DE2744843A1

DE2744843A1 - Einrichtung zur spurgenauen video- abtastung

Info

Publication number: DE2744843A1
Application number: DE19772744843
Authority: DE
Inventors: Yukio Kubota
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-08-17
Also published as: ATA702977A; GB1560023A; FR2367395A1; AT371965B; DE2744843C2; US4143405A; CA1116292A; FR2367395B1; NL7710944A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur spurgenauen Video-Abtastung bei unterschiedlichen Aufnahme- und Wiedergabe-Bandgeschwindigkeiten, wobei mindestens zwei rotierende Wiedergabemagnetköpfe zur alternierenden Abtastung der Spuren des Video-Bandes vorgesehen sind, die senkrecht zu ihrer Rotationsebene mittels steuerbarer Ablenkelemente verschiebbar sind.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, ein Video-Band bei der Wiedergabe mit einer Geschwindigkeit laufen zu lassen, die unterschiedlich von der Aufnahmegeschwindigkeit ist (wobei die Wiedergabegeschwindigkeit auch gleich null sein kann), um eine Zeitlupenwiedergabe (slow motion), eine Standbildwiedergabe (still motion) oder eine Zeitrafferwiedergabe (quick motion) zu erzielen. Um dies zu ermöglichen, sieht der Stand der Technik eine Einrichtung der oben genannten Art vor, die es ermöglicht, daß der jeweilige Wiedergabemagnetkopf korrekt die Aufnahmespur auf dem Video-Band abtastet.

Bei der Verwendung dieser Ablenkelemente entstehen aber bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik zwei Nachteile. Der erste Nachteil besteht darin, daß ein Einschwingvorgang angeregt wird, wenn die Ablenkelemente sich zu bewegen beginnen und daß diese Einschwingvorgänge zu einer verzerrten Bildwiedergabe führen. Dieser erste Nachteil kann in seinen nachteiligen Folgen dadurch verringert werden, daß die Ablenkelemente mechanisch gedämpft werden, aber allein dadurch ist es schwierig, diesen Effekt ganz auszuschalten. Es besteht auch die Gefahr, daß der

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Dämpfungseffekt in längeren Zeiträumen nachläßt. Der zweite Nachteil besteht darin, daß, abhängig von der Art der verwendeten Ablenkelemente, deren Steuerspannungs- Verschiebecharakteristik einen Hystereseverlauf besitzt, so daß es notwendig ist, den Verlauf der Steuerspannung an diese Kennlinie anzupassen.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Steuerung der Ablenkelemente derart zu gestalten, daß auch bei unterschiedlicherAufnahme-Wiedergabegeschwindigkeit eine verzerrungsfreie Bildwiedergabe gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird von der erfindungsgemäßen Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A eine schematische Darstellung einer Video-Kopf trommel mit zwei Wiedergabe-Magnetköpfen, Fig. 1B eine Seitenansicht der Video-Kopftrommel

gem. Fig. 1A,

Fig. 2A eine schematische Darstellung eines Video-Bandes, auf dem schräg abfallende Magnetspuren aufgezeichnet sind,

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Fig. 2B, 2C und 2D schematische Darstellungen eines solchen Video-Bandes zur Erklärung einer Standbildwiedergabe,

eine Seitenansicht eines Ablenkelementes für die Wiedergabemagnetköpfe,
eine Seitenansicht des Ablenkelementes in Fig. 3A mit einer angelegten Spannung, eine weitere Seitenansicht des Ablenkelementes mit einer Spannungsquelle,

Fig. 4a eine Seitenansicht eines Ablenkelements gemäß

Fig. 3A, auf dem ein Wiedergabemagnetkopf angeordnet ist,

eine Aufsicht des Ablenkelements nach Fig. 4A, den Verlauf einer Steuerspannung S₁, die an die Ablenkelemente angelegt wird,

ein Teil des Verlaufs der Steuerspannung nach Fig. 5A in vergrößerter Darstellung, ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung, angewandt bei einem Video-Recorder mit zwei rotierenden Wiedergabe-Magnetköpfen, Fig. 7 bis 9 Darstellungen von Signalverläufen zur

Erklärung des Blockschaltbilds in Fig. 6, Fig. 10 eine Signaldarstellung, die die Erzeugung von Sägezahnimpulsen im Blockschaltbild gem. Fig.

erläutert,
Fig. 11 eine Steuerspannung-Ablenkcharakteristik eines

Ablenkelementes,
Fig. 12 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung,

und

Fig. 13 eine Signaldarstellung, um die Arbeitsweise der Einrichtung gem. Fig. 12 zu erläutern.

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Fig.	3A
Fig.	3B
Fig.	3C
Fig.	4A
Fig.	4B
Fig.	5A
Fig.	5B
Fig.	6

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Vor der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung soll zunächst die Arbeitsweise eines Video-Recorders und dessen Nachteile unter Bezugnahme auf Fig. und 2 dargestellt werden.
5

In einer rotierenden Video-Kopftrommel, wie dies in den Fig. 1A und 1B dargestellt ist, sind zwei Wiedergabemagnetköpfe 1a und 1b diametral angeordnet; sie befinden sich in einem drehbaren Teil 2a der Video-Kopftrommel 2.

