DE4109034C2 - Magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabe-System - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungs/ Wiedergabe-System nach dem Oberbegriff jeweils eines der Ansprüche 1, 5, 6, 7 oder 8.

Fig. 24 zeigt einen Querschnitt durch die wesentlichen Komponenten eines bekannten Aufzeichnungs/Wiedergabe- Gerätes, und Fig. 25 stellen einen Schnitt entlang der Linie S25-S25 in Fig. 24 dar.

Diese Figuren zeigen eine feste untere Trommel 1, ein an der unteren Trommel 1 befestigtes Lager 2, eine von diesem drehbar getragenen Welle 3, einen fest auf ein Ende der Welle 3 aufgesetzten Basisblock 4, eine an diesem mittels einer Schraube 6 befestigte drehbare obere Trommel 5, ein an der oberen Trommel 5 mittels einer Schraube 8 angebrachtes Betätigungselement 7, einen mit der unteren Trommel 1 verbundenen unteren Wandler 9, einen mit dem Basisblock 4 verbundenen oberen Wandler 10, eine an der oberen Trommel 5 montierte Schaltungsplatte 11, ein feststehendes Kontaktelement 12 zur Zuführung des Steuerstroms zum Betätigungselement 7, eine am Basis­ block 4 angeordnete drehbare Elektrode 13, die in Leitkontakt mit dem Kontaktelement 12 steht, ein Verbindungselement 14 zur elektrischen Verbindung zwischen der Elektrode 13 und dem Betätigungselement 7 über ein weiteres Verbindungselement 15 und die Schaltungsplatte 11, einen am Betätigungselement 7 befestigten Magnetkopf (im folgenden als bewegbarer Kopf bezeichnet), der über ein Verbindungselement 17, die Schaltungsplatte 11 und das Verbindungselement 15 mit dem oberen Wandler 10 in elektrischer Verbindung steht, eine Aushöhlung 18 in der oberen Trommel 5 zur Aufnahme des Betätigungselements 7 und mit ausreichendem Raum zur Einstellung der Position des bewegbaren Kopfes 16, eine Bohrung 19 für die Positionseinstellung des Kopfes 16, und ein Magnetband 20, das schräg um die Umfangsflächen der unteren Trommel 1 und der oberen Trommel 5 gewunden ist, so daß es auf diesen mit einer vorgegebenen Ge­ schwindigkeit bewegt und in Gleitkontakt mit dem bewegbaren Magnetkopf 16 gebracht wird.

Fig. 26 ist eine Draufsicht auf das Betätigungselement 7; Fig. 27 ist ein Querschnitt entlang der Linie S27-S27 in Fig. 26; und Fig. 28 ist eine Seiten­ ansicht von der Linie S28-S28 in Fig. 26 aus.

In diesen Figuren sind gezeigt ein erstes Joch 21 aus magnetischem Material, ein erster an diesem befestigter stabförmiger Permanentmagnet 22, ein zweites Joch 23 aus magnetischem Material, das auf der Innenseite einen Vorsprung 23a trägt und am ersten Joch 21 befestigt ist, ein drittes Joch 24 aus magnetischem Material, das am zweiten Joch 23 befestigt ist, einen zweiten stabförmigen Permanent­ magnet 25, der derart am dritten Joch 24 befestigt ist, daß einer seiner Magnetpole einem gleichen Pol des ersten Permanentmagneten 22 gegenüberliegt, Polstücke 26 aus magnetischem Material, die zwischen den Permanentmagneten 25 und 22 angeordnet und an einem von diesen befestigt sind, und eine Blattfeder 27 aus nichtmagnetischem Material, deren Außenrand durch das erste Joch 21 und das zweite Joch 23 festgeklemmt ist und von der eine Zunge 27a durch Fenster 21a und 23a in den Jochen 21 und 23 herausragt. Der bewegbare Kopf 16 ist am Ende der Zunge 27a befestigt. Eine Blattfeder 28 aus nichtmagnetischem Material ist zwischen dem zweiten Joch 23 und dem dritten Joch 24 eingeklemmt. Von den Blattfedern 27 und 28 werden Befestigungs­ stücke 29 gehalten und eine Spule 30 ist mit einem Haftmittel 32 an den Befestigungsstücken 29 befestigt, derart, daß ein Spalt zwischen der Innenfläche der Spule 30 und Außenflächen der Permanentmagnete 22 und 25 und des Polstücks 26 besteht. Eine Wicklung 31 aus beschichtetem elektrischem Draht ist um die Spule 30 gewunden und im ringförmigen Spalt G zwischen dem Vorsprung 23b des zweiten Jochs 23 gehalten.

Fig. 29 ist eine Darstellung der auf der oberen Trommel 5 angeordneten Magnetköpfe, die mit dem Magnetband entsprechend dem gegenwärtig verwendeten VHS-Format zusammenwirken, wobei der bewegbare Kopf 16 ausschließlich in einer besonderen Wiedergabe- Betriebsart verwendet wird, bei der die aufge­ zeichneten Videobildinformationen in schneller Vorwärtsbewegung oder Zeitlupe wiedergegeben werden. Ein EP-Videokopf 35 dient für eine erweiterte Betriebsart, bei der enge Spuren gebildet sind, die die Aufzeichnung von Videodaten auf dem Band für eine verlängerte Zeitspanne erlauben, und ein SP-Videokopf 36 dient für den Aufzeichnungs/ Wiedergabe-Standardbetrieb. Weiterhin sind ein Tonkopf 37 für die Aufzeichnung/Wiedergabe von Toninformationen und ein Löschkopf für das auf­ einander folgende Löschen von aufgezeichneten Spuren während der Editierung vorgesehen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Magnetkopf­ antriebsvorrichtung anhand von Fig. 27 beschrieben.

Der erste Permanentmagnet 22 erzeugt einen magnetischen Fluß D mittels eines geschlossenen magnetischen Kreises, der durch das Polstück 26, das zweite Joch 23 und das erste Joch 21 gebildet wird.

In gleicher Weise erzeugt der zweite Permanentmagnet 25 einen magnetischen Fluß E entgegengesetzt zum Fluß D mittels eines geschlossenen magnetischen Kreises, der vom Polstück 26, dem zweiten Joch 23 und dem dritten Joch 24 gebildet wird.

Somit überqueren die magnetischen Flüsse D und E den ringförmigen Spalt G in gleicher Richtung, so daß die Summe der Flüsse des ersten Permanent­ magneten 22 und des zweiten Permanentmagneten 25 die Wicklung 31 kreuzt.

Wenn unter diesen Bedingungen ein elektrischer Strom vom Kontaktelement 12 über die Elektrode 13 und die Verbindungselemente 14 und 15 zur Wicklung 31 fließt, dann bewegen sich die Wicklung 31, die Spule 30 und der Magnetkopf 16 als Einheit in vertikaler (axialer) Richtung nach oben.

Dies bewirkt eine Versetzung des bewegbaren Magnetkopfes 16 in Querrichtung zur Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband 20, wobei einer magnetischen Auf­ zeichnungsspur mit großer Genauigkeit gefolgt wird.

Fig. 30 enthält eine Wiedergabe der Hystereseeigen­ schaften der Versetzung des Magnetkopfes 16 gegenüber dem Strom durch die Magnetkopfantriebsvorrichtung; und Fig. 31 zeigt das Aufzeichnungsspurmuster auf dem Magnetband 20, das bei Verwendung einer Magnetkopfantriebsvorrichtung mit diesen Hysterese­ eigenschaften entsteht.

Wie aus den Fig. 30 und 31 ersichtlich ist, bewegt sich im Anfangszustand, wenn die Magnetkopfantriebs­ vorrichtung nur eingestellt wird, die Bezugsposition des Magnetkopfes 16, wodurch sich eine Überlappung α zwischen benachbarten Aufzeichnungsspuren T ergibt.

Die bekannten Magnetkopfantriebsvorrichtungen haben die vorbeschriebene Konfiguration und es besteht eine Hysterese zwischen dem Kopfantriebsstrom und der Versetzung des bewegbaren Magnetkopfes. Als Folge hiervon ist, wenn eine Aufzeichnung nach einer speziellen oder normalen Wiedergabe erfolgen soll, der Magnetkopf nicht in der Lage, sich in die vorbestimmte Position zu bewegen, wodurch eine Höhendifferenz zwischen den beiden einander gegenüber angeordneten Magnetköpfen gebildet wird.

Als Ergebnis hiervon überlappen die Aufzeichnungs­ spuren einander und es kann eine einwandfreie Aufzeichnungsspur nicht erhalten werden, wodurch die Bildqualität nachteilig beeinflußt wird.

Um diese Probleme durch eine Konfiguration, bei der ein an einem Betätigungselement befestigter bewegbarer Kopf nur zur Wiedergabe verwendet wird und die Aufzeichnung durch einen an einer oberen Trommel befestigten Kopf erfolgt, zu überwinden, wäre ein neuer, nur zur Aufzeichnung benutzter Kopf erforderlich. Mehr an der oberen Trommel angeordnete Köpfe führen zu erhöhten Kosten, und die Schwingung, die entsteht, wenn das Band mit dem Magnetkopf in Kontakt gebracht wird, führt zu einem als "Kopfschlagen" bekann­ ten Phänomen, das die Bildqualität beeinträch­ tigt. Eine größere Anzahl von Köpfen erfordert auch mehr Drehwandlerkanäle und damit einen grö­ ßeren Drehwandler.

Aus der DE 35 15 806 A1 ist bereits ein magneti­ sches Aufzeichnungs-/Wiedergabe-System bekannt mit einer drehbaren Trommel, einem Wechselstrom- Magnetfeldgenerator zur Erzeugung eines sich in Richtung der Drehachse der Trommel ändernden magnetischen Wechselfeldes, einem innerhalb der Trommel parallel zu deren Drehachse bewegbar angeordneten Kopf, der das magnetische Wechsel­ feld erfaßt, um ein Signal über die Position des Kopfes zu erhalten, und einer dieses Signal ver­ arbeitenden Positionssteuereinrichtung für eine gewünschte Einstellung der Position des Kopfes. Über die Ausbildung des Wechselfeldes werden jedoch keine näheren Angaben gemacht.

