DE69130011T2

DE69130011T2 - Vorrichtung zur Kontrolle der Lage eines beweglichen Kopfes in einem Aufnahme- und Wiedergabegerät

Info

Publication number: DE69130011T2
Application number: DE69130011T
Authority: DE
Inventors: Masato C/O Mitsubishi Denki K.K. 1 Babazusho Nagaokakyo-Shi Kyoto Nagasawa; Eiji C/O Mitsubishi Denki K.K. 1 Babazusho Nagaokakyo-Shi Kyoto Yokoyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2011-06-29
Also published as: EP0463883B1; SG47005A1; EP0463883A2; DE69130011D1; US5566378A; US5404252A; EP0463883A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung, die für magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte wie beispielsweise Videobandrecorder (im folgenden wird darauf als "VTR" Bezug genommen) verwendet wird.
In einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät wie einem VTR wird ein beweglicher Kopf verwendet. Der bewegliche Kopf ist ein Kopf, der in Abhängigkeit von einem Ablenkungssignal versetzt wird, das von einer Antriebssteuerungsvorrichtung geliefert wird. In einem VTR ist der bewegliche Kopf in einer solchen Art und Weise vorgesehen, daß das Ende des beweglichen Kopfs von der Umfangsoberfläche einer drehbaren Trommel vorsteht. Durch Antreiben des beweglichen Kopfs in dem Zustand, in dem ein magnetisches Band über die Umfangsoberfläche der drehbaren Trommel geht, wird es dem Magnetkopf ermöglicht, beispielsweise einer Spur zu folgen, die auf dem magnetischen Band ausgebildet ist.
Fig. 46 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines beweglichen Kopfs. Der bewegliche Kopf ist aus einem zungenartigen piezoelektrischen Doppelelement (Bimorph) 101 zusammengesetzt, das in Abhängigkeit von der daran angelegten Spannung gebogen wird, und aus einem magnetischen Kopf 103, der an dem freien Ende des Bimorph 101 angeordnet ist. Der magnetische Kopf 103 ist an dem Bimorph 101 befestigt und das andere Ende des Bimorph 103 ist im Inneren eines drehbaren Kopfes (nicht gezeigt) befestigt. Fig. 46 und später beschriebene Fig. 49 und 50 zeigen die Positionen eines Bimorphs und eines magnetischen Kopfs auf einer drehbaren Trommel. In diesen Zeichnungen stellt der Kreis an der Rückseite des Bimorph und des magnetischen Kopfs die Außenlinie der drehbaren Trommel dar.
In Fig. 46 ist ein Sensor 102 ein piezoelektrischer Generator, der durch Schneiden eines Teils des Bimorphs 101 ausgebildet wird.
Wenn eine Spannung an den Bimorph 101 angelegt wird und der Bimorph 101 in Abhängigkeit von der Spannung verdreht wird, nimmt der Bimorph 101 den Zustand ein, der in Fig. 47 gezeigt ist. Der Winkel A (Grad) der in Fig. 47 gezeigt ist, bezeichnet die Neigung des magnetischen Kopfs 103 und s bezeichnet den Versatz des magnetischen Kopfs 103.
Fig. 48 zeigt das Verhältnis zwischen dem Betrag der Neigung θ (Grad) des Magnetkopfs 103 und der wirksamen Länge des Bimorphs 101. Wie in Fig. 48 gezeigt ist, nimmt der Neigungsbetrag des Magnetkopfs 103 ab, wenn die wirksame Länge des Bimorphs 101 länger wird. Wenn der Neigungsbetrag des Magnetkopfs 103 kleiner wird, gelangt die Endoberfläche des Magnetkopfs in besseren Kontakt mit dem Magnetband, das über die Umfangsoberfläche der drehbaren Trommel geht, so daß es möglich ist, ein Hochfrequenzsignal mit höherer Genauigkeit aufzunehmen oder wiederzugeben. Besonders in dem Fall, in dem es notwendig ist, den Magnetkopf 103 stark zu versetzen, das heißt, wenn es notwendig ist, &epsi; zu der Zeit einer besseren Wiedergabe eines VTR zu erhöhen, ist es vorzuziehen, daß der Betrag θ (Grad) der Neigung des Magnetkopfs 112 gering ist, das heißt, daß der Bimorph 101 eine lange wirksame Länge hat.
Der Aufbau eines Bimorphs, der eine längere wirksame Länge hat, ist in Fig. 49 gezeigt. In Fig. 49 ist ein Bimorph 201 vergleichsweise lang und schräg bezüglich dem Radius des drehbaren Kopfes angeordnet. Die wirksame Länge (die vorstehende Länge in der rechten und linken Richtung in der Zeichnung) des Bimorphs 201 ist deshalb länger, als diejenige des Bimorphs 101, der in Fig. 46 gezeigt ist.
Der Aufbau eines Bimorphs mit einer noch längeren wirksamen Länge ist in Fig. 50 gezeigt. In Fig. 50 wird ein ringförmiges Bimorph 301 angewendet. Die wirksame Länge (die vorstehende Länge in der rechten und linken Richtung in der Zeichnung) des Bimorphs 301 ist deshalb länger als diejenige des Bimorphs 201, das in Fig. 49 gezeigt ist.
Wenn die wirksame Länge eines Bimorphs lang ist, wird andererseits die serielle Resonanzfrequenz und die parallele Resonanzfrequenz niedrig. Fig. 51 zeigt ein Beispiel der Frequenzcharakteristik eines Bimorphs. Bei einer allgemeinen Frequenzcharakteristik eines Bimorphs kehrt sich die Phase um 180º um, wenn die Frequenz die primäre serielle Resonanzfrequenz erreicht (die Frequenz am unteren seriellen Resonanzpunkt der zwei, die in Fig. 50 gezeigt sind). Aus diesem Grund ist das Steuerfrequenzband in einem VTR-System, in dem die Spurführung durch einen beweglichen Kopf ausgeführt wird, in einem Frequenzband festgesetzt, das niedriger als die primäre serielle Resonanzfrequenz ist. Wenn das Intervall zwischen der primären seriellen Resonanzfrequenz und der sekundären seriellen Resonanzfrequenz oder das Intervall zwischen der primären seriellen Resonanzfrequenz und der parallelen Resonanzfrequenz lang ist, wird das Steuerfrequenzband bei einem Frequenzband zwischen der primären seriellen Resonanzfrequenz und der sekundären seriellen Resonanzfrequenz oder zwischen der primären seriellen Resonanzfrequenz und der parallelen Resonanzfrequenz durch Phasenvoreilsteuerung festgesetzt. Demgemäß, wenn die wirksame Länge eines Bimorphs lang ist, ist es schwierig, ein ausreichend weites Steuerfrequenzband sicherzustellen, wodurch eine ausreichende Spurführung erschwert wird. Wenn beispielsweise eine Spur, die auf dem Magnetband ausgebildet ist, rollt, ist es für den Magnetkopf schwierig, dem Rollen zu folgen.
Solch ein Mangel kann durch Reduzieren der Spitzenverstärkung an der seriellen Resonanzfrequenz um ein bestimmtes Ausmaß verbessert werden. Durch Differenzieren des Ausgangs des Sensors ist es möglich, die Spitze der Verstärkung an der seriellen Resonanzfrequenz zu reduzieren, die in dem Ausgang enthalten ist.
Es ist ferner möglich, eine Betätigungsvorrichtung zu verwenden, die den Aufbau hat, der in Fig. 52 gezeigt ist, um den Magnetkopf anzutreiben. Der Aufbau der Betätigungsvorrichtung, die in Fig. 52 gezeigt ist, wird nun erläutert und die Konstruktionen von herkömmlichen Steuervorrichtungen werden als nächstes erläutert.
Die Betätigungsvorrichtung, die in Fig. 52 gezeigt ist, versetzt einen Magnetkopf bei einer großen Amplitude ohne Neigung des Magnetkopfs. Zwei Magneten 401 und 402 sind vertikal in der Betätigungsvorrichtung vorgesehen, und ein Joch 403 ist zwischen den Magneten 401, 402 angeordnet. Ein ringförmiges Joch 404 ist desweiteren mit einem Spalt zwischen dem ringförmigen Joch 404 und dem Joch 403 vorgesehen. Auf der oberen Seite und der unteren Seite des Jochs 404 sind jeweils Joche 405 und 406 vorgesehen. Diese Joche bilden einen magnetischen Pfad für die magnetischen Flüsse, die durch den Magneten 401 oder 402 erzeugt werden.
Bei dieser Betätigungsvorrichtung sind der Magnet 401, das Joch 403 und der Magnet 402 im Inneren einer Spule 408 angeordnet, die eine Wicklung 407 hat, die darum herum gewickelt ist. Die Betätigungswicklung 407 befindet sich zwischen den Jochen 403 und 404, nämlich innerhalb des Spalts. Deshalb wird dann, wenn ein Strom auf die Wicklung 407 fließt, eine Kraft auf die Wicklung 407 in der vertikalen Richtung in der Zeichnung aufgebracht. Die Richtung, in die die Spule 408 durch diese Kraft bewegt wird, wird durch Kardanfedern 409 und 410 geregelt und die Spule 408 bewegt sich vertikal.
Jede der Kardanfedern 409, 410 ist aus einem entfernten (discal) dünnen Metallblech zusammengesetzt, das mit einer Vielzahl an gebogenen Schlitzen (nicht gezeigt) versehen ist. In den Mitten der Kardanfedern 409, 410 sind Löcher ausgebildet und die Spule 408 ist in die Löcher eingepaßt, um auf den inneren Umfangskanten der Kardanfedern 409, 410 befestigt zu sein. Die äußeren Umfangskanten der Kardanfedern 409, 410 sind an den Jochen befestigt. Die Kardanfedern 409, 410 sind parallel zueinander.
Eine der Kardanfedern 410 ist einstückig mit einer Blattfeder 411 ausgebildet. Die Blattfeder 411 ist an der Spule 408 befestigt und das freie Ende davon ist an einem Magnetkopf 412 befestigt. Deshalb kann die Betätigungsvorrichtung, die in Fig. 52 gezeigt ist, den Magnetkopf 412 bei einer großen Amplitude ohne Neigen des Magnetkopfs 412 ersetzen.

(1) Erstes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 53 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen beweglichen Kopfpositionssteuerungsvorrichtung für magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, die in der JP-A-52 117 107 und dessen Äquivalent US-A-4 080 636 beschrieben ist, auf die die zweiteilige Form von Anspruch 1 basiert. Der Aufbau der Vorrichtung wird nun unter der Annahme erläutert, daß die Betätigungsvorrichtung, die in Fig. 52 gezeigt ist, verwendet wird und eine Taumelservosteuerung ausgeführt wird.
Bei dieser Vorrichtung ist der Ausgang eines Sensors 502, der durch Schneiden eines Teils eines Bimorphs 501 erzeugt wird, ein Signal, das den augenblicklichen Wert der Position eines Magnetkopfs 512 anzeigt. Die Phase dieses Signals ist um 90º in Bezug zum Signal zum Antreiben des Bimorphs 501 verzögert (das Ausgangssignal eines Antriebsverstärkers 510). Ein Hoch- Impedanz-Verstärker 503 ist ein Verstärker, der eine hohe Eingangsimpedanz hat, und der Ausgang des Sensors 502 wird durch den Hoch-Impedanz-Verstärker 503 verstärkt. Der Sensor 52 ist zu einer Serienschaltung eines Kondensators und einer Spannungsquelle äquivalent, wie von dem Eingangsanschluß des Hoch-Impedanz-Verstärkers 503 gesehen wird. Da die Eingangsimpedanz hoch ist, bildet der Hoch-Impedanz-Verstärker 503 nicht nur eine Last an den Sensor 502.
Eine Differenziereinrichtung 505 ist über eine Addiereinrichtung 504 an einer nachfolgenden Stufe zum Hoch-Impedanz-Verstärker 503 vorgesehen und der Ausgang der Addiereinrichtung 504 wird durch die Differenziereinrichtung 505 differenziert. Da der Ausgang des Hoch-Impedanz-Verstärkers 503 den augenblicklichen Wert der Position des Magnetkopfs 512 anzeigt, ist das Ergebnis der Differenzierung ein Signal, das den augenblicklichen Wert der Geschwindigkeit des Magnetkopfs 512 anzeigt. Die Frequenzcharakteristik der Differenziereinrichtung 505 ist eine phasenvoreilende Charakteristik wie diejenige eines Hochpaßfilters. Die Differenziereinrichtung 505 kann zum Reduzieren der Spitzenverstärkung bei einer seriellen Resonanzfrequenz um ein bestimmtes Ausmaß verwendet werden. Das heißt, es ist möglich, die Spitze des Ausgangs der Addiereinrichtung 504 durch Differenzierung zu reduzieren.
Die Differenziereinrichtung 505 ist in Serie mit einem. Tiefpaßfilter 506, einem Phasenvoreilschaltkreis 507, einem variablen Verstärker 508 verbunden. Die Abschaltfrequenz des Tiefpaßfilters 506 ist so festgesetzt, daß sie unter den Ausgängen der Differenziereinrichtung 505 ein Signal schwächt, das durch sekundäre und ranghöhere Resonanzfrequenzen des Bimorphs 501 erzeugt wird. Wenn ein Signal durch den Tiefpaßfilter 506 geht, verzögert sich die Phase des Signals. Der Phasenvoreilschaltkreis 507 hat eine Funktion der Voreilung der Phase des Ausgangs des Tiefpaßfilters. Der Phasenvoreilschaltkreis 507 kompensiert die Phasenverzögerung in der Nähe des seriellen Resonanzpunktes des Bimorphs 551. Als ein Ergebnis des Ausgangs der Signale von dem Phasenvoreilschaltkreis 507, hat die Frequenzkomponente in der Nähe des seriellen Resonanzpunktes des Bimorphs 551 eine Phase von klaren 0º. Der variable Verstärker 508 ist einstellbar, um der Ungleichmäßigkeit der Charakteristik des Bimorphs 501 zu entsprechen.
Der Ausgang des variablen Verstärkers 508 wird über eine Addiereinrichtung 509 an den Antriebsverstärker 510 eingegeben. Der Antriebsverstärker 510 verstärkt den Ausgang der Addiereinrichtung 509 und liefert den verstärkten Ausgang an das Bimorph 501 als ein Ablenksignal. Auf diese Art und Weise wird das Bimorph 501 in Abhängigkeit von dem Ausgang des Antriebsverstärkers 510 angetrieben. Es kann gesagt werden, daß der obige Aufbau eine Rückkopplungsschleife zur Regelung des Antriebs des Bimorphs 501 aufweist. Mit anderen Worten, durch Liefern eines Ablenksignals an den Bimorph 501, wird die Resonanzvibration des Bimorphs 501 unterdrückt.
Die Addiereinrichtung 504 zwischen dem Hoch-Impedanz-Verstärker 503 und der Differenziereinrichtung 503 addiert den Ausgang des Hoch-Impedanz-Verstärkers 503 und den Ausgang eines Potentiometers 511 und liefert die Summe an die Differenzeinrichtung 505. Die Differenziereinrichtung 505 holt sich den Ausgang der Addiereinrichtung 509. Dies dient dazu, den Frequenzanteil in der Nähe des parallelen Resonanzpunktes des Bimorphs 501 zu unterdrücken (Null Einstellung), damit der Ausgang des Hoch-Impedanz-Verstärkers 503 und der Ausgang eines Potentiometers 511 hinzugefügt werden. Eine solche Unterdrückung ist möglich, weil das Ablenkungssignal an den Bimorph 501 geliefert wird, so daß die Phase des Signalausgangs von dem Sensor 502 am parallelen Resonanzpunkt um 180º verschoben wird. Durch eine derartige Verwendung des Potentiometers 511 ist das Hilfssystem in der Nähe des parallelen Resonanzpunktes stabil.
Bei dieser Konstruktion jedoch, das heißt, bei der Konstruktion, in der die Spitzenverstärkung am seriellen Resonanzpunkt durch die Differenziereinrichtung 505 unterdrückt wird, da das Geräusch, das in dem Ablenksignal enthalten ist, das das Ausgangssignal des Sensors 502 ist, ebenso verstärkt wird, ist es unmöglich eine große Schleifenverstärkung der Schleife zur Regelung des Bimorphs 501 zu gewährleisten.
Als ein Ergebnis gibt es ein Handelsstop(Trade-Off)verhältnis zwischen dem guten Kontakt zwischen dem Magnetkopf 512 und dem Magnetband, und dem ausreichenden Frequenzband und einer Schleifenverstärkung zur Regelung. Auf diese Art und Weise gibt es eine bestimmte Begrenzung der Dämpfungssteuerung.
Fig. 53 zeigt ferner den Aufbau eines Taumelservosystems. Der Ausgang des Magnetkopfs 512 wird nicht nur zu einem Videosignalprozessor 512 geliefert, sondern auch an ein Taumelservosystem, das aus einem Kopfpositionsregler 514, einem Frequenzbandkompensator 515 und einem Umwandlungs-Rückstell- Signalerzeuger 516 geliefert. Der Ausgang des Taumel- Servosystems wird an die Addiervorrichtung 509 geliefert.
Eine Taumelhilfsregelung (Servocontrol) ist eine Regelung zur konstanten Maximierung der Amplitude eines Wiedergabesignals von dem Magnetkopf 512. Als ein Spurführungsregelsystem werden herkömmlicherweise ein Steuersystem und ein Taumelsystem eingesetzt. In dieser herkömmlichen Vorrichtung wird ein Taumelsystem eingesetzt.
In einem Steuersystem werden eine Vielzahl an Steuersignalen für die Spurservosteuerung auf derselben Aufzeichnungsspur aufgenommen oder es werden eine Vielzahl an Steuersignalen, die zu dem Spalt zwischen der Aufzeichnungssignalfrequenzstelle gehören, auf unterschiedlichen Spuren aufgezeichnet, so daß sich die darauf aufgezeichneten Signale voneinander unterscheiden. In diesem System werden die Pegel der Signale, die als ein Kopiereffekt von den angrenzenden Spuren erhalten werden, zur Zeit der Reproduktion verglichen und die Richtung und der Betrag eines Schräglaufs werden erfaßt. Die Ergebnisse der Erfassung werden für die Steuerung der Position des Magnetkopfs verwendet.
In einem Taumelsystem wird der Magnetkopf zwangsweise zur Zeit der Aufzeichnung winzig vibriert und der Frequenzanteil der winzigen Vibration, der in dem Wiedergabehüllsignal enthalten ist, wird synchron in Abhängigkeit von der Magnetkopfvibrationsangweisungsinformation erfaßt. Als ein Ergebnis der synchronen Erfassung werden die Richtung und der Betrag des Schräglaufs erfaßt.
Um dies genauer festzustellen, ist das Objekt der Steuerung in einem Taumelsystem eine elektromagnetisch angetriebene Betätigungsvorrichtung 518, die eine Konstruktion hat, in der der Magnetkopf 512 angetrieben wird, wenn ein Strom an die Betätigungsvorrichtung 517 geliefert wird, wie in Fig. 54 gezeigt ist. Das Taumelservosystem enthält einen Kopfverstärker 519 zur Verstärkung des Ausgangs des Magnetkopfs 512, einen Taumelservoschaltkreis 520 zur Ausführung der Taumelservosteuerung in Abhängigkeit von dem Signal, das durch den Kopfverstärker 519 verstärkt wird, und einen Antrieb 521 zur Lieferung eines Stroms an eine Betätigungsvorrichtungswicklung 517 in Abhängigkeit von dem Ausgang des Taumelservoschaltkreises 520. In dem Schaltkreis, der in Fig. 53 gezeigt ist, wird die Funktion des Taumelservoschaltkreises 520 hauptsächlich dem Frequenzkompensator 515 zugeteilt.
In dem Schaltkreis, der in Fig. 53 gezeigt ist, wird der Ausgang des Magnetkopfs 512 zuerst durch die Kopfpositionssteuerung 514 verarbeitet. Die Kopfpositionssteuerung 514 erzeugt ein Spurkorrektursignal von dem Ausgang des Magnetkopfs 512. Der Frequenzkompensator 515 kompensiert die Frequenz in Abhängigkeit von dem Ausgang der Kopfpositionssteuerung 514 und dem Ausgang der Umwandlerrücksetzsignalerzeugungseinrichtung 516. Die Umwandlerrücksetzsignalerzeugungseinrichtung 516 gibt ein Signal zum Bewegen (Rücksetzen) des Magnetkopfs 512 zur Spurstartposition aus. Die Addiereinrichtung 509 addiert den Ausgang des Verstärkers für die variable Verstärkung 508 und den Ausgang des Frequenzkompensators 515 und liefert die Summe an den Antriebsverstärker 510 und den Potentiometer 511.
Auf diese Art und Weise ist bei dieser herkömmlichen Vorrichtung eine gute Spurführung möglich während ein guter Kontakt zwischen dem Magnetkopf und dem Magnetband aufrechterhalten wird. Dies liegt daran, daß das Taumelservosystem eingesetzt wird.
Die herkömmliche Vorrichtung, die den oben beschriebenen Aufbau hat, leidet jedoch an Problemen wie der Beschränkung des Steuerungsfrequenzbandes und der Schwingung des Spurführungsservosystems, wie folgt.
Wenn der Magnetkopf durch die Betätigungsvorrichtung, die den Aufbau hat, der in Fig. 52 gezeigt ist, angetrieben wird, wird die Phasenumkehr aufgrund der mechanischen Resonanz der Kardanfedern und der Blattfeder hervorgerufen. Die Frequenzcharakteristik dieser Betätigungsvorrichtung ist so wie jene, die in Fig. 55 gezeigt ist, und die Phase wird bei einer Frequenz oberhalb der primären seriellen Resonanzfrequenz um 180º umgekehrt. Deshalb muß das Steuerungsfrequenzband auf ein Frequenzband festgesetzt werden, das ausreichend niedriger als die primäre serielle Resonanzfrequenz ist. Wenn das Steuerungsfrequenzband über diese Beschränkung angehoben wird, wird der Phasenrand des Servosystems aufgrund der Phasenumkehr verschlechtert, die durch die mechanische Resonanz hervorgerufen wird, und es wird auch die Verstärkungsgrenze aufgrund der Spitzenverstärkung, die durch die mechanische Resonanz erzeugt wird, verschlechtert. Als Ergebnis oszilliert das Spurführungssystem.
Solche Probleme können durch Anheben der mechanischen Resonanzfrequenz gelöst werden. In diesem Fall nimmt jedoch die Dicke der Kardanfeder zu, so daß es notwendig ist, die Kraftkonstante der Betätigungsvorrichtung zu erhöhen, die unangenehmer Weise zur Zunahme der Dimension der Betätigungsvorrichtung führt.