Die Video-Kopftrommel 2 besteht aus diesem rotierenden oberen Teil 2a und einem ortsfesten unteren Teil 2b. Ein Video-Band 3 ist schräg abfallend über einen Winkel von ca. 180° um die Video-Kopftrommel 2 herumgewickelt und wird in Richtung der Pfeile gem. Fig. 1A und 1B an der Video-Kopftrommel vorbeibewegt. Die Magnetköpfe 1a und 1b rotieren in der durch die Pfeila in Fig. 1A angegebenen Richtung mit einer Frequenz von 30 Hz und werden von einem elektrischen Motor M angetrieben. Im unteren Teil 2b sind außerdem ein Magnet 4, der mit den Magnetköpfen 1a und 1b umläuft, und stationäre Aufnahmemagnetköpfe 5a und 5b gegenüber dem Magnet 4 angeordnet. Wenn die Magnetköpfe 1a und 1b bei ihren Rotationen die Aufnahmeköpfe 5a und 5b passieren, erzeugen letztere einen entsprechenden Impuls.

Fig. 2A zeigt die Anordnung der Magnetspuren auf dem Magnetband 3, die durch die Magnetköpfe 1a und 1b bei der Aufnahme eines Video-Signals erzeugt wurden. Wenn diese auf dem Band 3 gespeicherten Signale wiedergegeben werden sollen, wird normalerweise die relative Geschwindigkeit der Wiedergabemagnetköpfe 1a und 1b zum Video-Band 3 genauso gewählt wie bei der Signalaufnahme. Dazu dient ein

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Steuersignal, das am Rand des Video-Bandes 3 aufgenommen ist, sowie die Signale, die von den Aufnahmeköpfen 5a und 5b erzeugt werden; dadurch tasten die Wiedergabemagnetköpfe 1a und 1b alternierend die Spuren auf dem Video-Band 3 ab. In manchen Fällen ist nun die Wiedergabegeschwindigkeit des Video-Bandes eine andere als die Aufnahmegeschwindigkeit. Dies bedeutet im einzelnen: Eine Zeitlupenwiedergabe wird dadurch erreicht, daß die Bandgeschwindigkeit bei der Wiedergabe nur einen Bruchteil der Bandgeschwindigkeit bei der Aufnahme beträgt; eine Standbildwiedergabe wird dadurch erreicht, daß das Video-Band 3 überhaupt nicht weiter transportiert wird, und eine Zeitrafferwiedergabe wird dadurch erreicht, daß die Wiedergabegeschwindigkeit um ein Vielfaches über der Aufnahmegeschwindigkeit liegt. Wenn die Wiedergabegeschwindigkeit des Video-Bandes 3 wie oben beschrieben geändert wird, ändert sich auch die Neigung der von den Wiedergabemagnetköpfen 1a und 1b abgetasteten Spuren und stimmt nicht mehr mit der Neigung der Spuren T in Fig. 2 überein. Als Beispiel wird in den Fig. 2B bis 2D dargestellt, wie eine Wiedergabespur P₁, P₂ und P, relativ zu den Aufnahmespuren T auf dem Video-Band 3 liegt, wenn das Video-Band bei der Wiedergabe nicht,weiterbewegt wird (Standbildwiedergabe). Wenn die Transportrichtung des Video-Bandes 3 und die Abtastrichtung der Wiedergabeköpfe 1a und 1b so gewählt sind, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind die Wiedergabespuren der Wiedergabeköpfe bei einer Standbildwiedergabe gegenüber den Aufnahmespuren T um einen bestimmten Winkel geneigt. Abhängig von der Zeit, wann das Video-Band 3 angehalten wurde, können die folgenden Fälle auftreten: Ein Teil der Wiedergabespur P₁ fällt in den Zwischenraum zwischen zwei Aufnahmespuren T und ein Teil am Ende der Wiedergabespur fällt mit einer Aufnahmespur T zusammen

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(Fig. 2B); ein Teil am Anfang einer Wiedergabespur P„ fällt mit einer Aufnahmespur T zusammen (Fig. 2C); oder ein Teil in der Mitte einer Wiedergabespur P₃ fällt mit einer Aufnahmespur zusammen (Fig. 2D). Diese drei Fälle, die in den Fig. 2B bis 2D dargestellt sind, führen zu einer gestörten Bildwiedergabe, da zum Beispiel infolge übersprecheffekten ein Bildrauschen entsteht. Eine derartige Neigungsänderung der Wiedergabespuren gegenüber den Aufnahmespuren tritt natürlich nicht nur bei einer Standbildwiedergabe, sondern auch bei einer Zeitlupenwiedergabe oder einer Zeitrafferwiedergabe auf.

Um die durch unterschiedliche Aufnahme- und Wiedergabe-Bandgeschwindigkeit verursachte Änderung der Neigung der Wiedergabespuren gegenüber den Aufnahmespuren zu beheben, können verschiebbare bzw. ablenkbare Magnetköpfe vorgesehen werden, die mittels eines elektromechanischen Übertragers bewegt werden.

Zunächst wird der Aufbau einer Ausführungsform eines solchen Ablenkelements anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. Als elektromechanischer übertrager kann ein piezoelektrisches Element, ein piezokeramisches Element oder ein elektromagnetisches Element verwendet werden.

Beim erfindungsgemäßen Ausführun gsbeispiel wird der Wiedergabekopf von einem piezoelektrischen Element bewegt. Dieses piezoelektrische Element wird mittels eines Steuersignals so bewegt, daß der Abtastweg des Magnetkopfes mit den Aufnahmespuren übereinstimmt.