Weiterhin offenbart die DE 30 09 469 A1 eine automatische Höhensteuervorrichtung für einen Magnetkopf, der an einer elektrisch ablenkbaren Einrichtung befestigt ist. Ein Signalwandler ist in einer vorbestimmten Stellung relativ zum Ma­ gnetkopf angeordnet, und ein Fehlersignalgenera­ tor erzeugt ein Höhenfehlersignal auf der Grund­ lage einer Signalübertragung zwischen dem Magnetkopf und dem Signalwandler. Mittels des Höhenfehlersignals wird über die elektrisch ab­ lenkbare Einrichtung die gewünschte Höhe des Magnetkopfes eingestellt. Die Signalübertragung erfolgt auf der Grundlage des Streuflusses des Magnetkopfes, der von dem Signalwandler aufge­ nommen wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Sy­ stem zu schaffen, bei dem durch geeignete Ein­ stellung der Höhe des bewegbaren Kopfes eine gegenseitige Überlappung der Aufzeichnungsspuren vermieden wird, um einwandfreie, die Bildquali­ tät sicherstellende Aufzeichnungsspuren zu er­ halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die jeweils im kennzeichnenden Teil der Ansprü­ che 1, 5, 6, 7, oder 8 in Verbindung mit den Merkmalen des jeweils zugeordneten Oberbegriffes angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen des jeweiligen erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den zugeordneten Unteransprü­ chen.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein magnetisches Aufzeichnungs-/Wieder­ gabe-System mit einer drehbaren Trommel, die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht, einer Wechselstrom-Magnetfeldgenerator­ einrichtung, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das sich in Richtung der Drehachse ver­ ändert, mit einem bewegbaren Kopf, der an der drehbaren Trommel befestigt und innerhalb dieser angeordnet ist, der parallel zu der Drehachse bewegbar ist und der zur Erfassung des magneti­ schen Wechselfeldes für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängigen Signals geeignet ist, einer Antriebs­ vorrichtung für den bewegbaren Kopf, um diesen parallel zu der Drehachse zu bewegen, einer De­ tektoreinrichtung zur Bildung von Informationen über die Position des bewegbaren Kopfes entspre­ chend dem Detektionssignal des magnetischen Wechselfeldes, das vom bewegbaren Kopf abgelei­ tet wurde, um eine Positionserfassung für den bewegbaren Kopf zu erreichen, und einer Posi­ tionssteuereinrichtung, die die Position des bewegbaren Kopfes steuert durch Rückführung der gebildeten Positionsinformationen zu der An­ triebsvorrichtung für den bewegbaren Kopf, wel­ ches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teil des magnetischen Wechselfeldes aus sich absto­ ßenden Magnetfeldkomponenten besteht derart, daß durch Umpolung eine scharfe Änderung des Magnet­ feldes in Richtung der Drehachse auftritt,um die Erfassung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.

Die Erfindung betrifft auch ein magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem mit einer dreh­ baren Trommel, die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht, einer Wechselstrom- Magnetfelderzeugungseinrichtung, die derart aus­ gebildet ist, daß die Stärke des Magnetfeldes sich in Richtung der Drehachse verändert, wobei das erzeuge Magnetfeld eine einzige Frequenz aufweist, einer Magnetsensoreinrichtung zur Er­ fassung des magnetischen Wechselfeldes, um ein von dem einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängiges Signal zu erzeugen, und einem Band­ paßfilter zum Empfang des Erfassungssignals des magnetischen Wechselfeldes, das von der Magnet­ sensoreinrichtung erfaßt wurde, zum Durchlaß einer Frequenzkomponente des magnetischen Wech­ selfeldes und zur Beseitigung anderer Komponen­ ten für die Ausschaltung von Störungen, und eine auf das Ausgangssignal des Bandpaßfilters an­ sprechende Vorrichtung zur Ableitung eines Si­ gnals mit einem der Größe des Ausgangssignals des Bandpaßfilters entsprechenden Pegel, wobei gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung der der Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrichtung zugeführte Wechselstrom bzw. die daran angelegte Wechselspannung in der Weise verändert wird, daß die Amplitude des von der Magnetsensoreinrich­ tung erzeugten Signals auf einem konstanten Be­ zugswert gehalten wird, um irgendwelche Fehler aufgrund der Befestigung der Wechselstrom- Magnetfelderzeugungseinrichtung zu kompensieren, oder wobei gemäß einem dritten und vierten Aspekt der Erfindung die Wechselstrom-Magnetfeld­ erzeugungseinrichtung außerhalb der Drehtrommel angeordnet ist und die Magnetsensoreinrichtung einen Magnetkopf aufweist, der auch zum Auf­ zeichnen auf und Wiedergeben von einem um die drehbare Trommel geschlungenen Magnetband ver­ wendet wird, und ein bewegbarer Kopf, der an der drehbaren Trommel befestigt und innerhalb dieser angeordnet ist, der parallel zur Achse der dreh­ baren Trommel bewegbar ist und der zur Erfassung des magnetischen Wechselfeldes für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängigen Signals geeignet ist, sowie ein an der drehbaren Trommel befestigter fester Kopf, der zur Erfassung des magnetischen Wechselfeldes für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhän­ gigen Signals geeignet ist, vorgesehen sind, wobei die Magnetsensoreinrichtung entweder der bewegbare Kopf oder der feste Kopf ist, und nach dem dritten Aspekt die Position des bewegbaren Kopfes in Richtung der Drehachse in der Weise steuerbar ist, daß die Amplitude des vom festen Kopf erzeugten Signals geteilt durch die Ampli­ tude des vom bewegbaren Kopf erzeugten Signals konstant ist, oder nach dem vierten Aspekt das vom bewegbaren Kopf erzeugte Signal entweder als Abtastwert, wenn der bewegbare Kopf die Position passiert, in der er das magnetische Wechselfeld von der Wechselstrom-Magnetfelderzeugungs­ einrichtung empfängt, oder als Spitzenwert ge­ halten wird und dann phasenkompensiert wird, um ein Positionssteuersystem zu stabilisieren, und ein Betätigungsglied antreibbar ist zur Steue­ rung der Position des bewegbaren Kopfes in Rich­ tung der Drehachse auf einen konstanten Wert.

Schließlich betrifft ein fünfter Aspekt der vor­ liegenden Erfindung ein magnetisches Aufzeich­ nungs-/Wiedergabesystem mit einer drehbaren Trommel, die eine Drehachse aufweist, um welche sie sie dreht, einer Wechselstrom-Magnetfeld­ erzeugungseinrichtung, die ein sich in Richtung der Drehachse veränderndes magnetisches Wechsel­ feld erzeugt, einer Magnetsensoreinrichtung zur Erfassung des magnetischen Wechselfeldes, um ein von dem einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängiges Signal zu erzeugen, und einer Posi­ tionsinformations-Erfassungseinrichtung zur Er­ fassung von die Position der Magnetsensorein­ richtung wiedergebenden Informationen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wechsel­ strom-Magnetfelderzeugungseinrichtung einen ersten und einen zweiten Wechselstrom-Magnet­ feldgenerator aufweist, von denen jeder ein sich in Richtung der Drehachse veränderndes Magnet­ feld erzeugt, daß die Magnetsensoreinrichtung die magnetischen Wechselfelder der Wechselstrom- Magnetfeldgeneratoren erfaßt und von den jewei­ ligen magnetischen Wechselfeldern abhängige Si­ gnale erzeugt, und daß die Positionsinforma­ tions-Erfassungseinrichtung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Differenz zwischen den Amplituden der von den magnetischen Wechselfeldern abhängi­ gen, von der Magnetsensoreinrichtung erzeugten Signale aufweist, um ein Spannungssignal zu er­ halten, das die Position der Magnetsensorein­ richtung wiedergibt, während irgendwelche Fehler des Erfassungssystems eliminiert werden.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuer­ systems nach einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der installierten Position des Wechsel­ strom-Magnetfeldgenerators nach diesem Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Änderungen im Wege der zwei Detektionssignal­ komponenten S und T relativ zur Höhe des bewegbaren Kopfes nach diesem Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Steuersystems nach einem zweiten Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Spule des Wechselstrom-Magnetfeldgenerators in der installierten Position nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine Darstellung der mit ihrer Strom­ quelle verbundenen Spule des Wechsel­ strom-Magnetfeldgenerators,

Fig. 7 eine Darstellung der Magnetfeld­ verteilung des Wechselstrom-Magnet­ feldgenerators,

Fig. 8A ein Blockschaltbild eines Steuersystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8B eine vergrößerte Draufsicht auf die Anordnung der Spulen des Wechselstrom- Magnetfeldgenerators in verschiedenen Positionen entlang der Drehrichtung der Magnetköpfe,

Fig. 8C eine vergrößerte Seitenansicht der in verschiedenen Höhen angeordneten Spulen des Wechselstrom-Magnetfeld­ generators nach Fig. 8A,

Fig. 8D ein Blockschaltbild einer Modifikation eines dritten Ausführungsbeispiels, bei der zwei bewegbare Köpfe ge­ steuert werden,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Steuersystems nach einem vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 10 Diagramme der Detektionsausgangssignale des festen Kopfes und des bewegbaren Kopfes nach dem vierten Ausführungs­ beispiel,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Steuersystems nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 eine Diagramm, das das Ausgangssignal der Synchrondetektionsschaltung nach dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 13 eine mögliche Anordnung von Magnet­ köpfen und einer oberen Trommel nach der Erfindung,

Fig. 14 ein Blockschaltbild eines Steuer­ systems nach einem sechsten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Steuer­ system nach einem siebenten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16 bis 19 Darstellungen zur Erläuterung der Verteilung des vom Wechselstrom- Magnetfeldgenerator nach Fig. 5 erzeugten Magnetfeldes und der Wellenform des Detektionssignals vom bewegbaren Kopf,

Fig. 20 bis 23 alternative Ausbildungen der Spule des Wechselstrom-Magnetfeldgenerators,

Fig. 24 eine vergrößerte Querschnittsdar­ stellung der Trommel eines magnetischen Aufzeichnungs/Wiedergabe-Systems mit einem bewegbaren Kopf,

Fig. 25 eine Ansicht von der Linie S25-S25 in Fig. 24 aus,

Fig. 26 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Betätigungselement mit einem befestigten bewegbaren Kopf,

Fig. 27 die Ansicht eines senkrechten Schnittes entlang der Linie S27-S27 in Fig. 26,

Fig. 28 eine Ansicht von der Linie S28-S28 in Fig. 26 aus,

Fig. 29 eine Draufsicht auf eine bekannte Anordnung von an einer oberen Trommel angeordneten bewegbaren Köpfen und festen Köpfen,

Fig. 30 ein Diagramm, das die Hysterese­ eigenschaften zwischen dem Antriebsstrom des Betätigungselementes und der Ver­ setzung des bewegbaren Kopfes zeigt,

Fig. 31 eine Darstellung des Musters der Aufzeichnungsspuren, das von einem System mit einem bekannten Betätigungs­ element erzeugt wurde,

Fig. 32 und 33 Darstellungen zur Erläuterung optischer Vorrichtungen zur Erfassung der Position eines bewegbaren Kopfes,

Fig. 34 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Betätigungselementes unter Verwendung eines Zweielement­ kristalls.

Fig. 35 einen Wechselstrom-Magnetfeldgenerator, der an einer Trommel angeordnet ist,

Fig. 36 typische Darstellungen des Detektor­ ausgangssignals des bewegbaren Kopfes in Abhängigkeit von dessen Höhe, und

Fig. 37 ein Diagramm, das das Detektor­ ausgangssignal des bewegbaren Kopfes in Abhängigkeit von dessen Höhe bei verschiedenen Abständen zwischen der Trommel und der Spule des Wechsel­ strom-Magnetfeldgenerators darstellt.

Beim Aufzeichnen mit einem konventionellen bewegbaren Kopf tritt von Kanal zu Kanal eine Kopf­ höhendifferenz auf als Ergebnis von Montagefehlern hinsichtlich des Betätigungselementes für den bewegbaren Kopf, von Temperaturcharakteristiken, Langzeitänderungen, Hystereseeigenschaften, und so weiter, und, wie in Fig. 31 gezeigt ist, überlappen die Aufzeichnungsspuren T einander um einen Betrag α und das VHS-Format löst sich auf. Dies kann ver­ hindert werden durch Erfassung und Korrektur der absoluten Position des bewegbaren Kopfes.

Es gibt drei mögliche Verfahren der Erfassung der absoluten Position des bewegbaren Kopfes:

• 1) optisch,
• 2) elektrisch, und
• 3) magnetisch.