(2) Zweites Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Kopfaufbau

Fig. 56 ist eine Schnittansicht des Hauptteils eines herkömmlichen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts und Fig. 57 zeigt das gleiche Gerät, wobei eine Aufnahme davon entfernt ist, gesehen in der Richtung, die durch die Pfeile A-A und Fig. 56 angedeutet sind.
In diesen Zeichnungen stellt das Bezugszeichen 601 eine fixierte Trommel dar, 602 ein Lagerung, die an der fixierten Trommel 601 befestigt ist, 603 eine Drehwelle, die durch das Lager 602 drehbar abgestützt ist, 604 eine Aufnahme, die über ein Ende der Drehwelle 603 aufgepaßt ist, und 605 eine drehbare Trommel, die durch eine Schraube 606 an der Aufnahme 604 befestigt ist. Das Bezugszeichen 607 stellt eine Betätigungsvorrichtung dar, die an der drehbaren Trommel 605 mittels einer Schraube befestigt ist, 609 einen unteren Transformator, der an der fixierten Trommel 601 befestigt ist, 610 einen oberen Transformator, der an der Aufnahme 604 befestigt ist, 611 ein Verteilerbrett, 612 einen Kontakt, der nicht dreht und der einen Steuerstrom an die Betätigungsvorrichtung 607 liefert, 613 eine Drehelektrode, die an einem Teil der Aufnahme 604 in einer solchen Art und Weise vorgesehen ist, daß sie mit dem Kontakt 612 in gleitendem Kontakt gelangt, und 614 und 615 Verbindungsabschnitte. Die drehbare Elektrode 613 ist durch die Verbindungsabschnitte 614, 615 und das Verteilerbrett 611 mit der Betätigungsvorrichtung 607 elektrisch verbunden. Das Bezugszeichen 616 stellt einen Magnetkopf dar (im folgenden wird darauf als "beweglicher Kopf" Bezug genommen), der an der Betätigungsvorrichtung 607 befestigt ist. Der bewegliche Kopf 616 ist durch einen Verbindungsabschnitt 617, das Verteilerbrett 612 und den Verbindungsabschnitt 615 elektrisch mit einer Betätigungsvorrichtungssteuerung verbunden. Das Bezugszeichen 618 bezeichnet einen zurückversetzten Abschnitt, der an einen Teil der drehbaren Trommel 605 vorgesehen ist, zur Aufnahme der Betätigungsvorrichtung 607. Der zurückgesetzte Abschnitt 618 ist größer als die Betätigungsvorrichtung 607 gestaltet, um die Positionssteuerung des beweglichen Kopfs 616 zu gestatten. Eine Mehrzahl von Löchern 619, die zur Positionssteuerung des beweglichen Kopfs 616 verwendet werden, sind in dem zurückgesetzten Abschnitt 618 vorgesehen. Das Bezugszeichen 620 stellt ein magnetisches Band dar, das über die äußere Umfangsoberfläche der drehbaren Trommel 605 geht und mit dem beweglichen Kopf 606 während der Bewegung in gleitenden Kontakt gelangt.
Fig. 58 ist eine Draufsicht der Betätigungsvorrichtung 607, Fig. 59 zeigt dieselbe Betätigungsvorrichtung 607, gesehen aus der Richtung, die durch die Pfeile B-B in Fig. 58 angedeutet sind, und Fig. 60 ist eine seitliche Schnittansicht davon, die in der Richtung gesehen ist, die durch die Pfeile C-C in Fig. 58 angezeigt ist. Das Bezugszeichen 621 stellt ein erstes Joch dar, das aus einem magnetischen Material zusammengesetzt ist, und 622 stellt einen ersten Dauermagneten dar, der säulenförmig ist und an dem ersten Joch 621 befestigt ist. Ein zweites Joch 623, das aus einem magnetischen Material zusammengesetzt ist und mit einem konvexen Abschnitt 623b an einem Teil des Innenumfangs davon versehen ist, ist an dem ersten Joch 621 befestigt. Ein drittes Joch 624, das aus einem magnetischen Material zusammengesetzt ist, ist an dem zweiten Joch 623 befestigt. Das Bezugszeichen 625 stellt einen zweiten Dauermagneten dar, der säulenförmig ist und an dem dritten Joch 624 befestigt ist, wobei derselbe magnetische Pol einander gegenüber steht und 626 ein Polstück ist, das aus einem magnetischen Material zusammengesetzt ist und entweder an dem zweiten Dauermagneten 625 oder dem ersten Dauermagneten 622 in einer Zwischenposition dazwischen befestigt ist. Eine Blattfeder 627 ist aus einem dünnen nicht magnetischen Material zusammengesetzt. Die Umfangskante der Blattfeder 627 ist zwischen dem ersten Joch 621 und dem zweiten Joch 623 eingeklemmt und der verlängerte Abschnitt 627a davon steht durch Fenster 621a, 623a, die auf dem ersten Joch 621 und dem zweiten Joch 623 jeweils vorgesehen sind, vor. Der bewegliche Kopf 616 ist an dem Ende des verlängerten Abschnitts 627a befestigt. Eine Blattfeder 628, die aus einem dünnen nicht magnetischen Material zusammengesetzt ist, ist zwischen dem zweiten Joch 623 und dem dritten Joch 624 eingeklemmt. Befestigungsbauteile 629 werden durch die Blattfedern 627 und 628 gehalten. Eine Spule 630 ist an den Befestigungsbauteilen 629 durch einen Kleber 632 befestigt, wobei ein Spalt zwischen dem Innenumfang der Spule 630 und den Außenumfängen des ersten Dauermagneten 622, des zweiten Dauermagneten 625 und des Polstücks 626 vorhanden sind. Das Bezugszeichen 631 bezeichnet eine Wicklung, die aus einem elektrischen Draht zusammengesetzt ist, der mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist und um die Spule 630 herumgewickelt ist. Die Spule 631 ist in dem ringförmigen Spalt G angeordnet, der durch den konvexen Abschnitt des zweiten Jochs 623 gebildet wird.
Fig. 61 zeigt den Magnetkopf, der auf der drehbaren Trommel 605 befestigt ist, in dem Fall, in dem er für eine Magnetwandeinheit gemäß dem derzeitigen VHS-Format verwendet wird. Der bewegliche Kopf 616 wird als Paar Magnetköpfe ausschließlich zum verbesserten Wiedergabemodus verwendet (Modus zum schnellen Voreilen oder langsamen Wiedergeben der aufgezeichneten Videoinformation). Das Bezugszeichen 635 stellt ein Paar EP- Köpfe für einen Langzeitmodus zur Aufzeichnung von Videoinformation auf einer schmalen Spur auf dem Videoband für eine lange Zeit dar, 636 stellt ein Paar SP-Köpfe zur Aufzeichnung und Wiedergabe normaler Videoinformation auf und von einer breiten Spur dar, 637 stellt ein Paar Audioköpfe zur Aufnahme und Wiedergabe von Audioinformation dar und 638 stellt ein Paar FE-Köpfe zur Löschung der aufgezeichneten Information für jede Spur zur Zeit der Aufnahme neuer Information darauf dar.

Steuersystem

Fig. 62 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Steuersystems und Fig. 63 ist eine perspektivische Ansicht des Magnetfeldgenerators der herkömmlichen Vorrichtung. In diesen Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 640 einen Wechselstrommagnetfeldgenerator zur Lieferung zweier magnetischer Felder Bf1, Bf2, die voneinander unterschiedliche Frequenzen haben, zum beweglichen Kopf 616. Der Wechselstrommagnetfeldgenerator 640 ist in einer Position entlang der Umfangsoberflächen der drehbaren Trommel 605 und der fixierten Trommel 601 auf den gegenüberliegenden Seiten des Magnetbandes 620 angeordnet und diese Position ist steuerbar. Der Wechselstrommagnetfeldgenerator 640 ist mit Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 645, 645a versehen, die in der Axialrichtung der drehbaren Trommel 605 angeordnet sind, um die Magnetfelder Bf1, Bf2 zu erzeugen, die voneinander unterschiedliche Frequenzen f&sub1;, f&sub2; haben. Das Bezugszeichen 642 bezeichnet einen Bandpaßfilter zum Hindurchlassen der Frequenzkomponente f&sub1; und 643 bezeichnet einen Bandpaßfilter zum Hindurchlassen der Frequenzkomponente f&sub2;.

(3) Drittes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 64 ist ein Schaltkreisdiagramm eines dritten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung. Das Bezugszeichen 746 stellt einen Antrieb zur Lieferung eines Stroms an eine Wicklungs 745 dar, 747 stellt einen Oszillator zur Erzeugung einer Wechselstromspannung dar, 748 und 749 stellen Transformatoren zur Übertragung und Aufnahme eines Signals zu und von einem Magnetkopf in einer drehbaren Trommel 705 dar, und 705 und 701 stellen Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalverstärker zur Verstärkung von Signalen von einem Audiokopf und einem Videokopf dar und zur Lieferung eines Aufzeichnungsstroms dar. Das Bezugszeichen 752 bezeichnet einen Bandpaßfilter für ein ausschließliches Hindurchlassen eines Signals, das durch die oszillierende Wicklung 745 elektromagnetisch induziert wird und durch einen Audiokopf 737 reproduziert wird, der in der drehbaren Trommel 705 befestigt ist, und 753 bezeichnet einen Bandpaßfilter für ein ausschließliches Hindurchlassen eines Signals, das durch die oszillierende Wicklung 745 elektromagnetisch induziert wird und durch einen beweglichen Kopf 716 reproduziert wird. Ein Abtasthalteschaltkreis 755 hält das Ausgangssignal, das durch den beweglichen Kopf 715 bei jeder anderen Drehung der drehbaren Trommel 705 reproduziert wird, das durch die oszillierende Wicklung 745 elektromagnetisch induziert und verstärkt wird. Ein Differenzialverstärker erhält die Differenz zwischen den Signalen der Abtasthalteschaltkreise 754 und 755 und hat die Charakteristik, die in Fig. 756 gezeigt ist. Das Bezugszeichen 757 bezeichnet einen Servokompensator, der aus einem Tiefpaßfilter oder dergleichen zusammengesetzt ist, um die Stabilität in einem Positionsfixierregelkreis sicherzustellen und 758 bezeichnet einen Antrieb zur Lieferung eines Antriebsstroms an eine Betätigungsvorrichtung 707.
Fig. 66 ist eine Schnittansicht der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 745. Das Bezugszeichen 745c stellt einen magnetischen Kern zum Konzentrieren magnetischer Flüsse, die durch die Wicklung 745 erzeugt werden dar, 745U eine Wicklung zur Erzeugung elektromagnetischer Flüsse von dem Wechselstrom, der darauf fließt, 745L eine Wicklung zur Erzeugung von Wechselstrommagnetflüssen in der umgekehrten Richtung zu jenen, die durch die Wicklung 745U erzeugt werden, 745b einen Wicklungshalter zur Anordnung der Wicklungen 745U, 745L, und 759 ein Befestigunsbauteil zum Fixieren der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 745. Fig. 67 zeigt die Richtungen der magnetischen Flüsse, die durch die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 745 erzeugt werden.

(4) Viertes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 68 ist ein Schaltkreisdiagramm eines vierten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung und Fig. 69 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils A in Fig. 68. Zwei Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 845, 845a, die so konstruiert sind, daß sie unanfällig für den Einfluß eines jeden Kopfs wie einer Ungleichmäßigkeit der Sensitivität sind, sind in der Umfangsrichtung einer drehbaren Trommel 805 angeordnet. Das Bezugszeichen 850 bezeichnet einen ersten Teiler zum Erhalten des Verhältnisses der Amplituden der Ausgänge der zwei Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 845, 845a, die durch einen fixierten Kopf reproduziert werden, und 860 einen zweiten Teiler zum Erhalten des Verhältnisses der Amplituden der Ausgänge der zwei Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 845, 845a, die durch einen beweglichen Kopf 816 reproduziert werden.

(5) Steuerung der Höhe eines Magnetkopfs durch eine Betätigungsvorrichtung

Die Funktion der Betätigungsvorrichtung 607 im zweiten Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 56 bis 63 erläutert.
Der erste Dauermagnet 622 erzeugt magnetische Flüsse D durch den geschlossenen magnetischen Pfad, der durch das Polstück 626, das zweite Joch 623 und das erste Joch 621 gebildet wird.
Ähnlich dazu erzeugt der zweite Dauermagnet 625 magnetische Flüsse E in der entgegengesetzten Richtung zu jener der magnetischen Flüsse D durch den geschlossenen magnetischen Pfad, der durch das Polstück 626, das zweite Joch 623 und das dritte Joch 624 gebildet wird.
Sowohl die magnetischen Flüsse D als auch die magnetischen Flüsse E, die auf diese Art und Weise erzeugt werden, schneiden den ringförmigen Spalt G in derselben Richtung und die gesamten magnetischen Flüsse, die durch den ersten Dauermagneten 622 und den zweiten Dauermagneten 625 erzeugt werden, kreuzen die Wicklung 631.
In diesem Zustand, wenn ein Strom dazu gebracht wird, von dem Kontakt 612 durch die Elektrode 613 und die Verbindungsabschnitte 615, 614 auf die Wicklung 631 zu fließen, werden die Spule 630 und der bewegliche Kopf 616 einstückig in der Vertikal- und Axialrichtung bewegt.
Folglich wird der bewegliche Kopf 616 in der Richtung der Breite des Magnetbandes 620 versetzt und folgt der aufgezeichneten Spur mit hoher Genauigkeit.
Fig. 70 zeigt die Hysteresecharakteristik zwischen dem Antriebsstrom für die Magnetkopfbetätigungsvorrichtung 607 und dem Betrag des Versatzes des beweglichen Kopfs 616, und Fig. 71 zeigt das Aufzeichnungsspurführungsmuster auf dem Magnetband 20 zur Zeit der Aufzeichnung von Signalen unter Verwendung der Magnetkopfbetätigungsvorrichtung 607, die die Hysteresecharakteristik hat, die in Fig. 70 gezeigt ist.
Wie anhand der Fig. 70 und 71 klar ist, variiert wird in dem Fall, in dem die Magnetkopfbetätigungsvorrichtung 607 nur am Anfangszustand gesteuert wird, die Referenzposition des Magnetkopfs 616 aufgrund der hysteresen Charakteristik, die in Fig. 70 gezeigt ist, so daß die aufgezeichneten Spuren um überlappen.
Der bewegliche Kopf 616 erfaßt die magnetischen Felder Bf1, Bf2, die durch die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 645, 645a jeweils erzeugt werden, jedes mal, wenn der bewegliche Kopf 616 in der Nähe des Wechselstrommagnetfeldgenerators 640 vorbeikommt und gibt das Erfassungssignal aus, das proportional zur Intensität des magnetischen Feldes ist. Der Bandpaßfilter 642 überträgt den Signalanteil S. der eine Frequenz f&sub1; hat und der Bandpaßfilter 643 überträgt den Signalanteil T, der eine Frequenz f&sub2; hat.
Die Pegel dieser zwei Signalanteile S, T variieren, wenn der bewegliche Kopf 616 in der Richtung der drehbaren Trommel 695 bewegt wird, in anderen Worten bei einer Veränderung der Höhe des beweglichen Kopfs 616, wie in Fig. 72 gezeigt ist. Wenn angenommen wird, daß die Höhe des beweglichen Kopfs 616, bei der die zwei Signalanteile S und T auf demselben Pegel sind, magnetisch ist und der Pegel der Signalanteile zu jener Zeit l ist, erhält eine Subtraktionseinrichtung 644 die Differenz zwischen den Signalanteilen S und T, leitet das Differenzsignal zurück an die Betätigungsvorrichtung 607 und bewegt den beweglichen Kopf 616 in der Richtung, in der die Differenz zu null wird. Mit anderen Worten, der bewegliche Kopf 616 wird so bewegt, daß die Pegel der Signalanteile S und T dieselben sind, das heißt, die Höhe des beweglichen Kopfs 616 ist magnetisch in Fig. 72. Da es möglich ist, den Schnitt l der Signalanteile S, T zu variieren und die magnetische Höhe des beweglichen Kopfs 616 durch Variieren der Position oder dergleichen der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 645, 645a zu variieren, ist es möglich, die Referenzposition des beweglichen Kopfs 616 frei zu bestimmen.
Obwohl die Steuerung eines beweglichen Kopfs in dem zweiten Beispiel erläutert wird, ist es möglich, die Differenz des Kopfpegels zwischen den Kanälen zur Zeit der Aufzeichnung durch ein Gerät, das mit einer Vielzahl beweglicher Köpfe versehen ist, durch Steuern eines jeden beweglichen Kopfs in derselben Art und Weise zu beseitigen.
Wie in Fig. 73 gezeigt ist, stoßen sich die Wechselstrommagnetflüsse, die eine Frequenz f&sub1; haben, die durch die zwei Wicklungen 645U, 645L der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 645 erzeugt wird, an der Position voneinander ab, bei der sich die Wicklungen 645U und 645L einander gegenüberstehen und ein Bereich, in dem die Flußdichte hoch ist und ein Bereich, bei dem die Flußdichte niedrig ist, werden in der Vertikalrichtung gebildet.
Der Wechselstrommagentfluß wird durch einen Reproduktionssignalverstärker 650 oder 651 durch einen drehbaren Transformator 648 oder 649 erzeugt, wenn der bewegliche Kopf 616 oder der Audiokopf 637 das Wechselstrommagnetfeld passiert. Zu dieser Zeit wird die Oszillationsfrequenz f&sub1; des Oszillators 647 auf eine Frequenz festgesetzt, die höher als die Schwächungsfrequenzgrenze der drehbaren Transformatoren 648, 649 ist, die durch die Frequenzcharakteristik auf der niedrigen Frequenzseite definiert ist, und auf eine, die niedriger als die Frequenz ist, bei der es schwierig wird, den Antriebsstrom aufgrund der Induktivität der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 645 zu liefern. Die Schwächungsfrequenzgrenze der drehbaren Transformatoren 648, 649 ist im allgemeinen mehrere 10 KHz bis 100 KHz. Wenn beispielsweise die Anzahl an Wendungen der Wicklungen 645U, 645L mehrere hundert beträgt und die Frequenz, bei der die Schwächung beginnt, 1 MHz ist, wird die Oszillationsfrequenz f&sub1; beispielsweise auf 100 KHz < f&sub1; < 1 MHz festgesetzt.
Die Funktion des zweiten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 64 bis 67 erläutert.
In Fig. 64 und 66 wird die Amplitude des Reproduktionssignals, das eine Frequenz f&sub1; hat und von dem Reproduktionssignalverstärker 750 oder 751 ausgegeben wird, durch Bewegen des beweglichen Kopfs 761 nach oben erhöht (weg von der Bodenbasis) und wird durch Bewegen des beweglichen Kopfs 716 nach unten reduziert, in dem Fall, in dem die Zwischenposition zwischen den zwei Wicklungen 745U und 745L höher als die Höhe des Audiokopfs 737 oder der fixierten Höhe des beweglichen Kopfs 716 in der neutralen Position ist, wenn der Magnetkopf 716 oder der Audiokopf 737 die Nähe der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 745 passiert. Wenn die Zwischenposition zwischen den zwei Wicklungen 745U und. 745L niedriger als die Höhe des Audiokopfes 737 oder die fixierte Höhe des beweglichen Kopfes 716 an der neutralen Position ist, wird die Richtung der Schwächung des Reproduktionssignals umgekehrt. Es wird nun angenommen, daß die Erfassungssensitivität für den Signalausgang von dem Reproduktionssignalverstärker 750 als das Reproduktionssignal von dem fixierten Kopf (Audiokopf) 737 gleich der Erfassungssensitivität für den Signalausgang von dem Reproduktionssignalverstärker 751 als das Reproduktionssignal von dem beweglichen Kopf 716 ist, oder sie werden so eingestellt, daß sie durch die Verstärkungseinstellung des Reproduktionssignalverstärkers 750 oder 751 gleich werden. Die Ausgänge der Reproduktionssignalverstärker 750, 751 werden jeweils durch die Bandpaßfilter 752, 753 geleitet, der nur die Frequenz f&sub1; überträgt und ein unnötiges Rauschen davon wird entfernt. Diese zwei Ausgänge werden an die Abtasthalteschaltkreise 754 und 755 geliefert, zum Abtasthalten oder Spitzenwerthalten, um die Maximalpegel davon zu erhalten und danach wird die Differenz des Pegels durch den Differentialverstärker 756 herausgenommen, um die Differenz der Höhe zwischen dem beweglichen Kopf 716 und dem fixierten Kopf 737 als eine Funktion einer Spannung zu erhalten. Die erhaltene Differenz wird durch den Phasenkompensator 757 wie einem Tiefpaßfilter in dem Steuersystem geleitet und der Regelkreis ist in der Richtung geschlossen, in der die Differenz des Kopfniveaus beseitigt ist. Somit werden der bewegliche Kopf 716 und der fixierte Kopf 737 so gehalten, daß keine Differenz des Kopfniveaus zur Zeit der Aufzeichnung besteht.
Auf ähnliche Art und Weise ist es für den Fall, daß zwei bewegliche Köpfe 716 auf der drehbaren Trommel 705 an den diametral gegenüberliegenden Positionen befestigt sind, möglich, die Differenz des Kopfniveaus zwischen den Kanälen durch Vorsehen des oben beschriebenen Kopfhöhenfixiersteuersystems in jeder Betätigungsvorrichtung zu beseitigen.
In diesem Fall muß das Servoband des Positionsfixierregelkreises nicht sehr breit sein, weil das Positionsfixiersteuersystem nur die Differenz der Höhe zwischen dem beweglichen Kopf 716 und dem fixierten Kopf 737 oder die Differenz der Höhe zwischen den zwei beweglichen Köpfen 716 korrigiert. Da die Differenz der Höhe oder des Niveaus des Kopfs bei jeder anderen Umdrehung der drehbaren Trommel 705 erfaßt wird, wenn die drehbare Trommel 750 mit einer Rate von 1800 U/Min dreht, wird die Zeit, die 30 Hz entspricht, durch Abtasten verschwendet. Deshalb oszilliert das Steuersystem, sofern das Steuerfrequenzband auf nicht mehr als einige Hz festgesetzt ist. Aus diesem Grund bestimmt der Kompensator 757 die Zeitkonstante und die Verstärkung so, daß das Steuerfrequenzband zu mehreren Hz und die Phasenverstärkung nicht niedriger als 60 Grad ist.
Unter Zurückkehr auf das zweite Beispiel ist es selbstverständlich möglich, daß in dem Kopfniveausteuersystem der Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalverstärker als ein Aufzeichnungssignalverstärker funktioniert, während der bewegliche Kopf 616 über das Magnetband entlang der Umfangsoberflächen der Trommeln 601, 605 geht, und während sich der bewegliche Kopf 610 in die Nähe der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 645 auf der gegenüberliegenden Seite der Trommeln 601, 605 in Bezug zum Magnetband 620 bewegt, funktioniert der Aufzeichnungs- /Wiedergabesignalverstärker als ein Reproduktionssignalverstärker.
Das Kopfniveausteuersystem hat den oben beschriebenen Aufbau. Bei der herkömmlichen Vorrichtung, die in Fig. 64 gezeigt ist, müssen die Erfassungssensitivitäten der Köpfe 617, 737 und die Reproduktionssignalverstärker 750, 751 zueinander gleich sein oder so eingestellt werden, daß sie gleich sind. Tatsächlich ist es jedoch oftmals schwierig, die Sensitivitäten gleich einzustellen, aufgrund der Differenz der Anzahl der Umkehrungen zwischen dem fixierten Kopf 737 und dem beweglichen Kopf 716, der Differenz der magnetischen Permeabilität zwischen den Kopfkernen, der Ungleichmäßigkeit der Verstärkungen der Verstärker 750, 751 und der Differenz der Temperaturcharakteristika.
Als eine Gegenmaßnahme sind in einer herkömmlichen Vorrichtung, die in Fig. 68 gezeigt ist, zwei Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 845 und 845a, die unterschiedliche Oszillationsfrequenzen f&sub1; und f&sub2; haben, vorgesehen und eine Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 845 ist so befestigt, daß die Zwischenhöhe zwischen den zwei Wicklungen höher ist als die Höhe eines fixierten Kopfes 837 und die Zwischenhöhe zwischen den zwei Wicklungen der anderen Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung niedriger als die Höhe des fixierten Kopfs 837 ist. Zu dieser Zeit, wenn die Höhe des beweglichen Kopfs 816 so gesteuert wird, daß das Amplitudenverhältnis des Ausgangs, der eine Frequenz f&sub1; hat, die durch die oszillierende Wicklung 845 elektromagnetisch induziert wird und den fixierten Kopf 837 reproduziert wird, und der Ausgang, der eine Frequenz f&sub2; hat, die durch die oszillierende Wicklung 845a elektromagnetisch induziert wird und den fixierten Kopf 837 reproduziert wird, gleich zum Amplitudenverhältnis der Ausgänge der beweglichen Köpfe 816 ist, ist es möglich, die Differenz der Höhe zwischen dem beweglichen Kopf 816 und dem fixierten Kopf 837 unabhängig von der Differenz der Anzahl der Umkehrungen zwischen den Köpfen, der Differenz der magnetischen Permeabilität zwischen den Kopfkernen, der Ungleichmäßigkeit der Verstärkungen der Verstärker und der Differenz der Temperaturcharakteristika zu beseitigen, solange die Frequenzcharakteristika des fixierten Kopfsystems und des beweglichen Kopfsystems nicht stark von der Frequenzcharakteristik eines jeden der Köpfe und der Reproduktionssignalverstärker bei den Frequenzen f&sub1; und f&sub2; abweichen. Der durch den beweglichen Kopf 916 reproduzierte Ausgang wird in die Bandpaßfilter 853, 853a eingegeben, um jeweils nur die Frequenzen f&sub1; und f&sub2; zu übertragen, und die Amplituden der reproduzierten Signale werden an eine Teilereinrichtung 860 durch Abtasthalteschaltkreise (oder Spitzenwerthalteschaltkreise) 855, 855a eingegeben und als ein Teilersignal herausgenommen. In ähnlicher Weise wird der durch den fixierten Kopf 837 reproduzierte Ausgang in die Bandpaßfilter 852, 852a eingegeben, zur jeweiligen ausschließlichen Übertragung der Frequenzen f&sub1; und f&sub2; und die Amplituden der reproduzierten Signale werden durch Abtasthalteschaltkreise 854, 854a an eine Teilereinrichtung 859 eingegeben und als ein Teilersignal herausgenommen. Die Differenz zwischen diesen Teilersignalen wird durch einen Differentialverstärker 856 erhalten, wodurch es möglich ist, die Richtung und den Betrag der Abweichung der Höhe des beweglichen Kopfs 816 von der Höhe des fixierten Kopfs 837 zu erfassen. Wenn zum Beispiel die Oberseite des beweglichen Kopfs 816 an einer Position angeordnet ist, die höher als die Oberseite des fixierten Kopfs 837 ist (der bewegliche Kopf 816 weicht von dem fixierten Kopf 837 in der Richtung ab, die von der Bodenbasis weg weist), ist bei dem Reproduktionssignal des beweglichen Kopfs 816 die Amplitude des Frequenzanteils f&sub1; größer als diejenige des Frequenzanteils f&sub2; im Vergleich zum Reproduktionssignal des fixierten Kopfs 837. Folglich ist das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 856 negativ, so daß der bewegliche Kopf 816 nach unten zu der Position bewegt wird, bei der es keine Differenz des Kopfniveaus gibt.
Bei der oben beschriebenen Vorgehensweise wird eine genaue Kopfniveausteuerung ausgeführt, sogar wenn eine Ungleichmäßigkeit der Sensitivität zwischen den Köpfen 816, 837 oder der Kopfverstärker 850, 851 vorliegt. Die herkömmliche Vorrichtung, die in Fig. 68 gezeigt ist, erfordert jedoch die hochgenauen Teilereinrichtungen 859, 860, die zum Anstieg der Kosten führen können.

