bandeintritts- und Austrittsstelle kleiner als 360°), tritt ein Ausfall des Videosignals mit der Rotationsfrequenz des Kopfes auf. Bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Fernsehsignalen mit einer Aufzeichnung eines einzigen NTSC-60-Hz-Standardfernsehbildes treten die Ausfälle mit einer Frequenz von 60 Hz auf.

Diese periodisch auftretenden Ausfälle machen sich im wiedergegebenen Hochfrequenzsignal als Stör-Pulsmodulation bemerkbar, wodurch nachteilige Modulationen in der Hüllkurve des Fernsehsignals auftreten können. Die Harmonischen-Komponenten der Störmodulation sind in der Frequenz in Intervallen von 60 Hz verteilt. Fallen diese Frequenzkomponenten mit den Frequenzen der auf die Einstellvorrichtung wirkenden Antriebskraft zusammen oder liegen sie nahe bei diesen Frequenzen, so ergeben sich nachteilige Interferenzen. Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung wird daher die auf die Einstellvorrichtung wirkende Antriebsschwingkraft in bezug auf die vorgenannte Störamplitudenmodulation so gewählt, daß ihre Frequenz gegen die Harmonischen der Spurmodulation versetzt ist, wodurch Interferenzen so klein wie möglich gehalten werden. Eine minimale Interferenz ergibt sich dann, wenn die Grundfrequenz der auf die Einstellvorrichtung wirkenden Antriebsschwingkraft gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Frequenz der Störkraft ist, was bei Geräten mit schraubenförmiger Abtastung gleich der Hälfte der Ausfallfolgefrequenz ist.

Die automatische Spureinstellanordnung gemäß vorliegender Erfindung eignet sich insbesondere für Montagevorrichtungen, wie sie in zwei parallelen Anmeldungen der

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Anmelderin beschrieben sind (Aktenzeichen der entsprechenden US-Patentanmeldungen 668 651 und 668 652). Wie in der erstgenannten Parallelanmeldung (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 651) beschrieben ist, kann die Einstellvorrichtung auf verschiedene Weise, beispiels weise auf piezoelektrischer, elektrostriktiver, magnetostriktiver oder elektromagnetischer Basis aufgebaut sein. Bei der im Rahmen vorliegender Erfindung zur Anwendung kommenden AusfUhrungsform, welche im folgenden anhand der Figuren noch genauer beschrieben wird, wird die Einstellvorrichtung durch ein freitragend montiertes piezoelektrisches keramisches Biegeelement gebildet, das beispielsweise durch die Firma Vernitron Corporation unter der Typenbezeichnung PZT-5HN (für Parallelbetrieb gepolter Zweielementenbieger) oder durch die Firma Gulton Industries unter der Typenbezeichnung G 1278 (für Parallelbetrieb gepoltes piezokeramisches Biegeelement) vertrieben wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, aus der das durch die Erfindung zu lösende Problem ersichtlich ist;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kopftrommel für schraubenförmige Bandführung;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Servoschaltungsanordnung gemäß der Erfindung;

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Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 3;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Schaltungsteils zur Ergänzung der Schaltungsanordnung nach den Fig. 3 und 4;

Fig. 6 in verkleinertem Maßstab die schraubenförmige Führung eines Magnetbandes nach Fig. 1 um eine Abtasttrommel nach Fig. 2;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Einstellvorrichtung; und

Fig. 8 ein detailliertes Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 3.

Generell gesprochen befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der automatischen Spurführung eines ein Aufzeichnungsmedium abtastenden Wandlers, wobei der Datensignal-Wandler relativ zu einer bespielten Daten- oder Informationsspur kontinuierlich in einer gewünschten Stellung gehalten wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind Jedoch insbesondere vorteilhaft bei Aufzeichnung von Magneten in Spursegmenten auf einem Magnetband durch wenigstens einen mit großer Geschwindigkeit relativ zum Band rotierenden Magnetkopf. Neben anderen Aufzeichnungsformaten besitzt das Format, in dem Videosignale oder gleichartige breitbandige Signale auf einem schraubenförmig um eine zylindrische Abtasttrommel geführten Band aufgezeichnet werden, wesentliche Vorteile, bei denen es sich um die Einfachheit des Antriebs- und Regelmechanismus für den Bandtransport, die Ausgestaltung der notwendigen Elektronik, die Anzahl der Wandlerköpfe und die wirksame Ausnut-

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zung des Bandes gemessen an der für die Aufzeichnung einer gegebenen Information notwendigen Bandmenge handelt. Bei schraubenförmiger Führung des Bandes um eine rotierende Abtastanordnung ist lediglich ein einziger Wandlerkopf zur Wiedergabe der auf dem Band aufgezeichneten Information erforderlich. Bei Verwendung eines einzigen Kopfes in Verbindung mit einem schraubenförmig geführten Band sind zwei Formen der Führung des Bandes möglich, wobei die entsprechenden Geräte als "Alpha"- und "Omega"-Gerät bezeichnet werden.

Bei einem Alpha-Gerät wird das Band von einer Seite eingeführt und vollständig um die Trommel geführt, so daß es auf der anderen Seite austritt. Ein solches Gerät wird als Alpha-Gerät bezeichnet, da die Bandführung bei Betrachtung von oben wie der kleine griechische Buchstabe Alpha erscheint. Bei Omega-Geräten wird das Band radial auf die Trommel geführt, um es mit der Trommeloberfläche in Kontakt zu bringen, schraubenförmig um die Trommel geschlungen und so über eine weitere Führung geführt, daß es in Radialrichtung von der Trommel abläuft. Bei Betrachtung von oben läuft das Band in einer Form, welche dem großen griechischen Buchstaben Omega entspricht. Bei beiden Geräten handelt es sich insofern um eine schraubenförmige Bandführung, da das Band in Axialrichtung gesehen Jeweils an einer anderen Stelle auf die Trommel auf- bzw. abläuft. Ist die Trommel vertikal orientiert, so läuft das Band von der Trommelfläche in bezug auf die erste Kontaktstelle mit der Trommelflache entweder höher oder tiefer ab. Die Video-Informationssignale sind in diskreten parallelen Spuren aufgezeichnet, welche unter einem Winkel zur Bandlängsrichtung verlaufen, so daß die Spurlänge die Bandbreite wesentlich übersteigen kann. Die Vinkel-

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orientierung der aufgezeichneten Spuren ist eine Funktion sowohl der Geschwindigkeit des um die Abtasttrommel geführten Bandes als auch der Drehzahl der Abtastanordnung selbst. Der resultierende Winkel ändert sich daher in Abhängigkeit der Relativgeschwindigkeiten sowohl der rotierenden Abtastanordnung als auch des transportierten Bandes.