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Fig. 3A zeigt als Beispiel ein piezoelektrisches Element, das aus zwei Schichten unterschiedlicher Charakteristik besteht. Elektroden 6a und 6b sowie 8a und 8b sind auf beiden Oberflächen des piezoelektrischen Materials 7 und 9 aufgebracht. Dabei sind die Elektroden 6b und 8a miteinander verbunden, so daß die Polarisationsrichtungen der piezoelektrischen Schichten 7 und 9 übereinstimmen, wie dies durch die Pfeile in Fig. 3A dargestellt ist.

Wenn ein elektrisches Feld an eine derartige Anordnung gelegt wird, dehnt sich das piezoelektrische Material 7 aus, während das piezoelektrische Material 9 sich verkürzt (Fig. 3B), wie dies durch die Pfeile in Fig. 3B innerhalb der piezoelektrischen Schichten angedeutet ist. Dies hat zur Folge, daß sich das Ablenkelement,wie in Fig. 3B dargestellt, nach oben durchbiegt. Der Biegegrad hängt dabei von der Stärke des angelegten elektrischen Feldes ab. Kehrt man die Richtung des elektrischen Feldes um, so biegt sich das Ablenkelement nach unten durch.

Fig. 3C zeigt den Fall, daß die Elektrode 6a die Elektrode 8a berührt, so daß die Polarisationsrichtung der piezoelektrischen Schicht 7 gegensätzlich zur Polarisationsrichtung der piezoelektrischen Schicht 9 verläuft. Dabei ist an die Elektroden 6a und 8a kein Potential angelegt, während

Vo an der Elektrode 8b eine Vorspannung von γ- anliegt, und eine variable (0 bis Vo) Steuerspannung V an der Elektrode 6b angelegt ist. Wenn die Steuerspannung V nieiriger als die Vorspannung -J^- ist, biegt sich das Ablenkelement nach oben durch (Fig. 3C), wenn die Steuerspannung V die Vorspannung -j- überschreitet, biegt sich das Ablenkelement nach unten durch.

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In den Fig. 4A und 4B ist die Anordnung eines solchen Ablenkelementes mit einem Magnetkopf dargestellt. Dafür ist eine Halterung 10 vorgesehen, die an der unteren Oberfläche des oberen Teils 2a der Video-Kopftrommel 2 angebracht ist. Ein Ende des Ablenkelementes ist an der Halterung 10 mittels eines Klebstoffs 11 befestigt. Das Ablenkelement ist so angeordnet, daß die Oberflächen der piezoelektrischen Schichten 7 und 9 parallel mit der unteren Oberfläche des oberen Teils 2a der Video-Kopftrommel 2 verlaufen. Der Magnetkopf 1a oder 1b ist am freien Ende des Ablenkelements angebracht. Die Richtung des Luftspaltes des Magnetkopfes 1a oder 1b ist dabei senkrecht zu den Oberflächen der piezoelektrischen Schichten 7 und 9. Diese Oberflächen wiederum liegen im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des oberen Teils 2a der Video-Kopftrommel 2.

Zur Dämpfung von freien Schwingungen infolge der Biegekraft sind Dämpfungsglieder 13a und 13b, z.B. aus Gummi, vorgesehen. Die Dämpfungsglieder 13a und 13b sind an einem Auslegerpaar 12a und 12b befestigt, die ihrerseits sich am Ende einer Montageplatte 14 befinden, die sich ebenfalls wie die Halterung 10 an der unteren Oberfläche der oberen Video-Kopftrommel 2a befindet. Diese Montageplatten 14 erstrecken sich zur Peripherie der oberen Video-Kopftrommel 2a, wobei sie von der Außenseite der Halterung 10 ausgehen. Die Dämpfungsglieder 13a und 13b sind dadurch zwischen den Seiten des Ablenkelementes und den Auslegern 12a und 12b eingeklemmt. An den Elektroden des Ablenkelementes sind außerdem Kabelanschlüsse vorgesehen. Wenn nun eine bestimmte Steuerspannung an diesem Ablenkelement anliegt, wie dies in Fig. 3C dargestellt wurde, biegt sich das Ablenkelement

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aufwärts oder abwärts, und bewegt damit den magnetischen Kopf 1a oder 1b in eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zur Rotationsebene der Magnetköpfe 1a und 1b liegt, wie dies durch den Pfeil in Fig. 4A dargestellt ist. 5

Wie oben schon beschrieben wurde, werden die Ablenkelemente bei der Signalaufnahme nicht angesteuert. Dadurch entstehen zunächst die Aufnahmespuren T auf dem Video-Band 3, Wenn aber beispielsweise bei der Wiedergabe eine Standbildwiedergabe gewünscht ist, wie dies in Fig. 2D dargestellt ist, kann die Abtastspur P₃ zunächst in ihrem mittleren Teil mit der Aufnahmespur T zusammenfallen, und das Ablenkelement wird mit einer Steuerspannung angesteuert, wobei der Verlauf dieser Steuerspannung so gewählt ist, daß er abwechselnd positiv und negativ ansteigt bzw. abfällt, wobei die Vorspannung dann erreicht ist, wenn die Wiedergabespur P₃ mit der Aufnahmespur T in ihrem mittleren Teil übereinstimmt. Auf diese Weise kann ein stehendes Bild erzeugt werden, da die Abweichungen im Neigungswinkel zwisehen der Aufnahmespur und der Wiedergabespur durch die Bewegung der Magnetköpfe auf dem Ablenkelement ausgeglichen werden.