(6) Fünftes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 74 ist ein Schaltkreisdiagramm eines fünften Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung, die keine Teilereinrichtung verwendet. Das Bezugszeichen 961 stellt einen Umschaltschaltkreis dar, 962 eine Timingsteuerung zur Steuerung des Haltetimings des Abtasthalteschaltkreises 955, 955a.
Im fünften Beispiel wird der Ausgang eines fixierten Kopfes 937, der durch einen Reproduktionssignalverstärker 950 verstärkt wird, und ferner die Ausgänge der Bandpaßfilter 952, 952a zur ausschließlichen Übertragung der Frequenzen f&sub1;, f&sub2; so gesteuert, daß die Amplituden der Ausgangssignale, die jeweils Frequenzen von f&sub1; (= 150 KHz) und f&sub2; (= 200 KHz) haben, durch Einstellen der Positionen, bei denen Wechstelstrommagnetfeldeerzeugungswicklungen 945, 945a vorgesehen sind, und Einstellen der Antriebsspannungen der Antriebseinrichtungen 946, 946a durch Einstellanschlüsse gleich sind, während der Ausgangspegel des Reproduktionssignals beobachtet wird. Durch Steuerung der Höhe eines beweglichen Kopfs 916, so daß die Amplituden der Reproduktionssignalanteile, die die Frequenzen f&sub1;, f&sub2; haben, auf diesem Wege gleich sind, ist es möglich, die Differenz des Niveaus zwischen dem beweglichen Kopf 917 und dem fixierten Kopf 937 ohne Verwendung einer Teilereinrichtung zu beseitigen.
In diesem Beispiel, in dem die zwei beweglichen Köpfe 916 auf einer drehbaren Trommel an den diametral gegenüberliegenden Positionen befestigt sind, wird die Steuerung dieser Köpfe durch Verteilen eines Reproduktionssignals aller Kanäle an vier Abtastshalteschaltkreise 955, 955a durch den Analogumschaltschaltkreis 961, der bei der nachfolgenden Stufe von den Bandpaßfiltern 953, 953a vorgesehen ist, ausgeführt. In diesem Fall sind zwei Differentialverstärker 956, 956a, zwei Kompensatoren 957, 957a und zwei Antrieben 958, 958a in den nachfolgenden Stufen notwendig. Eine solche Zuordnung zu Mehrfachkanälen ist auch auf die herkömmlichen Vorrichtungen anwendbar, die in Fig. 64 und 68 gezeigt sind. Das Steuerungsfrequenzband ist in der herkömmlichen Vorrichtung, die in Fig. 74 gezeigt ist, ungefähr in der gleichen Art und Weise wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen, die in den Fig. 64 und 68 gezeigt sind, festgesetzt, und die Verstärkung und die Phase wird durch einen Kompensator kompensiert. Da ein Magnetkopf im allgemeinen einen magnetischen Fluß in der Richtung aufnimmt, mit der der Umfang der drehbaren Trommel verbunden ist, wenn die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen die Konfigurationen haben, die in Fig. 66 gezeigt sind, werden die Ausgangssignale in Reproduktionshüllkurven wie diejenigen die in den Fig. 75 bis 77 gezeigt sind, herausgenommen. In dem Fall der Konstruktion, die in Fig. 74 gezeigt ist, nimmt das Ausgangssignal die Gestalt an, die in Fig. 75 gezeigt ist, da das Reproduktionssignal des fixierten Kopfs 937 so eingestellt ist, daß f&sub1; und f&sub2; gleich sind. Sogar wenn die Sensitivität zwischen dem Kopf und dem Kopfverstärker von derjenigen des beweglichen Kopfsystems abweicht, wenn die Pegel der Frequenzanteile f&sub1; und f&sub2; nach der Steuerung des beweglichen Kopfs 916 gleich werden, wie in Fig. 77 gezeigt ist, wird die Differenz des Kopfniveaus beseitigt.

(7) Sechstes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 78 ist ein Schaltkreisdiagramm eines sechsten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung. Dieses Beispiel hat einen ähnlichen Aufbau zu jenem, der im allgemeinen bei einer Winzigversatzmessung verwendet wird. Eine Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1045 ist so angeordnet, daß die Zwischenhöhe der zwei Wicklungen davon dieselbe ist wie die Höhe eines beweglichen Kopfs 1016. Wenn der bewegliche Kopf 1016 in der Vertikalrichtung abweicht, wird die Richtung und der Betrag der Abweichung des Kopfniveaus durch Erfassung der Abweichung der Amplitude und der Phasenverschiebung durch eine Synchronerfassungseinrichtung 1063 erfaßt, wie in Fig. 79 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Verarbeitung nach dem Abtasthalten der Synchronerfassungssignale dieselbe wie in den herkömmlichen Vorrichtungen, die in den Fig. 64, 68 und 74 gezeigt ist. Auf diese Art und Weise ist es unnötig, einen fixierten Kopf ausschließlich zum Aufzeichnen auf eine drehbare Trommel 1005 zu befestigen, wenn es möglich ist, die Differenz des Niveaus zwischen dem beweglichen Kopf 1016 und dem fixierten Kopf 1037 zu steuern, so daß es konstant zur Zeit der Aufnahme beseitigt wird, und es kann eine Aufzeichnung, eine Wiedergabe und eine erhöhte Wiedergabe eines Videosignals beispielsweise dem beweglichen Kopf 1016 zugeteilt werden, der auf einer Betätigungsvorrichtung 1007 befestigt ist. Da es möglich ist, das Niveau des beweglichen Kopfs 1016 auf das Niveau des fixierten Kopfs 1037 einzustellen, ist es zusätzlich möglich, einen Hi-Fi Audiokopf 1037 für ein VHS-Format und einen Löschkopf 1038 zur Aufzeichnung neuer Information auf die aufgezeichnete Spur auf der drehbaren Trommel 1005 einzustellen und einen EP-Kopf 1035 und einen SP-Kopf 1036 auf der Betätigungsvorrichtung zu montieren, wie in Fig. 80 gezeigt ist. Es ist somit möglich, die Anordnung der Köpfe im Vergleich zur Anordnung, die in Fig. 61 gezeigt ist, stark zu vereinfachen.
In dem in Fig. 81 gezeigten Beispiel werden die Amplituden der Reproduktionssignale, die jeweils die Frequenzen f&sub1; und f&sub2; haben, die von dem fixierten Kopf 1037 ausgegeben werden, so eingestellt, daß sie durch Einstellen der Montageposition der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 1045 und der Antriebsspannungspegel gleich sind. Jedoch ist es manchmal unmöglich, diejenige Amplitude lediglich durch Einstellen der Montageposition der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 1045 oder der Antriebsspannungspegel gleich zu machen oder die einzige anfängliche Einstellung ist manchmal für die praktische Verwendung unzureichend aufgrund von Temperaturcharakteristika, zeitlicher Änderungen, etc.

(8) Siebtes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 81 ist ein Schaltdiagramm eines siebten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung. In diesem Beispiel ist ein Wechselstrommagnetfeldregelsystem vorgesehen, um die Amplituden der Reproduktionssignale eines fixierten Kopfs 1137 so einzustellen, daß sie gleich sind, wenn diese nicht durch die Einstellung der Montageposition einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1145 gleich gemacht werden kann. Das Bezugszeichen 1165, 1165a stellt Regelverstärker für variable Verstärkung zur Regelung des Pegels der Wechselstrommagnetfelder, die durch die Wicklungen 1145 und 1145a erzeugt werden, dar.
In diesem Beispiel werden die Amplituden der Ausgangssignale, die jeweils die Frequenzen f&sub1; und f&sub2; haben, die von einem fixierten Kopf 1137 ausgegeben werden und durch Bandpaßfilter 1152, 1152a hindurchgeleitet werden, eingestellt, um durch Eingeben der Ausgänge der Abtasthaltschaltkreise 1154, 1153a an die Verstärkungsregelungseingangsanschlüsse der jeweiligen Regelverstärker zur variablen Verstärkung 1165, 1165a konstant zu sein. Auf diese Art und Weise wird die Amplitude so gesteuert, daß sie konstant ist (in diesem Fall werden die Reproduktionsausgangssignale des fixierten Kopfs 1137, der die Frequenzen f&sub1;, f&sub2; hat, so gesteuert, daß sie gleiche Amplituden haben), unabhängig von der Veränderung der mechanischen Positionssteuerung der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 1145, 1145a, der Temperaturcharakteristika, der Veränderung mit der Zeit, etc.

(9) Achtes Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung

Fig. 82 ist ein Schaltdiagramm eines achten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung. Diese Vorrichtung hat denselben Aufbau wie die Vorrichtung, die in Fig. 81 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Steuerung des Magnetfeldpegels durch Einstellen von nur einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1245a ausgeführt wird. Das Bezugszeichen 1266 stellt eine Differentialverstärkung dar.
In diesem Beispiel werden die Signalanteile, die die Frequenzen f&sub1; und f&sub2; haben, von dem Reproduktionsausgang eines fixierten Kopfs 1237 jeweils durch Bandpaßfilter 1251, 1252a herausgezogen und an die Abtasthalteschaltkreise 1254, 1254a jeweils geliefert. Der Differentialverstärker 1266 erhält die Differenz zwischen den Werten, die von den Abtasthalteschaltkreisen 1254, 1254a ausgegeben werden und liefert den Antriebsspannungspegel der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1254a an den Verstärker 1265 zur variablen Verstärkungsregelung. Auf diese Art und Weise werden der Reproduktionsausgangspegel von der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1245 und der Reproduktionsausgangspegel der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1245a eingestellt, um gleich zu sein. Dieses Beispiel erzeugt einen dazu ähnlichen Effekt wie jener des Beispiels, das in Fig. 81 gezeigt ist.
Durch Hinzufügen des Wechselstrommagnetfeldregelsystems zur Regelung der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen 1245, 1245a, ist es möglich, die Genauigkeit des Regelsystems für die bewegliche Kopfposition, das in Fig. 74 gezeigt ist, aufrecht zu erhalten, sogar wenn dort eine Schwankung der Einstellung der Montageposition der wechselstrommagnetfelderzeugenden Wicklungen 945, 945a, der Temperaturcharakteristika, der Veränderung mit der Zeit oder dergleichen vorherrscht.
Obwohl die Vorrichtungen, die in den Fig. 64 bis 82 gezeigt sind, analoge Schaltkreisaufbauten haben, ist es selbstverständlich möglich, daß der Ausgang eines Reproduktionssignalverstärkers oder eines Bandpaßfilters einer Analog-Digital-Umwandlung unterworfen kann, und das nach den Verarbeitungsschritten wie einer Subtraktion, einer Abtasthaltung und einer Kompensationsfilterung durch einen digitalen Schaltkreis oder eine Software in einem Mikrocomputer möglich ist, daß das verarbeitete Ausgangssignal einer Digital- Analog-Umwandlung unterzogen werden darf, um eine Betätigungsvorrichtung anzutreiben.