Wenn die optische Erfassung betrachtet wird, sind zumindest eine Lichtquelle und ein Photodetektor erforderlich (Fig. 32). Wenn die Lichtquelle feststeht und der Photodetektor am bewegten Teil angebracht ist, oder umgekehrt der Photodetektor feststeht und die Lichtquelle am bewegten Teil angebracht ist, werden relative Lageänderungen zwischen der Lichtquelle und dem Photodetektor von diesem ermittelt, indem er Änderungen in der Menge des von der Lichtquelle empfangenen Lichts erfaßt. Die Auflösung der Positionsbestimmung kann auf einfache Weise verbessert werden durch Verwendung einer Linse zur Sammlung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls, durch Verwendung eines Lasers als Lichtquelle oder durch Verwendung eines Photodetektors vom Spaltdetektionstyp.

Das System erfaßt jedoch die relative Position der Lichtquelle und des Photodetektors. Die Bestimmung der absoluten Position des bewegbaren Kopfes er­ fordert, daß entweder die Lichtquelle oder der Photodetektor an einem Bezugspunkt befestigt sind, und dies bedeutet, daß das andere Teil (d. h. der Photodetektor oder die Lichtquelle) an der be­ wegbaren Kopfanordnung befestigt sein muß. Diese Anordnung ist jedoch mit folgenden Problemen be­ haftet. Zum einen verändert die beträchtliche zusätzliche Masse der bewegbaren Kopfanordnung die Frequenzeigenschaften des Betätigungselementes, was eine Verschlechterung der Steuerfunktion zur Folge hat. Zum anderen ist entweder ein Schleifring oder ein Drehwandler erforderlich, um die Licht­ quelle zu speisen bzw. das Ausgangssignal des Photodetektors weiterzuleiten.

Fig. 33 zeigt eine Möglichkeit zur Überwindung dieses Problems. Hierbei ist entweder ein Spiegel von geringem Gewicht an der bewegbaren Kopfanordnung befestigt oder ein Bereich der Oberfläche der bewegbaren Kopfanordnung ist reflektierend ausgebildet, so daß die Notwendigkeit entfällt, den Photodetektor oder die Lichtquelle innerhalb der oberen Trommel anzuordnen.

Bei dieser Struktur ist jedoch die Lage des Spiegels von entscheidender Bedeutung. Insbesondere setzt dieses Verfahren voraus, daß der Spiegel auf der bewegbaren Kopfanordnung eine parallele Bewegung ausführt (d. h. eine Bewegung, die nicht von einer Drehung begleitet ist), wohingegen die üblicherweise in Videogeräten verwendeten Betätigungselemente für die bewegbaren Köpfe bimorph ausgebildet sind (d. h. ein Paar von piezoelektrischen Platten sind übereinander angeordnet), mit der Folge, daß die Lage des bewegbaren Kopfes als ein Ergebnis der Versetzung verändert wird, wie Fig. 34 (a) und (b) zeigt. Selbst wenn von einem magnetischen Betätigungs­ element Gebrauch gemacht wird, wie in Fig. 25 dargestellt ist, wobei dieser Nachteil nicht auftritt, besteht doch das die Genauigkeit, mit der der Spiegel an der bewegbaren Kopfanordnung befestigt wird, betreffende Problem. Selbst unter der Annahme, daß der Spiegel genau montiert werden kann, bleibt die Notwendigkeit für eine genaue Bestimmung der absoluten Position der Lichtquelle und des Photodetektors, und da die Lichtquelle und der Photodetektor in der festen Trommel montiert werden müßten, würde es aufgrund der geforderten Kompaktheit nicht durchführbar sein.

Es ist somit ersichtlich, daß bei der optischen Erfassung viele Probleme bestehen, und selbst wenn Lösungen möglich sind, dann wären sie nicht durchführbar.

Bei der elektrischen Erfassung wird ein Kapazitäts­ sensor an der bewegbaren Kopfanordnung angebracht und die absolute Position der bewegbaren Kopf­ anordnung wird durch die Erfassung von Kapazitäts­ änderungen bestimmt, die durch Differenzen im Spalt zwischen der bewegbaren Kopfanordnung und dem Kapazitätssensor erzeugt werden. Das Problem bei diesem Verfahren sind die hohen Kosten des Kapazitätssensors, die diesen für Konsumgüter ungeeignet machen.

Bei der magnetischen Erfassung kann der magnetische Kopf selbst als Sensor verwendet werden, vorausgesetzt, daß ein externer Magnetfeldgenerator an ihm befestigt ist. Dies bietet den Vorteil, daß Probleme mit der Montagegenauigkeit oder der absoluten Position der Positionserfassungsvorrichtung, die im Fall der optischen Erfassung gegeben sind, nicht bestehen. Und da der bewegbare Kopf selbst der Sensor ist, kann eine extrem genaue Erfassung erzielt werden durch Anwendung einer Struktur, bei der abrupte Änderungen in der Verteilung der Flußdichte im externen Feld in der Richtung, in der die Positionserfassung erwünscht ist, auftreten. Wegen der zahlreichen mit der magnetischen Erfassung verbundenen Vorteile wird dieses Verfahren bei der vorliegenden Erfindung angewendet. Da der Kopf selbst als Sensor benutzt wird, ist seine Bewegungsrichtung diejenige, in der die Erfassung möglich ist. Ein ein Wechselstrom-Magnetfeld erzeugender Magnetfeldgenerator, dessen Flußdichte sich in Beziehung auf die Bewegungsrichtung des magnetischen Kopfes abrupt ändert (d. h. parallel zur Achse der oberen Trommel), ist an der Außenfläche der oberen Trommel angebracht (insbesondere nahe am Außenumfang an einer Stelle, die vom Magnetband nicht umschlungen ist).

Der Pegel des durch elektromagnetische Induktion vom Magnetfeldgenerator auf den bewegbaren Kopf (d. h. dem magnetischen Sensor) gewonnenen Ausgangs­ signals ändert sich abrupt in Abhängigkeit von der Höhe des bewegbaren Kopfes bzw. magnetischen Sensors. Die Position des bewegbaren Kopfes kann durch Beobachtung dieser Pegeländerungen genau bestimmt werden.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen Wechselstrom-Magnetfeldgenerator 40, der zwei Magnetfelder mit unterschiedlichen Frequenzen B_f1 und B_f2 zu den bewegbaren Köpfen 16a und 16b liefert. Der Wechselstrom-Magnetfeld­ generator 40 ist gemäß Fig. 2 entlang des Außen­ umfangs der oberen Trommel 5 und der unteren Trommel 1 angeordnet an einer Stelle, die nicht vom Magnetband 20 umschlungen ist; und seine Position ist einstellbar. Der Wechselstrom-Magnet­ feldgenerator hat eine solche Struktur, daß zwei Feldgeneratorspulen 45 und 45a in Richtung der Drehachse der oberen Trommel 5 angeordnet sind und jeweils ein Magnetfeld B_f1 bzw. B_f2 mit der Frequenz f₁ bzw. f₂ erzeugen.

Ein Bandpaßfilter 42 läßt die f₁-Komponente und ein Bandpaßfilter 43 die f₂-Komponente zu einem Differentialverstärker 44 passieren.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Ausführungs­ beispiels beschrieben.

Jedesmal, wenn der bewegbare Kopf 16 (16a oder 16b) den Wechselstrom-Magnetfeldgenerator 40 passiert, erfaßt er die von den Feldgeneratorspulen 45 und 45a erzeugten Magnetfelder B_f1 und B_f2 und gibt ein der Stärke dieser Felder proportionales Detektions­ signal aus. Das Bandpaßfilter 42 läßt die Signal­ komponente S mit der Frequenz f₁ und das Bandpaßfilter 43 die Signalkomponente T mit der Frequenz f₂ passieren.

Die Pegel der Signalkomponenten S und T ändern sich, wie Fig. 3 zeigt, wenn sich der bewegbare Kopf 16 parallel zur Achse der oberen Trommel 5 bewegt (in Abhängigkeit von Änderungen in der Position, d. h. Höhe des bewegbaren Kopfes). Nun sei angenommen, daß ein Symbol m die Höhe des bewegbaren Kopfes 16 dar­ stellt, bei der die Signalkomponenten S und T den gleichen Pegel haben, und daß dieser Pegel durch das Symbol k dargestellt ist. Der Differential­ verstärker 44 empfängt die Differenz der Werte der Komponenten S und T und liefert diese Differenz als Rückkopplungssignal zum Betätigungselement 7, das den bewegbaren Kopf 16 in der Richtung verschiebt, daß die Differenz gegen Null geht. Das heißt, der Kopf 16 wird so bewegt, daß S und T den gleichen Pegel haben, seine Höhe somit m beträgt. Durch Änderung der Position und so weiter der Feldgenerator­ spulen 45 und 45a ist es möglich, die Position k des Schnittpunktes der Signalkomponenten S und T zu ändern, wodurch auch die Höhe des bewegbaren Kopfes 16 geändert wird, so daß der Bezugspunkt für die Höhe des Kopfes 16 in gewünschter Weise eingestellt werden kann.

Es ist festzustellen, daß im vorbeschriebenen Aus­ führungsbeispiel die Steuerung eines einzigen bewegbaren Kopfes beschrieben ist. In einem System mit einer Mehrzahl von bewegbaren Köpfen ist es möglich, die Differenz zwischen den Kanälen während der Aufzeichnung zu eliminieren, indem die gleichen Steuermaßnahmen bei jedem dieser bewegbaren Köpfe angewendet werden, und die Höhendifferenz in bezug auf weitere feste Köpfe und so weiter auf dem Standardwert zu halten.

Zweites Ausführungsbeispiel

Im Blockschaltbild nach Fig. 4 sind gezeigt: eine Treiberschaltung 46, die Strom zu der Spule 45 liefert; ein eine Wechselspannung erzeugender Oszillator 47; Drehwandler 48 und 49, die Signale zu und von den Magnetköpfen innerhalb der oberen Trommel übertragen; Aufzeichnung/Wiedergabe-Verstärker 50 und 51, die Signale von den Ton- und Videoköpfen verstärken und den Aufzeichnungsstrom liefern; ein Bandpaßfilter 52, das nur das Signal passieren läßt, das aufgrund der elektromagnetischen Induktion von der Oszillatorspule 45 vom Tonkopf 37 wieder­ gegeben wurde, der innerhalb der oberen Trommel 5 befestigt ist; ein Bandpaßfilter 53, das nur das Signal passieren läßt, das aufgrund der elektro­ magnetischen Induktion von der Oszillatorspule 45 vom bewegbaren Kopf 16 wiedergegeben wurde; ein Abtast- und Haltekreis 54, der den Wert der Amplitude des elektromagnetisch induzierten Ausgangssignals der Oszillatorspule 45, das vom Tonkopf 37 wieder­ gegeben wurde, für jede Umdrehung der oberen Trommel 5 hält; einen Abtast- und Haltekreis 55, der den Wert der Amplitude des elektromagnetisch induzierten Ausgangssignals der Oszillatorspule 45, das vom bewegbaren Kopf 16 wiedergegeben wurde, für jede Umdrehung der oberen Trommel 5 hält; einen Differentialverstärker 56, der die Differenz zwischen den Ausgangswerten der Abtast- und Haltekreise 54 und 55 feststellt; eine Servo- Kompensationsschaltung 57 mit einem Tiefpaßfilter und so weiter, um die Stabilität in der Positions­ fixierungs-Steuerschleife sicherzustellen; eine Treiberschaltung 58, die einen Treiberstrom zum Betätigungselement 7 liefert; und eine Zeitsteuer­ schaltung 62, die die Abtastseite des Abtast- und Haltekreises 55 steuert.