Fig. 5A zeigt den Verlauf der Steuerspannung S₁, die dem Ablenkelement zugeführt wird, wenn die Abtastspur P₃ in ihrer Mitte mit der Aufnahmespur übereinstimmt. Die Steuerspannung S₁ steigt kontinuierlich vom negativen Bereich in den positiven Bereich, wobei die Vorspannung -J^- in der Mitte liegt, und zwar in einem Bereich t , in dem

die Abtastspur P₃ durch den Magnetkopf 1a abgetastet wird, und fällt vom positiven Spitzenwert in den negativen Bereich während eines nächsten Bereichs t,, während dem der Magnetkopf 1b das Video-Band 3 abtastet. Durch diesen Verlauf der Steuerspannung S₁ wird das Ablenkelement durchge-

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bogen und korrigiert damit den abweichenden Neigungswinkel der Wiedergabespur von der Aufnähmespur. Am Umkehrpunkt der Steuerspannung S₁ zu Beginn des Bereichs t treten aber

ι a

höhere harmonische Frequenzkomponenten auf, die mit der Eigenfrequenz des Ablenkelements übereinstimmen, so daß infolge Resonanz Einschwingvorgänge des Ablenkelements verursacht werden. Diese Einschwingvorgänge treten also auf, wenn die Steuerspannung eine abrupte Verlaufsänderung hat, wie dies in Fig. 5B in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist. Durch derartige Einschwingvorgänge des Ablenkelements wird das Wiedergabesignal des Magnetkopfes 1a beeinflußt. Insbesondere bei der Aufnahme und Wiedergabe eines Färb- Videosignals haben diese Einschwingvorgänge unangenehme Auswirkungen, da die Chrominanz-Signalkomponente des Video-Signals amplitudenmoduliert ist.

Es ist daher einjziel der vorliegenden Erfindung, diese Auswirkungen der abrupten Änderung des Steuersignals S. auf das Ablenkelement und damit auf die Wiedergabe des Videosignals zu beseitigen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nun erläutert, wobei von einem Video-Recorder mit zwei rotierenden Magnetköpfen ausgegangen wird.

Das Blockschaltbild in Fig. 6 enthält zunächst einen Anschluß 2O, an den ein RF-Videosignal angelegt wird, das von den Magnetköpfen 1a und 1b abgetastet wurde und über einen Wiedergabeverstärker und eine Wiedergabeschalteinheit (hier nicht dargestellt) aufbereitet wird. Wenn es sich, wie im vorliegenden Fall, um Farbaufzeichnung und Farbwiedergabe handelt, wird an den Anschluß 20 ein frequenzmoduliertes Helligkeitssignal angelegt, das aus dem Wiedergabesignal mittels eines Hochpasses ausgefiltert wird.

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Eine Flip-Flop-Schaltung 21 wird von den von den Aufnahmeköpfen 5a und 5b stammenden Impulsen angesteuert, wobei diese Impulse zunächst über einen Verstärker und einen monostabilen Multivibrator laufen, die hier beide nicht dargestellt sind. Die Flip-Flop-Schaltung 21 gibt einen

Impuls S_n ab, der ein hohes Potential im Bereich t auf-VJ a

weist,aber ein niedriges Potential im Bereich t, . Das Video-Signal gelangt vom Anschluß 20 zu einem Hüllsignaldetektor 22, dessen Ausgangssignal einem Diskriminator 23 zugeführt wird. Der Diskriminator 23 gibt ein Ausgangssignal mit einem bestimmten Potential ab, wenn das Hüllsignal des Videosignals unter einen Schwellwert V absinkt. Ein NAND-Tor 25 wird vom Ausgangssignal des Diskriminators 23 und dem Ausgang eines monostabilen Multivibrators 24 angesteuert, der seinerseits durch den Impuls S angesteuert wird. Das Ausgangssignal des NAND-Tores 25 wird zum Triggereingang eines monostabilen Multivibrators 26 gegeben. Die Ausgänge Q und Q des monostabilen Multivibrators 26 sind mit einer Halteschaltung 27 verbunden, die in Fig. 6 durch die gestrichelte Umrandung angedeutet ist. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 26 bewirkt die Aufladung oder Entladung eines Kondensators 28 innerhalb der Halteschaltung 27. Zu diesm Zweck sind die Ausgänge Q und Q des monostabilen Multivibrators 26 jeweils mit der Basis von Transistoren 29 und 30 in der Halteschaltung 27 verbunden, wobei der Kollektor des Transistors 29 mit einem Potential von +V verbunden ist, dessen Emitter und der Kollektor des Transistors 30 zusammen über einen Widerstand verbunden sind, der Emitter des Transistors 30 geerdet ist und der Emitter des Transistors 29 über eine Schalteinheit 31 mit dem Kondensator 28 verbunden ist. Die Schalteinheit 31 befindet sich in dem in Fig. 6 gezeigten Zustand, wenn ein monostabiler Multivibrator 32

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ein Ausgangssignal erzeugt, um die Transistoren 29 und mit dem Kondensator 28 zu verbinden, befindet sich aber in der anderen Position, wenn der monostabile Multivibrator 32 kein Ausgangssignal erzeugt. Der monostabile Multivibrator 32 wird über einen Schalter 33 angesteuert, der dann geschlossen wird, wenn eine Standbildwiedergabe erforderlich ist. Die Ausgangsgleichspannung der Halteschaltung 27 gelangt zu einem Verstärker 34, dessen Ausgangssignal gelangt dann zu Addierschaltungen 35a bzw. 35b.