Obwohl die erfindungsgemäßen Maßnahmen im folgenden speziell in Verbindung mit einem Omega-Gerät der oben genannten Art beschrieben werden, sind sie in gleicher Weise aber auch bei einem Alpha-Gerät der oben genannten Art anwendbar. An Stelle eines Umschlingungswinkels von 360° bei einem Omega-Gerät (wobei zu bemerken ist, daß das Band aus Dimensionierungsgründen an der Eintritts- und Austrittsstelle nicht im vollen Winkel von 360° mit der Trommel in Kontakt steht), können auch Geräte mit schraubenförmiger Bandführung in kleineren Winkeln von beispielsweise 180° mit wenigstens einem Magnetkopf für die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen in Betracht kommen. Das gleiche gilt für Geräte, bei denen die Abtastanordnung in zwei Richtungen rotieren kann und bei denen das Band entweder über oder unter der Eintrittsstelle eingeführt und in beiden Richtungen um die Abtastanordnung geführt werden kann. Unter Beachtung der Möglichkeiten der Kopfrotation, der Bandtransportrichtung und der Art der Bandführung - Einführung des Bandes über oder unter der Eintrittsstelle - sind acht verschiedene Ausführungsformen möglich, von denen im folgenden lediglich eine beschrieben wird. Die möglichen Laufrichtungen sind in Fig. 6 durch Pfeile 21 und 25 dargestellt.

Bei Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Bandführung ist der durch einen magnetischen Video-Wandlerkopf durch-

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laufene Weg oft nicht koinzident mit der Spur von voraufgezeichneten Videodaten. Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Video-Magnetbandes 10 mit einer (gestrichelt dargestellten) durch ein Magnetbandgerät mit schraubenförmiger Bandführung voraufgezeichneten Datenspur 12. Wie oben bereits erwähnt, wird das Band bei Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgängen von Daten so unter Spannung geführt, daß die Aufzeichnung bei einem empfohlenen Standard-Längsspannungswert erfolgt, welcher ein gewisses Maß an Dehnung des Bandes bewirkt. Wird das Band aufgrund von Fehlern im Spannungsmechanismus oder aufgrund von unvermeidbaren Unterschieden in den Mechanismen unterschiedlicher Geräte mit einer anderen Spannung abgespielt, so ändert sich auch die Länge, die gerade Führung und die Neigung der Daten relativ zur Führung des Videokopfes. Unter diesen Bedingungen folgt der Kopf nicht genau der Datenspur, was zu unerwünschten Änderungen in der Stärke des wiedergegebenen Signals, beispielsweise zu Änderungen in der Amplitude einer HF-Hüllkurve 16 führt. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn zwar bei der Wiedergabe die richtige Spannung vorhanden ist, wobei das Band aber aufgrund von Änderungen der Umgebungsbedingungen bei der Lagerung, beispielsweise bei Änderungen der Temperatur oder der Feuchtigkeit geschrumpft oder gedehnt ist. Weiterhin können auch un genaue Bandkanten und Unterschiede bei der Kantenführung von Gerät zu Gerät zu einer irregulären Wanderung der Spuren führen. Daher fällt der bei Wiedergabe vom Videokopf durchlaufene Abtastweg 14 auf dem Band 10 oft nicht genau mit der bespielten Spur 12 zusammen. In der Praxis treten Abweichungen von 0,0025 cm zwischen der bespielten Spur 12 und dem Weg 14 des Wiedergabekopfes auf, was zu einer beträchtlichen Störung der Qualität des wiedergegebenen Videosignals führt.

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Die vorliegende Erfindung gibt eine Lösung zur genauen Führung von Signalwandlern auf Aufzeichnungsspuren eines Aufzeichnungsmediums an. Kurz gesagt kann ein Video-Magnetkopf 40 auf einer getrennten Halterung montiert werden, welche koaxial zwischen zwei stationären, gewöhnlich zylindrisch ausgebildeten Führungstrommeln rotiert. Andererseits kann der Video-Magnetkopf 40 auch auf einer Halterung montiert sein, welche gemäß den Figuren 2 und 6 als rotierende obere Führungstrommel 22 ausgebildet ist, die einer stationären unteren Führungstrommel 24 zugeordnet ist. Die koaxial angeordneten Trommeln bilden eine Abtastanordnung mit einer Fläche 19 zur Führung des Bandes 10. Die obere Trommel 22 ist fest auf einer Antriebswelle 26 montiert, welche drehbar in einem Lager 28 montiert ist, das seinerseits an der unteren Trommel 24 montiert und durch einen (nicht dargestellten) Motor in bekannter Weise angetrieben wird. Das Magnetband 10 ist um die Trommeln 22, 24 schraubenförmig (in einem Winkel von nahezu 360°) geführt, um durch den Kopf 40 abgetastet zu werden. Das Band wird dabei durch nicht dargestellte, an sich bekannte Einrichtungen so geführt, gespannt und bewegt (Pfeile 25), daß der von der Trommel 22 getragene Kopf 40 in Richtung des Pfeiles 21 gegen die Bandführungsrichtung um die Führungstrommeln rotiert. Er tastet dabei eine Folge von geneigten Querspuren 14 ab, von denen in Fig. 1 lediglich eine dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß der Kopf 40 jedoch auch in der gleichen Richtung rotieren kann, in der sich das Band 10 ura die Führungstrommeln 20 und 22 bewegt. Diese Änderung der Rotationsrichtung des Kopfes ändert jedoch nichts an der Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen.

Der Kopf 40 ist extrem klein und von geringer Masse (in

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der Größenordnung von 100 mg) und setzt sich aus zwei Polstücken 40b und 40c zusammen, welche sich über einen nicht magnetischen Wandlerspalt 40a zur Aufzeichnung und/ oder Wiedergabe von Signalen auf das bzw. von dem Band 10 gegenüberstehen (siehe Fig. 7). Der Spalt 40a ist in Längsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung 21 der Trommel 22 relativ zum Band 10 ausgerichtet. Es sei bemerkt, daß in der Magnetbandgerät-Technik der Begriff "Länge" des Spaltes die Abmessung von Polfläche zu Polfläche in Richtung der relativen Aufzeichnungsbewegung bezeichnet. Die "Breite" des Spaltes ist gewöhnlich quer zur relativen Bewegungsrichtung und parallel zur Aufzeich nungsfläche ausgerichtet, während die "Tiefe" des Spaltes senkrecht auf der Aufzeichnungsfläche steht. Ist der Spalt aus irgendeinem Grunde zur Richtung der Relativbewegung geneigt, so wird die Länge (wenigstens im Rahmen vorliegender Erfindung) auch noch in Richtung der Relativbewegung definiert, während die Breite und die Tiefe senkrecht zur Länge definiert werden, über Polwicklungen 41 und Leitungen 39 (siehe Fig. 7) werden dem Kopf 40 Signale zugeführt bzw. vom Kopf abgenommen. Die Kopplung der Signale zwischen dem Magnetkopf 40 und der am Spalt 40a ve "beilaufenden Aufzeichnungsfläche erfolgt über einen Kopplungsweg, der zwischen den beiden PolstUcken 40b und 40c durch die Aufzeichnungsfläche in Richtung der Relativbewegung und damit in Richtung der gewünschten Spur auf der Aufzeichnungsfläche verläuft.