(10) Wechselstrommagnetfelderzeugungsvorrichtung

Der Aufbau einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung wird nun detailliert erläutert.
Um die Flußdichte in Abhängigkeit von den Örtlichkeiten schnell zu verändern ist es zuerst notwendig, magnetische Flüsse zu konzentrieren. Es gibt zum Beispiel ein Verfahren zur Konzentration von magnetischen Flüssen durch Anwendung eines Stroms an Wicklungen, die einander gegenüberliegen, wie in Fig. 67 gezeigt ist, um die Wicklungen voneinander abzustoßen.
Wie in Fig. 73 gezeigt ist, sind die magnetischen Flüsse in dem Bereich zwischen den Wicklungen konzentriert. Da sich magnetische Flüsse von dem Kern entfernt befinden, zerstreuen sie sich schnell und die Flußdichte wird niedrig. Deshalb ist dieses Verfahren vorzuziehen, weil sich die Flußdichte in den Örtlichkeiten unterscheidet. Die Veränderung der Flußdichte bezieht sich hier nicht auf eine Änderung in der Anzahl der magnetischen Flüsse in einer bestimmten Position, sondern auf eine Änderung der Flußdichte in der Richtung, in der ein beweglicher Kopf magnetische Flüsse in Bezug zur Axialrichtung der drehbaren Trommel, wie vorstehend beschrieben wurde, erfassen kann. Es ist deshalb notwendig, die Richtung des magnetischen Flusses, der durch eine Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung erzeugt wird, zu untersuchen. Fig. 83 zeigt schematisch den Koordinationsplan zur Prüfung der magnetischen Feldverteilung einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1345. Die Bezugszeichen 1345U und 1345L bezeichnen Wicklungen, 1345c einen magnetischen Kern, der aus einem weichmagnetischen Material wie weiches Eisen zusammengesetzt ist, und 1346 eine Wechselstrom-Stromquelle zur Aufbringung eines Stroms an die zwei Wicklungen 1345U, 1345L. Die Ebene A ist eine Ebene, deren Mittelachse L des magnetischen Kerns 1345c als die normale Linie hat und die den Mittelpunkt des Raums zwischen den zwei Wicklungen 1345U, 1345L schneidet. Die Ebene B ist eine Ebene, die parallel zur Ebene A ist und von dieser um d entfernt ist, und die Ebene C ist eine Ebene, die parallel zur Ebene A und zur Ebene B ist, und von der Ebene B um d entfernt ist und von der Ebene A um 2d entfernt ist. Die gekrümmte Oberfläche D ist ein Teil der Umfangsoberfläche eines Zylinders, der die Mittelachse in der gleichen Richtung wie die Mittelachse L des magnetischen Kerns 1345c hat, und die einen Radius R hat. Es wird angenommen, daß die gekrümmte Oberfläche D eine Umfangsoberfläche einer drehbaren Trommel darstellt und daß die Linien, wo die gekrümmte Oberfläche D die Ebenen A, B und C schneiden, die Ortskurven des beweglichen Kopfs darstellen.
Obwohl ein Wechselstrom tatsächlich auf die Wicklungen 1345U, 1345L aufgebracht wird, wird es hier angenommen, einen Gleichstrom zur Annehmlichkeit der Erläuterung des Prinzips daran anzulegen. Die Fig. 84 bis 86 zeigen schematisch, wie die Vektoren des magnetischen Flusses auf jeder Ebene fließen, wenn ein Gleichstrom an die Wicklungen 1345U, 1345L aufgebracht wird, um zu bewirken, daß sich die Pole voneinander abstoßen. In jeder Zeichnung stellt der Kreis den Querschnitt des magnetischen Kerns dar und die Kurve X-X' eine Linie, wo jede Ebene die gekrümmte Oberfläche D schneidet.
In dem auf die Ebene A Bezug genommen wird, ist in dem. Bereich nahe des magnetischen Kerns 1345c, der Vektor des magnetischen Flusses auf der Ebene A groß und da magnetische Flüsse von dem Kern entfernt sind, nehmen sie einen Rundpfad, so daß der Vektor des magnetischen Flusses auf der Ebene A schnell reduziert wird.
Auf der Ebene B, die von der Ebene A um d entfernt ist, hat der Vektor des magnetischen Flusses auf der Ebene B sein Maximum in einem Bereich, der von dem Kern 1345c um ein bestimmtes Ausmaß entfernt ist, da die magnetischen Flüsse einen Rundpfad nehmen.
Dieses Phänomen ist das gleiche mit der Ebene C, aber da die magnetischen Flüsse einen Rundpfad nehmen, und sich der Vektor des magnetischen Flusses allmählich der Null annähert, ist der absolute Wert des Vektors kleiner als derjenige auf der Ebene B.
Wie oben beschrieben wurde, stellt die Kurve X-X' auf jeder Ebene die Ortskurve des beweglichen Kopfs dar und die Richtung, in der die magnetischen Flüsse durch den beweglichen Kopf erfaßt werden können, wird durch die Linie dargestellt, die die Punkte auf der Kurve X-X' verbinden. In Fig. 87 werden die magnetischen Flüsse in den Fig. 84 bis 86 in wechselstrommagnetische Flüsse umgewandelt und die gekrümmte Oberfläche D wird in eine flache Ebene entwickelt. Jede Gruppe der Pfeile stellt den Vektor eines magnetischen Flusses auf der Ebene D auf jeder Linie, wo die Ebene D die entsprechende Ebene schneidet, dar. Da die magnetischen Flüsse Wechselstrommagnetflüsse sind, ist der Vektor durch ein Paar Pfeile, die in die entgegengesetzten Richtungen deuten, dargestellt.
Die Fig. 88 bis 90 zeigen den Wellenformausgang durch die induzierte elektromotorische Kraft des beweglichen Kopfs, der die Linien passiert hat, wo jeweils die Ebenen A, B und C die gekrümmte Oberfläche D schneiden, unter der Annahme, daß die magnetische Flußverteilung so ist, wie sie in Fig. 87 gezeigt ist. Wie aus den Ausgangswellenformen offensichtlich hervorgeht, unterscheidet sich der Spitzenpegel der Ebenen. In diesem Beispiel ist der Spitzenpegel auf der Ebene B der höchste. Mit anderen Worten, der Spitzenpegel ist eine nicht lineare Funktion, die von dem Versatzbetrag des beweglichen Kopfs in der Axialrichtung der drehbaren Trommel abhängt. Es ist deshalb möglich, die absolute Position des beweglichen Kopfs durch Erfassen des Spitzenpegels der Ausgangswellenform zu kennen.
Um die Position durch den beweglichen Kopf als einen Positionssensor zu steuern, ist die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1345 so angeordnet, daß der bewegliche Kopf in einem Bereich fixiert ist, in dem die Veränderung des Spitzenpegels der Ausgangswellenform groß ist, das heißt, in dem Bereich zwischen der Ebene A und der Ebene B, oder dem Bereich zwischen der Ebene B und der Ebene C in Fig. 87.
Die oben erläuterte Magnetfeldverteilung wird in dem Fall erhalten, in dem die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1345 durch eine spezifische Wechselstromspannung angetrieben wird. Die Magnetfeldverteilung ist eine Funktion, die auch von einer Spannungsamplitude abhängt. Deshalb kann die Position des beweglichen Kopfes gesteuert werden, indem die Spannung so gesteuert wird, daß die Veränderung des Spitzenpegels der Ausgangswellenform in Bezug zur Höhe des Kopfes maximiert wird.
Die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1345, die in einem Trommelboden vorgesehen ist, kann auf diese Art und Weise einen schädlichen Einfluß wie das Erzeugen eines Rauschens in dem linearen Audiokopf und das Löschen von Informationen auf dem Magnetband ausüben. Es ist ein Verfahren zur Abschirmung eines Magnetismus durch Abdecken eines Teils eines Magnetfelderzeugungselementes mit einem weichmagnetischen Material 1345s bekannt, wie in Fig. 91 gezeigt ist. Fig. 92 zeigt das weichmagnetische Material, in der Richtung gesehen, die durch die Pfeile Y-Y angezeigt ist, die in Fig. 91 gezeigt sind. Der oben beschriebene schädliche Einfluß wird auf diese Art und Weise verhindert.
Die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung 1345 hat in diesem Beispiel den Aufbau, der in Fig. 83 gezeigt ist, um magnetische Flüsse zu konzentrieren. Alternativ kann sie einen Aufbau haben, wie diejenigen, die in den Fig. 93 und 94 gezeigt sind, obwohl die Sensitivität des Sensors verschlechtert ist.
In den oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtungen ist die mechanische Genauigkeit zur Montage der Magnetfelderzeugungswicklung 640 beispielsweise in Fig. 63 ausreichend, sogar wenn eine Veränderung der Temperatur und der Zeit berücksichtigt wird. Das heißt, wenn die Genauigkeit zur Montage der Wicklung 640 ausreichend niedriger als die tolerierbare Genauigkeit zum Fixieren der Position des beweglichen Kopfes 616 ist, ist es möglich, die Höhe des beweglichen Kopfes 616 in der Position festzusetzen, die durch die Montageposition der Magnetfelderzeugungswicklung 640 in der oben beschriebenen Art und Weise bestimmt wird.
Sogar in dem Fall, in dem die Genauigkeit zur Montage der Wicklung 640 niedrig ist, wenn eine drehbare Trommel, die mit einer Vielzahl beweglicher Köpfe versehen ist, wie in Fig. 63 gezeigt ist, verwendet wird, ist es möglich, die relative Höhe des beweglichen Kopfes gleich zu machen. (In diesem Fall ist es unmöglich, die Höhe des Kopfes auf der Grundlage der absoluten Höhe des beweglichen Kopfes 616 von der Bodenbasis, die die drehbare Trommel 605 abstützt, zu steuern).
Es ist ferner möglich, die Höhe des beweglichen Kopfes 616 gleich der Höhe des fixierten Kopfes auf der drehbaren Trommel zu machen.
Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, die absolute Höhe des beweglichen Kopfes so zu steuern, daß sie gleich zur Position ist, in der die Magnetfelderzeugungswicklung montiert ist, oder zu der absoluten Position des fixierten Kopfes, oder es ist möglich, die relative Höhe eines jeden Kopfes so zu steuern, daß sie gleich sind. In dem vorliegenden System wie beispielsweise im VHS-Format und dem B-Format gibt es jedoch einen Fall, in dem die Höhe des beweglichen Kopfes so gesteuert werden muß, daß sie nicht gleich zur Höhe des fixierten Kopfes ist, sondern daß sie ein wenig davon abweicht. Zusätzlich, in anderen Systemen wie einem Acht-Millimeter-Video und D-1- oder D-2-ddigital-VTR, wenn es möglich ist, die absolute Höhe des beweglichen Kopfes von der Bodenbasis auf eine vorbestimmte Höhe zu regeln, ist es möglich, eine genau aufgezeichnete Spur in Abhängigkeit von dem entsprechenden Bandformat zu erzeugen. Wenn die Wicklungsmontagegenauigkeit, die erforderlich ist, aufgrund der Berücksichtigung der Temperaturcharakteristika und einer Änderung mit der Zeit nicht so eng ist, wird die Arbeitsgenauigkeit, die für die Wicklung erforderlich ist, auch erniedrigt und die Einstellung der Wicklung wird leicht, was zur Reduzierung der Kosten des Systems führt. Deshalb wird eine Vorrichtung zur Erfassung der absoluten Höhe des beweglichen Kopfes von der Bodenbasis gefordert.
In den herkömmlichen Vorrichtungen ist es nun möglich, die Höhe des Kopfes an einem vorbestimmten Punkt bei jeder Drehung der drehbaren Trommel zu erfassen. Da sich der bewegliche Kopf manchmal innerhalb einer Drehung der Trommel aufgrund einer Veränderung der Spannung des Magnetbandes oder der Gleitreibung zwischen dem Band und dem Kopf bewegt, oder manchmal mechanisch vibriert, ist es notwendig, eine Messung wie eine Reduktion der mechanischen Resonanz durch Erhöhen der Steifigkeit der Kardanfedern der beweglichen Kopfbetätigungsvorrichtung durchzuführen (Fig. 65).
Demgemäß ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme beim Stand der Technik zu beseitigen, und eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung für ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät zu schaffen, das in der Lage ist, ein ausreichend breites Steuerungsfrequenzband festzulegen, ohne die Größe einer Betätigungsvorrichtung zu erhöhen, und dann die in der Lage ist, eine Dämpfungssteuerung der Betätigungsvorrichtung ohne Verwendung einer Differenzialeinrichtung durchzuführen.
Es ist ein Hilfsziel der vorliegenden Erfindung, eine bewegliche Kopfpositionssteuervorrichtung für magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte zu schaffen, die in der Lage ist, den beweglichen Kopf zu regeln, um in einer vorbestimmten absoluten Höhe zu sein (die Höhe des Kopfes von der Bodenbasis), der zur Zeit der Aufzeichnung unabhängig von der Montagegenauigkeit für eine Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung positioniert ist und der in der Lage ist, die Abweichung der Höhe und die Vibration des beweglichen Kopfes innerhalb einer Umdrehung der drehbaren Trommel zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, daß ein ideales Aufzeichnungsspurführungsmuster in einem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät erzeugt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein bewegliches Kopfpositionssteuergerät vorgesehen, wie es in Anspruch 1 definiert ist, das einen Magnetkopf aufweist, der auf einer drehbaren Trommel befestigt ist, eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung, zur Bewegung des Magnetkopfes in einer vorbestimmten Richtung axial zur Trommel mit einer Geschwindigkeit, die einem Antriebssignal entspricht, wobei die Vorrichtung, die zur Vorsehung des Antriebssignals bestimmt ist, so ist, daß sie die Position des Kopfes steuert, wenn sich die Trommel dreht und folgendes aufweist:
eine Positionserfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position des Magnetkopfes in der vorbestimmten Richtung und zur Ausgabe des Ergebnisses als ein Positionsablenkungssignal; und
eine Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung zur Lieferung eines Signals an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung als ein Antriebssignal, das eine Rückkopplungskomponente zur Dämpfung der Magnetkopfbewegungsvorrichtung enthält, und
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung ferner eine Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung zum elektrischen Simulieren der Betätigung der Magnetkopfbewegungsvorrichtung auf der Grundlage des Antriebssignals und des Positionsablenksignals aufweist, wobei davon die Geschwindigkeit des Magnetkopfs in der vorbestimmten Richtung abgeschätzt wird und den abgeschätzten Wert, der mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird, ausgibt, und
wobei die Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Dämpfung ausweist, die dazu angeordnet ist, das Antriebssignal durch Subtrahieren des Ausgangs der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung von einem Signal, das von einem anderen Schaltkreis geliefert wird, zu erhalten.
Mit diesem Aspekt ist es möglich, die Magnetkopfbewegungsvorrichtung (eine Betätigungsvorrichtung zur Beispiel) durch die Subtraktion eines Antriebssignals dämpfen, mit anderen Worten durch eine elektrische Vorrichtung oder eine Software-Einrichtung. Es ist möglich, die mechanische Resonanz der Magnetkopfbewegungsvorrichtung zu unterdrücken und die Steuerbarkeit davon durch ein solches Dämpfen zu verbessern.
Zusätzlich ist es möglich, eine große Rückkopplungsverstärkung zur Dämpfung speziell für den Fall, in dem eine genaue Schätzung der Geschwindigkeit des Magnetkopfes möglich ist, herzunehmen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Bewegungskopfpositionssteuerungsvorrichtung für ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, wie es in Anspruch. 20 definiert ist, geschaffen, aufweisend einen Magnetkopf, der auf einer drehbaren Trommel befestigt ist, eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung zur Bewegung des Kopfes in einer vorbestimmten Richtung axial zur Trommel mit einer Geschwindigkeit, die einem Antriebssignal entspricht und von einem Typ ist, der eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt, die die Geschwindigkeit der Bewegung des Kopfes anzeigt, im Inneren der Magnetkopfbewegungsvorrichtung, wenn das Antriebssignal aufgebracht wird:
Wobei die Vorrichtung, die dazu dient, das Antriebssignal zu schaffen, so ist, damit die Position des Kopfes gesteuert wird, wenn sich die Trommel dreht, und aufweisend
eine äquivalente Wicklung, die eine Induktivität hat, die annähernd gleich zu jener der Magnetkopfbewegungsvorrichtung zur elektrischen Simulation der Magnetkopfbewegungsvorrichtung ist, und dazu angepaßt ist, eine elektromotorische Gegenkraft zu erzeugen, die Bewegungsgeschwindigkeit des Kopfes abschätzt, im Inneren der äquivalenten Wicklung, wenn das Antriebssignal aufgebracht wird;
eine Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung zur Abschätzung der Geschwindigkeit der Bewegung des Magnetkopfes in der vorbestimmten Richtung, um die elektromotorischen Gegenkraft, die in der äquivalenten Wicklung erzeugt wird, zu erfassen, und um den abgeschätzten Geschwindigkeitswert, der um einen vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird, auszugeben; und
eine Rückkopplungs- und Dämpfungsfläche zur Lieferung eines Signals, das durch Subtraktion des Ausgangs der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung von einem Signal von einem anderen Schaltkreis der Geschwindigkeitsabschätzung von einem Signal von einem anderen Schaltkreis erhält, zu der Magnetkopfbewegungsvorrichtung als ein Antriebssignal, um die Magnetkopfbewegungsvorrichtung zu dämpfen.
Mit dem zweiten Aspekt wird annähernd die gleiche Funktion und Auswirkung erhalten, wie mit dem ersten Aspekt.
Der zweite Aspekt unterscheidet sich jedoch von dem ersten Aspekt dadurch, daß die Dämpfung auf eine elektrische Dämpfung und im Fluß und der Bewegung der Dämpfung beschränkt ist. Obwohl de Betrag der Dämpfung in dieser Konstruktion geringer ist, da die Konstruktion kostengünstig ist, ist dies für ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät geeignet, in dem die Magnetkopfpositionssteuervorrichtung hauptsächlich zur Steuerung der Position des beweglichen Kopfes zur Zeit einer besseren Wiedergabe verwendet wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät vorgesehen, das einen Magnetkopf aufweist, der auf einer drehbaren Welle montiert ist, eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung zur Bewegung des Magnetkopfes in eine vorbestimmte Richtung axial zur Trommel mit einer Geschwindigkeit, die einem Antriebssignal entspricht, und eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Schaffung des Antriebssignals, wobei, wie in Anspruch 15 definiert ist:
das Gerät ferner ein Magnetfelderfassungselement aufweist, das auf der Umfangsoberfläche der drehbaren Trommel in einer vorbestimmten Position der Axialrichtung der drehbaren Trommel so angeordnet ist, daß es ein magnetisches Feld erfaßt, und
eine Betätigungssteuerung zur Steuerung der Position des Magnetkopfes in der axialen Richtung der drehbaren Trommel, um gleich zu jener des magnetischen Felderfassungselementes zu sein;
die Magnetkopfbewegungsvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung ist, die eine Wicklung umfaßt, die außerhalb der drehbaren Trommel in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, daß sie der Umfangsoberfläche der drehbaren Trommel so gegenüberliegt, daß sie ein Magnetfeld in Abhängigkeit von der Lieferung eines Wechselstroms erzeugt und auf der eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, wenn das magnetische Feld durch den Magnetkopf und das Magnetfelderfassungselement während der Drehung der drehbaren Trommel geschnitten wird und eine Absoluthöhenkorrekturschleife zur Korrektur des Antriebssignals, so daß der Antriebssignalausgang, wenn die elektromotorische Kraft auf der Wicklung durch den Magnetkopf erzeugt wird, die gleich zum Antriebsausgangssignal ist, wenn die elektromotorische Kraft auf der Wicklung durch das Magnetfelderfassungselement erzeugt wird; und
die Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung ferner aufweist, zusätzlich zur Vorrichtung zur Dämpfung auf der Grundlage des geschätzten Geschwindigkeitswert, der von der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung erhalten wird, eine Positionsregelschleife zur Korrektur des Antriebssignals in Abhängigkeit von dem Positionsablenksignal.
Mit diesem dritten Aspekt wird die Position des Magnetkopfes so gesteuert, daß sie bei einer vorbestimmten absoluten Höhe ist. Folglich ist es möglich, die Position des Magnetkopfes unabhängig von der Montagegenauigkeit für den Magnetkopf oder dergleichen zu steuern. Zusätzlich ist es möglich, ein ideales Aufzeichnungsspurführungsmuster zu erzeugen, während die Abweichung der Höhe des beweglichen Kopfes und die Vibration davon innerhalb einer Umdrehung der drehbaren Trommel beim magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät verschiedener Formate unterdrückt wird.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, wobei, wie in Anspruch 19 definiert ist:
die Betätigungsvorrichtung ferner eine Steuerungsvorrichtung umfaßt, die die Absoluthöhenkorrekturschleife zur Steuerung der Position des Magnetkopfes in der Axialrichtung der drehbaren Trommel enthält, so daß, wenn die elektromotorische Kraft durch den Magnetkopf auf der Wicklung erzeugt wird, der Antriebssignalausgang gleich dem Antriebssignalausgang ist, wenn die elektromotorische Kraft durch das magnetische Felderfassungselement auf der Wicklung erzeugt wird, durch die Absolut-Lichtkorrekturschleife, die ein Signal an eine Betätigungsvorrichtung liefert; und
ein drehbarer Transformator, der Kanäle hat, die jeweils dem magnetischen Felderfassungselement und dem Magnetkopf entsprechen und den Magnetkopf und das magnetische Felderfassungselement, die zusammen mit der Drehung der drehbaren Trommel drehen, mit der Betätigungsvorrichtungssteuerung, die nicht zusammen mit der Drehung der drehbaren Trommel dreht, verbinden.
Mit diesem vierten Aspekt ist es möglich, die Funktion und die Leistung des dritten Aspekts mit derselben Leichtigkeit wie im zweiten Aspekt hervorzubringen.
Bei der Konstruktion gemäß den ersten und dritten Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die genaue Geschwindigkeit. unter Verwendung einer Beobachtungseinrichtung gemäß der modernen Steuerungstheorie als die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung abgeschätzt werden. Eine Identitäts- und Minimalreihenfolgebeobachtungseinrichtung sind typisch für solch eine Beobachtungseinrichtung. Ein Identitätsbeobachtungseinrichtung, die für die vorliegende Erfindung geeignet ist, ist aus den folgenden Elementen zusammengesetzt:
A) ein Modellblock zur elektrischen Simulation des Verhaltens der Magnetkopfbewegungsvorrichtung (oder Betätigungsvorrichtung) und zur Ausgabe der abgeschätzten Werte der Position des Magnetkopfes in eine vorbestimmte Richtung (zum Beispiel in der Axialrichtung der drehbaren Trommel) und der Geschwindigkeit des beweglichen Kopfes; und
B) eine abgeschätzte Geschwindigkeitsausgabevorrichtung zur Vervielfachung des abgeschätzten Werts der Geschwindigkeit, die von dem Modellblock durch einen vorbestimmten Koeffizienten herausgenommen ist und das Produkt ausgibt.