Der Impuls S , der den Wechwel des Wiedergabekopfes anzeigt und bei einer Frequenz von 30 Hz eine relative Einschaltdauer von 50 % besitzt, gelangt außerdem zu einem monostabilen Multivibrator 36a, dessen Ausgang einen Sägezahngenerator 37a ansteuert, der z.B. einen Integrator beinhaltet. Dadurch erzeugt der Sägezahngenerator 37a ein Sägezahnsignal, dessen Anstiegdauer etwas über der Dauer des Bereichs t liegt, innerhalb der der Magnetkopf 1a ein Ausgangssignal produziert, aber dessen Abfalldauer etwas kürzer als die Dauer des Bereichs t, ist, in der der nächste Magnetkopf 1b ein Wiedergabesignal erzeugt. Dieses Sägezahnsignal gelangt über eine Torschaltung 38a zur Addierschaltung 35a und wird dort dem Gleichstromsignal des Verstärkers 34 überlagert. Auf diese Art und Weise steht am Ausgang der Addierschaltung 35a eine Steuerspannung S₂ zur Verfügung. Die Torschaltung 38a ist, wie in Fig. dargestellt, im AUS-Zustand, wenn der monostabile Multivibrator 32 ein Ausgangssignal erzeugt, ist aber im eingeschalteten Zustand, wenn das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 32 verschwindet. Die Steuerspannung S,

wird über einen Wiedergabekontakt eines Wiedergabe-Aufnahmeumschalters 39a zu einer Elektrode eines Ablenkelemen-

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tes 40a geführt, das den Magnetkopf 1a trägt. Die andere Elektrode dieses Ablenkelements 40a wird mit der Vorspan-

Vo

nung γ- über einen Umschalter 39c belegt. Eine entsprechende Steuerspannung S_, , die dem Ablenkelement 40b zugeführt wird, das den anderen Magnetkopf 1b trägt, wird dadurch erzeugt, daß das Ausgangssignal eines monostabilen Multivibrators 36b,der vom Impuls S angesteuert wird, einem Sägezahngenerator 37b zugeführt wird, dessen Sägezahnsignal über eine Torschaltung 38b zur Additionsschaltung 35b gelangt, wo es ebenfalls der Ausgangsgleichspannung des Verstärkers 34 überlagert wird. Damit steht am Ausgang der Additionsschaltung 35b die Steuerspannung S-, zur Verfügung. Falls notwendig, können die Steuerspannungen S- und S-, den Ablenkelementen 40a und 40b über Schleifringe zugeführt werden. Nötigenfalls können diese Signale auch noch verstärkt werden.

Mit diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, daß das Zentrum der Aufnahmespur mit dem Zentrum der Wiedergabespur übereinstimmt, und zwar durch den Betrag der Gleichspannung am Ausgang des Verstärkers 34, die dem Sägezahnsignal überlagert wird. Dies wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 näher beschrieben.

Fig. 7A zeigt den Verlauf eines Hüllsignals eines RF-Video-Signals, das durch die Abtastung einer Wiedergabespur P₁ durch den Magnetkopf 1a (Fig. 2B) erzeugt wird; Fig. 7B zeigt den Verlauf des Ausgangssignals, das vom Diskriminator 23 erzeugt wird, wenn das Potential des

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Hüllsignals unter der Schwellenspannung V liegt, Fig. 7C zeigt den Verlauf des Ausgangssignals, das vom monostabilen Multivibrator 24 zu Beginn einer Wiedergabespur P₁ abgegeben wird. Die in Fig. 7B und 7C dargestellten Signale werden der NAND-Schaltung 25 zugeführt, so daß diese NAND-Schaltung 25 das in Fig. 7D dargestellte Ausgangssignal erzeugt. Der monostabile Multivibrator 26, der vom Ausgangssignal der NAND-Schaltung 25 angesteuert wird, erzeugt ein Ausgangssignal, das nach der Abfallflanke des Ausgangssignals des NAND-Tores 25 den logischen Wert 1 annimmt, wie in Fig. 7E dargestellt ist. Dadurch wird der Transistor 30, der dieses Ausgangssignal zugeführt bekommt, angeschaltet, worauf der Kondensator 28 entladen wird. Dadurch verringert sich die Ausgangsgleichspannung, die der Verstärker 34 den Addierschaltungen 35a und 35b zur Verfügung stellt. Diese Gleichspannung ist niedriger als die Vorspannung Vo, die in Fig. 5A dargestellt ist. Das Sägezahnsignal wird dieser Gleichspannung überlagert, so daß die Ablenkung des Ablenkelementes 40a ihren maximalen Wert am Beginn der Wiedergabespur P₁ erhält, aber gleich null ist am Ende der Wiedergabespur P₁. Die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 26 ist etwas länger gewählt als eine Rahmendauer, so daß, wenn die NAND-Schaltung 25 wieder ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert 0 erzeugt, der monostabile Multlvibrator 26 zurückgesetzt wird.