Zur Erzeugung einer Einstellbewegung des Kopfes 40 quer zur Bewegungsrichtung 21 der Trommel 22 ist der Kopf beispielsweise durch einen Harzkleber auf einer Flachseite einer Einstellvorrichtung 30 montiert, welche im

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vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein piezoelektrisches keramisches Biegeelement gebildet wird. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Kopf 40 in die obere rotierende Trommel 22 eingepaßt ist. Das piezoelektrische Biegeelement 30 ist langgestreckt ausgebildet und an einem Ende freitragend in einem Halterungselement 32 montiert, das an der oberen Trommel 22 befestigt ist. Wie im folgenden noch genauer ausgeführt wird, biegt sich das Biegeelement als Funktion einer in Richtungen quer zur Spur 12 eingeprägten Spannung, um den Videokopf 40 quer zur Aufzeichnungsspur 12 auszulenken. Das Halterungselement 32 kann beispielsweise aus maschinell bearbeitetem Aluminium hergestellt und durch Schrauben an der Trommel 22 befestigt werden. Bei Verwendung eines piezoelektrischen keramischen Biegeelementes muß das Halterungselement von diesem elektrisch isoliert sein.

Einzelheiten des speziellen Aufbaus der Einstellvorrichtung 30 sind in der oben bereits genannten Parallelanmeldung (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 651) beschrieben. Im folgenden wird eine kurze Erläuterung dieser Einstellvorrichtung gegeben. Das piezoelektrische keramische Biegeelement 30 wird durch zwei Schichten 30a und 30b aus piezoelektrischem keramischem Material gebildet, welche zwischen Elektroden angeordnet und in an sich bekannter Weise mit einer Zwischen-Messingplatte 31 verbunden sind. Das Element ist insgesamt langgestreckt ausgebildet und besitzt in bezug auf seine Dicke eine wesentlich größere Breite. Bei freitragend angeordneten Elementen gewährleisten ein Längen- zu Breitenverhältnis von 2 : 1 und eine Dicke in der Größenordnung von 3»0 % der Breite die gewünschten Eigenschaften. Die Polarisationsachsen der beiden piezoelektrischen Schichten sind

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so zueinander ausgerichtet, daß sich bei Einprägung einer Spannung in an sich bekannter Weise eine Schicht ausdehnt und die andere zusammenzieht. Daher unterliegt die Vorrichtung einer Biegewirkung. Der Betrag der Auslenkung hängt von der zwischen den Schichten aus piezoelektrischem Material eingeprägten Spannung ab. Das piezoelektrische Element 30 ist über zwei elektrisch isolierende Abstandstücke 33 am Halterungselement 32 befestigt, wobei die Abstandstücke 33 in der Nähe eines Endes auf den Flachseiten des Elementes 30 angeordnet sind. Das Biegeelement 30 wird durch ein mit einem offenen Ende versehenes Schutzgehäuse (nicht dargestellt) umgeben, wobei es so durch dieses Gehäuse läuft, daß die Abstandstücke 33 innerhalb des Gehäuses liegen und daß sein freies Ende außerhalb des Gehäuses liegt, wodurch der Kopf 40 so gehaltert ist, daß er geringfügig über die Außenfläche 19 der Bandführungstrommeln hinausragt und mit dem Band 10 in Wirkverbindung tritt, über mit den Elektroden des piezoelektrischen Elementes 30 verbundene Leitungen 34, 35 und 36 kann eine Treiberspannung in das Element eingespeist werden. Zur Regelung der in das Element 30 eingespeisten Treiberspannung ist eine im folgenden noch genauer zu beschreibende Servotreiberschaltung 50 vorgesehen, durch welche die Treiberspannung so geregelt wird, daß der Kopf 40 in bezug auf das Band 10 in einer gewünschten Wandlerstellung gehalten wird.

Die Fig. 3 bis 5 und 8 zeigen eine Servotreiberschaltung, mit welcher ein Video-Wiedergabekopf 40 auf einer quer über das Band 10 laufenden Spur 12 in optimaler Wiedergabestellung gehalten werden kann. Ein Vibrations-Oszillator 101 erzeugt ein sinusförmiges Signal mit fester Frequenz fjj. Um nachteilige Signalinterferenzen mit dem

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durch den Kopf 40 wiedergegebenen Videosignal zu vermeiden, ist der Vibrations-Oszillator 101 so ausgebildet, daß er ein reines sinusförmiges Signal mit der Grundfrequenz f_D liefert, in der vorzugsweise ein Gehalt von weniger als 1 % an Harmonischen vorhanden ist. Das Ausgangssignal des Vibrations-Oszillators 101 wird in eine einstellbare Dämpfungsstufe 102 eingespeist, welche zur Einstellung der Amplitude des Oszillatorausgangssignals manuell veränderbar sein kann. Das Ausgangssignal der Dämpfungsstufe 102 wird in einen Eingang 104 einer Summationsstufe 103 eingespeist, in der es einem an einem Eingang 106 eingespeisten Niederfrequenz- oder Gleichstrom-Fehlerkorrektursignal hinzuaddiert wird. Ist eine hochfrequente Fehlerkorrektur erforderlich, so wird ein Hochfrequenz- oder Wechselstrom-Fehlerkorrektursignal an einem Eingang 107 (siehe Fig. 4) eingespeist. Das Ausgangssignal der Summationsstufe 103 wird durch einen Treiberverstärker 108 verstärkt, wonach das verstärkte Signal über die Leitungen 34, 35 und 36 in das Biegeelement 30 eingespeist wird. Eine Schaltung zur Erzeugung eines derartigen Treibersignals ist in einer Parallelanmeldung der Anmelderin näher beschrieben. Das Oszillator-Treibersignal erregt das Biegeelement 30 derart, daß dem Kopf 40 eine geringfügige Schwingbewegung (Vibration) mit einem Spitzenwert von vorzugsweise 10 bis 15 % der Breite der Spur 12 aufgeprägt wird, wobei sich der Kopf bei der Abtastung der Spur zur Wiedergabe des aufgezeichneten Signals quer zur Spur 12 zwischen vorgegebenen Grenzen bewegt. Die Begrenzung der schwingenden Bewegung des Kopfes 40 auf eine kleine Amplitude stellt sicher, daß der Kopf sicher in den Grenzen der Spur 12 und der sie flankierenden Schutzbänder gehalten wird, wodurch ein nachteiliges Nebensprechen verhindert wird. Bei Video-Magnetband-