Um die Funktion zu stabilisieren enthält die codimensionale Beobachtungseinrichtung vorzugsweise die folgende Elemente:
C) eine Ausgabevorrichtung für einen abgeschätzten Fehler zur Subtraktion des abgeschätzten Werts der Magnetkopfposition, die von dem Modellblock ausgegeben wird, von dem Positionsablenksignal und zum Ausgeben der Differenz als einen abgeschätzten Fehler; und
D) eine Vorrichtung zur Rückführung des abgesetzten Fehlers zum Modellblock.
In den ersten und dritten Aspekten kann die Identitätsbeobachtungseinrichtung den folgenden Aufbau verwenden:
A) die Magnetkopfbewegungsvorrichtung (oder die Betätigungsvorrichtung) enthält einen fixierten Abschnitt zur Lieferung eines konstanten magnetischen Feldes und einen beweglichen Abschnitt zur Erzeugung eines magnetischen Feldes in Abhängigkeit von dem Antriebssignal, und der in einer vorbestimmten Richtung entfernt wird (zum Beispiel in der Axialrichtung der drehbaren Trommel) durch die Verknüpfung zwischen dem erzeugten magnetischen Feld und dem konstanten magnetischen Feld; und
B) die Positionserfassungsvorrichtung enthält einen Magnet, der an dem beweglichen Abschnitt fixiert ist, einen Hallsensor zur Erfassung des magnetischen Feldes, das durch den Magneten erzeugt wird, der an dem befestigten Abschnitt befestigt ist, und eine Vorrichtung zur Ausgabe des Positionsablenksignals, das die Position des magnetischen Kopfes in der vorbestimmten Richtung auf der Grundlage des magnetischen Feldes, das durch den Hallsensor erfaßt ist, zeigt.
In diesem Fall, wenn die Positionserfassungsvorrichtung ferner eine Vorrichtung zur magnetischen Abschirmung des Magneten und des Magnetkopfes enthält, werden gute magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabebefunktionen aufrechterhalten.
Die Positionserfassungsvorrichtung kann auch die folgende optische Konstruktion haben, das heißt, die Positionserfassungsvorrichtung kann aus folgendem zusammengesetzt sein:
A) ein Lichtausgabeabschnitt, der an dem fixierten Abschnitt befestigt ist, um Licht auszusenden; und
B) ein Lichtempfangsabschnitt, der an den beweglichen Abschnitten befestigt ist, um das Licht, das von dem Lichtausgangsabschnitt ausgegeben wird, zu empfangen, den Grad des Ungleichgewichtes der Menge des empfangenen Lichts zu erfassen, und das Positionsablenksignal, das die Position des magnetischen Kopfes anzeigt, ausgibt.
Dies Bauart der optischen Konstruktion kann einen ähnlichen Effekt wie den Effekt, der durch die magnetische Positionserfassung erzielt wird, erzeugen.
Die folgende Abwandlung ist auch möglich. Das heißt, die Positionserfassungsvorrichtung kann zusammengesetzt sein aus:
A) ein Lichtausgabeabschnitt, der an dem fixierten Abschnitt befestigt ist, um Licht auszusenden;
B) ein Reflexionsabschnitt, der an dem beweglichen Abschnitt befestigt ist, so daß das Licht, das von dem Lichtausgabeabschnitt ausgesandt wird, reflektiert wird; und
C) ein Lichtempfangsabschnitt zur Aufnahme des Lichts, das durch den Reflexionsabschnitt reflektiert wird, dabei den Grad des Ungleichgewichts des Betrages an Licht, das empfangen wird, zu erfassen, und das Positionsablenksignal auszugeben, das die Position des Magnetkopfes anzeigt.
Diese Art von optischer Konstruktion kann wieder einen ähnlichen Effekt wie den Effekt, der durch die magnetische Positionserfassung erhalten wird, erzeugen.
In dem Fall einer solchen optischen Positionserfassung ist eine Konstruktion, in der der Lichtempfangsabschnitt in eine Vielzahl von Lichtaufnahmestücken in der vorbestimmten Richtung unterteilt ist und jede Differenz zwischen diesen Lichtempfangsstücken als Grad des Ungleichgewichts des Betrages an empfangenem Licht erfaßt wird, vorzugsweise einfach.
Bei einer solchen Konstruktion ist es möglich, die Betätigungsvorrichtung von dem Antrieb zu trennen (das heißt Schaltkreisabschnitt). Sowohl die Konstruktion, in der der Antrieb und die Geschwindigkeitabschätzvorrichtung an der drehbaren Trommel fixiert sind, als auch die Konstruktion, in der die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung, die Rückkopplungs- und Dämpfvorrichtung und der Antrieb außerhalb der drehbaren Trommel angeordnet sind, sind möglich. Im letzteren Fall können vorzugsweise Schlüpfringe zur Verbindung der Betätigungsvorrichtung mit dem Antrieb und der Positionserfassungsvorrichtung mit der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung jeweils vorgesehen sein.
Im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Konstruktion vorgesehen, bei der ein äquivalenter Widerstand, der annähernd den gleichen Widerstand zu jenem der Magnetkopfbewegungsvorrichtung aufweist, und die elektromotorische Gegenkraft, die in der äquivalenten Wicklung erzeugt wird, wird noch vorzugsweiser durch den äquivalenten Widerstand erfaßt. Es ist dadurch möglich, die Geschwindigkeit abzuschätzen und die Dämpffunktion mit einer beträchtlichen Genauigkeit auszuführen.
Wenn eine Stromrückkopplungsvorrichtung in dieser Konstruktion vorgesehen ist, ist es möglich, das zu verwenden, was Stromantrieb oder Spannungsantrieb zur Eignung in dessen geeignete Art und Weise durch Festlegen der Frequenzcharakteristik der Rückkopplungsverstärkung bezeichnet wird. In diesem Fall sind eine Antriebsstromerfassungsvorrichtung zur Erfassung und zur Ausgabe des Antriebssignal, das an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung als ein Antriebsstrom geliefert wird, und eine erste Bandbegrenzungsvorrichtung zur Begrenzung des erfaßten Antriebsstroms auf ein vorbestimmtes Frequenzband notwendig. Die Stromrückkopplungsvorrichtung subtrahiert den Antriebsstrom mit dem Frequenzband davon, das von dem Antriebssignal, das an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung geliefert wird, begrenzt ist, und liefert das somit erhaltene Differenzsignal an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung als das Antriebssignal.
Wenn eine Differenzstromrückkopplungsvorrichtung in dieser Konstruktion vorgesehen ist, ist es möglich, das Dämpfungsband zu vergrößern. In diesem Fall sind eine Antriebsstromabschätzvorrichtung zum Umwandeln der elektromotorischen Gegenkraft, die durch die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung in einem Strom erfaßt wird, eine Antriebsstromfehlererfassungsvorrichtung zum Erhalt der Differenz zwischen dem umgewandelten Strom und dem Antriebsstrom, der durch die Antriebsstromerfassungsvorrichtung erfaßt wird und zur Ausgabe der Differenz als Differenzsignal, und eine zweite Bandbegrenzungsvorrichtung zur Begrenzung des Differenzsignals auf ein vorbestimmtes Frequenzband notwendig. Die Differenzstromrückkopplungsvorrichtung subtrahiert das Differenzsignal mit dem darauf begrenzten Frequenzband von dem Signal, das von einem anderen Schaltkreis geliefert wird, und liefert das somit erhaltene Differenzsignal an die Stromrückkopplungsvorrichtung.
In dem dritten Aspekt ist es vorzuziehen, daß eine Positionserfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position des Magnetkopfes in der Axialrichtung der drehbaren Trommel und der Ausgabe der erfaßten Position als das Ablenkungspositionssignal vorgesehen ist und die Betätigungsvorrichtungssteuerung eine Positionssteuerungsschleife enthält. Die Positionsteuerungsschleife korrigiert das Antriebssignal in Abhängigkeit von dem Positionsablenksignal.
Es ist ferner vorzuziehen, daß eine Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung zur Abschätzung der Geschwindigkeit des Magnetkopfes in der axialen Richtung der drehbaren Trommel auf der Grundlage des Positionserfassungssignals und des Antriebssignals vorgesehen ist, und das die Betätigungsvorrichtungssteuerung eine Dämpfungsschleife enthält. Die Dämpfungsschleife dämpft das Antriebssignal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung abgeschätzt wurde.
Es ist wünschenswert, daß die offene Regelkreisverstärkung der Positionssteuerungsschleife in dem Hochfrequenzband durch einen Positionssteuerungskompensator erhöht wird, während die offene Regelkreisverstärkung der Korrekturschleife für die absolute Höhe im Niederfrequenzband durch einen Niederfrequenzkondensator erhöht wird.
Diese drei Rückkopplungsschleifen, nämlich die Rückkopplungsschleifen zur Dämpfung, zur Positionssteuerung und zur Korrektur der absoluten Höhe, können durch Verwendung einer Software realisiert werden. In diesem Fall ist die Geschwindigkeitsabstützvorrichtung ein Prozessor zur Ausführung einer Hauptroutine, die eine Beobachtungsroutine, eine Positionssteuerroutine, eine Korrekturroutine für die absolute Höhe, eine Subtraktionsroutine und eine Ausgaberoutine enthält, die jedesmal durchgeführt wird, wenn ein Zeitimpuls empfangen wird.
Jede der Routinen wird im folgenden detailliert erläutert.
In der Beobachtungsroutine wird zuerst das Verhalten der Betätigungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Antriebssignal simuliert und der abgeschätzte Wert der Geschwindigkeit des Magnetkopfes in der axialen Richtung der drehbaren Trommel wird um einen vorbestimmten Koeffizienten mulitpliziert und das Produkt wird in einer Variablen O&sub1; gespeichert.
In der Positionssteuerroutine wird als nächstes das Antriebssignal so gefiltert, daß die Verstärkung im Hochfrequenzband zunimmt und das Ergebnis wird in einer Variablen O&sub2; gespeichert.
In der Korrekturroutine für die absolute Höhe wird das Antriebssignal so gefiltert, daß die Verstärkung im Niederfrequenzband zunimmt und das Ergebnis wird in einer Variablen O&sub3; abgespeichert.
Bei der Subtraktionsroutine wird O&sub3; - O&sub2; - O&sub1; berechnet.
Schließlich wird in der Ausgaberoutine das Ergebnis von O&sub3; - O&sub2; - O&sub1; zur Betätigungsvorrichtung ausgegeben.
Durch Realisierung dieser Rückkopplungsschleifen unter Verwendung einer Software wird der Aufbau der beweglichen Kopfpositionssteuerungsvorrichtung vereinfacht.
Die obige und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen klar, wenn die beigefügten Zeichnungen berücksichtigt werden. In denen:
Fig. 1 ein Beispiel einer Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung zeigt, die eine Hardwarestruktur hat;
Fig. 2 die Frequenzcharakteristitik einer Betätigungsvorrichtung zeigt, insbesondere den Unterschied der Charakteristik, die von der Anwesenheit oder Abwesenheit der in Fig. 1 gezeigten Beobachtungseinrichtung abhängt;
Fig. 3 einen komplexen Plan der Polepositionierung der Betätigungsvorrichtung, der Polepositionierung einer Beobachtungseinrichtung und der Polepositionierung eines Regelsystems zeigt.
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Konstruktion eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist, die die Beobachtungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, beinhaltet, mit einer Perspektivansicht einer drehbaren Trommel und der Umgebung davon, die dazugefügt ist;
Fig. 5 eine Perspektivansicht der Anordnung auf der gedruckten Schaltplatine im ersten Ausführungsbeispiel ist, mit einer teilweise vergrößerten Ansicht in der Form eines Blockdiagramms;
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Betätigungsvorrichtung ist, die einen Hallsensor enthält, der im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Fig. 7 eine teilgeschnittene Ansicht einer Betätigungsvorrichtung ist, die einen Hallsensor enthält, die in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 eine Schnittansicht einer Betätigungsvorrichtung ist, die eine optische Positionserfassungsvorrichtung enthält, die in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 eine Teilschnittansicht einer Betätigungsvorrichtung ist, die eine optische Positionserfassungsvorrichtung enthält, die in einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und die eine Abwandlung der Betätigungsvorrichtung ist, die in Fig. 8 gezeigt ist;
Fig. 10 das Prinzip der Positionserfassung mittels der Betätigungsvorrichtung, die in Fig. 9 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 11 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, in dem ein Schaltkreisaufbau wie eine Beobachtungseinrichtung außerhalb einer Trommel angeordnet ist;
Fig. 12 die Charakteristika eines Steuersystems zeigt, insbesondere die Charakteristika einer jeden Schleife;
Fig. 13 die Charakteristika eines Steuersystems zeigt, insbesondere die elektrische Dämpfungsfunktion in einer Betätigungsvorrichtung;
Fig. 14 die Charakteristika eines Steuersystems zeigt, insbesondere die Ausgangscharakteristik eines Capstanmotors;
Fig. 15 die Charakteristik eines Steuersystems zeigt, insbesondere die Ausgangscharakteristik eines Capstanmotors;
Fig. 16 die Konstruktion eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, die ein Taumelsystem verwendet;
Fig. 17 den Aufbau eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, das eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 16 gezeigt ist, ist;
Fig. 18 die Magnetköpfe im siebten Ausführungsbeispiel in dem Zustand der Spurführung auf dem Magnetband zeigt;
Fig. 19 ein Schaltdiagramm einer Beobachtungseinrichtung ist, die aus einem Analogschaltkreis zusammengesetzt ist;
Fig. 20 den Aufbau einer Dämpfungssteuerung zur Ausführung eines Dämpfungssystems durch Rückkopplung einer elektromotorischen Gegenkraft zeigt;
Fig. 21 ein Schaltdiagramm der verbesserten Dämpfungssteuerung, die in Fig. 20 gezeigt ist, ist;
Fig. 22 eine teilweise geschnittene Ansicht des Aufbaus des Inneren der Trommel in einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 23 die Anordnung der Köpfe auf der Cardanfeder im achten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 22 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 24 den Aufbau einer Magnetfelderfassungseinrichtung in einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 25 ein Schaltdiagramm des Aufbaus eines Erfassungssignalverstärkers einer Erfassungseinrichtung für eine absolute Höhe in einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 26 den Funktionsmodus für einen Schalttransistor in Bezug zu einer Umdrehung der drehbaren Trommel zeigt;
Fig. 27 eine Draufsicht eines Beispiels der Anordnung von Köpfen in einem VHS-System oder dergleichen ist;
Fig. 28 die Anordnung der Kanäle des Drehtransformators im Falle der in Fig. 27 gezeigten Kopfanordnung zeigt;
Fig. 29 schematisch das Verhältnis zwischen dem Kanal zur Aufbringung eines Aufzeichnungsstroms und einem Kanal zur Erfassung der Höhe eines Kopfes zeigt, für den Fall der Verwendung der in Fig. 27 gezeigten Kopfanordnung;
Fig. 30 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines zwölften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist, das eine Dämpfungsschleife, eine Positionssteuerschleife und ein Korrekturschleife für die absolute Höhe hat;
Fig. 31 die Frequenzcharakteristik einer jeden in Fig. 30 gezeigten Schleife zeigt;
Fig. 32 die Frequenzcharakteristik der offenen Regelkreisverstärkung einer jeden Schleife in einer Konstruktion zeigt, die sich von derjenigen in Fig. 31 gezeigten unterscheidet;
Fig. 33 die Verstärkungsfrequenzcharakteristik eines Weichtastfilterabschnitts eines Niederfrequenzkompensators zeigt;
Fig. 34 die Verstärkungsfrequenzcharakteristik eines primären Tiefpaßfilterabschnitts des Niederfrequenzkompensators zeigt;
Fig. 35 die Verstärkungsfrequenzcharakteristik eines sekundären Tiefpaßfilterabschnitts des Niederfrequenzkompensators zeigt;
Fig. 36 einen Aufbau eines Niederfrequenzkompensators zeigt, der aus einer Kaskadenverbindung von drei unterschiedlichen Filtern zusammengesetzt ist, die jeweils die in den Fig. 33, 34 und 35 gezeigten Charakteristika haben;
Fig. 37 die Verstärkungsfrequenzcharakteristik eines Tiefpaßfilterabschnitts einer Positionskompensationssteuerung zeigt;
Fig. 38 die Verstärkungsfrequenzcharakteristik eines Hochpaßfilterabschnitts der Positionskompensationssteuerung zeigt;
Fig. 39 der Aufbau einer Positionskompensationssteuerung zeigt, die aus einer Kaskadenverbindung der zwei unterschiedlichen Filter zusammengesetzt ist, die jeweils die Charakteristik haben, die in den Fig. 37 und 38 gezeigt sind;
Fig. 40 ein Flußdiagramm der Verfahrensabläufe der Hauptroutine eines Steuerprogramms ist, für den Fall der Realisierung einer Beobachtungseinrichtung unter Verwendung einer Software;
Fig. 41 ein Flußdiagramm der Beobachtungsunterroutine in dem in Fig. 40 gezeigten Ablauf ist;
Fig. 42 ein Flußdiagramm der Positionssteuerungsunterroutine in dem in Fig. 40 gezeigten Ablauf ist;
Fig. 43 ein Flußdiagramm der Korrekturunterroutine für die absolute Höhe in dem in Fig. 40 gezeigten Ablauf ist;
Fig. 44 eine Perspektivansicht der Anordnung auf der gedruckten Schaltplatine in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, mit einer teilweise vergrößerten Ansicht in der Form eines Blockdiagramms;
Fig. 45 den Aufbau eines vierzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, in dem ein Schaltkreisaufbau wie eine Beobachtungseinrichtung außerhalb einer Trommel angeordnet ist;
Fig. 46 eine Draufsicht des Aufbaus eines Beispiels des beweglichen Kopfs in einer herkömmlichen Vorrichtung ist;
Fig. 47 die Deformation eines Bimorph zeigt, wenn ein Ablenksignal daran aufgebracht wird;
Fig. 48 das Verhältnis zwischen der wirksamen Länge eines Bimorph und dem Betrag der Neigung eines Magnetkopfes zeigt;
Fig. 49 eine Draufsicht des Aufbaus eines Beispiels eines beweglichen Kopfes in einer herkömmlichen Vorrichtung ist, die eine verbesserte Konstruktion ist, wie in Fig. 46 gezeigt ist;
Fig. 50 eine Draufsicht des Aufbaus eines Beispiels eines beweglichen Kopfes in einer herkömmlichen Vorrichtung ist, die eine verbesserte Konstruktion ist, die in Fig. 49 gezeigt ist;
Fig. 51 ein Beispiel der Frequenzcharakteristika eines Bimorphs ist;
Fig. 52 eine Drausicht des Aufbaus eines Beispiels einer Betätigungsvorrichtung in einer herkömmlichen Vorrichtung ist;
Fig. 53 ein Blockdiagramm ist, des ersten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung;
Fig. 54 ein Taumelservosystem schematisch zeigt;
Fig. 55 ein Beispiel der Frequenzcharakteristika der Betätigungsvorrichtung zeigt, die in Fig. 52 gezeigt ist;
Fig. 56 eine teilweise geschnittene Ansicht eines zweiten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung in der Nähe einer Trommel ist;
Fig. 57 eine Schnittansicht des zweiten Beispiels ist, das in Fig. 56 gezeigt ist, entlang der Linie A-A;
Fig. 58 eine Draufsicht einer Betätigungsvorrichtung ist;
Fig. 59 eine Schnittansicht der Betätigungsvorrichtung ist, die in Fig. 58 gezeigt ist, entlang der Linie B-B;
Fig. 60 eine Schnittansicht der Betätigungsvorrichtung ist, die in Fig. 58 gezeigt ist, entlang der Linie C-C;
Fig. 61 ein Beispiel der Anordnung von Magnetköpfen zeigt;
Fig. 62 ein Blockdiagramm eines Steuersystems ist;
Fig. 63 die Anordnung eines Magnetfeldgenerators zeigt;
Fig. 64 ein Blockdiagramm eines dritten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung ist;
Fig. 65 die Charakteristik eines Differentialverstärkers zeigt;
Fig. 66 eine Schnittansicht einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung ist;
Fig. 67 die Richtung zeigt, in der magnetische Flüsse durch die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung erzeugt werden;
Fig. 68 ein Blockdiagramm eines vierten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung ist,
Fig. 69 eine vergrößerte Ansicht des Teils A in Fig. 68 ist;
Fig. 70 das Verhältnis zwischen dem Antriebsstrom für die Magnetkopfbetätigungsvorrichtung und dem Betrag des Versatzes des beweglichen Kopfes zeigt, wobei das Verhältnis eine hysterese Charakteristik hat;
Fig. 71 das Aufzeichnungsspurführungsmuster zeigt, in dem Fall, in dem das Verhältnis, das in Fig. 70 gezeigt ist, im vierten Beispiel zutrifft;
Fig. 72 das Verhältnis zwischen der Amplitude einer Signalspannung und der Höhe eines Kopfes zeigt;
Fig. 73 magnetische Flüsse zeigt, die durch die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung erzeugt werden;
Fig. 74 ein Blockdiagramm eines fünften Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung ist;
Fig. 75 den Reproduktionsausgang des fixierten Kopfes im fünften Beispiel, das in Fig. 54 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 76 den Reproduktionsausgang des beweglichen Kopfes im fünften Ausführungsbeispiel vor der Steuerung und nach der Steuerung zeigt;
Fig. 77 den Reproduktionsausgang des beweglichen Kopfes im fünften Beispiel nach der Steuerung zeigt;
Fig. 78 ein Blockdiagramm eines sechsten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung ist;
Fig. 79 den Synchronerfassungsausgang im sechsten Beispiel, das in Fig. 78 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 80 ein Beispiel der Anordnung von Köpfen zeigt;
Fig. 81 ein Blockdiagramm eines siebten Beispiels einer herkömmlichen Vorrichtung ist;
Fig. 82 ein Blockdiagramm eines achten Beispiels einer herkömmlichen ist;
Fig. 83 eine Koordinatenebene zur Prüfung der Magnetfeldverteilung einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung zeigt;
Fig. 84 die Magnetfeldverteilung auf der Ebene A in Fig. 83 zeigt;
Fig. 85 die Magnetfeldverteilung auf der Ebene B in Fig. 83 zeigt;
Fig. 86 die Magnetfeldverteilung auf der Ebene C in Fig. 83 zeigt;
Fig. 87 die Magnetfeldverteilung auf der Ebene D in Fig. 83 zeigt;
Fig. 88 den Wellenformausgang durch die induzierte elektromotorische Kraft des beweglichen Kopfes zeigt, die die Linie passiert, wo die Ebene A die gekrümmte Oberfläche D schneidet, die in Fig. 83 gezeigt ist;
Fig. 89 den Wellenformausgang durch die induzierte elektromotorische Kraft des beweglichen Kopfes zeigt, die die Linie passiert, wo die Ebene D die gekrümmte Oberfläche D schneidet, die in Fig. 83 gezeigt ist;
Fig. 90 den Wellenformausgang durch die induzierte elektromotorische Kraft des beweglichen Kopfes zeigt, die die Linie passiert, wo die Ebene C die gekrümmte Oberfläche D schneidet, die in Fig. 83 gezeigt ist;
Fig. 91 eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Schutzschildes mittels eines weichmagnetischen Materials zeigt;
Fig. 92 eine Schnittansicht des magnetischen Schutzschildes mittels eines weichmagnetischen Materials entlang der Linie Y-Y zeigt;
Fig. 93 den Aufbau eines Beispiels einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung zeigt; und
Fig. 94 den Aufbau eines anderen Beispiels einer Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung zeigt.
Die Konstruktionen und Funktionen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im nachfolgenden erläutert.