Im Falle der Wiedergabespur P₂ (Fig. 2C) stellt sich das Hüllsignal des RF-Video-Signals wie in Fig. 8A gezeigt dar; hier erzeugt der Diskriminator 23 ein Ausgangssignal, das in der zweiten Hälfte eines Bereichs den logischen Wert 1 annimmt, wie in Fig. 8B dargestellt. Wenn dieses Ausgangssignal und ein Ausgangssignal des monostabilen Multivibra-

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tors 24 (Fig. 8C) dem NAND-Tor 25 zugeführt werden, bleibt dessen Ausgangssignal auf dem logischen Wert 1, wodurch der monostabile Multivibrator 26 nicht angesteuert wird. Dementsprechend ist das Ausgangssignal Q des monostabilen Multivibrators 26 gleich 0 (Fig. 8E), aber sein Ausgangssignal Q nimmt den logischen Wert 1 an. Durch dieses Ausgangssignal wird der Transistor 29 angeschaltet und der Kondensator 28 geladen. Dadurch steigt die Ausgangsgleichspannung des Verstärkers 34, die den Additionsschaltungen 35a und 35b zugeführt wird, über den Wert der Vorspannung

Vo

von —~. Da das Sägezahnsignal dieser erhöhten Gleichspannung überlagert wird, wird das Ablenkelement 40a zu Beginn der Wiedergabespur P- praktisch nicht abgelenkt, seine Ablenkung erreicht jedoch ihren Höchstwert am Ende der Wiedergabespur P-.

Im Fall der Wiedergabespur P₃ (Fig. 2D) bleibt das Hüllsignal des RF-Video-Signals immer überhalb der Schwellenspannung V. (Fig. 9A) und das Ausgangssignal des Diskriminators 23 nimmt nicht den logischen Wert 0 an (Fig. 9B), so daß auch, wenn das Ausgangssignal des Diskriminators 23 und das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 24 (Fig. 9C) an die Eingänge der NAND-Schaltung gelangen, deren Ausgangssignal ebenfalls nicht den logischen Wert O annimmt (Fig. 9D). Daraus folgt, daß der monostabile Multivibrator 26 nicht angesteuert wird (Fig. 9E) und der Kondensator 28 geladen wird. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird während der Zeit nach dem Anhalten des Video-Bandes durch den Schalter 33 nach Maßgabe der Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 32 eine Gleichspannung erzeugt, die einen solchen Betrag hat, daß das

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Zentrum der Wiedergabespur P mit dem Zentrum der Aufnahmespur T zusammenfällt. Danach werden die Torschaltungen 38a und 38b durch das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 32 aktiviert, wodurch die Sägezahnsignale der Gleichspannung überlagert werden, und dadurch schließlich die Steuerspannungen S_ und S-, für die Ablenkelemente 40a und 40b erzeugt werden.

Die Erzeugung der Sägezahnsignale wird nun unter Bezugnähme auf Fig. 10 näher beschrieben. Fig. 1OA zeigt den Verlauf des Ausgangssignals der Flip-Flop-Schaltung 21, wobei dieses Signal den logischen Wert 1 annimmt, wenn im Bereich t der Magnetkopf 1a das Video-Band abtastet, dagegen aber den logischen Wert 0 annimmt, wenn im Bereich t, der andere Magnetkopf 1b das Video-Band abtastet; dieser übergang wird durch den Impuls S verursacht. Wie oben schon beschrieben, wird der Impuls S an die monostabile Multivibratorschaltung 36a gegeben, die daraufhin ein Signal erzeugt, das den logischen Wert 1 länger annimmt als die Dauer des Bereichs t , und zwar um eine Zeitspanne "£ vor

el

dem Beginn des Bereichs t , und das den logischen Wert

für eine Zeitdauer annimmt, die kürzer ist als die Dauer des Bereichs t, (Fig. 10B). Dieses Signal gelangt zum Sägezahngenerator 37a, der dann das in Fig. 1OC dargestellte Sägezahnsignal erzeugt. Dieses Sägezahnsignal wird dann in der Additionsschaltung 35a der oben erwähnten Gleichspannung überlagert, und ergibt schließlich die Steuerspannung S₀ Diese Steuerspannung S_ wird dann dem Ablenkelement 40a zugeführt. Die monostabile Multivibratorschaltung 36b, die ebenfalls den Impuls S erhält, erzeugt ein Ausgangssignal, das den logischen Wert 1 für eine Zeitdauer animmt, die

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länger ist als der Bereich t, , und zwar um die Zeitdauer

L. vor Beginn des Bereichs t, , das aber den logischen Wert 0 für eine Zeitdauer annimmt, die kurzer ist als die Dauer des Bereichs t_fl (Fig. 10D). Der Sägezahngenerator 37b, der dieses Ausgangssignal erhält, erzeugt daraufhin das in Fig. 1OE dargestellte Sägezahnsignal. Dieses Sägezahnsignal gelangt zur Additionsschaltung 35b und wird dort der Gleichspannung des Verstärkers 34 überlagert, woraus sich die Steuerspannung S~, ergibt, die an das Ablenkelement 40b angelegt wird.

Gemäß der Erfindung sind also diejenigen Teile der Sägezahnsignale, bei denen sich die Spannung abrupt ändert (vgl. die eingekreisten Teile in den Fig. 1OC und 10E), vor den Beginn der Bereiche t_ und t, gelegt worden, in denen

el D

die Magnetköpfe 1a bzw. 1b das Video-Band 3 abtasten. Daraus ergibt sich, daß, selbst wenn die Ablenkelemente 40a und 40b durch Frequenzkomponenten der Sägezahnsignale in Resonanzschwingungen geraten sollten, diese erregten Schwingungen nach Ablauf der Zeitdauer "£, weitgehend geschwächt sind. Dadurch wird vermieden, daß das Ausgangssignal durch diese Schwingungen beeinträchtigt wird.