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geräten mit schraubenförmiger Bandführung, bei denen die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Anwendung kommen sollen, sind die Video-Aufzeichnungsspuren 0,145 mm breit und durch Schutzbänder mit einer Breite von 0,076 mm getrennt. Der Treiberverstärker 108 ist daher so ausgelegt, daß er ein Oszillator-Treibersignal liefert, das den Kopf 40 um seine Grundstellung auf der Spur 12 in Querrichtung um + 0,010 mm schwingen läßt. (Die Grundstellung des Kopfes wird durch eine Gegenkopplungsschleife der Servotreiberschaltung festgelegt, was im folgenden noch genauer beschrieben wird.)

Die dem Kopf 40 aufgeprägte Schwingbewegung bewirkt eine Amplitudenmodulation des wiedergegebenen Signals, welche bei Aufzeichnung von Videosignalen oder anderen derartigen Hochfrequenzsignalen die Form einer HF-Hüllkurve eines frequenzmodulierten Trägers besitzt. Da die Größe der Amplitudenabweichungen in der Modulation der HF-Hüllkurve dazu ausgenutzt wird, den Kopf in der gewünschten Wandlerstellung relativ zur Spur 14 zu halten, hängt die Genauigkeit, mit der diese Stellung eingehalten wird, von der Empfindlichkeit der Servotreiberschaltung und vom Grad der Freiheit der wiedergege^v°nen HF-Hüllkurve von Störmodulationen ab.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, wirken sich periodische Ausfälle des wiedergegebenen Signals, wie sie bei Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten mit segmentierten Spuren auftreten, als Störpulsmodulation in der wiedergegebenen HF-Hüllkurve aus, welche in Frequenzintervallen der Ausfallfolgefrequenz verteilte Harmonischen-Komponenten enthält. Für ein Aufzeichnungsformat mit einem einzigen Kopf und einem Bild pro Spur bei schraubenför-

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miger Bandführung zur Aufzeichnung von Signalen mit einer 60 Hz-Fernsehsignalnorm ist die Ausfallfolgefrequenz gleich 60 Hz. Bei einer 50 Hz-Fernsehnorm ist die Ausfallfolgefrequenz gleich 50 Hz. Fällt eine Harmonischen-Komponente der durch die Ausfälle induzierten Stör-Pulsmodulationskomponenten mit der Vibrationsfrequenz f_Q zusammen oder liegt sie nahe bei dieser Frequenz, so entstehen nachteilige Interferenzen. Minimale Interferenzen ergeben sich dann, wenn die Vibrationsfrequenz f_D ein ungerades Vielfaches der halben Ausfallfolgefrequenz ist.

Weiterhin soll die Vibrationsfrequenz f_D so gewählt werden, daß sie außerhalb von Bereichen um Antiresonanzpunkte in der Charakteristik von piezoelektrischen keramischen Biegeelementen liegt, die für die Einstellvorrichtung 30 verwendet werden. (Siehe dazu auch die Parallelanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 651.) Schließlich soll die Vibrationsfrequenz f_D so gewählt werden, daß das piezoelektrische Element 30 im Bereich hoher Empfindlichkeit betrieben wird.

Piezoelektrische keramische Biegeelemente besitzen in ihrer Charakteristik eine Gruppe von Antiresonanzfrequenzen f_A. Die tiefste Antiresonanzfrequenz f.^ dieser Art von piezoelektrischen Elementen variiert von Element zu Element in einem Bereich von einigen hundert Hertz. Beispielsweise liegt die tiefste Antiresonanzfrequenz f_A1 für ein Element der oben beschriebenen Art mit den oben angegebenen Abmessungen in einem Bereich von etwa 750 bis 1100 Hz. Weiterhin besitzen derartige Elemente eine Grundresonanz sowie Resonanzen höherer Ordnung, wobei die tiefste Resonanzfrequenz f_R etwa gleich 400 Hz ist

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und dabei von Element zu Element in einem Bereich von 350 bis 450 Hz variieren kann.

Für maximale Empfindlichkeit und für Unabhängigkeit von Antiresonanzeffekten soll die Vibrationsfrequenz f_Q so gewählt werden, daß sie in einem Resonanzbereich und außerhalb eines Antxresonanzbereiches liegt. Wegen der großen Variationsbreite von Element zu Element der Antiresonanzfrequenzeigenschaften und der festen tiefsten Resonanzfrequenz von Elementen der gleichen Art ist es zweckmäßig, die Vibrationsfrequenz in den genannten Bereich der tiefsten Resonanzfrequenz zu legen. Eine Vibrationsfrequenz fß von 450 Hz erfüllt die vorgenannten Bedingungen und ist auch gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Ausfallfolgefrequenz von 60 Hz (d.h. 15 x "40 > wobei insgesamt die minimalen Interferenzkriterien erfüllt werden.

Die Vibration des Kopfes 40 bewirkt eine Amplitudenmodulation der wiedergegebenen HF-Hüllkurve. Ist der Kopf 40 in der Mitte der Spur 12 angeordnet, so werden durch die Wirkung der Einstellvorrichtung 30 lediglich gerade Harmonische des Vibrationssignals erzeugt, da die mittlere Kopfstellung in der Spurmitte liegt und da die durch die Vibration hervorgerufene Hüllkurvenänderung als symmetrische Funktion erscheint. Die Amplitude der vom Band 10 wiedergegebenen HF-Hüllkurve ist in der Spurmitte maximal. Bewegt sich der Kopf 40 aus der Spurmitte auf die eine oder die andere Seite, so nimmt die Amplitude der wiedergegebenen HF-Hüllkurve um den gleichen Betrag ab. Die Grundfrequenz des Vibrationssignals wird daher aufgehoben und erscheint in der HF-Hüllkurvenmodulation nicht mehr. Die Vibration des Kopfes 40 quer zur Spur 12 erzeugt daher in der HF-Hüllkurve lediglich Amplitudenab-

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weichungen mit der doppelten Vibrationsfrequenz f_Q.