(1) Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung:

Um ein hochdichtes Aufzeichnen zu realisieren und eine erhöhte Wiedergabe bei einer hohen Geschwindigkeit ohne dem Erzeugen eines Rauschens auszuführen, ist es notwendig, eine Betätigungsvorrichtung zu verwenden, die einen weit bewegbaren Bereich hat und die erlaubt, daß der Magnetkopf in guten Kontakt mit dem Magnetband kommt. Unter Verwendung einer solchen Betätigungsvorrichtung wird der Versatz des Magnetkopfes mit einer solch großen Amplitude realisiert, damit es ermöglicht wird, daß der Magnetkopf einer Nichtlinearität einer Spur, die auf dem Magnetband ausgebildet ist, zu folgen und, daher wird eine gute Wiedergabe realisiert.
Auf der Grundlage dieser Voraussetzung wird in der vorliegenden Erfindung eine Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (im folgenden wird darauf als "Beobachtungseinrichtung" Bezug genommen) anstelle der Differentialeinrichtung im ersten Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung verwendet. Unter Verwendung einer Beobachtungseinrichtung wird die Zunahme eines Rauschens, das im ersten Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung unvermeidbar ist, verhindert und der Einfluß einer mechanischen Resonanz höherer Ordnung wird ausgeschlossen.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer Beobachtungseinrichtung. Eine Beobachtungseinrichtung ist eine Vorrichtung, die durch Anwendung von dem realisiert werden kann, was als moderne Steuerungstheorie bezeichnet wird. Die Beobachtungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine solche Beobachtungseinrichtung in der Form einer Identitätsbeobachtungseinrichtung.
In Fig. 1 wird eine Betätigungsvorrichtung durch Blöcke 1401, 1402 und 1403 dargestellt. Der Block 1401 stellt den mechanischen Teil der Betätigungsvorrichtung dar, 1402 eine Betätigungsvorrichtungswicklung und 1403 einen Antriebssignalverstärker. Die Antriebsspannung U(t) wird durch den Antriebssignalverstärker 1403 verstärkt, durch die Betätigungsvorrichtungswicklung 1402 in einen Strom umgewandelt und der Strom treibt den mechanischen Teil 1401 der Betätigungsvorrichtung an. Von dem mechanischen Teil 1401 wird der Ausgang eines Sensors versorgt, der der Betrag ist, der die Position des Magnetkopfs anzeigt. Das Symbol Kd stellt eine Antriebs-amp-Verstärkung dar und R den Widerstand der Betätigungsvorrichtung 1402. Das Symbol Kt stellt die Drehmomentkonstante des mechanischen Teils 1401 der Betätigungsvorrichtung dar, C eine Viskositätskonstante, M die Masse des beweglichen Abschnitts und k eine Federkonstante.
Diese Beobachtungseinrichtung wird durch einen Block 1411 dargestellt. Die Beobachtungseinrichtung 1411 ist aus Blöcken 1404 bis 1410 zusammengesetzt. Der Block 1405 hat eine Antriebs- amp-Verstärkung Kd, eine Kraftkonstante Kt und eine Umwandlungsverstärkung Kd · Kt/R, die durch den Widerstand R bestimmt wird und es ist ein Block, der die Funktion vom Ausgang der Antriebsspannung U(t) zur Umwandlung der Antriebsspannung U/(t) in das Antriebsdrehmoment der Funktionen der Betätigungsvorrichtung simuliert. Der Block 1406 ist ein Block, in dem die Umwandlungsverstärkung durch 1/(C + Ms) ausgedrückt wird und der Ausgang des Blocks 1406 hat eine Geschwindigkeitsdimension. Der Block 1407 ist ein Block, in dem die Umwandlungsfunktion 1/s ist, mit anderen Worten ein Integrationsblock, und der Ausgang davon hat eine Dimension des Versatzes. Der Block 1404 ist ein Block, in dem die Umwandlungsverstärkung k ist und der Ausgang des Blocks 1407 wird in ein Drehmoment umgewandelt und zum Block 1406 zurückgeleitet. Deshalb ist die Umwandlungsverstärkung von dem Ausgang des Blocks 1405 zum Block 1407 gleich 1/(Ms² + Cs + k), wenn ein Fehler (der Ausgang des Blocks 1408) nicht berücksichtigt wird. Wie anhand dieser Tatsache offensichtlich ist, ist die Beobachtungseinrichtung so konstruiert, daß die Umwandlungsverstärkung von dem Ausgang des Blockes 1405 zum Block 1407 gleich der Übertragungsfunktion der Betätigungsvorrichtung ist. Als ein Ergebnis dieser Konstruktion schwenkt der Ausgang des Blocks 1406 um, um gleich einem abgeschätzten Wert der Geschwindigkeit des Magnetkopfs zu sein, die durch die Betätigungsvorrichtung tatsächlich erhalten wird.
Dieser abgeschätzte Wert wird im folgenden als "abgeschätzter Wert V~" bezeichnet.
Der Block 1408 ist ein Block zur Rückführung eines abgeschätzten Fehlers zum Block 1407, so daß die Schleife, die zum Block 1404 gehört, stabilisiert wird. Das Symbol F1 stellt das dar, was als Beobachtungsverstärkung bezeichnet wird und der abgeschätzte Fehler ist eine Differenz zwischen der Übertragungsfunktion der Betätigungsvorrichtung und der Umwandlungsverstärkung des Blocks 1405 zum Block 1407. Der Block 1409 ist ein Block zur Rückführung des abgeschätzten Fehlers zum Block 1405. Das Symbol F2 stellt eine Beobachtungseinrichtungsschleifenverstärkung dar.
Die zwei Rückkopplungsschleifen, die aus den Blöcken 1408 und 1409 zusammengesetzt sind, sind Schleifen, die in Anbetracht der Tatsache vorgesehen sind, daß dort tatsächlich eine Begrenzung der Simulation der Betätigungsvorrichtung durch die Beobachtungseinrichtung vorliegt. Da beispielsweise die Übertragungsfunktion der Beobachtungseinrichtung 1411, insbesondere die Übertragungsfunktion des Systems des Blocks 1405 zum Block 1407 eine Integralcharakteristik zweiter Ordnung hat, simulieren diese Blöcke nicht die Integralcharakteristik der tatsächlichen Betätigungseinrichtung, die die Integralcharakteristik im Anfangszustand enthält. Obwohl beispielsweise ein äußere Störung auf die tatsächliche Betätigungsvorrichtung vor der Integration aufgebracht wird, können diese Blöcke 1405 bis 1407 sogar die äußere Störung nicht simulieren. Mit anderen Worten, die Blöcke 1405 bis 1407 sind dieselben wie die tatsächliche Betätigungsvorrichtung, mit Bezug auf die Frequenzcharakteristik, aber sie sind nicht dieselbe mit Bezug auf die dynamische Charakteristik (Variation des Ausgangswert mit der Zeit).
Die Blöcke 1408 und 1409 sind Blöcke zum Rückführen des abgeschätzten Fehlers, so daß der abgeschätzte Fehler auf Null konvergiert. Eine vorbestimmte Zeit nach dem Starten der Beobachtungseinrichtung 1411 wird der abgeschätzte Fehler auf Null konvergiert, so daß die Übertragungsfunktion der Beobachtungseinrichtung 1411 gleich zur Übertragungsfunktion der simulierten Betätigungsvorrichtung wird. Mit anderen Worten, die abgeschätzte Geschwindigkeit V~ wird mit der tatsächlichen Geschwindigkeit des Magnetkopfes in Übereinstimmung gebracht. Die abgeschätzte Geschwindigkeit V~ wird zur Antriebsspannung U(t) für die Betätigungsvorrichtung zurückgeführt. Das Symbol F3 stellt eine Dämpfungsschleifenverstärkung dar. Auf diese Art und Weise wird die mechanische Resonanzcharakteristik auf der Grundlage der abgeschätzten Geschwindigkeit V~ gedämpft und die Antriebscharakteristik des Magnetkopfes wird auch gedämpft.
Fig. 2 zeigt den gemessenen Wert der Frequenzcharakteristik der Betätigungsvorrichtung. In Fig. 2 stellt "keine Dämpfung" die mechanische Resonanzcharakteristik der Betätigungsvorrichtung dar, die keine Beobachtungseinrichtung verwendet, die die Konstruktion, die in Fig. 1 gezeigt ist, hat, und "Mit Dämpfen" stellt die mechanische Resonanzcharakteristik der Betätigungsvorrichtung dar, die auf eine Beobachtungseinrichtung einwirkt, die die Konstruktion hat, die in Fig. 1 gezeigt ist. Wie anhand von Fig. 2 offensichtlich ist, wird die Spitze der Verstärkung, die am mechanischen Resonanzpunkt hervorgerufen wird, niedriger als beim "Mit Dämpfen".
Auf diese Art und Weise ist klar, daß der Dämpfvorgang hervorragend ist, wenn die Beobachtungseinrichtung verwendet wird. Die Konstruktion zur Erzielung einer solchen Dämpfungswirkung wird nun erläutert. Zuerst wird erläutert, wie die Verstärkungen F1, F2 in der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion bestimmt werden.
Wenn angenommen wird, daß X&sub1; die abgeschätzte Position der Betätigungsvorrichtung ist, X&sub2; die abgeschätzte Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung, u ein Eingangssignal, Ce ein abgeschätzter Fehler und Y das Ausgangssignal der Beobachtungseinrichtung ist, wird der Zustand der Betätigungsvorrichtung durch die folgende Gleichung dargestellt:
Wenn angenommen wird, daß die Pole der Beobachtungseinrichtung 1411 gleich -α&sub1;, -α&sub2; sind, in Abhängigkeit von der Definition einer willkürlichen Polpositionierung in der modernen Steuerungstheorie, wird die Gleichung (1) gelöst, durch Erhalten von F1, F2, die der folgenden Gleichung (2) genügen:
Da es jedoch notwendig ist, daß die Schleifen, die die Blöcke 1409 und 1410 enthalten, jeweils adäquat im voraus von dem gesamten Spurführungssteuersystem konvergieren, ist es notwendig, daß die Werte α&sub1;, α&sub2; in der Gleichung (2) so bestimmt werden, daß die Koordinaten α&sub1;, α&sub2; adäquat auf der linken Seite (frühe Konvergenzseite) der Pole des Regelsystems (Spurführungssteuersystem) in der Polpositionierung, die in Fig. 3 gezeigt ist, festgesetzt sind. Die Charakteristika des mechanischen Teils der Betätigungsvorrichtung wird in der Gestaltung eines Systems zweiter Ordnung in Fig. 1 vereinfacht, aber in einigen der tatsächlichen Betätigungsvorrichtungen, die eine Blattfederkonfiguration haben, gibt es einen Betrag an serieller Resonanz höher Ordnung und paralleler Resonanz, die einen schädlichen Einfluß wie die Verschlechterung der Verstärkungsmischung (Gain merge) ausübt. In diesem Fall ist es auch möglich, den Einfluß von solcher Resonanz höherer Ordnung zu unterdrücken, indem das Frequenzband (das Frequenzband, in dem die offene Regelkreisverstärkung gleich 0 dB ist) der Rückkopplungssteuerung (Block 1409) in der Beobachtungseinrichtung wie folgt festgesetzt wird.
Die Charakteristika des mechanischen Teils der Betätigungsvorrichtung wird durch die folgende Gleichung (3) dargestellt:
Kt · Gm/(MS² + CS + k) ... (3),
wobei Kt die Drehmomentkonstante der Betätigungsvorrichtung darstellt und Gm eine Resonanzcharakteristik höherer Ordnung.
Die Gleichung (3) wird umgeordnet, so daß
Gleichung (3) = B(s) · Gm
Wenn zur Vereinfachung der Erläuterung angenommen wird, daß R = 1, Kd = 1 und F2 = 0 ist, wird in Fig. 1 die Übertragungsfunktion von dem Eingangsanschluß für die Antriebsspannung zum Ausgangsanschluß für die abgeschätzte Geschwindigkeit durch die folgende Gleichung (5) dargestellt wird:
= u(t) · B(s) · S · {1 + (F1) · B(s) · Gm)/(1 + (F1) · B(s)} ... (5)
und die Übertragungsfunktion von dem Eingangsanschluß für die Antriebsspannung zum Ausgangsanschluß für die tatsächliche Betätigungsvorrichtungsgeschwindigkeit wird durch die folgende Gleichung (6) dargestellt:
V = u(t) · B(s) · S · Gm ... (6)
Durch Vergleichen der Gleichung (5) und der Gleichung (6) wird beobachtet, daß Gm in der Gleichung (5) von durch Multiplizieren von Gm in der Gleichung (6) von V mit dem Koeffizienten, der durch die folgende Gleichung dargestellt wird, wird erzielt:
(F1) · B(s)/{1 + (F1) · B(s)} ... (7)
In der Gleichung (7) ist F1 · B(s) gleich der offenen Regelkreischarakteristik der Beobachtungseinrichtung. Mit anderen Worten, wenn das Frequenzband als das Spurführungssteuerfrequenzband < Beobachtungseinrichtungsband < hochfrequenzmechanische Resonanzfrequenz = fm festgesetzt ist, beträgt die Verstärkung in dem Frequenzband, das höher als das Steuerfrequenzband in der geschlossenen Charakteristik ist, nicht mehr als 0 dB, weil die Gleichung (7) eine geschlossene Charakteristik hat. Das heißt, es gilt die folgende Gleichung:
(F&sub1;) · B(fm) /(1 + (F1) · B(fm) ) < 1 ... (8)
Da der Koeffizient Gm in der Gleichung (5) kleiner als der Koeffizient Gm in der Gleichung (6) ist, ist es möglich, den Einfluß von hochfrequenzmechanischer Resonanz in dem Frequenzband zu reduzieren, zu dem die Geschwindigkeit durch die Beobachtungseinrichtung in Fig. 1 zurückgeführt wird.

(2) Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das ein Spurführungssteuersystem ist, daß die Beobachtungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, anwendet, ist in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 stellt das Bezugszeichen 1412 einen Betätigungsvorrichtungsantrieb dar, der in einer Trommel vorgesehen ist, 1411 eine Zustandsbeobachtungseinrichtung (Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung), die durch die Übertragungsfunktion, die in Fig. 1 gezeigt ist, dargestellt ist, 1413 eine Trommeldrehungssteuerung zur Drehung einer drehbaren Trommel, 1414 einen Steuersignalgenerator zur Erzeugung eines Steuersignals zum Ausführen einer Spurführungssteuerung synchron mit der Drehung der Trommel zur Zeit der Reproduktion, 1415 einen Modulator zur Modulation eines Signals, so daß mehrfache Steuersignale auf aufgezeichneten Daten überlagert werden, beispielsweise zu der Zeit der Aufzeichnung digitaler Information, und 1416 einen Kopfverstärker zur Anwendung eines Stroms auf einen Magnetkopf 1417 zur Zeit der Aufzeichnung und zur Verstärkung eines winzigen Reproduktionssignals zur Zeit der Reproduktion. Das Bezugszeichen 1418 bezeichnet einen Spurführungsfehlergenerator zur Erzeugung eines Signals, das die Richtung und den Betrag des Schräglaufs von dem Steuersignal anzeigt, daß in dem Reproduktionssignal enthalten ist, 1419 einen Spurführungssteuerkompensator zur stabilen und sicheren Bedienung der Spurführungssteuerungsschleife, und 1420 eine Kapstansteuerung zur Steuerung eines Kapstanmotors auf der Grundlage einer Niederfrequenzschräglaufkomponente des Spurführungsfehlersignals. Das Bezugszeichen 1421 stellt eine drehbare Trommel dar, 1422 einen Schlupfring zur Lieferung eines elektrischen Signals (einschließlich einer Stromquelle) von einem externen System an die drehbare Trommel 1421, 1423 einen drehbaren Transformator zur Übertragung und Aufnahme eines Signals zwischen der drehbaren Trommel 1421 und dem externen System, und 1424 einen Positionssensor, der an einer Betätigungsvorrichtung 1425 befestigt ist, um den Versatz des beweglichen Abschnitts 1430 der Betätigungsvorrichtung 1425 zu erfassen.
Im Falle der Erfassung der Position des Kopfs 1417 durch den Positionssensor 1424 ist es manchmal unmöglich, das Erfassungssignal nach außerhalb der Trommel 1421 herauszunehmen, daß von dem Positionssensor 1424 aufgrund der Begrenzung der Anzahl an Kanälen des drehbaren Transformators 1423 oder dem Einfluß eines Rauschens, das durch die Gleitwirkung des Schlupfrings 1422 hervorgerufen wird, ausgegeben wird. Diese Probleme werden in diesem Ausführungsbeispiel durch Anordnen des Antriebs 1412 für die Betätigungsvorrichtung 1425 und der Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung 1411 auf einer gedruckten Schaltplatine 1433, die in der Trommel vorgesehen ist, gelöst, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Betätigungsvorrichtung 1425 wird zusammen mit ihrer elektrischen Dämpffunktion von außerhalb der Trommel 1421 durch den Schlupfring 1422 gesteuert. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel des Spurführungssteuersystems eines digitalen Aufzeichnens VTR, das erforderlich ist, um ein höher dichtes Aufzeichnen durch ein engspuriges Aufzeichnen auszuführen, und indem eine Beobachtungseinrichtung eingebaut ist. Ein Steuersignal, das zur Erfassung eines Spurführungsfehlers notwendig ist, wird durch den Spurführungsfehlergenerator 1418 erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Gleichstromkomponente (CDS-Wert) in allen digitalen Blockdaten in Abhängigkeit von dem Steuersignal variiert, und das Steuersignal wird auf den digitalen Daten (Aufzeichnungssignal) durch den Modulator 1415 zur Zeit der Aufzeichnung überlagert. Zur Zeit einer Reproduktion wird ein Signal, das einen Spurführungsfehler anzeigt, durch den Spurführungsfehlergenerator 1418 für den Spurführungsbetrieb erzeugt.
Zu dieser Zeit wird durch Hinzufügen eines Steuersignals durch einen Analogaddierer anstelle des Variierens des CDS-Wertes der digitalen Daten die Aufzeichnungsoperation ausgeführt, ohne irgendeine Störung, solange wie der Pegel des Steuersignals ausreichend niedriger als der Pegel des Aufzeichnungsinformationssignals ist. Im Falle eines Analogaufzeichnens (FM-Aufzeichnungs VTR) werden eine Vielzahl von Steuersignalen in den Spalten zwischen Frequenzzuteilungen aufgezeichnet.
Die Phase und die Verstärkung des Spurführungsfehlers, der auf diese Art und Weise erhalten wird, werden durch den Spurführungsfehlerkompensator 1419 kompensiert und eine Komponente, die eine vergleichsweise hohe Frequenz wie eine Nichtlinearität einer Spur hat, wird zur gedruckten Schaltplatine 1433 zurückgeleitet, während eine Komponente mit einer vergleichsweisen niedrigen Frequenz wie einem Schräglauf zum Kapstanmotor zurückgeleitet wird, wodurch die Steuerung durch das Steuerungssystem auf der gedruckten Schaltplatine 1433 daran gehindert wird, den dynamischen Bereich zu überschreiten.
Um die Beobachtungseinrichtung zu erhalten, die den obigen Aufbau hat, ist der Positionssensor 1424 zur Erfassung der Position des beweglichen Kopfs essentiell.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel der Konstruktion der Betätigungsvorrichtung 1425, die einen Hallsensor als Positionssensor 1424 verwendet. In Fig. 6 stellt das Bezugszeichen 1426 einen Magnethalter zur Reduzierung der magnetischen Flüsse dar, die aus dem Magnetkopf 1417 herauslecken, 1427 einen Magneten zur Erzeugung magnetischer Flüsse, 1428 einen Hallsensor zur Erfassung der Intensität des magnetischen Flusses des Magneten 1427, und 1429 einen.
Differentialverstärker zur Verstärkung des winzigen Signalausgangs von dem Hallsensor 1428, um ein Positionssignal zu erhalten.
In dem Aufbau, der in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Magnet 1427 auf dem beweglichen Abschnitt 1430 angeordnet und die Flußdichte wird durch den Hallsensor 1428 erfaßt, um die Bewegung des Magnetkopfs 1417 zu erfassen. Wenn der Magnet 1427 mit der schwingenden Bewegung des beweglichen Abschnitts 1430 nahe an oder weg von dem Hallsensor 1428 kommt, variiert der Wert der Flußdichte. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 1429 stellt die Flußdichte dar. Auf diese Art und Weise wird die Position des beweglichen Abschnitts erfaßt.
Der Magnet 1427 wird von dem Magnethalter 1426 umgeben, der aus einem Material zusammengesetzt ist, das eine hohe magnetische Permeabilität hat, um den Einfluß von einem leckenden magnetischen Feld auf dem Magnetkopf 1417 zu verhindern.