Die Spannungsdifferenz V des Sägezahnsignals im

Bereich t (Fig. 10C) und die Spannungsdifferenz V, des a ο

Sägezahnsignals im Bereich t, (Fig. 10E) stehen dann zur Verfügung, um die Verschiebung der Ablenkelemente zu bewirken, wodurch schließlich die unterschiedlichen Neigungen der Aufnahmespur T und der Wiedergabespuren bei einer Standbildwiedergabe ausgeglichen werden. Daraus folgt, daß die Spannungsdifferenzen V und V, gleich groß sind.

el D

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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Sägezahnsignale der Sägezahngeneratoren 37a und 37b durch Tiefpaßfilter geleitet werden, um die besagten abrupten Signaländerungen zu vermeiden (Fig. 10F). In diesem Fall ist es natürlich möglich, daß die Spannungsdifferenz

V₁ des Sägezahnsignals im Bereich t etwas höher gewählt a a

wird als V , um den abgerundeten Signalverlauf wieder a

auszugleichen.

Die gegebene Beschreibung geht davon aus, daß die Spannungs-Ablenkcharakteristik des Ablenkelementes linear ist. Dies ist jedoch bei einem Ablenkelement, das aus piezoelektrischen oder piezokeramischen Schichten besteht, nicht immer der Fall. Beispielsweise ergibt sich in einem solchen Fall eine Spannungs-Ablenkcharakteristik der in Fig. 11 dargestellten Art, die sogar Hysterese-Charakter besitzt. Wenn der Betrag der dem Ablenkelement zugeführten Steuerspannung erhöht wird, durchläuft die Ablenkkurve ausgehend vom Punkt a die Punkte b, c und d und endet schließlich im Punkt e, was eine nichtlineare Charakteristik ergibt. Umgekehrt, wenn der Betrag der angelegten Steuerspannung verringert wird, durchläuft die Ablenkkurve vom Punkt e den Punkt f bis zum Punkt a, was ebenfalls eine nichtlineare Charakteristik darstellt. Diese entgegengesetzten nichtlinearen Effekte bewirken den Hysterese-Charakter der in Fig. 11 dargestellten Kurve.

Falls also das Ablenkelement im Bereich zwischen

Vo den Punkten b und d mit der Vorspannung -=— in der Mitte benutzt werden soll, kann die Spurabweichung der Magnetköpfe nicht mehr ganz präzise korrigiert werden.

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Im oben dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung verursacht diese Nichtlinearität keine Probleme oder Nachteile beim praktischen Gebrauch, es sind jedoch auch Fälle vorstellbar, wo das Ablenkelement eine derart starke Nichtlinearität hat, daß es erforderlich ist, zusätzliche Korrektureinrichtungen vorzusehen, um die Abweichungen der Wiedergabespur von der Aufnahmespur präzise korrigieren zu können.

Wie in Fig. 11 dargestellt ist, ist die Steuerspannung-Ablenkkennlinie des Ablenkelements zwischen den Punkten b und d eine differentielle Eigenschaft der angelegten Spannung. Wenn daher Integrierschaltungen vorgesehen sind, wie sie in Fig. 6 durch die gestrichelten Blöcke 41a und 41b dargestellt sind, geben diese Integrierschaltungen 41a und 41b das in Fig. 1OG dargestellte Signal ab, wodurch der Nichtlinearitätseffekt beseitigt werden kann.

Die Beschreibung ist bisher von der Wiedergabe eines sogenannten Standbildes ausgegangen, d.h. von einem Fall, wo das Video-Band 3 angehalten ist; die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei einer Zeitlupenwiedergabe und einer Zeitrafferwiedergabe verwendet werden. Beispielsweise soll die Wiedergabegeschwindigkeit zur Erzeugung einer Zeitlupenwiedergabe nur ein Viertel derjenigen Geschwindigkeit betragen, die das Video-Band bei der Aufnahme gehabt hat. Dies wird nun noch im Zusammenhang mit den Fig. 12 und 13 beschrieben, in denen identische Bauteile (vgl. Fig. 6) auch identisch bezeichnet sind und im folgenden nicht mehr näher erläutert werden.

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Bei einer Zeitlupenwiedergabe im Zeitverhältnis 1:4 ist ebenfalls der Neigungswinkel der Abtastspuren der Magnetköpfe 1a und 1b auf dem Video-Band 3 verschieden vom Neigungswinkel bei normaler Bandgeschwindigkeit. Dementsprechend können, ähnlich wie oben erläutert, Sägezahnsignale von den Sägezahngeneratoren 37a und 37b erzeugt werden und danach den Ablenkelementen 40a und 40b (in Fig. 12 nicht dargestellt) über die Integratorschaltungen 41a, 4Ib₁ die Additionsschaltungen 42a, 42b und ggfs. Ausgangsanschlüsse 43a, 43b zugeführt werden. Dadurch können die Abtastspuren der Magnetköpfe 1a und 1b den richtigen Abtastwinkel erhalten. Andererseits können in diesem Fall die Spitzenwerte der Sägezahnsignale niedriger sein als diejenigen bei der Wiedergabe eines Standbildes. Der Spitzenwert der Sägezahnsignale der Sägezahngeneratoren 37a und 37b kann daher mittels eines Zeitlupenschalters gegenüber der Standbildwiedergabe geändert werden. Im Falle der Zeitlupenwiedergabe mit einem Zeitverhältnis von 1:4 ist es notwendig, daß jede Spur jeweils zweimal von den Magnetköpfen 1a und 1b abgetastet wird. Es ist daher notwengi, daß den Ablenkelementen 40a und 40b solche Steuerspannungen zugeführt werden, die durch die überlagerung einer Gleichspannung eines bestimmten Wertes und der oben genannten Sägezahnsignale zustande kommen. Der dafür erforderliche Schaltkreis wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 erläutert.