Ist der Kopf 40 andererseits aus der Mitte der Spur 12 geringfügig nach einer Seite verschoben, so ist die Än derung der wiedergegebenen HF-Hüllkurvenamplitude nicht mehr symmetrisch, da die Auslenkungen des Kopfes 40 nach einer Seite der Spur 12 eine andere Abnahme der HF-Hüllkurvenamplitude erzeugen als bei Aüslenkungen nach der anderen Seite. Daher tritt einmal pro Zyklus des Vibrationssignals bzw. in der Vibrationsfrequenz f_D eine Kaximum-Minimum-Hüllkurvenamplitudenänderung auf, in der die Reihenfolge des Auftretens der Maximum- und Minimumpunkte von der Seite der Spurmitte abhängt, auf die der Kopf 40 verschoben wird. Die Grundfrequenz der Vibrationsfrequenz wird daher nicht mehr ausgeglichen, so daß die Änderungen der wiedergegebenen HF-Hüllkurve eine Grundfrequenzkomponente der Vibrationsfrequenz besitzen, deren Phase bei einer Verschiebung zu einer Seite gegen die Mitte der Spur 12 um 180° gegen die Phase bei einer Verschiebung zur anderen Seite der Spurmitte verschoben ist. Eine Feststellung der Reihenfolge des Auftretens der Maximum- und Minimumpunkte und damit der Phase der Änderungen der Hüllkurvenaraplitude liefert eine Information über die
Richtung der Verschiebung des Kopfes 40 gegen die Mitte der Spur 12, während die Feststellung der Amplitudenänderung der HUllkurve eine Information über den Betrag
der Verschiebung liefert. Aus diesen Informationen ist ein Spurfehlersignal ableitbar.

Um diese Köpfstellungsinformation zu erhalten, wird das durch den Kopf 40 wiedergegebene modulierte HF-Hüllkurvensignal über einen in Video-Magnetbandgeräten gewöhnlich vorhandenen Video-Viedergabevorverstärker 111 in
eine Sensorschaltung eingespeist. Das Spurfehlersignal,

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das die Amplitude der wiedergegebenen HF-Hüllkurve ändert, ist in einer Zweiseitenband-Modulation mit unterdrücktem Träger der Sensor-Grundfrequenz enthalten. Um das Spurfehlersignal zurückzugewinnen, wird das am Ausgang des Vorverstärkers 111 stehende wiedergegebene Signal in zwei Amplituden-Deraodulatoren 112 und 113 eingespeist. Der erste Demodulator 112 ist ein einfacher Amplitudenmodulations-HF-Hüllkurvendetektor, welcher die Vibrationssignal-Grundfrequenz und ihre Seitenbänder erzeugt. Das Ausgangssignal dieses HUllkurvendetektors 112 stellt lediglich das gleichgerichtete wiedergegebene Signal dar, das die Grundfrequenz und die Seitenbandkomponenten der Schwingfrequenz f~ enthält. Dieses Ausgangssignal wird auf einen Wechselstromverstärker 114 mit einer Mittenfrequenz von 450 Hz und sodann auf ein Hochpaßfilter 116 mit einer Mittenfrequenz von 175 Hz gegeben, dessen Bandbreite ausreichend groß ist, daß es die Grundfrequenz und die Seitenbänder der Vibrationsfrequenz durchläßt. Damit werden die wichtigen Teile des Fehlersignalspektrums weiter übertragen. Das Filter dämpft unerwünschte niederfrequente Störsignale und Rauschsignale, welche im Fehlersignalspektrum enthalten sein können. Das Ausgangssignal des HochpaßfAlters 116 wird über eine Klemme 118 eines elektronisch steuerbaren Schalters 117 auf den Signaleingang des zweiten Demodulators 113 gegeben, welcher als Synchron-Amplitudendemodulator ausgebildet ist. Wie im folgenden noch genauer erläutert wird, bildet der Schalter 117 in einer Anlaufphase einen Nebenschluß für das Filter 116, um eine schnelle Synchronisation der Kopfführung zu erleichtern.

Der Synchrondemodulator 113 ist konventionell aufgebaut und bestimmt die Amplitude sowie die Polarität eines unbekannten Eingangssignals in bezug auf die Phase eines

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Eezugssignals der gleichen Frequenz. Derartige Deraodulatoren liefern ein gleichgerichtetes Ausgangssignal mit der Amplitude des unbekannten Eingangssignals, welche positiv ist, wenn die beiden Signale in Phase sind, und welche negativ ist, wenn die beiden Signale um 180° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Um sicherzustellen, daß die richtige Bezugssignalphase in den Synchrondemodulator 113 eingespeist wird, ist zwischen den Ausgang des Oszillators 101 und einen Bezugssignaleingang 121 des Demodulators 113 eine Phasenjustierstufe 119 geschaltet. Diese Phasenjustierstufe 119 stellt die Phase des durch den Oszillator 101 gelieferten Bezugs-Vibrationssignals so ein, daß sie relativ zur Phase der Grundfrequenzkomponente des Vibrationssignals am Eingang des Synchrondemodulator 113 die Phasenlage 0° oder 180° besitzt. Da das am Eingang 122 des Synchrondemodulator 113 stehende Signal eine Komponente mit der Grund-Vibrationsfrequenz f~ besitzt, wenn ein Fehler in der Kopfführung vorhanden ist, liefert der Synchrondemodulator 113 an einem Ausgang 123 ein Spurfehlersignal, das ein Maß für den Kopfstellungsfehler ist. Die Amplitude des Fehlersignals ist proportional zu dem Betrag, um den der Kopf 40 gegen die Spurmitte aus seiner Grundstellung verschoben ist. Die Polarität des Spurfehlersignals ist ein Maß für die Richtung der Kopfverschiebung aus der Spurmitte.

Das Signal am Ausgang 123 des Synchrondemodulators 113 wird in einen Gleichstromverstärker 124 eingespeist, welcher in einer Servoschaltungsschleife eine solche Verstärkung realisiert, daß zur Ansteuerung des Treiberverstärkers für die Einstellvorrichtung 30 der richtige Signalwert eingestellt ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 124 wird in ein Tiefpaßfilter 126 einge-

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speist, das eine Kompensation im Sinne einer optimalen Servoschleifenstabilität gewährleistet. Dieses Tiefpaßfilter 126 bestimmt die Zeitkonstante in dieser Schleife der Servotreiberschaltung 50.