(3) Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, das in Fig. 6 gezeigt ist. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 1431 einen Magneten, 1432 einen Hallsensor und 1433 ein Substrat zur Befestigung des Hallsensors 1432.
Bei diesem Aufbau ist der Magnet 1431 an einer Kardanfeder 1434 des beweglichen Abschnitts der Betätigungsvorrichtung auf der gegenüberliegenden Seite des Magnetkopfs befestigt. Der magnetische Fluß des Magneten 1431, der von dem Loch, das in einem Joch 1435 ausgebildet ist, nach außerhalb der Betätigungsvorrichtung herausleckt, wird durch den Hallsensor 1432, der auf dem Substrat 1433 befestigt ist, erfaßt. Die Intensität des magnetischen Flusses des Magneten 1431 stellt die Position des beweglichen Abschnitts in derselben Art und Weise dar, wie im Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es unnötig, den Einfluß des leckenden magnetischen Feldes des Magneten 1431 auf dem Magnetkopf zu berücksichtigen.

(4) Drittes Ausführungsbeispiel

In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die Position des Magnetkopfs magnetisch erfaßt. In einem dritten Ausführungsbeispiel wird die Position des Magnetkopfs durch eine optische Positionserfassungsvorrichtung erfaßt.
Fig. 8 ist ein Beispiel einer optischen Positionserfassungsvorrichtung, die einen optischen Sensor verwendet, der an der Betätigungsvorrichtung befestigt ist. In Fig. 8 stellt das Bezugszeichen 1501 einen Lichtausgabeabschnitt zur Ausgabe paralleler Strahlen dar, und 1502 stellt eine zweistückige Erfassungseinrichtung (Lichtempfangsabschnitt) dar, die aus einer Photodiode oder dergleichen zusammengesetzt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Licht (in diesem Fall wird das Licht durch eine Linse in parallele Strahlen umgewandelt) von dem Lichtausgabeabschnitt 1501, der an dem fixierten Abschnitt der Betätigungsvorrichtung befestigt ist, durch den Lichtempfangsabschnitt 1502 erfaßt, der aus einer zweistückigen Photodiode oder dergleichen zusammengesetzt ist, und an dem beweglichen Abschnitt fixiert. Wenn sich der bewegliche Abschnitt bewegt, wird der Betrag des empfangenen Lichts auf einer Seite der zweistückigen Diode größer als derjenige auf der anderen Seite. Es ist deshalb möglich, die Position des beweglichen Abschnitts durch Erhalt der Differenz zwischen den Photoströmen, die auf beiden Seiten der Photodiode fließen, zu erfassen.

(5) Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels, das in Fig. 8 gezeigt ist. In Fig. 9 stellt das Bezugszeichen 1503 eine Linse zum Umwandeln des Lichts von einem Lichtausgabeelement 1505 dar, das aus einer LED oder dergleichen zusammengesetzt ist, in parallele Strahlen, 1504 eine Lichtausgabeöffnung (Stopp) und 1506 einen Spiegel zur Reflexion der parallelen Strahlen von der Linse 1503. Nur der Spiegel 1506 zum Reflektieren von Licht ist auf dem beweglichen Abschnitt befestigt und der Lichtausgabeabschnitt 1501 und der Lichtempfangsabschnitt 1502, die aus einer Photodiode oder dergleichen zusammengesetzt sind, sind auf dem fixierten Abschnitt befestigt. In diesem Fall wird das Licht von dem Lichtausgabeelement 1505, daß aus einer LED, einem Halbleiterlaser oder dergleichen zusammengesetzt ist, durch die Linse 1503 in parallele Strahlen umgewandelt. Zu dieser Zeit ist es notwendig, daß das Lichtausgabeelement 1505 am hinteren Fokusierpunkt der Linse 1503 angeordnet ist, um parallele Strahlen zu erhalten. Die Position des Magnetkopfs wird durch den optischen Sensor, der in Fig. 9 gezeigt ist, nach dem Prinzip, das in Fig. 10 gezeigt ist, erfaßt.
Fig. 10 zeigt das Prinzip der Erfassung des Betrags des Versatzes des beweglichen Abschnitts durch den optischen Sensor, der in Fig. 9 gezeigt ist. Das Bezugszeichen 1507 stellt einen Differentialverstärker zur Erhaltung der Differenz des Photostroms auf der zweistückigen Erfassungsvorrichtung 1502 und zur Verstärkung der erhaltenen Differenz dar.
Wenn sich der Spiegel 1506, der einstückig mit dem beweglichen Abschnitt vorgesehen ist, horizontal (in diesem Fall wird die Richtung der Bewegung des Spiegels zu einer uniaxialen. Richtung durch eine Kardanfeder oder dergleichen geregelt) bewegt, bewegen sich die parallelen Strahlen, die von dem Lichtausgabeelement 1505 ausgegeben werden, auch auf das Lichtempfangselement 1502, parallel mit dem beweglichen Abschnitt. Als ein Ergebnis tritt eine Differenz zwischen den Lichtbeträgen auf beiden Seiten der zweistückigen Photodiode auf, beispielsweise in der Art und Weise wie in Fig. 8, und das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 1507 wird als ein Positionserfassungssignal erhalten.
Es ist selbstverständlich, daß eine optische Positionserfassungsvorrichtung, die aus dem Lichtausgabeabschnitt zusammengesetzt ist, der auf dem beweglichen Abschnitt montiert ist, und dem Lichtempfangsabschnitt, der auf dem fixierten Abschnitt befestigt ist, einen ähnlichen Effekt erzeugt.
Es ist ferner möglich, die Position des beweglichen Abschnitts durch eine andere Positionserfassungsvorrichtung als die oben beschriebene magnetische oder optische Positionserfassungsvorrichtung zu erfassen. Beispielsweise kann ein Element, daß im allgemeinen als Dehnungsmeßgerät bezeichnet wird und dessen magnetischer Widerstand sich ändert, wenn es gebogen wird, an der Blattfeder oder Kardanfeder der beweglichen Kopfbetätigungsvorrichtung so befestigt werden, daß die Deformation der Blattfeder oder der Kardanfeder als eine Änderung des magnetischen Widerstandes erfaßt wird. Ein konstanter Strom wird auf das Dehnungsmeßgerät aufgebracht und eine Veränderung der Spannung wird gelesen oder ein Widerstand zur Stromerfassung wird in Serie mit dem Dehnungsmeßgerät verbunden und die Spannungen auf beiden Enden des Widerstandes werden gelesen, wenn eine konstante Spannung auf das Dehnungsmeßgerät aufgebracht wird, wodurch die Position des beweglichen Abschnitts erfaßt wird. Alternativ kann ein Kapazitätssensor zur Erfassung der Kapazität in der Nähe des beweglichen Abschnitts angeordnet sein, so daß sich der Abstand zwischen dem Kapazitätssensor und dem beweglichen Abschnitt mit der Bewegung des beweglichen Abschnitts ändert. Die Position des beweglichen Abschnitts kann durch elektrisches Erfassen der Kapazität des Kapazitätssensors erfaßt werden. Es ist selbstverständlich, daß es in dem Fall der Verwendung einer konventionellen Bimorph-Betätigungsvorrichtung möglich ist, den Betrag des Versatzes des Bimorphs mit Ausnahme der Gleichstromkomponente durch Ausschneiden eines Teils des Bimorphs herauszunehmen, wie in den Beispielen einer herkömmlichen Vorrichtung gezeigt ist. In diesem Fall enthält der Ausgangsversatz die Gleichstromkomponente nicht, sondern der Ausgang des Versatzes kann als ein Positionserfassungssignal eingegeben werden, das für die Beobachtungseinrichtung verwendet wird, da die Gleichstromkomponente nicht immer in der Beobachtungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, notwendig ist. Jedoch wird ein Voraussagefehler hinsichtlich des Gleichstroms natürlicher Weise in dem abgeschätzten Fehler hervorgerufen, sofern die Gleichstromkomponente nicht von der Antriebsspannung ausgeschnitten wird, die in die Beobachtungseinrichtung eingegeben wird, so daß die Beobachtereinrichtung nicht funktionieren kann.
Für den Fall, in dem es unmöglich ist, das Positionserfassungssignal nach außerhalb der drehbaren Trommel herauszunehmen, kann ein ringförmiges Substrat an das Innere der Trommel befestigt werden, und der Antrieb der Betätigungsvorrichtung, der Sensorverstärker und die Beobachtungseinrichtung sind innerhalb des ringförmigen Substrats vorgesehen. Die Beobachtungseinrichtung kann auf der Grundlage der von dem Schlupfring zum Antrieb der Betätigungsvorrichtung gelieferten Spannung betrieben werden. Dieses Verfahren ist auf jegliche der oben beschriebenen Positionserfassungssystem anwendbar.

(6) Fünftes Ausführungsbeispiel

Es ist ferner möglich, das Positionserfassungssignal nach außerhalb der drehbaren Trommel zu nehmen und die Beobachtungseinrichtung und den Antrieb außerhalb der Trommel vorgesehen. Ein Beispiel davon ist in Fig. 11 gezeigt.
Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel, in dem ein optischer Sensor verwendet wird, um die Position der Betätigungsvorrichtung zu erfassen, und die Beobachtungseinrichtung und der Antrieb außerhalb der drehbaren Trommel vorgesehen sind. In Fig. 11 bezeichnet die Bezugszeichen 1608, 1609 Erfassungseinrichtungen. Ein LED oder ein Laserelement, das das Lichtausgabeelement 1605 des optischen Sensors ist, wird durch ein Antriebssignal, das in Fig. 11 gezeigt ist, so angetrieben, daß es ein Blitzlicht gibt.
In diesem Fall ist die Frequenz zum Aufhellen adäquat höher als das Beobachtungseinrichtungsfrequenzband und in dem Frequenzbereich, der durch einen drehbaren Transformator 1612 gehen kann. In Fig. 11 wird das Antriebssignal für das Lichtausgabeelement 1605 durch einen Schlupfring 1611 angetrieben. Alternativ kann das Lichtausgabeelement 1605 durch Übertragen des Antriebssignals durch einen drehbaren Transformator übertragen werden, der eine große Kapazität hat, oder durch Liefern einer Stromquelle durch eine andere Vorrichtung (ein drehbarer Transformator, der eine große Kapazität oder einen Schlupfring hat) und nur ein Befehlssignal liefert.
Das auf diese Art und Weise aufblitzende Licht wird durch ein Lichtempfangselement 1602 durch einen Spiegel 1606 in einen wechselstromphotoelektrischen Strom umgewandelt. Da der photoelektrische Strom ein Signal im Frequenzband ist, das der drehbare Transformator 1612 übertragen kann, geht es leicht durch den drehbaren Transformator 1612 und wird in dem. Umfang des durch das Lichtempfangselement 1602 empfangenen Lichts durch die Erfassungseinrichtung 1608 außerhalb der Trommel umgewandelt. Die Lichtmenge wird als Betrag des Versatzes auf dem beweglichen Abschnitt der Betätigungseinrichtung herausgenommen, durch einen Differentialverstärker 1607.
Im Falle eines kapazitiven Sensors ist es möglich, die Kapazität des Sensors zu verwenden und eine Spule vorzusehen, um einen LC Oszillator auszubilden, und ein Wechselstromsignal, das von dem Oszillator nach außerhalb des drehbaren Transformators ausgegeben wird, einer Frequenz-Spannungs-Umwandlung (F/V Version) zu unterwerfen, um ein bewegliches Abschnittspositionssignal zu erhalten. Ein ähnlicher Effekt wird ferner erzeugt, indem ein Wechselstromsignal nach außerhalb der Trommel herausgenommen wird, durch den drehbaren Transformator durch einen Spannungs-Frequenz-Umwandler (FM Modulator), einen Spannungs-Pulsbreitenumwandler (PWM-Modulator), durch einen Spannungs-Wechselstrom-Amplitudenumwandler (AM-Modulator) oder dergleichen, der in der Trommel vorgesehen ist.

(7) Charakteristika der Steuersysteme

Die Fig. 12 bis 14 zeigen die Charakteristik des beweglichen Kopfspurführungssteuersystem, die Charakteristik der Betätigungsvorrichtung und die offene Regelkreischarakteristik (Verstärkungscharakteristik) des Kapstanmotorsteuersystems im Falle der Verwendung der Beobachtungseinrichtung.
Gemäß der Magnetkopfbetätigungsvorrichtung, die aus der Vorrichtung zur Erfassung der Position des Kopfs und der Beobachtungseinrichtung zusammengesetzt ist, ist es möglich, die Resonanzspitzenverstärkung durch elektrische Dämpfung zu unterdrücken, wie in Fig. 13 gezeigt ist, und, als ein Ergebnis, bildet es ein Betätigungsvorrichtungsspurführungssteuersystem, wie es durch das Steuersystem mit der offenen Regelkreischarakteristik B in Fig. 12 gezeigt ist. Wenn dort durch die Beobachtungseinrichtung keine elektrische Dämpfung stattfindet, da sich die Spitzenverstärkung an der seriellen Resonanzfrequenz d' ausbeult, muß das Steuerfrequenzband auf g' gesenkt werden, um die Stabilität unter Berücksichtigung der Verstärkungsmischung aufrechtzuerhalten. (Zu dieser Zeit oszilliert das Steuersystem, da die Phase der offenen Regelkreischarakteristik des Steuersystems bei der Frequenz d' um -180º umgedreht wird, wenn sich die offene Regelkreisverstärkung bei der Frequenz d' 0 dB annähert. Wenn die Niederfrequenzkomponente des Spurführungsfehlersignals zum Motor zurückgeleitet wird, da der Kapstanmotor die offenen Regelkreischarakteristika wie diejenigen hat, die in den Fig. 12 und 14 gezeigt sind, entspricht die künstliche Steuercharakteristik für den Fall des Schließens sowohl der Kapstanschleife als auch der Spurführungsschleife der Charakteristik, die erhalten wird, indem die Maximalverstärkung bei jeder Frequenz in Fig. 12 genommen wird. Das heißt, auf der Niederfrequenzseite ist die Kapstanschleife dominant, während auf der Hochfrequenzseite die Betätigungsvorrichtungsschleife dominant ist. Fig. 15 zeigt ein Beispiel der offenen Regelkreischarakteristik des Betätigungsvorrichtungsspurführungssteuersystems.

(9) Sechstes Beispiel

Obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, eine Beobachtungseinrichtung verwendet wird, zur Reproduzierung eines Steuersignals von der aufgezeichneten Spurführung und zur Erfassung der Richtung des Betrags des Schräglaufs, ist es ferner möglich, eine unnötige mechanische Resonanz der Betätigungsvorrichtung zu unterdrücken, das Steuerfrequenzband zu vergrößern, die Stabilität zu erhöhen und unnötige Vibrationen in dem Taumelsystem zu verhindern, indem ein Steuersignal nicht aufgezeichnet wird, und der Magnetkopf wird ganz wenig vibriert, um die Spurführung in Abhängigkeit von der Veränderung der Amplitude des Reproduktionssignals zu steuern.
Fig. 16 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem eine Beobachtungseinrichtung in ein Taumelsystem eingebaut ist. In Fig. 16 stellt das Bezugszeichen 1701 einen Bandpaßfilter dar, zum Herausnehmen von ausschließlich der Taumelfrequenz aus dem Reproduktionssignal, 1702 stellt eine synchrone Erfassungsvorrichtung dar, zum Herausnehmen der Richtung und des Betrags des Schräglaufs von dem Signalausgang von dem Bandpaßfilter 1701, und 1703 stellt einen Phasenverschieber zum Verschieben der Phase und dem Betrag, der der mechanischen Phasenverzögerung der Betätigungsvorrichtung entspricht dar. Das Bezugszeichen 1704 stellt einen invertierten Verstärker dar, 1705 einen Oszillator zur Erzeugung eines Referenzsignals für die Taumelfunktion, 1706 eine Addiereinrichtung zum Addieren eines Taumelsignals zur winzigen Schwingung eines Steuersignals, 1707 eine Subtraktionseinrichtung zum Rückführen der abgeschätzten Geschwindigkeit einer Beobachtungseinrichtung, und 1708 einen Tiefpaßfilter (Kompensator) zum Aufrechterhalten der Stabilität der Steuerschleife.
In diesem Ausführungsbeispiel wird nur die Taumelfrequenz, die in der Reproduktionssignalamplitude enthalten ist, durch den Bandpaßfilter 1701 herausgezogen. Die Synchronerfassungsvorrichtung 1702 erfaßt synchron das Befehlssignal, das die Betätigungsvorrichtung ganz vibrieren läßt, unter Verwendung eines Signals, bei dem die Phase um den Betrag verschoben ist, der der mechanischen Phasenverzögerung der Betätigungsvorrichtung bei der winzigen Vibrationsfrequenz durch den Phasenverschieber 1703 verschoben wird, oder die das Befehlssignal mit dem verschobenen Signal multipliziert. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Richtung und den Betrag des Schräglaufs zu erfassen. Die Phase des Spurführungsfehlersignals, die auf diese Art und Weise erhalten wird, wird durch den Tiefpaßfilter 1708 kompensiert und das Taumelsignal für die winzige Vibration der Betätigungsvorrichtung wird dem Spurführungsfehlersignal zugefügt. Deshalb wird das Ausgangssignal der Beobachtungseinrichtung durch die Subtraktionseinrichtung 1707 zurückgeführt und die Betätigungsvorrichtung wird von einem Antrieb 1709 angetrieben, wodurch die Spurführungssteuerung ausgeführt wird.

(10) Siebtes Ausführungsbeispiel

Fig. 17 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels, das in Fig. 16 gezeigt ist. In Fig. 17 stellt das Bezugszeichen 1809 einen fixierten Kopf dar, 1810 einen phasengesperrten Schleifenkreislauf (PLL) zur Beseitigung eines Flimmerns, das in einem Trommeldrehwinkelerfassungssignal enthalten ist, und 1811 einen Kopfverstärker zur Verstärkung eines winzigen Signalausgangs von einem beweglichen Kopf 1812. Das Bezugszeichen 1813 bezeichnet einen automatischen Verstärkungssteuerschaltkreis (AGC) zum Konstanthalten der Amplitude des Reproduktionshüllsignalausgangs von dem Kopfverstärker 1811, unabhängig von der Schwankung der Bewegung des Magnetkopfs, der Spannung des Bandes oder dergleichen, 1814 einen Tiefpaßfilter zum Liefern eines nötigen Frequenzbandes für ein Steuersignal an eine Betätigungsvorrichtung 1815 des beweglichen Kopfs 1812, und 1816 einen Tiefpaßfilter zum Liefern einer Niederfrequenzkomponente des Steuersignals an einen Kapstanmotor 1817. Das Bezugszeichen 1818 bezeichnet eine Kapstanphasensteuerung zum Einlesen des Phaseninformationsausgangs, der auf die lineare Spur aufgeschrieben ist, und zum Ausgeben von einem CTL-Puls mittels eines CTL-Kopfes 1819 und zum Steuern der Phase auf der Grundlage der Phaseninformation, und 1820 eine Addiereinrichtung zum Addieren der CTL-Phasensteuerungsschleife und der Taumelsteuerschleife und zum Steuern des Kapstanmotors 1817 durch einen Antrieb 1821. Fig. 18 zeigt die Magnetköpfe 1809, 1812 in dem Zustand der Abtastung auf dem aufgezeichneten Spurführungsmuster.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Taumelsystem, das in Fig. 16 gezeigt ist, eingesetzt und die Niederfrequenzkomponente eines Spurführungsfehlerssignals wird an den Kapstanmotor zurückgeleitet. In dem Kapstansteuersystem wird eine Niederfrequenzkomponente eines Spurführungsfehlersignals mit deren Phase, die in dem Taumelsystem kompensiert ist, zur herkömmlichen Phasensteuerungsschleife zurückgeleitet, zur Steuerung der Phase in Abhängigkeit von dem CTL-Signal (Phasenerfassung) von der Linearspur. In Fig. 17 ist nicht nur der bewegliche Kopf 1812 gezeigt, der durch die Betätigungsvorrichtung 1815 angetrieben wird, sondern auch der fixierte Kopf 1809. Da die Niederfrequenzkomponente des Spurführungsfehlersignals konstant zum Kapstanmotor 1817 zurückgeleitet wird, wird die Höhe des beweglichen Kopfs 1812 automatisch konstant eingestellt, in Bezug zum fixierten Kopf 1809, so daß der bewegliche Kopf 1812 nur einer Nichtlinearität der Spur folgt.
Im Falle der Kopfkonstruktion, die in Fig. 17 gezeigt ist, ist es allgemein vorzuziehen, daß die Kopfbreite des fixierten Kopfs 1809 größer als die Spurbreite ist, wie in Fig. 18 gezeigt ist, so daß ein Signal ausreichend aufgenommen werden kann, sogar wenn eine Nichtlinearität der Spur vorliegt.