Fig. 5 stellt eine Querschnittsansicht der Wechsel­ strom-Feldgeneratorspule 45 dar, die einen magnetischen Kern 45C, in dem der Spulenfluß konzentriert wird, eine Wicklung 45U, in der ein Wechselstrom einen magnetischen Fluß im Kern 45C erzeugt, eine Wicklung 45L, in der ein magnetisches Feld erzeugt wird, das dem in der Wicklung 45U erzeugten entgegengerichtet ist, und einen Spulenkörper 45b zum Halten der Wicklungen 45L und 45U aufweist. Ein Halteteil 100 dient zum Halten der Feldgeneratorspule 45 in einer festen Position. Fig. 6 illustriert die Richtungen der von der Wechselstrom-Feldgeneratorspule 45 erzeugten magnetischen Flüsse.

Im folgenden wird die Arbeitsweise beschrieben.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, stoßen die Wechselstrom- Magnetflüsse mit der Frequenz f₁, die von den Wicklungen 45U und 45L der Feldgeneratorspule 45 erzeugt werden, dort, wo sie einander entgegengesetzt sind, einander ab und bilden Bereiche mit größerer und geringerer magnetischer Flußdichte entlang der vertikalen Achse.

Dieser Wechselfluß wird erfaßt, wenn der bewegbare Kopf 16 oder der feste Kopf 37 sich innerhalb des Wechselstrom-Magnetfeldes bewegen, und wird durch die Wiedergabe-Verstärker 50 und 51 über die Dreh­ wandler 48 und 49 wiedergegeben. Zu dieser Zeit wird die Frequenz f₁ des Oszillators 47 derart gewählt, daß sie nicht niedriger ist als die Dämpfungsfrequenzgrenze, die aus den Frequenz­ eigenschaften der Drehwandler 48 und 49 auf der Niederfrequenzseite abgeleitet ist, und nicht höher als die Frequenz, bei welcher die Induktivität der Feldgeneratorspule 45 die Lieferung des Treiber­ stroms behindert. Es sei angenommen, daß die Dämpfungsfrequenzgrenze der Drehwandler zwischen mehreren 10 und 100 kHz liegt, und daß, wenn die Wicklungen 45U und 45L beispielsweise mehrere hundert Windungen besitzen, die Frequenz, bei der eine Dämpfung infolge der Induktivität einsetzt, 1 MHz ist, so daß für die Frequenz f₁ ein Wert zwischen 100 kHz und 1 MHz angenommen werden kann.

In einem beispielhaften Fall, in dem gemäß Fig. 4 die Wicklungen 45U und 45L der Feldgeneratorspule 45 so angeordnet sind, daß der Mittelpunkt zwischen ihnen in einer Position ist, die höher liegt als die Höhe des festen Kopfes 37 und die neutrale Position des bewegbaren Kopfes 16, erhöht sich die Amplitude des bei einer Bewegung der magnetischen Köpfe 16 und 37 in der Nähe der Spule 45 mit der Frequenz f₁ wiedergegebenen und von den Wiedergabe- Verstärkern 50 und 51 ausgegebenen Signals, wenn der Kopf 16 aufwärts bewegt wird (weg vom Gehäuseboden), und nimmt ab, wenn der Kopf 16 abwärts bewegt wird.

Wenn andererseits die Wicklungen in zur beschriebenen umgekehrter Lage installiert sind, wird auch die Richtung der Dämpfung des wiedergegebenen Signals umgekehrt.

Es wird nun angenommen, daß die Empfindlichkeit für die Erfassung des vom Wiedergabe-Verstärker 50 ausgegebenen Wiedergabesignals vom festen Kopf 37 und die Empfindlichkeit für die Erfassung des vom Wiedergabe-Verstärker 51 ausgegebenen Wiedergabesignals des bewegbaren Kopfes 16 einander gleich sind, oder daß die Wiedergabe-Verstärker 50 und 51 so eingestellt wurden, daß sie einander identisch sind.

Die Ausgangssignale der Wiedergabe-Verstärker 50 und 51 gelangen durch die Bandpaßfilter 52 und 53, um unerwünschtes Rauschen zu entfernen und nur die Frequenz f₁ durchzulassen, und die Werte, bei denen die Pegel dieser beiden Wiedergabesignale ein Maximum erreichen, werden entweder durch die Abtast- und Haltekreise 54 und 55 oder andere nicht gezeigte Spitzenwert-Haltevorrichtungen gehalten, und die Pegeldifferenz wird vom Differentialverstärker 56 erfaßt und es wird eine Spannung abgeleitet, die von der Höhendifferenz zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 37 abhängig ist. Diese wird durch die Servo-Kompensationsschaltung 57 (zum Beispiel ein Tiefpaßfilter) geführt und anschließend führt die Treiberschaltung 58, die die Schleife schließt, eine Steuerung durch, um den Kopf 16 in eine Richtung zu bewegen, derart, daß die Höhendifferenz ver­ schwindet, wodurch sichergestellt ist, daß selbst bei der Aufzeichnung keine Höhendifferenz zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 37 besteht.

In gleicher Weise wird, wenn zwei auf der oberen Trommel 5 um 180° gegeneinander versetzte bewegbare Köpfe 16 vorgesehen sind, die Kopfhöhendifferenz zwischen den jeweiligen Kanälen ebenfalls eliminiert, indem für die jeweiligen Betätigungselemente ent­ sprechende Steuersysteme für die Festlegung der Kopfhöhenposition eingesetzt werden.

In diesem Fall braucht das Servoband der Positions­ festlegungs-Steuerschleife nicht besonders breit zu sein, da der Zweck in der Eliminierung von Höhendifferenzen zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 37 oder zwischen zwei bewegbaren Köpfen 16 besteht. Da die Erfassung der Kopfhöhe oder der Höhendifferenz bei jeder Umdrehung der oberen Trommel erfolgt, schwingt das Steuersystem aufgrund der Totzeit, die sich bei einer Trommel­ geschwindigkeit von 1800 Umdrehungen pro Minute aus einer Abtastfrequenz von 30 Hz ergibt, wenn nicht das Steuerband auf höchstens einigen Hz gehalten wird. Demgemäß sind die Zeitkontante und der Über­ tragungsfaktor des Tiefpaßfilters der Kompensations­ schaltung 57 so eingestellt, daß der Schaltkreis eine Phasenreserve von 60° oder mehr bei einem Steuerband von mehreren Hz sicherstellen kann.

Die Kopfhöhensteuerung während der Aufzeichnung wird mit dem Aufzeichnungs/Wiedergabe-Verstärker 51 durchgeführt, der als Aufzeichnungsverstärker dient, wenn der Magnetkopf 16 die Seite der Trommeln 1 und 5 passiert, die vom Magnetband 20 umschlungen ist, und als Wiedergabeverstärker, wenn der Magnetkopf 16 an der Wechselstrom-Feldgeneratorspule 45 vorbei­ läuft an einer Stelle, die nicht vom Magnetband 20 umschlungen ist.

In dem Steuersystem für die Kopfhöhenposition nach Fig. 4 müssen die Empfindlichkeiten für die Erfassung der Signale von den Köpfen 16 und 37 zu den Wiedergabeverstärkern 50 und 51 einander identisch sein. In der Praxis ist dies jedoch häufig unmöglich aufgrund von Unterschieden zwischen dem festen Kopf 37 und dem bewegbaren Kopf 16 in bezug auf die Anzahl der Windungen, die Kernpermeabilität, die Verstärkungsfaktoren der Verstärker und die Temperatureigenschaften.

Drittes Ausführungsbeispiel

In dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8A sind zwei in Umfangsrichtung der oberen Trommel 5 angeordnete Wechselstrom-Feldgeneratorspulen 45 und 45a so ausgebildet, daß sie von Unterschieden in der Empfindlichkeit der jeweiligen Köpfe nicht beeinflußt werden. Ein erster Teiler 59 bildet das Verhältnis zwischen den Amplituden der Wiedergabeausgangssignale des festen Kopfes 37 aufgrund der beiden Feldgeneratorspulen, und ein zweiter Teiler 60 bildet das Verhältnis zwischen den Amplituden der Wiedergabeausgangssignale des bewegbaren Kopfes 16 aufgrund der beiden Feld­ generatorspulen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Wechselstrom- Feldgeneratorspulen 45 und 45a vorgesehen mit unter­ schiedlichen Oszillationsfrequenzen f₁ und f₂. Wie in Fig. 8B gezeigt ist, sind die Feldgenerator­ spulen 45 und 45a in Drehrichtung des bewegbaren Kopfes in verschiedenen Positionen angeordnet. Wie aus Fig. 8C ersichtlich ist, ist eine der Feld­ generatorspulen, nämlich die Spule 45, so angeordnet, daß der Punkt in der Mitte zwischen den beiden Wicklungen 45U und 45L höher liegt als die Höhe Hf des festen Kopfes 37, und die andere Feld­ generatorspule 45a ist so angeordnet, daß der Punkt in der Mitte zwischen den Wicklungen 45U und 45L niedriger liegt als die Höhe Hf des festen Kopfes 37. Die Feldgeneratorspulen 45 und 45 a sind in der beschriebenen Weise ange­ ordnet, um charakteristische Kurven zu erhalten, die wie in Fig. 3 gezeigt relativ zueinander verschoben sind.

Wenn zu dieser Zeit die Höhe des bewegbaren Kopfes 16 so gesteuert wird, daß das Amplitudenverhältnis zwischen dem Wiedergabeausgangssignal mit der Frequenz f₁ aufgrund der elektromagnetischen Induktion von der Oszillatorspule 45 und dem Wiedergabeausgangssignal mit der Frequenz f₂ von der Oszillatorspule 45a, die beide vom festen Kopf 37 erfaßt und durch den Wiedergabe-Verstärker 50 geführt werden, identisch ist mit dem Amplituden­ verhältnis der Wiedergabeausgangssignale, die vom bewegbaren Kopf 16 erfaßt werden, dann wird die Höhendifferenz zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 37 eliminiert, unabhängig von Unterschieden bezüglich der Anzahl der Kopfwindungen, der Kopfkernpermeabilität, des Verstärkungsfaktors der Verstärker und der Temperatureigenschaften, vorausgesetzt, daß kein großer Unterschied zwischen dem System des festen Kopfes und dem System des bewegbaren Kopfes bezüglich der Frequenzeigenschaften bei f₁ und f₂ von den Köpfen zu den Wiedergabe­ verstärkern besteht. Demgemäß werden die Amplituden der von den Bandpaßfiltern 53 und 53a, die nur die Frequenzen f₁ und f₂ durchlassen, ausgegebenen Signale von den Abtast- und Haltekreisen 55 und 55a oder anderen nicht gezeigten Spitzenwert-Halte­ schaltungen bereitgestellt in den Teiler 60 einge­ geben, um ein Divisionssignal zu erhalten; und analog werden die Amplituden der Signalkomponenten den Frequenzen f₁ und f₂ im Wiedergabeausgangs­ signal des festen Kopfes 37 von den Bandpaßfiltern 52 und 52a und den Abtast- und Haltekreisen 54 und 54a bereitgestellt und dem Teiler 59 zugeführt, der ein entsprechendes Divisionssignal erzeugt. Die Differenz aus den beiden Divisionssignalen wird vom Differentialverstärker 56 gebildet, derart, daß die Richtung und Größe der Höhendifferenz zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 37 wiedergegeben werden.