Das kompensierte Spurfehlersignal entspricht dem Niederfrequenz- bzw. Gleichstromfehler in der Stellung des Kopfes AO relativ zur Spur 12. Das niederfrequente Fehlersignal wird in die Summationsstufe 103 eingespeist, in der es der Ausgangsschv/ingfrequenz des Oszillators 101 hinzuaddiert wird. Das daraus resultierende zusammengesetzte Signal wird vom Ausgang der Summationsstufe 103 in den Treiberverstärker 108 eingespeist, welcher das zusammengesetzte Signal auf das piezoelektrische Biegeelement 30 koppelt. Die Niederfrequenz- bzw. Gleichstromkomponente des zusammengesetzten Signals stellt die Grundstellung des Kopfes 40 als Funktion des durch den Synchrondemodulator 113 gelieferten Spurfehlersignals so ein, daß die Querverschiebung des Kopfes 40 zu einer Aufrechterhaltung der optimalen Wandlerstellung in bezug auf die Spur 12 entspricht.

Da die aufgezeichneten Spuren parallel zueinander verlaufen und da bei einer Abtastung mit schraubenförmiger Bandführung in benachbarten Spuren gleiche Spurfehler zu erwarten sind, wiederholt sich das Spurfehlersignal in einem kurzen Intervall von Spur zu Spur. Das Fehlersignal enthält dabei eine Gleichstromkomponente sowie auf die Frequenz der Kopfrotation bezogene Komponenten. Der genaue Harmonischengehalt ändert sich mit Änderungen im Augenblicks-Kopfstellungsfehler. Die sich wiederholende Natur des Spurfehlersignals kann in einer weitergebildeten Schaltung nach Fig. 4 nutzbar gemacht werden. In dieser Schaltung liegt parallel zum Verstärker 124

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und zum Tiefpaßfilter 126 ein selektives Kamm-Bandfilter 131. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt dieses Kammfilter 131 drei Stufen, und zwar eine erste Stufe 131a mit einer Kittenfrequenz von 60 Hz (Grundfrequenz der Kopfrotation), eine Stufe 131b mit einer Mittenfrequenz von 120 Hz und eine dritte Stufe 131c mit einer Mittenfrequenz von 180 Hz. Die Stufen des Kammfilters 131 besitzen eine Güte Q von 100. Die Ausgangssignale der beiden Stufen 131b und 131c, welche auf die zweite und die dritte Harmonische der Kopfrotationsfrequenz abgestimmt sind, werden über im folgenden noch genauer zu beschreibende Schalter in eine vergleichende Summationsstufe 132 eingespeist. Das Ausgangssignal der ersten Stufe 131a wird direkt in die Summationsstufe 132 eingekoppelt. Die kombinierten Ausgangssignale der drei Stufen des Kammfilters 131 werden in einen Eingang 107 der Summationsstufe 103 eingespeist, in der sie mit dem niederfrequenten Fehlersignal und dem Vibrationssignal kombiniert werden. Das kombinierte Signal wird sodann in die Einstellvorrichtung 30 eingespeist. Damit ist im zusammengesetzten Spurfehlersignal eine Wechselstrom-Fehlersignalkomponente enthalten, wodurch das Signal-Rauschverhältnis der Servotreiberschaltung 50 durch Eliminierung von Rauscheinflüssen verbessert wird, die durch von der Fehlerkomponente abliegende Frequenzen bedingt sind. Das Kammfilter 131 führt eine elektrische Trägheit in den Kreis ein, welche plötzlichen Änderungen im Fehlersignal entgegenwirkt, wenn dieses einmal richtig eingestellt ist. Die Servotreiberschaltung 50 besitzt daher eine Bandbreitencharakteristik, welche bei der dargestellten Ausführungsform auf Fehler bis zur dritten Harmonischen der Kopfrotationsfrequenz ansprechen kann. Die relative Bandbreite ist dabei so eingestellt, daß Rauscherscheinungen oder andere Störerscheinungen mit von den Fehlerkomponenten abliegenden

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Frequenzen keine Rolle spielen. Da sich die Verstärkung in der Umgebung der durch das Kammfilter festgelegten Frequenzen stark ändert und da die resultierende Phasenverschiebung in Jedem Durchlaßband der Kammfilterstufen durch Null läuft, besitzt die Servotreiberschaltung im Vergleich zu einem einfachen RC-Filter bei Kehrfach-Spurabtastfrequenzen einen weit größeren Korrekturgewinn. Die Form des zusammengesetzten Spurfehlersignals, das in die Einstellvorrichtung 30 eingespeist wird, entspricht daher genauer dem ursprünglichen Kopfstellungsfehler.

Das gewöhnlich benutzte Verfahren zur Frequenzmodulation eines Trägers mit einem Videosignal für den Aufzeichnungsvorgang führt zu Stör-Amplitudenmodulationskomponenten in den Hüllkurven des wiedergegebenen Signals am Ausgang des Vorverstärkers 111. Diese Stör-Hüllkurvenmodulationen treten zusätzlich zu den durch die Schwingbewegung der Einstellvorrichtung 30 bedingten Modulationen auf. Die Störkomponenten ergeben sich primär aus einer ungleichförmigen Frequenzcharakteristik im Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät. Derartige Störkomponenten können einen wesentlichen Einfluß auf die Hüllkurve des wiedergegebenen Signals haben. Darav-> können falsche Spurfehleranzeigen resultieren.

Um derartige falsche Spurfehleranzeigen zu vermeiden, ist der Eingang des HUllkurvendetektors 112 in einem Schaltungspunkt 140 zwischen dem Eingang eines Linearentzerrers 141 und dem Ausgang eines Begradigungsentzerrers 143 an das Video-Wiedergabesystem angekoppelt. Der Begradigungsentzerrer 143 nimmt dabei das Ausgangssignal einer HF-Stufe für automatische Verstärkungsregelung 142 auf, welche gewöhnlich in Video-Aufzeichnungsund Wiedergabegeräten für Farbfernsehsignale vorhanden

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ist. Dieser Schaltungsteil ist in Fig. 5 dargestellt. Als Linearentzerrer 141 wird gewöhnlich eine Schaltung verwen det, wie sie in der US-PS 3 340 767 beschrieben ist. Der Begradigungsentzerrer 143 besitzt vorzugsweise die Form eines Filters, dessen Frequenzcharakteristik die Charakteristik des Systems bis zum Eingang des Entzerrers 143 so kompensiert, daß unerwünschte Amplitudenänderungen im HF-Signal aufgrund einer ungleichförmigen Frequenzcharakteristik des Teils des Systems vor dem Entzerrer 141 kompensiert werden. Die Verstärkungsregelstufe 142 hält den Mittelwert des HF-Signals auf einem vorgegebenen Pegel, so daß die Schleifenverstärkung des Systems auf einem gewünschten Wert gehalten wird.