Ein Steuerkopf 44 tastet vom Video-Band (nicht dargestellt) ein CTL-Signal ab (Fig. 13A). Dieses Signal gelangt dann zu einem monostabilen Multivibrator 45, dessen Ausgangssignal in Fig. 13B dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 45 gelangt zu

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einem Sägezahngenerator 46, so daß die Abfallflanke des Ausgangssignals des monostabilen Multivibrators 45 den Beginn des ansteigenden Teils des Sägezahnsignals steuert. Die Frequenz dieses Sägezahngenerators 46 beträgt beim vorliegenden Zeitverhältnis von 1:4 und einem NTSC-Signal 15 Hz; der Beginn des Anstiegs des Sägezahnsignales liegt um die Zeitspanne f (vgl. Fig. 10) vor dem Auftreten des CTL-Signals.

Das Sägezahnsignal vom Sägezahngenerator 46 gelangt zu Abtastschaltungen 47a und 47b, die, gesteuert von den Ausgangssignalen der monostabilen Multivibratoren 36a und 36b, das Sägezahnsignal abtasten. Im vorliegenden Beispiel wird der Abtastvorgang einmal pro Doppelzyklus des Ausgangssignals der monostabilen Multivibratoren 36a und 36b durchgeführt (Fig. 13D und 13E). Die Ausgangssignale der Abtastschaltungen 47a und 47b (Fig. 13E und 13G) werden zu Addierschaltungen 42a und 4 2b gegeben.

Da diese Ausgangssignale wie schon im obigen Beispiel um die Zeitspanne tr* verschoben sind, können sich Schwingungsvorgänge in den Ablenkelementen, die durch die Änderung des Ausgangssignals der Abtastschaltungen 47a und 47b entstehen können, nicht mehr gravierend auf das Wiedergabesignal auswirken.

Wenn auch das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung von einem Video-Recorder mit zwei rotierenden Magnetköpfen ausgeht, so ist es doch selbstverständlieh, daß die durch diese Erfindung vermittelte technische Lehre auch bei einem Video-Recorder Anwendung finden kann, der mit mehr als zwei rotierenden Magnetköpfen arbeitet.

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Leerse ite

Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-4800 Bielefeld 2 7 4 A 8 A

Triftstraße 4 Siekerwall 7

S77P112 ⁵· O^{ktober 1977}

Mü/Fr/vL

SONY CORPORATION

7-35, Kitashinagawa 6-chome,

Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

Einrichtung zur spurgenauen Video-Abtastung

Prioritäten: 5. Oktober 1976, Japan, Ser.Nr. 120 114/1976 7. Oktober 1976, Japan, Ser.Nr. 120 657/1976

PATENTANSPRÜCHE

A) Einrichtung zur spurgenauen Video-Abtastung bei unterschiedlichen Aufnahme- und Wiedergabebandgeschwindigkeiten, wobei mindestens zwei rotierende Wiedergabemagnetköpfe zur alternierenden Abtastung der Spuren des Video-Bandes vorgesehen sind, die senkrecht zu ihrer Rotationsebene mittels steuerbarer Ablenkelemente verschiebbar sind, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

a) mindestens zwei Generatoren (37a, 37b) zur Erzeugung von Sägezahnimpulsen, deren Anstiegszeit im wesentlichen einer Abtastperiodendauer eines Wiedergabemagnetkopfs (1a, 1b) entspricht,

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Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMFISTER S77P1 12

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b) zusätzliche Magnetköpfe (5a, 5b) und Schaltmittel (21, 36a, 36b), die die Generatoren (37a, 37b) so steuern, daß die ansteigende Flanke des jeweiligen Sägezahnimpulses eine festgelegte Zeitspanne (TT) vor der Abtastperiode des zugehörigen Wiedergabemagnetkopfes beginnt, und

c) Übertragungsmittel (38a, 38b, 39a, 39b) zur Steuerung der Ablenkelemente (40a, 40b) durch die Sägezahnimpulse der Generatoren (37a, 37b).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weitere Übertragungsmittel (41a, 41b) zur Verformung der Sägezahnimpulse dergestalt, daß dadurch eine nichtlineare Spannungs-Ablenkcharakteristik der Ablenkelemente (40a, 40b) kompensiert ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die weiteren übertragungsmittel (41a, 41b) aus Integrierschaltungen bestehen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die maximale Höhe der Sägezahnimpulse von der Wiedergabebandgeschwindigkeit abhängt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Überlagerungsschaltung (44, 45, 46, 47a, 47b, 42a, 42b) vorgesehen ist, die die maximale Höhe der Sägezahnimpulse bestimmt.

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Ί IR MEER · MÜLLER · STmNMF'STFR

Sony
S77P112

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6· Einrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Schaltmittel (22, 23, 24, 25, 26, 27, 34) zur Bestimmung der relativen Lage der Video-Spuren zu den Wiedergabemagnetköpfen und Additionsschaltungen (35a, 35b) zur Zuführung einer daraus gewonnenen Gleichspannung zusätzlich zu den Sägezahnspannungen an die Ablenkelemente (40a, 40b).
7. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkelemente (40a, 40b) jeweils aus zwei piezo-elektrischen oder piezo-keramischen Schichten verschiedener Charakteristik bestehen.

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