Es wird beispielsweise der Fall angenommen, daß der bewegbare Kopf 16 (vom Gehäuseboden weg) bewegt wird als der feste Kopf 37. Dann hat das vom bewegbaren Kopf 16 wiedergegebene Signal ein größeres Verhältnis der f₁-Komponente zur f₂-Komponente als das vom festen Kopf 37 wiedergegebene Signal. Im Ergebnis wird das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 56 negativ und der bewegbare Kopf 16 wird nach unten bewegt und in einer solchen Position festgehalten, daß die Höhendifferenz eliminiert ist.

Auf diese Weise kann eine genaue Steuerung der Kopf­ höhe erzielt werden, selbst wenn Unterschiede in den Empfindlichkeiten der Köpfe 16 und 37 oder der Verstärker 50 und 51 bestehen. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 erfordert jedoch Teiler 59 und 60 mit hoher Genauigkeit, was wiederum zu hohen Kosten führt.

Wie vorbeschrieben ist, wird die Trennung zur Zeit der Wiedergabe durch Änderung der Oszillations­ frequenzen von zwei Spulen erreicht; aber da die Spulen an verschiedenen Stellen in Drehrichtung der Trommel 5 angeordnet sind und die von den Spulen abgeleiteten Signale zeitlich getrennt werden können, können f₁ und f₂ identisch sein. In diesem Fall können anstelle der Bandpaßfilter 52, 52a, 53 und 53a Schaltungen vorgesehen sein, die Signale nur in den jeweils spezifischen Zeit­ intervallen durchlassen, in denen das Auftreten der gewünschten Signale erwartet wird.

Die Beschreibung der Positionssteuerung für den bewegbaren Kopf erfolgte nur hinsichtlich eines einzigen bewegbaren Kopfes. In der Praxis werden häufig zwei bewegbare Köpfe verwendet, die um 180° gegeneinander versetzt sind. In diesem Fall sind zwei Betätigungselemente zum Antrieb der bewegbaren Köpfe und zwei zugeordnete Schaltkreise erforderlich. Fig. 8D zeigt ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Position von zwei bewegbaren Köpfen. Wie dargestellt ist, sind zwei Betätigungselemente 7a und 7b für die jeweiligen bewegbaren Köpfe 16a und 16b vorgesehen und zwei Treiberschaltungen 58 und 58a sind mit den beiden Betätigungselementen 7a und 7b gekoppelt. Die Eingangssignale der beiden Treiberschaltungen 58 und 58a sind die Ausgangssignale der Kompensations­ schaltungen 57 und 57a, die wiederum die Ausgangs­ signale der Differentialverstärker 56 und 56a erhalten. Der Differentialverstärker 56 bestimmt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Teiler 59 und 60, wie in Verbindung mit Fig. 8A beschrieben wurde.

Der Differentialverstärker 56a bestimmt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Teiler 59 und 60a.

Die Abtast- und Haltekreise 55 und 55a werden durch eine Zeitsteuerschaltung 62 gesteuert, um die Ausgänge der Bandpaßfilter 53 und 53a in den Zeitabschnitten abzutasten, in denen die hier auftretenden Signale mit den Frequenzen f₁ und f₂, die vom zugeordneten bewegbaren Magnetkopf 16a über die Drehwandler 48 und 49 und die Verstärker 50 und 51 erhalten werden, ihren Höchstwert erreichen. Die Abtast- und Haltekreise 155 und 155a werden durch die Zeitsteuerschaltung 62 gesteuert, um die Aus­ gänge der Bandpaßfilter 53 und 53a in den Zeit­ abschnitten zu tasten, in denen die hier auftretenden Signale mit den Frequenzen f₁ und f₂, die vom zuge­ ordneten bewegbaren Magnetkopf 16b über die Dreh­ wandler 48 und 49 und die Verstärker 50 und 51 erhalten wurden, ihren Höchstwert erreichen. Der Zeitabschnitt, in welchem das Ausgangssignal mit der Frequenz f₁, das vom bewegbaren Kopf 16a stammt und über den Drehwandler 49 und den Verstärker 51 weiter­ geleitet wird, seinen Höchstwert erreicht, ist gegenüber dem Zeitabschnitt um 180°, bezogen auf den entsprechenden Drehwinkel, versetzt, in welchem das Ausgangssignal der Frequenz f₁₁ das vom anderen bewegbaren Kopf 16b stammt und über den Drehwandler 49 und den Verstärker 51 weitergeleitet wird, seinen Höchstwert erreicht. In gleicher Weise ist der Zeit­ abschnitt, in welchem das Ausgangssignal mit der Frequenz f₂, das vom bewegbaren Kopf 16a stammt und über den Drehwandler 49 und den Verstärker 51 weiterge­ geleitet wird, seinen Höchstwert erreicht, um 180° gegenüber dem Zeitabschnitt versetzt, in welchem das Ausgangssignal mit der Frequenz f₂, das vom anderen bewegbaren Kopf 16b stammt und über den Drehwandler 49 und den Verstärker 51 weitergeleitet wird, seinen Höchstwert erreicht. Die Zeitsteuerschaltung 62 ist so ausgebildet, daß sie die jeweiligen Abtast- und Haltekreise zu den jeweiligen unterschiedlichen Zeitpunkten, zu denen deren jeweiliger Eingangssignale ihren Höchstwert erreichen, mit Zeitsteuersignalen beliefert.

Viertes Ausführungsbeispiel

Das Blockschaltbild entsprechend dem vierten Aus­ führungsbeispiel in Fig. 9 zeichnet sich dadurch aus, daß kein Teiler verwendet wird.

Hier wird das Ausgangssignal des Wiedergabeverstärkers 50 des festen Kopfes 37 zu den Bandpaßfiltern 52 und 52a geführt, die nur die Frequenzen f₁ und f₂ durchlassen. Dann werden, während der Pegel des Wiedergabeausgangs­ signals an Einstellanschlüssen überwacht wird, Justierungen an der Montageposition der Wechselstrom- Feldgeneratorspulen 45 und 45a oder hinsichtlich der Ausgangsspannungen der Treiberschaltungen 47 und 47a vorgenommen, so daß die Amplituden der Ausgangs­ signale mit der Frequenz f₁ (= 150 kHz) und der Frequenz f₂ (=200 kHz) gleich sind. Wenn dies erfolgt ist und wenn die Höhe in der Weise gesteuert wird, daß die Amplituden der Signalkomponenten mit den Frequenzen f₁ und f₂ des Wiedergabesignals vom bewegbaren Kopf 16 gleich sind, dann ist es möglich, die Steuerung so durchzuführen, daß der Höhenunter­ schied zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 37 eliminiert wird, selbst ohne Verwendung eines Teilers.

In bezug auf die Einstellung des Steuerbandes sind die Ausführungsbeispiele nach Fig. 4 und 8 völlig identisch mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9, wobei die Kompensation des Übertragungsfaktors und der Phase in den Kompensationsschaltungen 57 und 57a erfolgt.

Es ist festzustellen, daß im allgemeinen Magnetköpfe solche Magnetflüsse erfassen, die tangential zur Peripherie der oberen Trommel 5 verlaufen, so daß mit den Feldgeneratorspulen 45 und 45a, die gemäß Fig. 5 ausgebildet sind, eine Wiedergabe­ hüllkurve gemäß Fig. 10 erhalten wird. In der Anordnung nach Fig. 9 werden die Wiedergabesignale vom festen Kopf 37 mit den Frequenzen f₁ und f₂ so eingestellt, daß sie gleich sind.

Dies ergibt die in Fig. 10(a) dargestellten Signale, und selbst wenn ein Unterschied zwischen den Kopf- Verstärker-Empfindlichkeiten des bewegbaren Kopfsystems bestehen sollte, kann die Steuerung zur Eliminierung der Höhendifferenz durchgeführt werden, wenn, wie in Fig. 10 (c) gezeigt ist, der Pegel der f₁- und f₂-Komponenten auf gleiche Höhe gebracht wird.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 11 zeigt das Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung, das gleichartig ist mit der Ausbildung von Differentialwandlern, die allgemein als Differentialwandler für die Erfassung ge­ ringer Versetzungen verwendet werden,bei dem die Höhe des Mittelpunktes zwischen den beiden Wicklungen 45U und 45L der Wechselstrom-Feldgeneratorspule 45 so eingestellt ist, daß sie der Höhe des festen Kopfes 37 entspricht, so daß, wenn der bewegbare Kopf 16 sich in vertikaler Richtung bewegt, Ver­ schiebungen in der Phase und der Amplitude des Wiedergabesignals auftreten, und derartige Ver­ änderungen werden durch eine Synchrondemodulations­ schaltung 63 entsprechend Fig. 12 erfaßt, wobei die Richtung und die Größe der Verschiebung gemäß der Kopfhöhendifferenz angegeben werden.

In diesem Fall ist die Signalverarbeitung nach der Synchrondemodulation und dem Abtast- und Haltevorgang die gleiche wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4, 8 und 9.

Wenn in dieser Weise die Steuerung durchgeführt wird, so daß die Höhendifferenz zwischen dem bewegbaren Kopf 16 und dem festen Kopf 31 beständig eliminiert wird, besteht keine Notwendigkeit, feste Köpfe 35 und 36 (Fig. 29) nur für die Aufzeichnung auf der oberen Trommel 5 vorzusehen, und es ist möglich, nicht nur eine Aufzeichnung, Standardwiedergabe und spezielle Wiedergabe von Videosignalen beispielsweise mittels eines am Betätigungselement 7 befestigten bewegbaren Kopfes 16 zu bewirken, sondern Ein­ stellungen in der Höhe in bezug auf den festen Kopf 37 vorzunehmen. Demgemäß ist es möglich, wie in Fig. 13 gezeigt ist, den Hi-Fi-Tonkopf 37 und den beim Editieren verwendeten Löschkopf 38 auf der oberen Trommel 5 anzuordnen, und den EP-Kopf 35 sowie den SP-Kopf 36 auf dem Betätigungselement 7 zu befestigen, wodurch eine Kopfanordnung erreicht wird, die wesentlich einfacher ist als die in Fig. 29.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Es ist festzustellen, daß das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel einen Fall darstellt, bei dem es möglich ist, die Amplituden der Komponenten des vom bewegbaren Kopf 16 wiedergegebenen Signals mit den Frequenzen f₁ und f₂ gleichzumachen durch Einstellung der Montageposition der Feldgenerator­ spule 45 und durch Einstellung des Pegels der Treiberspannung; aber es können auch Fälle auftreten, bei denen gleiche Amplituden durch eine Einstellung der Montageposition oder des Pegels der Treiber­ spannung nicht erhalten werden können, oder bei denen in Folge von Temperatureigenschaften oder Langzeitänderungen eine anfängliche Einstellung allein für die praktische Anwendung nicht ausreicht.

Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Wechselstrom-Magnetfeld-Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eine selbsttätige elektrische Einstellung derart bewirkt, daß die Amplituden des Wiedergabeausgangssignals einander gleich sind. Dieses Ausführungsbeispiel ist nützlich, wenn die Amplituden des Wiedergabeausgangssignals des festen Kopfes 37 nicht durch Einstellung der Montageposition der Feldgeneratorspulen 45 und 45a oder durch Einstellung der Treiberspannung auf den gleichen Pegel gebracht werden können. In Fig. 14 sind Verstärker 65 und 65a mit veränderbarem Ver­ stärkungsfaktor zur Steuerung der Feldgeneratorspulen 45 und 45a vorgesehen.

Die Ausgangssignale der Abtast- und Haltekreise 54 und 54a werden den Eingängen für die Verstärkungssteuerung der Verstärker 65 und 65a zugeführt und die Steuerung wird in der Weise bewirkt, daß die Amplituden der Ausgangssignale der Bandpaßfilter 52 und 52a, die die Wiedergabesignale des festen Kopfes 37 darstellen, konstant sind und auch die Amplituden der f₁- und f₂-Komponenten des Wiedergabesignals des bewegbaren Kopfes 16 konstant sind, wodurch eine konstante Amplitude ( in diesem Fall sind die f₁- und f₂-Amplituden des Wiedergabesignals des bewegbaren Kopfes 16 immer gleich) unabhängig von Unterschieden hinsichtlich der räumlichen Positionie­ rung der Feldgeneratorspulen 45 und 45a, der Temperatur­ eigenschaften und der Langzeitveränderungen auf­ rechterhalten wird.

Siebentes Ausführungsbeispiel

Fig. 15 stellt das Blockschaltbild eines siebenten Ausführungsbeispiels der Erfindung dar, bei dem die Steuerung des Magnetfeldes gemäß Fig. 14 durch eine Einstellung unter Verwendung nur einer einzigen Feldgeneratorspule 45a erreicht wird. Hierbei wird ein Differentialverstärker 66 eingesetzt.

Die Komponenten des Wiedergabesignals des festen Kopfes 37 mit den Frequenzen f₁ und f₂ werden von den Bandpaßfiltern 52 und 52a herausgezogen, und durch Ermittlung der Differenz aus den Haltewerten der Abtast- und Haltekreise 54 und 54a im Differentialverstärker 66 und durch Eingabe des Pegels der Treiberspannung einer der Feldgenerator­ spulen, nämlich der Spule 45a, in den Verstärker 65 mit veränderbarer Verstärkung wird die Steuerung derart ausgeführt, daß der Pegel des Wiedergabesignals von der anderen Feldgeneratorspule 45 und desjenigen der Feldgeneratorspule 45a einander gleich sind, wodurch die gleiche Wirkung wie beim Ausführungs­ beispiel nach Fig. 14 erhalten wird.

Somit ist es durch den Einsatz eines Magnetfeld- Steuersystems für die Feldgeneratorspulen 45 und 45a möglich, die Nachlaufgenauigkeit des Steuersystems für die Höhenposition des bewegbaren Kopfes auf­ rechtzuerhalten, trotz Veränderungen aufgrund von Unterschieden in der Einstellung der Montageposition der Feldgeneratorspulen 45 und 45a, Langzeit­ änderungen im Pegel der elektromagnetischen Induktion, Temperatureigenschaften, und dergleichen.

Es ist festzustellen, daß, obgleich die Ausführungs­ beispiele nach Fig. 4 bis 15 Analogschaltkreise ver­ wenden, es offensichtlich ist, daß auch Konfigura­ tionen eingesetzt werden können, bei denen die Ausgangssignale der Wiedergabe-Verstärker 50 und 51 oder der Bandpaßfilter 52 und 53 einer Analog/Digital- Umwandlung unterworfen werden, durch digitale Schalt­ kreise oder Mikroprozessor-Programme weiterverarbeitet werden und nach dem Abtast- und Halte- sowie dem Kompensationsvorgang wieder eine Digital/Analog- Umwandlung für den Antrieb des Betätigungselements 7 erfolgt.

Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Ausgestaltung einer Wechselstrom-Feldgeneratorspule 45 gegeben.

Um abrupte örtliche Änderungen in der Dichte des Magnetflusses zu erhalten, ist es zunächst erforderlich, den Magnetfluß zu konzentrieren. Ein typisches Ver­ fahren, dies zu erreichen, besteht darin, elektrische Ströme durch zwei entgegengesetzte Wicklungen zu führen, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, so daß eine gegenseitige Abstoßung geschaffen wird. Dieses Verfahren ist dadurch zweckmäßig, daß der Magnetfluß dann im Bereich zwischen den Wicklungen konzentriert wird, wie Fig. 7 zeigt, und der Fluß divergiert rasch mit zunehmendem Abstand vom Kern, wodurch sich eine Abnahme der Flußdichte ergibt. Somit findet eine abrupte räumliche Änderung der Flußdichte statt. Es ist jedoch festzustellen, daß die hier betrachtete Änderung der Flußdichte nicht eine Änderung der Anzahl der Flußlinien an einer gegebenen Stelle ist, sondern vielmehr eine Änderung der Flußdichte hinsichtlich der Bewegungsrichtung des bewegbaren Kopfes (d. h. in Richtung der Welle der oberen Trommel), somit in der Richtung, in der sie vom bewegbaren Kopf erfaßt werden kann. Es ist daher notwendig, die Richtung des Magnetflusses der Felderzeugungsspule 45 zu berücksichtigen.

Fig. 16 enthält eine schematische Darstellung von Koordinatenflächen für die Untersuchung der Ver­ teilung des Magnetfeldes der Feldgeneratorspule 45, in welcher Wicklungen 45U und 45L, ein Magnetkern 45c aus Weicheisen oder einem anderen weichmagnetischen Material und eine Wechselstrom­ quelle 46 zur Speisung der beiden Wicklungen gezeigt sind. Eine Oberfläche A steht senkrecht zur Mittel­ achse L1 des Kerns 45c und schneidet auch die Mittellinie zwischen den beiden Wicklungen 45U und 45L. Eine Oberfläche B verläuft parallel zur Ober­ fläche A und ist von dieser durch einen geringen Abstand d getrennt. Eine Oberfläche C liegt parallel zu den Oberflächen A und B und von der Oberfläche B durch den Abstand d und von der Oberfläche A durch den Abstand 2d getrennt. Eine Oberfläche D ist Teil der Seite eines Zylinders mit dem Radius R und einer Achse parallel zur Mittellinie L1 des Kerns 45c. Es wird hier angenommen, daß die Ober­ fläche D die Seite der oberen Trommel 5 dar­ stellt und daß die Schnittlinien der Oberfläche D mit den anderen flachen Oberflächen den Weg des bewegbaren Kopfes wiedergeben.

Der durch die Wicklungen 45U und 45L fließende Strom ist tatsächlich ein Wechselstrom, jedoch zur Erläuterung des Prinzips wird hier der Fall be­ schrieben, in dem ein Gleichstrom fließt. Fig. 17 ist eine schematische Darstellung von Vektoren, die den Fluß an jeder der flachen Oberflächen wiedergeben, wenn ein Gleichstrom fließt, so daß die Pole der Wicklungen 45U und 45L sich gegenseitig abstoßen. Der schraffierte Kreis in Fig. 17 ist ein Querschnitt des Kerns 45c, und die gebogene Linie X-X stellt die Schnittlinie der Oberfläche D mit den flachen Oberflächen dar.

Wenn zuerst die Oberfläche A betrachtet wird, sieht man, daß die Flußvektoren an der Oberfläche A nahe des Kerns 45c groß sind, und da die Flußvektoren größere Winkel in bezug auf die Oberfläche A haben, werden die Flußvektorkomponenten an der Oberfläche A mit zu­ nehmendem Abstand vom Kern 45c rasch kleiner.

An der Oberfläche B, die sich im Abstand d von der Oberfläche A befindet, ergibt der Rundungseffekt des Flusses, daß die Flußvektoren an der Oberfläche B ihre maximale Größe in einem Bereich erreichen, der vom Kern 45c etwas entfernt ist.

Die Situation an der Oberfläche C ist die gleiche wie die an der Oberfläche B beschriebene, mit Ausnahme des Umstandes, daß der Fluß so gerundet ist, daß die Flußvektoren an der Oberfläche C näher an Null sind, und der Absolutwert der Vektoren ist kleiner als an der Oberfläche B.

Wie bereits festgestellt wurde, stellt die gebogene Linie X-X′ auf jeder der Oberflächen in Fig. 17 den Weg des bewegbaren Kopfes dar, und die Richtung des Magnetflusses, der vom bewegbaren Kopf erfaßt werden kann, ist eine Tangente an einen Punkt auf der Linie X-X′. Fig. 18 gibt eine Entwicklung der gebogenen Oberfläche D zu einer flachen Oberfläche wieder, wobei der Fluß gemäß Fig. 17 ein Wechselstrom- Fluß ist, in welchem die Pfeile die Flußvektoren auf einer Oberfläche D-D, in der die Oberfläche D die flachen Oberflächen schneidet, darstellen. Da der Fluß ein Wechselstrom-Fluß ist, zeigen die Pfeile jeweils in entgegengesetzte Richtungen.

Fig. 19 zeigt die Ausgangswellenform der elektromotori­ schen Kraft des bewegbaren Kopfes, wenn dieser die Schnittlinien der Oberflächen A, B und C mit der Oberfläche D unter den Bedingungen der Flußver­ teilung gemäß Fig. 18 passiert.

Wie die Darstellung der Ausgangswellenformen zeigt, ist der Spitzenwert für jede Oberfläche unterschiedlich; in diesem Beispiel ist der Spitzenwert für die Oberfläche B am größten. Anders ausgedrückt, hat der Spitzenwert eine nichtlineare Funktion, die, abhängig ist von der Ver­ setzung in Richtung der Welle der oberen Trommel, in der der bewegbare Kopf befestigt ist. Es ist daher möglich, durch Erfassung des Spitzenwertes der Ausgangswellenform die absolute Position des bewegbaren Kopfes selbst zu bestimmen.

Wird die Anwendung der Positionssteuerung unter Verwendung des bewegbaren Kopfes als Positionssensor betrachtet, dann ist es als Maßnahme zur Erhöhung der Sensorempfindlichkeit wünschenswert, die Wechselstrom-Feldgeneratorspule 45 so anzuordnen, daß ein bewegbarer Kopf in dem Bereich befestigt werden kann, in dem das Verhältnis der Änderung in der Ausgangswellenform relativ zur Änderung der Kopfhöhe groß ist (der Bereich zwischen den Oberflächen A und B oder zwischen den Oberflächen B und C in Fig. 18).

Weiterhin wurden die Bedingungen der magnetischen Feldverteilung anhand von Fällen beschrieben, in denen die Wechselstrom-Feldgeneratorspule 45 mit einer bestimmten Wechselspannung betrieben wurde; aber diese Feldverteilung ist eine Funktion, die von der Spannungsamplitude abhängt. Demgemäß braucht dieser Spannungswert nur so eingestellt zu werden, daß das Verhältnis der Änderung des Spitzenwertes zur Änderung der Kopfhöhe ein Maximum ist.

Wenn die Feldgeneratorspule 45 so innerhalb des Trommelgehäuses befestigt ist, besteht die Gefahr des Eintritts von Rauschen in den linearen Tonkopf oder des Löschens von Informationen auf dem Magnetband. Ein Verfahren zur Überwindung dieses Problems besteht darin, eine magnetische Abschirmung durch Umschließen eines Teils der Felderzeugungsvorrichtung mit einem weichmagnetischen Material vorzusehen, wie in Fig. 20 gezeigt ist. Fig. 21 ist eine Querschnitts­ ansicht entlang der Linie S21-S21 in Fig. 20 und zeigt eine Konfiguration, die die genannten nachteiligen Wirkungen eliminiert.