Bei Bandgeräten mit einem einzigen Kopf und schraubenförmiger Bandführung der oben beschriebenen Art ist der Kopf während eines Intervalls zwischen dem Ende der Abtastung einer Spur und dem Beginn der Abtastung einer weiteren Spur auf dem Band falsch orientiert. Das Fehlen eines wiedergegebenen Signals in diesem Zeitpunkt xsacht sich als falsches hochfrequentes Spurfehlersignal bemerkbar. Um ein solches falsches Fehlersignal zu vermeiden, ist im Vechselstromverstärker 114 parallel zu einem die Verstärkung festlegenden Widerstand 152 ein elektronischer Schalter 151 vorgesehen, welcher während des Ausfallintervalls geschlossen wird, so daß der Wechselstromverstärker dann eine Verstärkung von Null hat. Der elektronische Schalter spricht auf ein Ausfallsignal an, das durch das Regelsignal-Verarbeitungssystem in Geräten mit schraubenförmiger Bandführung der oben beschriebenen Art erzeugt wird. Weiterhin werden auch die Stufen mit Frequenzen der zweiten und dritten Harmonischen des Kammfilters 131 durch öffnen von elektronischen Schaltern 153 und 154 als Funktion eines von einer Bedie-

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nungsperson ausgelösten Startsignals von der Summationsstufe 132 abgeschaltet. Auf diese Weise kann ein falsches Spurfehlersignal die Funktion der Servotreiberschaltung 50 während Anlaufzeiten und Ausfallintervallen nicht beeinflussen.

Das Blockschaltbild nach Fig. 3 gibt die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems lediglich in schematischer Form wieder. Ein Schaltbild einer speziellen Form der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei entsprechen die Bezugszeichen in der Schaltung nach Fig. 8 den Bezugszeichen im Blockschaltbild nach Fig. 3. Zusätzlich zu den anhand der Fig. 3 bis 5 erläuterten erfindungsgemäßen Merkmalen enthält die Servotreiberschaltung 50 Schaltungsteile zur Verbesserung des Betriebs bei Anlauf. In dieser Hinsicht löst eine Bedienungsperson einen Einschaltbefehl aus, welcher auf elektronische Schalter 180 und 185 gekoppelt wird. Der Schalter 180 öffnet als Funktion des Einschaltbefehls, wodurch der Verstärker 124 in seinen Normalbetrieb geschaltet wird. Dieser Schalter ist normalerweise geschlossen, wenn die Servotreiberschaltung 50 in Bereitschaft geschaltet ist, um das vom Verstärker 124 gelieferte Gleichspannungssignal auf Null zu halten, wodurch der Verstärker 124 in einem für die unmittelbare Inbetriebnahme geeigneten Zustand gehalten wird. Der Schalter 185 koppelt das Vibrationsfrequenzsignal auf die Summationsstufe 103»um dieses in die Einstellvorrichtung 30 einspeisen zu können.

Nach einer Verzögerung, in der sich alle Servobedingungen einstellen können, wird ein zeitlich auf den Einschaltbefehl bezogener Verzögerungsbefehl auf den Schalter gekoppelt, wodurch der Kurzschluß zwischen dem Ytechsel-

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stromverstärker 114 und dem Synchrondemodulator 113 aufgehoben und das Hochpaßfilter 116 an den Eingang des Synchrondetektors 113 angeschaltet wird. Dieser Verzögerungsbefehl wird weiterhin auf einen elektronischen Schalter 190 gekoppelt, um die Amplitude des Vibrationsfrequenzsignals auf ihren normalen Wert einzustellen, welche während des Intervalls zwischen dem Einschaltbefehl und dem Verzögerungsbefehl gegenüber dem Normalwert den doppelten Wert hatte. Ein elektronischer Schalter 195 im Zweig zwischen der Leitung 107 und der Summations stufe 103 wird durch den Verzögerungsbefehl ebenfalls geöffnet, um die Amplitude der hochfrequenten Fehlerkomponente nach dem Anlaufintervall auf ihren normalen Wert zu bringen. Die erhöhten Amplitudenwerte erleichtern eine schnelle Synchronisation der Köpfe auf die richtige Spurstellung.

Als Komponenten für den Aufbau der Schaltung nach Fig. können folgende Schaltkreise verwendet werden:

MC133OP hergestellt von Motorola
4136 hergestellt von Raytheon
4066 hergestellt von RCA

Das automatische Spureinstellsystem gemäß vorliegender Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Anordnungen gemäß den oben angegebenen Parallelanmeldungen der Anmelderin. Bei einem System nach der eingangs genannten Parallelanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 652 ist die Schaltung so vorgenommen, daß sie die niederfrequente Spurfehlerkomponente der Servotreiberschaltung 50 von einer Klemme 171 aufnimmt. Dabei wird dann ein

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Stellungsbefehl auf eine an die Summationsstufe 103 gekoppelte Klemme 170 zurückgeführt und damit dem in das piezoelektrische Biegeelement 30 eingespeisten Treibersignal hinzuaddiert.

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Claims

Patentansprüche

Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät mit einem Wandler zur Wiedergabe von auf einer Spur eines Aufzeichnungsmediums aufgezeichneten Datensignalen, gekennzeichnet durch

eine Einstellvorrichtung (30), auf welcher der Wandler (40) derart montiert ist, daß er quer zur Spur (12) auf dem Aufzeichnungsmedium (10) verschiebbar ist,

einen an die Einstellvorrichtung (30) angekoppelten Vibrations-Oszillator (101), über den bei Wiedergabe von Datensignalen eine kontinuierliche, in die wiedergegebenen Datensignale eingehende Querschwingung des Wandlers (40) um eine Grundstellung erzeugbar ist,

eine an den Wandler (40) angekoppelte, auf die wiedergegebenen Daten ansprechende Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) zur Erzeugung eines Steuersignals, das ein Maß für Änderungen der wiedergegebenen Datensignale ist,

und durch eine zwischen die Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) und die Einstellvorrichtung (30) gekoppelte, auf das Steuersignal ansprechende Servoschaltung (124, 126, 131, 132, 153, 154) zur Verschiebung der Einstellvorrichtung (30) im Sinne einer Justierung der Grundstellung des Wandlers (40).
2. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoschaltung (124, 126, 131, 132, 153, 154) einen auf Wechselstromkomponenten in den geänderten wiedergegebenen Datensignalen ansprechenden Kreis (131, 132, 153, 154) zur Justierung der