Es ist festzustellen, daß das vorbeschriebene Aus­ führungsbeispiel dem in Fig. 5 ähnlich ist, in welchem die Feldgeneratorspule 45 so ausgebildet ist, daß der Magnetfluß konzentriert wird; aber es ist in gleicher Weise möglich, mit einigem Verlust an Sensorempfindlichkeit die Ausgestaltungen nach Fig. 22 oder Fig. 23 zu übernehmen.

Weiterhin wurde in dem Beispiel eines Steuersystems für die Festlegung der Position des bewegbaren Kopfes der feste Tonkopf 37 für die Erfassung der Bezugs­ position verwendet; jedoch ist es gleichermaßen möglich, einen anderen festen Kopf für die Erfassung der absoluten Position einzusetzen oder einen zusätzlichen Kopf speziell für die Erfassung der absoluten Position vorzusehen.

Fig. 35 zeigt eine Wechselstrom-Feldgeneratorvorrichtung, die auf dem Bandgehäuse angebracht ist. Fig. 36 stellt mehrere Diagramme dar, die das Detektions­ ausgangssignal (Sensorausgangssignal SH) des bewegbaren Kopfes relativ zur Höhe des bewegbaren Kopfes (Versetzung DS) wiedergeben. Fig. 37 zeigt ein typisches Beispiel experimenteller Ergebnisse für die Höhe des bewegbaren Kopfes (Versetzung DS) und das Detektionsausgangssignal des bewegbaren Kopfes (Sensor­ ausgangssignal SH), die für verschiedene Abstände der Feldgeneratorspule von der Trommel erhalten wurden. In Fig. 36 wurde die Feldgeneratorspule in einem Abstand von 0,5 mm von der Trommel montiert, und das Detektionsausgangssignal des bewegbaren Kopfes (d. h. das Ausgangssignal nach Passieren des Bandpaß­ filters, des Abtast- und Haltekreises und des Verstärkers) wurde gemessen, nachdem der bewegbare Kopf wie folgt bewegt wurde: 24 µm aufwärts (A), 12 µm aufwärts (B), 12 µm abwärts (C) und 24 µm abwärts (D). Diese Versetzungen bedeuten für die Treiberspannungen (DR) für das Betätigungselement 0,4 V (A), 0,2 V (B), -0,2 V (C) und -0,4 V (D). Die Detektionsausgangssignale des bewegbaren Kopfes (Sensorausgangssignal SH) betragen 0,15 V (A), 0,09 V (B), -0,09 V (C) und -0,18 V (D). Fig. 37 ist eine graphische Darstellung von Daten mit ver­ schiedenen Abständen der Feldgeneratorspule 45 von der oberen Trommel 5, wobei auf der Abzisse die Ver­ setzung (DS) des bewegbaren Kopfes und auf der Ordinate das Detektionsausgangssignal (Sensorausgangs­ signal SH) des bewegbaren Kopfes aufgetragen sind.

Wie beschrieben wurde, besteht die Erfindung darin, ein magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabegerät zu schaffen, in welchem eine Wechselstrom-Feldgenerator­ einrichtung entlang der Umfangsflächen einer oberen und einer unteren Trommel an einer Stelle, an der diese vom Magnetband nicht umschlungen sind, vorgesehen ist, und in welchem die absolute Position eines bewegbaren Kopfes gesteuert wird auf der Grundlage der Information für solche zwei Magnetfelder, die vom bewegbaren Kopf erfaßt werden, so daß er an einer vorbestimmten Stelle positioniert werden kann, unabhängig von der Hysterese, Temperatur­ eigenschaften oder Langzeitänderungen des Betätigungs­ elementes, wodurch die Aufzeichnung und Wiedergabe von Spuren, die in konventioneller Weise mittels eines festen Kopfes vorgenommen wurden, statt dessen mit einem bewegbaren Kopf durchgeführt werden, derart, daß die Bildqualität verbessert und die Anzahl der erforderlichen Magnetköpfe reduziert werden.

Claims (17)

1. Magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabe-System mit einer drehbaren Trommel (5), die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht,
einer Wechelstrom-Magnetfeldgeneratoreinrichtung (40), die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das sich in Richtung der Drehachse verändert, einem bewegbaren Kopf (16), der an der drehbaren Trommel befestigt und innerhalb dieser angeordnet ist, der parallel zu der Drehachse bewegbar ist und der zur Erfassung des magnetischen Wechselfel­ des für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirken­ den magnetischen Wechselfeld abhängigen Signals geeignet ist,
einer Antriebsvorrichtung für den bewegbaren Kopf, um diesen parallel zu der Drehachse zu bewegen, einer Detektoreinrichtung (42, 43, 52, 53, 54, 55, 52a, 53a, 54a, 55a, 59, 60, 63) zur Bildung von Informationen über die Position des bewegbaren Kopfes (16) ent­ sprechend dem Detektionssignal des magnetischen Wechselfeldes, das vom bewegbaren Kopf abgeleitet wurde, um eine Positionserfassung für den beweg­ baren Kopf zu erreichen, und
einer Positionssteuereinrichtung (7, 44, 56, 58, 56a, 57a, 58a), die die Position des bewegbaren Kopfes steuert durch Rückführung der gebildeten Posi­ tionsinformationen zu der Antriebsvorrichtung für den bewegbaren Kopf,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des magnetischen Wechselfeldes aus sich abstoßenden Magnetfeldkomponenten besteht, derart, daß durch Umpolung eine scharfe Änderung des Magnetfeldes in Richtung der Drehachse auf­ tritt, um die Erfassung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom-Magnetfeldgeneratoreinrich­ tung (40) ein Paar von Spulen aufweist, die im wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet sind und aneinander angrenzende erste Enden haben, und die in der Weise erregt werden, daß die innerhalb der jeweiligen Spulen erzeugten Magnetfelder ein­ ander entgegengesetzt sind, so daß die magneti­ schen Kraftlinien einander abstoßen und einen Be­ reich schaffen, in welchem die magnetischen Kraft­ linien in der Nähe der ersten Enden der Spulen dicht zueinander angeordnet sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf einen gemeinsamen Kern gewic­ kelt sind.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom-Magnetfeldgeneratoreinrich­ tung (40) mit einer magnetischen Abschirmung (45S) versehen ist, um eine Abstrahlung der magnetischen Kraftlinien zu verhindern.

5. Magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabesystem mit einer drehbaren Trommel (5), die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht,
einer Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrichtung (40), die derart ausgebildet ist, daß die Stärke des Magnetfeldes sich in Richtung der Drehachse verändert, wobei das erzeugte Magnetfeld eine ein­ zige Frequenz aufweist,
einer Magnetsensoreinrichtung (16; 37) zur Erfas­ sung des magnetischen Wechselfeldes, um ein von dem einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängi­ ges Signal zu erzeugen, und
einem Bandpaßfilter (52; 53) zum Empfang des Erfas­ sungssignals des magnetischen Wechselfeldes, das von der Magnetsensoreinrichtung (16; 37) erfaßt wurde, zum Durchlaß einer Frequenzkomponente des magnetischen Wechselfeldes und zur Beseitigung anderer Komponenten für die Ausschaltung von Stö­ rungen, und eine auf das Ausgangssignal des Band­ paßfilters ansprechende Vorrichtung (54) zur Ab­ leitung eines Signals mit einem der Größe des Aus­ gangssignals des Bandpaßfilters entsprechenden Pegel,
dadurch gekennzeichnet, daß der der Wechselstrom- Magnetfelderzeugungseinrichtung (40) zugeführte Wechselstrom bzw. die daran angelegte Wechselspan­ nung in der Weise verändert wird, daß die Amplitu­ de des von der Magnetsensoreinrichtung (16; 37) erzeugten Signals auf einem konstanten Bezugswert gehalten wird, um irgendwelche Fehler aufgrund der Befestigung der Wechselstrom-Magnetfelderzeugungs­ einrichtung (40) zu kompensieren.

6. Magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabesystem mit einer drehbaren Trommel (5), die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht,
einer Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrichtung (40), die derart ausgebildet ist, daß die Stärke des Magnetfeldes sich in Richtung der Drehachse verändert, wobei das erzeugte Magnetfeld eine ein­ zige Frequenz aufweist,
einer Magnetsensoreinrichtung (16; 37) zur Erfas­ sung des magnetischen Wechselfeldes, um ein von dem einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängi­ ges Signal zu erzeugen, und
einem Bandpaßfilter (52; 53) zum Empfang des Erfas­ sungssignals des magnetischen Wechselfeldes, das von der Magnetsensoreinrichtung (16; 37) erfaßt wurde, zum Durchlaß einer Frequenzkomponente des magnetischen Wechselfeldes und zur Beseitigung anderer Komponenten für die Ausschaltung von Stö­ rungen, und eine auf das Ausgangssignal des Band­ paßfilters ansprechende Vorrichtung (54) zur Ab­ leitung eines Signals mit einem der Größe des Aus­ gangssignals des Bandpaßfilters entsprechenden Pegel, wobei die Wechselstrom-Magnetfelderzeu­ gungseinrichtung (40) außerhalb der Drehtrommel angeordnet ist und die Magnetsensoreinrichtung (16; 37) einen Magnetkopf aufweist, der auch zum Aufzeichnen auf und Wiedergeben von einem um die drehbare Trommel geschlungenen Magnetband (20) verwendet wird, und ein bewegbarer Kopf (16), der an der drehbaren Trommel befestigt und innerhalb dieser angeordnet ist, der parallel zur Achse der drehbaren Trommel bewegbar ist und der zur Erfas­ sung des magnetischen Wechselfeldes für die Erzeu­ gung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängigen Signals geeignet ist, sowie ein an der drehbaren Trommel befestigter fester Kopf (37), der zur Erfassung des magnetischen Wechselfeldes für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängigen Signals geeignet ist, vorgesehen sind, wobei die Magnetsensoreinrichtung entweder der bewegbare Kopf (16) oder der feste Kopf (37) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Position des be­ wegbaren Kopfes (16) in Richtung der Drehachse in der Weise steuerbar ist, daß die Amplitude des vom festen Kopf (37) erzeugten Signals geteilt durch die Amplitude des vom bewegbaren Kopf (16) erzeug­ ten Signals konstant ist.

7. Magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabesystem mit einer drehbaren Trommel (5), die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht,
einer Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrichtung (40), die derart ausgebildet ist, daß die Stärke des Magnetfeldes sich in Richtung der Drehachse verändert, wobei das erzeugte Magnetfeld eine ein­ zige Frequenz aufweist,
einer Magnetsensoreinrichtung (16; 37) zur Erfas­ sung des magnetischen Wechselfeldes, um ein von dem einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängi­ ges Signal zu erzeugen, und
einem Bandpaßfilter (52; 53) zum Empfang des Erfas­ sungssignals des magnetischen Wechselfeldes, das von der Magnetsensoreinrichtung (16; 37) erfaßt wurde, zum Durchlaß einer Frequenzkomponente des magnetischen Wechselfeldes und zur Beseitigung anderer Komponenten für die Ausschaltung von Stö­ rungen, und
eine auf das Ausgangssignal des Bandpaßfilters (52; 53) ansprechende Vorrichtung (54) zur Ablei­ tung eines Signals mit einem der Größe des Aus­ gangssignals des Bandpaßfilters (52; 53) entspre­ chenden Pegel, wobei die Wechselstrom-Magnetfeld­ erzeugungseinrichtung (40) außerhalb der Drehtrom­ mel angeordnet ist und die Magnetsensoreinrichtung (16; 37) einen Magnetkopf aufweist, der auch zum Aufzeichnen auf und Wiedergeben von einem um die drehbare Trommel geschlungenen Magnetband verwen­ det wird, und
ein bewegbarer Kopf (16), der an der drehbaren Trommel befestigt und innerhalb dieser angeordnet ist, der parallel zur Achse der drehbaren Trommel bewegbar ist und der zur Erfassung des magneti­ schen Wechselfeldes für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld ab­ hängigen Signals geeignet ist, sowie ein an der drehbaren Trommel befestigter fester Kopf (37), der zur Erfassung des magnetischen Wechselfeldes für die Erzeugung eines vom auf ihn einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängigen Signals geeignet ist, vorgesehen sind, wobei die Magnetsensoreinrichtung entweder der bewegbare Kopf (16) oder der feste Kopf (37) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das vom bewegbaren Kopf (16) erzeugte Signal entweder als Abtastwert, wenn der bewegbare (16) Kopf die Position pas­ siert, in der er das magnetische Wechselfeld von der Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrichtung (40) empfängt, oder als Spitzenwert gehalten wird, und ,dann phasen-kompensiert wird, um ein Posi­ tionssteuersystem zu stabilisieren, und daß ein Betätigungsglied antreibbar ist zur Steuerung der Position des bewegbaren Kopfes in Richtung der Drehachse auf einen konstanten Wert.

8. Magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabesystem mit einer drehbaren Trommel (5), die eine Drehachse aufweist, um welche sie sich dreht,
einer Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrichtung (40), die ein sich in Richtung der Drehachse ver­ änderndes magnetisches Wechselfeld erzeugt,
einer Magnetsensoreinrichtung (16; 37) zur Erfas­ sung des magnetischen Wechselfeldes, um ein von dem einwirkenden magnetischen Wechselfeld abhängi­ ges Signal zu erzeugen, und
einer Positionsinformations-Erfassungseinrichtung zur Erfassung von die Position der Magnetsensor­ einrichtung wiedergebenden Informationen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrich­ tung (40) einen ersten und einen zweiten Wechsel­ strom-Magnetfeldgenerator aufweist, von denen je­ der ein sich in Richtung der Drehachse verändern­ des Magnetfeld erzeugt,
daß die Magnetsensoreinrichtung die magnetischen Wechselfelder der Wechselstrom-Magnetfeldgenerato­ ren erfaßt und von den jeweiligen magnetischen Wechselfeldern abhängige Signale erzeugt, und
daß die Positionsinformations-Erfassungseinrich­ tung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Differenz zwischen den Amplituden der von den magnetischen Wechselfeldern abhängigen, von der Magnetsensor­ einrichtung erzeugten Signale aufweist, um ein Spannungssignal zu erhalten, das die Position der Magnetsensoreinrichtung wiedergibt, während ir­ gendwelche Fehler des Erfassungssystems eliminiert werden.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrich­ tung (40) außerhalb der drehbaren Trommel angeord­ net ist und daß die Magnetsensoreinrichtung (16; 37) innerhalb der drehbaren Trommel angeordnet ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegbarer Kopf (16) an der drehbaren Trommel befestigt und in dieser angeordnet ist, der parallel zur Achse der drehbaren Trommel be­ wegbar ist und die magnetischen Wechselfelder er­ faßt, daß ein fester Kopf (37) an der drehbaren Trommel befestigt ist, der die magnetischen Wech­ selfelder erfaßt, und daß die Magnetsensoreinrich­ tung entweder der bewegbare Kopf oder feste Kopf ist.

11. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung für den bewegbaren Kopf, um diesen in Richtung der Drehachse zu bewegen, und eine Positionssteuereinrichtung (7, 44, 56, 58, 56a, 57a, 58a), die die Position des bewegbaren Kopfes steuert durch Rückführung der erfaßten Positions­ informationen zu der Antriebsvorrichtung für den bewegbaren Kopf.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom-Magnetfelderzeugungseinrich­ tung so ausgebildet ist, daß sie magnetische Wech­ selfelder mit zwei verschiedenen Frequenzen er­ zeugt, die sich an unterschiedlichen Positionen in Richtung der Drehachse oder in Drehrichtung des bewegbaren Kopfes befinden.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung die Informationen über die Positionen des bewegbaren Kopfes und des festen Kopfes erfaßt, daß die Positionsinforma­ tions-Erfassungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die von den beiden magnetischen Wechsel­ feldern abhängigen, vom bewegbaren und vom festen Kopf erzeugten Erfassungssignale trennen kann, und daß die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, daß die Pegeldifferenz zwischen diesen Erfassungs­ signalen auf null gesteuert wird.

14. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldgeneratoreinrichtung (40) magnetische Wechselfelder mit gleicher Frequenz an unter­ schiedlichen Stellen in Drehrichtung des bewegba­ ren Kopfes erzeugt, wobei die Detektoreinrichtung ein erstes Bandpaßfilter (53), das mit dem beweg­ baren Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines ersten Detektionssignals,
einen ersten Haltekreis (55) zum Erfassen und Hal­ ten des Spitzenwertes des ersten Detektions­ signals,
ein zweites Bandpaßfilter (52), das mit dem festen Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines zweiten De­ tektionssignals, und
einen zweiten Haltekreis (54) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des zweiten Detektions­ signals aufweist,
und wobei die Positionssteuereinrichtung einen Differentialverstärker (56) zur Bildung der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Haltekreises und
eine Treiberschaltung (58) zum Antrieb des beweg­ baren Kopfes entsprechend der Differenz für die Steuerung der Position des bewegbaren Kopfes der­ art, daß die vom Differentialverstärker gebildete Differenz auf null gebracht wird, aufweist.

15. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Wechselstrom-Magnet­ feldgenerator an unterschiedlichen Stellen in Drehrichtung des bewegbaren Kopfes angeordnet sind und Magnetfelder mit einer ersten und einer zwei­ ten Frequenz erzeugen, wobei jeder Magnetfeldgene­ rator ein Paar von Oszillatorwicklungen (45U, 45L) besitzt, die derart gewickelt sind, daß die von ihnen erzeugten Magnetflüsse einander entgegenge­ setzt gerichtet sind, und wobei der erste Magnet­ feldgenerator (45) so befestigt ist, daß der Mit­ telpunkt zwischen seinen Oszillatorwicklungen oberhalb der Höhe des festen Kopfes liegt, und der zweite Magnetfeldgenerator (45a) so befestigt ist, daß der Mittelpunkt zwischen seinen Oszillator­ wicklungen unterhalb der Höhe des festen Kopfes liegt.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung aufweist:
ein erstes Bandpaßfilter (52), das mit dem festen Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines ersten Detek­ tionssignals mit der ersten Frequenz aufgrund des vom ersten Magnetfeldgenerator (45) erzeugten und vom festen Kopf erfaßten Magnetfeldes,
einen ersten Haltekreis (54) zum Erfassen und Hal­ ten des Spitzenwertes des ersten Detektions­ signals,
ein zweites Bandpaßfilter (52a), das mit dem fe­ sten Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines zweiten Detektionssignals mit der zweiten Frequenz auf­ grund des vom zweiten Magnetfeldgenerator (45a) erzeugten und vom festen Kopf erfaßten Magnetfel­ des,
einen zweiten Haltekreis (54a) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des zweiten Detektions­ signals,
einen ersten Teiler (59) zur Bestimmung des Ver­ hältnisses der Ausgangssignale des ersten und des zweiten Haltekreises,
ein drittes Bandpaßfilter (53), das mit dem beweg­ baren Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines dritten Detektionssignals mit der ersten Frequenz aufgrund des vom ersten Magnetfeldgenerator (45) erzeugten und vom bewegbaren Kopf erfaßten Magnetfeldes, einen dritten Haltekreis (55) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des dritten Detektions­ signals,
ein viertes Bandpaßfilter (53a), das mit dem be­ wegbaren Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines vierten Detektionssignals mit der zweiten Frequenz aufgrund des vom zweiten Magnetfeldgenerator (45a) erzeugten und vom bewegbaren Kopf erfaßten Magnet­ feldes,
einen vierten Haltekreis (55a) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des vierten Detektions­ signals, und
einen zweiten Teiler (60) zur Bestimmung des Ver­ hältnisses der Ausgangssignale des dritten und vierten Haltekreises;
und daß die Positionssteuereinrichtung aufweist: einen Differentialverstärker (56) zur Bildung der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Teilers, und
eine Treiberschaltung (58) zum Antrieb des beweg­ baren Kopfes entsprechend dem Ausgangssignal des Differentialverstärkers für die Steuerung der Po­ sition des bewegbaren Kopfes derart, daß die vom Differentialverstärker gebildete Differenz auf null gebracht wird.

17. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung aufweist:
ein erstes Bandpaßfilter (52), das mit dem festen Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines ersten Detek­ tionssignals mit der ersten Frequenz aufgrund des vom ersten Magnetfeldgenerator (45) erzeugten und vom festen Kopf erfaßten Magnetfeldes,
einen ersten Haltekreis (54) zum Erfassen und Hal­ ten des Spitzenwertes des ersten Detektions­ signals,
ein zweites Bandpaßfilter (52a), das mit dem fe­ sten Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines zweiten Detektionssignals mit der zweiten Frequenz auf­ grund des vom zweiten Magnetfeldgenerator (45a) erzeugten und vom festen Kopf erfaßten Magnetfel­ des,
einen zweiten Haltekreis (54a) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des zweiten Detektions­ signals,
ein drittes Bandpaßfilter (53), das mit dem beweg­ baren Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines dritten Detektionssignals mit der ersten Frequenz aufgrund des vom ersten Magnetfeldgenerator (45) erzeugten und vom bewegbaren Kopf erfaßten Magnetfeldes,
einen dritten Haltekreis (55) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des dritten Detektions­ signals,
ein viertes Bandpaßfilter (53a), das mit dem be­ wegbaren Kopf gekoppelt ist zur Bildung eines vierten Detektionssignals mit der zweiten Frequenz aufgrund des vom zweiten Magnetfeldgenerator (45a) erzeugten und vom bewegbaren Kopf erfaßten Magnet­ feldes, und
einen vierten Haltekreis (55a) zum Erfassen und Halten des Spitzenwertes des vierten Detektions­ signals,
und daß die Positionssteuereinrichtung aufweist: eine Magnetfeld-Steuereinrichtung (65) zum Steuern der Größe wenigstens eines der vom ersten und zweiten Magnetfeldgenerator erzeugten magnetischen Wechselfelder gemäß den Ausgangssignalen des er­ sten und zweiten Haltekreises,
einen Differentialverstärker (56, 56a) zur Bestim­ mung der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des dritten und vierten Haltekreises, und
eine Treiberschaltung (58, 58a), die auf die Aus­ gangssignale des dritten und vierten Haltekreises anspricht zur Steuerung der Position des bewegba­ ren Kopfes derart, daß die vom Differentialver­ stärker bestimmte Differenz zu Null wird.