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Verschiebung der Einstellvorrichtung (30) als Funktion der Wechselstromkomponente enthält.
3. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Querschwingung des Wandlers (40), welche durch den an die Einstellvorrichtung (30) angekoppelten Vibrations-Oszillator (101) erzeugt ist, eine Amplitudenmodulation der Hüllkurve der wiedergegebenen Datensignale erfolgt, daß die Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) zur Erzeugung eines Steuersignals, das ein Maß für die Amplitudenmodulation in der Hüllkurve ist, auf die Amplitudenmodulation in der Hüllkurve der wiedergegebenen Datensignale anspricht, und daß die Servoschaltung (124, 126, 131, 132, 153, 154) die Grundstellung des Wandlers (40) als Funktion des ein Maß für die Amplitudenmodulation darstellenden Steuersignals justiert.
4. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrations-Oszillator (101) ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz (f_Q) liefert, welche gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Folgefrequenz ist, mit der Spuren (12) mit aufgezeichneten Datensignalen ausgelesen werden.
5. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Stufe (116) zur Elimination von Stör-Amplitudenmodulationen aus den wiedergegebenen Datensignalen und durch eine Ankopplung der Servoschaltung (124, 126, 131, 132, 153, 154) an den Ausgang dieser Stufe {116),

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6. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5» bei dem Spuren (14) mit aufgezeichneten Datensignalen von Schutzbandzonen flankiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrations-Oszillator (101) ein Ausgangssignal liefert, das die maximale Querverschiebung des Wandlers (40) aus der Grundstellung beschränkt, daß sie kleiner als eine Strecke ist, die gleich der benachbarte Spuren (14) trennenden Schutzbandzone plus der Hälfte der Spurabmessungen in Querrichtung ist.
7. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (30) in ihrer Verschiebecharakteristik Resonanzen und Antiresonanzen besitzt, wobei die Grundresonanzfrequenz tiefer als die tiefste Antiresonanzfrequenz liegt, und daß der Vibrations-Oszillator (101) Signale mit einer Frequenz (f_ß) innerhalb eines Resonanzbereiches und außerhalb eines Antiresonanzbereiches liefert.
8. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfrequenz (f_D) des Vibrations-Oszillators (101), welche gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Folgefrequenz ist, mit der Spuren (12) mit aufgezeichneten Datensignalen ausgelesen werden, innerhalb des die Grundresonanzfrequenz enthaltenden Resonanzbereichs der Einstellvorrichtung (30) liegt.
9. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Wandlers (40) aus seiner Grundstellung eine niederfrequente und eine hochfrequente

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Komponente umfaßt, daß die Servoschaltung (124, 126,

131, 132, 153» 15A) einen niederfrequenten Servokreis (124, 126) und einen hochfrequenten Servokreis (131,

132, 153, 154) umfaßt, daß der niederfrequente Servokreis (I24_t 126) aus dem Ausgangssignal der Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) ein erstes, ein Maß für die niederfrequente Verschiebungskomponente darstellendes Stellungsabweichungssignal und der hochfrequente Servokreis (131,132, 153, 154) ein zweites, ein Maß für hochfrequente VerschiebungskOpponenten darstellendes Stellungsabweichungssignal erzeugt, und daß die Stellungsabweichungssignale zur Justierung der Wandlerstellung zwecks Kompensation von Abweichungen aus der Grundstellung auf die Einstellvorrichtung (30) gekoppelt sind,
10. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine die Stellungsabweichungssignale und das Ausgangssignal des Vibrations-Oszillators (101) aufnehmende und diese als Überlagerungssignal auf die Einstellvorrichtung (30) gebende Summationsstufe (103).
11. Daten-Aufzeichnungs- und Y/iedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der hochfrequente Servokreis (131, 132, 153» 154) ein selektives Kamm-Bandpaßfilter (131) mit mehreren Parallelzweigen mit unterschiedlichen Durchlaß-Frequenzbändern (131a bis c) zwischen seinem Eingang und Ausgang aufweist, deren Durchlaß-Frequenzbänder eine Mittenfrequenz besitzen, die jeweils gleich einem Vielfachen der Folgefrequenz ist» mit der die Spuren (12) mit aufgezeichneten Datensignalen ausgelesen werden.

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12. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Parallelzweige (131a) des hochfrequenten Servokreises (131, 132, 153, 154) eine Mittenfrequenz besitzt, die der Folgefrequenz entspricht, mit der Spuren (12) mit aufgezeichneten Datensignalen ausgelesen werden, und daß der hochfrequente Servokreis Schalter (153» 15^) zur Abschaltung der übrigen Parallelzweige (131a, b) für ein Anfangsintervall bei Anlauf aufweist.
13. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der hochfrequente Servokreis (131» 132, 153, 154) einen Zweig (180) zur Einstellung des zweiten Positionsabweichungssignals aufweist, derart, daß das der Einstellvorrichtung (30) zugeführte Signal in einem Anfangsintervall bei Anlauf erhöht ist.
14. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen Zweig (185, 190) zur Einstellung des Ausgangssignals des Vibrations-Oszillators (101) derart, daß das der Einstellvorrichtung (30) zugeführte Signal in einem Anfangsintervall bei Anlauf erhöht ist.
15. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen nach Abtastung jeweils einer Spur (12) wirksam geschalteten Kreis zur Reduzierung der Verstärkung der Servoschaltung (124, 126, 131, 132, 153, 154) für ein vorgegebenes Intervall.

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16. Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) einen ersten, die wiedergegebenen Datensignale aufnehmenden Detektor (112) zur Erzeugung eines Signals, das die Grundkomponente und die Seitenbandkomponenten der amplitudenmodulierten Hüllkurve enthält, und eine das Ausgangssignal des ersten Detektors (112) und das Ausgangssignal des Vibrations-Oszillators (101) vergleichende Stufe (113) zur Erzeugung des Steuersignals
enthält.
17. Daten-Auf zeichnungs- und V/iedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) einen an den Detektor (112) angekoppelten Vechselstromverstärker (114) und ein zwischen den V.^rechselstromverstärker (114) und die Vergleichsstufe (113) gekoppeltes Hochpaßfilter (116) enthält.
18. Daten-Auf zeichnungs- und V/iedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromverstärker (114) ein seine Verstärkung festlegendes Element (152) sowie ein nach vollständiger Abtastung von Spuren (12) wirksam geschaltetes Element (151) enthält, welches das die Verstärkung festlegende Element (152) im Sinne einer Reduzierung der Verstärkung der Sensorschaltung (112, 113, 114, 116) beeinflußt.

19* Daten-Auf zeichnungs- und Wiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine

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Stufe (119) zur Phasenjustierung des vom Vibrations-Oszillator (101) auf die Vergleichsstufe (113) gekoppelten Signals.

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