(11) Konkrete Konstruktion einer Beobachtungseinrichtung

Ein Beispiel einer Beobachtungseinrichtung, die aus einem analogen Schaltkreis zusammengesetzt ist, ist in Fig. 19 gezeigt.
In Fig. 19 stellt das Bezugszeichen 1901 einen Kondensator dar, zum Herausnehmen von ausschließlich der Wechselstromkomponente einer Betätigungsvorrichtungsantriebsspannung, 1902 einen Verstärker zum Addieren des Rückführungssignals in die Beobachtungseinrichtung und der Antriebsspannung und zur Verstärkung der Summe, und 1903 einen Verstärker zum Rückführen der Schleife, die die Federkonstante in der Beobachtungseinrichtung simuliert. Das Bezugszeichen 1904 stellt einen Filter dar, zur Realisierung der Übertragungscharakteristik, die die Viskosität und die Masse der Betätigungsvorrichtung in der Beobachtungseinrichtung simuliert, 1905 einen Filter, der einen Integrator in der Beobachtungseinrichtung bildet, 1906 einen Komperator zum Herausnehmen der Differenz zwischen der Positionsinformation und der abgeschätzten Positionsinformation von der Beobachtungseinrichtung, 1907 einen Kondensator zum Herausnehmen von ausschließlich der Wechselstromkomponente, die in der Positionsinformation enthalten ist und 1908 einen Kondensator zum ausschließlichen Herausgeben einer Wechselstromkomponente, die in der abgeschätzten Geschwindigkeitsinformation enthalten ist.
In einem analogen Differentialverstärker ist ein Versatz geeignet, um aufgrund einer Temperaturdrift oder dergleichen erzeugt zu werden. Deshalb ist es in dem Fall, indem eine Beobachtungseinrichtung aus einem analogen Schaltkreis zusammengesetzt ist, wünschenswert, die Kondensatoren 1901, 1907 einzusetzen, die die Gleichstromkomponente von dem Betätigungsvorrichtungsantriebsspannungseingang in die Beobachtungseinrichtung, oder den Positionsinformationseingang von dem Positionssensor beseitigt. Der Grund dafür ist, daß die Gleichstromkomponente dort unnötig ist, da das Frequenzband, in dem die Dämpfung in dem Spurführungssteuersystem hauptsächlich notwendig ist, das Frequenzband ist, in dessen Nähe die mechanische Resonanz existiert.
In dem in Fig. 19 gezeigten Schaltkreis wird die Übertragungscharakteristik der Beobachtungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, so simuliert, wie sie ist. R, Kd, Kt, k, F1 und F2 in Fig. 1 existieren in Fig. 19 so wie sie sind, als Verstärkungsfaktoren. Der Block 1406 in Fig. 1 entspricht einem Aktivfilter, der den Betriebsverstärker 1904 verwendet, und der Block 1407 entspricht dem Integrator, der den Betriebsverstärker 1905 verwendet. Der Subtraktionsabschnitt zum Erhalten des abgeschätzten Fehlers, der in Fig. 1 gezeigt ist, ist aus dem Betriebsverstärker 1906 in diesem Ausführungsbeispiel zusammengesetzt, und der Ausgang des Betriebsverstärkers 1906 hat die Verstärkungen, die jeweils F1 und F2 in Fig. 1 entsprechen, und der Ausgang wird an die Betriebsverstärker 1902 bis 1905 des der Beobachtungseinrichtung äquivalenten Schaltkreises zurückgeleitet. In der in Fig. 19 gezeigten Konstruktion ist es möglich, die Betriebsverstärker 1903, 1904 in einem Aktivfilter zu vereinigen, wodurch ein Betriebsverstärker weggelassen wird.
Obwohl die Beobachtungseinrichtung aus einem analogen Schaltkreis in Fig. 19 zusammengesetzt ist, wird ein ähnlicher Effekt erhalten, durch Ausdrücken der Übertragungsfunktion, die in Fig. 1 gezeigt ist, durch eine Software in einem Computer oder dergleichen.
Obwohl das Steuersystem, das in Fig. 19 gezeigt ist, an einem VTR angewandt wird, ist es selbstverständlich, daß ein ähnlicher Effekt erhalten wird, wenn dieses Steuersystem auf ein Spurführungssteuersystem eines Gerätes für Magnetscheiben oder ein Gerät für optische Scheiben angewandt wird.
Obwohl die oben beschriebene Beobachtungseinrichtung aus einer co-dimensionalen Beobachtungseinrichtung in der modernen Steuertheorie zusammengesetzt ist, ist es selbstverständlich, daß ein ähnlicher Effekt durch eine Beobachtungseinrichtung erhalten wird, die aus einer Beobachtungseinrichtung minimaler Ordnung zusammengesetzt ist. In diesem Fall gibt es keinen äquivalenten Schaltkreis und das Ergebnis der Lösung der Zustandsgleichung, die die Betätigungsvorrichtungscharakteristika durch Algorithmen durch eine allgemeine Beobachtungseinrichtung minimaler Ordnung darstellt (zum Beispiel die Beobachtungseinrichtung minimaler Ordnung durch Gopinath) wird so wie ist durch den Schaltkreis realisiert.

(12) Details der Dämpfungssteuerung

Im vorhergehenden wurde eine Technik der elektrischen Dämpfung einer Betätigungsvorrichtung eines beweglichen Kopfs durch eine Beobachtungseinrichtung erläutert. Es gibt einen Fall, in dem der bewegliche Kopf nicht zur Spurführung verwendet wird, und ausschließlich zur verbesserten Wiedergabe verwendet wird, wie in den käuflich erwerbbaren VTR oder dergleichen. In diesem Fall ist es auch notwendig, die mechanische Resonanz der Betätigungsvorrichtung zum Zwecke der genauen Bewegung der Betätigungsvorrichtung in Bezug zu einer Wellenform für eine verbesserte Reproduktion und zur Unterdrückung unnötiger Vibration zu unterdrücken. Es ist selbstverständlich, daß die mechanische Resonanz und unnötige Vibration durch die elektrische Dämpfung durch das obene beschriebene System unter Verwendung der Beobachtungseinrichtung und des Positionssensors unterdrückt werden kann. Wenn jedoch die elektrische Dämpfung, die erforderlich ist, so gering ist, daß sie nur der Nachfolgbarkeit der Betätigungsvorrichtung zu der Wellengestalt der verbesserten Reproduktion genügt, und wenn ein Steuersystem erforderlich ist, das kostengünstig ist, kann ein vereinfachter Dämpfungsschaltkreis eines Rückkopplungssystems mit einer elektromotorischen Gegenkraft eingesetzt werden.
Fig. 20 zeigt das Prinzip einer Dämpfungssteuerung, die eine elektromotorische Gegenkraft verwendet. In Fig. 20 stellt das Bezugszeichen 2001 eine äquivalente Wicklung dar, die eine elektrische Charakteristik hat, die äquivalent zu jener einer Betätigungsvorrichtungswicklung ist, 2002 und 2003 Stromerfassungswiderstände und 2004 einen Differentialverstärker zur Erfassung einer elektromotorischen Gegenkraft.
In diesem System wird die äquivalente Wicklung 2001, die eine elektrische Charakteristik hat, die äquivalent zu jener einer Betätigungsvorrichtungswicklung ist, parallel mit einem Antrieb 2005 verbunden, die Ströme, die auf den jeweiligen Strompfaden fließen, werden durch die Stromerfassungswiderstände 2002, 2003 erfaßt und die elektromotorische Gegenkraft wird als Ausgang des Differentialverstärkers 2004 erfaßt und an die Originalantriebsspannung zurückgeleitet. (Zu dieser Zeit wird eine Potentialdifferenz auf den Spannungen der Widerstände 2003 und 2002 aufgrund der elektromotorischen Gegenkraft der Betätigungsvorrichtungswicklung erzeugt, da sich die äquivalente Wicklung 2001 weder bewegt noch eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt, und diese Potentialdifferenz wird erfaßt.) Da jedoch eine Differenz zwischen dem Strom auf der äquivalenten Wicklung 2001 und der Wicklung in der Betätigungsvorrichtung 2006 aufgrund einer Temperaturdrift oder dergleichen vorliegt, ist die erfaßte elektromotorische Gegenkraft nicht genau.
Es ist deshalb vorzuziehen, daß ein vereinfachtes Dämpfen ausgeführt wird, durch einen Schaltkreis, wie jener, der in Fig. 21 gezeigt ist.
Fig. 21 zeigt die Konstruktion eines Dämpfungsschaltkreises eines Rückkopplungssystems mit einer elektromotorischen Gegenkraft. In Fig. 21 stellt das Bezugszeichen 2105 einen Widerstand dar, der die Widerstandskomponente einer Betätigungsvorrichtungswicklung simuliert, 2106 eine Wicklung, die die Induktivität der Betätigungsvorrichtungswicklung simuliert, 2107 und 2108 Differentialverstärker, die die Spannungen an beiden Enden der Stromerfassungswiderstände 2102 und 2103 jeweils erfassen, 2109 einen Differentialverstärker zum Herausnehmen einer elektromotorischen Gegenkraft, 2110 einen Filter zur Begrenzung eines Frequenzbandes der Stromrückkopplungsschleife, 2112 einen Filter zur Begrenzung eines Frequenzbandes einer Rückkopplungsschleife mit einer elektromotorischen Gegenkraft und 2111 und 2113 Kondensatoren zur Beseitigung der Gleichstromkomponenten der jeweiligen Schleifen.
Die Spannungen an beiden Enden der Stromerfassungswiderstände 2102 und 2103 werden durch die Differentialverstärker 2107 und 2108 erfaßt. Da der Ausgang des Differentialverstärkers 2107 dem Antriebsstrom für eine Betätigungsvorrichtung 2116 entspricht, nachdem der Ausgang durch den Filter 2110 auf ein notwendiges Frequenzband begrenzt wurde, wird er durch den Kondensator 2111 zur Beseitigung der Gleichstromkomponente an das Original- Steuersystem zurückgeleitet, wodurch eine Stromrückführschleife gebildet wird. In Abhängigkeit von dem Frequenzband, in dem die Schräglauffrequenz des Filters 2110 festgesetzt wird, wird entweder ein Spannungsantriebssystem (in einem Frequenzband, in dem eine Stromrückführung nicht ausgeführt wird), oder ein Stromantriebssystem (in einem Frequenzband, in dem eine Stromrückführung ausgeführt wird) als das Antriebssystem für die Betätigungsvorrichtung 2116 eingesetzt.
Zusätzlich ist es durch Erfassen der Differenz zwischen den Spannungen an beiden Enden der Stromerfassungswiderstände 2102, 2103 durch den Differentialverstärker 2109 möglich, die elektromotorische Gegenkraft der Betätigungsvorrichtung 2116 herauszunehmen, das Frequenzband der elektromotorischen Gegenkraft durch den Filter 2112 zu begrenzen und durch den Kondensator 2113 zurückzuleiten, der die Gleichstromkomponente beseitigt, wodurch eine elektromotorische Gegenkraftrückführschleife gebildet wird und die Betätigungsvorrichtung 2116 gedämpft wird.
Indem die Verstärkung des Differentialverstärkers 2109 variabel gemacht wird, ist es möglich, den Betrag der Rückführung und daher den Betrag der Dämpfung variabel zu machen. Es ist selbstverständlich, daß es durch Verwendung eines Bandpaßfilters, der nur die mechanische Resonanzfrequenzkomponente der Betätigungsvorrichtung als Filter 2112 herausnimmt, möglich ist, den Einfluß der mechanischen Resonanz zu reduzieren.
Da die erfaßte elektromotorische Gegenkraft proportional zur Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung ist, ist es zum Ausgang der abgeschätzten Geschwindigkeit von der Geschwindigkeitsbeobachtungseinrichtung ähnlich. Es ist deshalb klar, daß die Betätigungsvorrichtung durch Rückführen der erfaßten elektromotorischen Gegenkraft gedämpft wird. Wenn die Abschätzung der Beobachtungseinrichtung jedoch mit der Erfassung einer elektromotorischen Gegenkraft verglichen wird, wenn der Positionssensor, der für die Beobachtungseinrichtung verwendet wird, eine hohe Genauigkeit hat, da die Geschwindigkeit, die durch die Beobachtungseinrichtung abgeschätzt wird, genauer als die erfaßten elektromotorische Gegenkraft ist, wenn der Unterdrückungseffekt der mechanischen Resonanz höherer Ordnung der Beobachtungseinrichtung und der Dämpfungsschaltkreis, der nur einen Integrator enthält, berücksichtigt werden, kann die Beobachtungseinrichtung eine größere Geschwindigkeitsrückführverstärkung sicherstellen und die Betätigungsvorrichtung um einen größeren Betrag dämpfen.

(13) Vorteile der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele

Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Spurführungsfolgegenauigkeit verbessert, da der Einfluß der mechanischen Resonanz der Betätigungsvorrichtung auf den beweglichen Magnetkopf durch Rückführen der Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung abgeschätzt wird, an das Betätigungsvorrichtungsantriebssignal reduziert wird. Folglich wird der Betrag des Schräglaufs des Magnetkopfs reduziert, so daß die Aufzeichnungsdichte (Spurdichte) eines Magnetbandgerätes oder dergleichen verbessert wird.
Zur Zeit einer höherwertigen Reproduktion ist es auch möglich, die Ansprechempfindlichkeit der Betätigungsvorrichtung auf eine Wellenform zur höherwertigen Reproduktion zu verbessern und die unnötige Vibration des beweglichen Magnetkopfs zu unterdrücken.
In den in den Fig. 20 und 21 gezeigten Beispielen ist eine äquivalente Wicklung, die eine elektrische Charakteristik hat, die äquivalent zu jener einer Wicklung in der Betätigungsvorrichtung ist, vorgesehen, und die abgeschätzte Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung, die durch Erfassen der elektromotorischen Gegenkraft, die durch die Betätigungsvorrichtungswicklung erzeugt wird, wird zu dem Betätigungsvorrichtungsantriebssignal zurückgeleitet. Obwohl dieses System eine geringere Genauigkeit bezüglich dem System hat, das die Beobachtungseinrichtung verwendet, ist die Erstere wirksam, wenn die elektrische Dämpfung, die erforderlich ist, so klein ist, daß sie nur der Nachfolgbarkeit der Betätigungsvorrichtung zu der Wellenform der höherwertigen Reproduktion genügt, und wenn ein Steuersystem gefordert wird, das kostengünstig ist.

(14) Achtes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 22 und 23 zeigen den Aufbau eines achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Ein Kopf 2201 für eine enge Spurführungsteilung für einen Langzeitmodus und ein Kopf 2202 für eine breite Spurführungsteilung sind an dem vorliegenden VTR-System befestigt. Dieses Köpfe 2201, 2202 werden auf einer Kardanfeder 2203 montiert.
In dem herkömmlichen System stellt die Position, in der der Wechselstrommagnetfeldgenerator angeordnet ist, die absolute Höhe des beweglichen Kopfs von der Bodenbasis dar.
Mit anderen Worten, in dem herkömmlichen System variiert die Referenzabsoluthöhe in Abhängigkeit von der Genauigkeit zur Befestigung der Wechselstrommagnetfeldgeneratoren auf der Bodenbasis, wenn die Position, in der die Pegel der Signale, die von den zwei Wechselstrommagnetfeldgeneratoren ausgegeben werden und durch den Magnetkopf reproduziert werden, gleich sind, als eine gewünschte Höhe des Magnetkopfs bestimmt wird. Obwohl es möglich ist, die Höhe eines fixierten Kopfs als Referenz der absoluten Höhe des beweglichen Kopfs zu verwenden, kann in diesem Fall der bewegliche Kopf nur so gesteuert werden, daß er die gleiche Höhe wie der fixierte Kopf wie ein Audiokopf hat. Der Grund dafür ist, daß der Einfluß der Schwankung durch Steuerung des Magnetkopfs beseitigt wird, um sich in der Position zu befinden, in der die Differenz zwischen den zwei Erfassungssignalen null ist, da das Magnetfeld, das durch den Wechselstrommagnetfeldgenerator erzeugt wurde, und die Erfassungssensitivität des Kopfverstärkers für den Magnetkopf mit einer Änderung der Temperatur oder dergleichen schwankt, wie in den herkömmlichen Beispielen beschrieben wurde.
Um ein Aufzeichnungsmuster auf dem Magnetband in Abhängigkeit von verschiedenen Aufzeichnungsformaten im vorliegenden VTR zu erzeugen, gibt es einen Fall, in dem die Höhe des beweglichen Kopfs so gesteuert werden muß, daß sie nicht gleich der Höhe des fixierten Kopfs ist, sondern daß sie ein wenig von der Höhe des fixierten Kopfs abweicht. Um einer solchen Forderung zu genügen, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Abstandhalter 2204 zwischen der Kardanfeder 2203 und dem Magnetkopf 2202 eingesetzt, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Es wird zum Beispiel zur Zeit der Magnetaufzeichnung durch den Kopf für eine weite Spurführungsteilung das herkömmliche Wechselstrommagnetfeld zur Erfassung der Höhe durch den Magentkopf 2201 für eine enge Spurführungsteilung reproduziert. Durch Schließen des herkömmlichen Magnetkopfhöhensteuersystems ist es möglich, den Kopf 2201 für eine enge Spurführungsteilung auf der gleichen Höhe wie die Referenz des fixierten Kopfs zu plazieren. (zum Beispiel des Audiomagnetkopfs), und die Referenzhöhe des Kopfs 2202 für eine weite Spurführungsteilung nach der Steuerung um den Betrag zu verschieben, der der Höhe des Abstandhalters 2204 in Fig. 23 äquivalent ist.

(15) Neuntes Ausführungsbeispiel

Da der Kopf zur Reproduktion eines Wechselstrommagnetfelds zum Zwecke der Erfassung der Höhe nicht tatsächlich Information auf das Magnetband magnetisch aufnimmt oder reproduziert, muß ein solcher Kopf durch eine Magnetfelderzeugungseinrichtung, die eine einfache Konstruktion hat, ersetzt werden. Fig. 24 zeigt das äußere Erscheinungsbild eines Erfassungselementes zur Absoluthöhenerfassung 2206, das auf einer drehbaren Trommel 2205 in einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befestigt ist. Das Bezugszeichen 2207 stellt eine Erfassungswicklung dar. Der Spalt und der Betrag des Vorsprungs der Magnetfelderfassung in Fig. 24 muß nicht strikt bestimmt werden. Es ist jedoch natürlich, daß der Betrag des Vorsprungs nicht so groß sein darf, daß er das Magnetband beschädigt. Es ist möglich, den beweglichen Kopf auf eine gewünschte absolute Höhe zu bewegen, indem die Position der Magnetfelderfassungseinrichtung, die eine einfache Konstruktion hat, auf die gewünschte Höhe eingestellt wird, in die der bewegliche Kopf plaziert werden muß, und in dem die Erfassungseinrichtung und der bewegliche Kopf durch ein herkömmliches Steuersystem so gesteuert werden, daß sie dieselbe Höhe haben.
Es ist möglich, durch die oben beschriebene Vorrichtung zu beurteilen, ob sich der bewegliche Kopf in einer gewünschten absoluten Höhe befindet oder nicht.

(16) Zehntes Ausführungsbeispiel

Bei der Erfassung der absoluten Höhe des beweglichen Kopfs durch ein Wechselstrommagnetfeld, ist es möglich, den Strom zu erhöhen, der auf die externe Magnetfelderzeugungswicklung aufgebracht wird, um ein solches Ausmaß, daß er ein Signal nicht aufgrund einer elektromagnetischen Interferenz mit einem Kopfverstärker oder dergleichen in dem VTR verschlechtert. Wenn das Magnetfeld, daß durch die Magnetfelderzeugungswicklung erzeugt wird, zunimmt, wird die Genauigkeit zum Nachfolgen des Sollwertes des Steuersystems verbessert, da die Erfassungssensitivität für die absolute Höhe des beweglichen Kopfes vergrößert wird. Wenn jedoch der Reproduktionssignalverstärker, der in einem herkömmlichen VTR- System vorgesehen ist, verwendet wird, ist das Signal manchmal gesättigt, in Abhängigkeit von dem dynamischen Bereich des Reproduktionssignalverstärkers. Der Grund dafür ist, daß das Magnetfeld, daß durch die Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung erzeugt wird, viel stärker ist als das winzige Magnetfeld, daß von dem Magnetband reproduziert wird. Es ist deshalb notwendig, das Wechselstromsignal zur Erfassung der Höhe, das durch den drehbaren Transformator erhalten wird, durch einen Verstärker zu verstärken, der sich von dem herkömmlichen Reproduktionssignalverstärker unterscheidet, wie in Fig. 25 gezeigt ist.
Fig. 25 ist ein Schaltdiagramm mit dem Aufbau eines Erfassungssignalverstärkers einer Absoluthöhenerfassungseinrichtung in einem zehnten Ausführungsbesipiel der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 2208 stellt einen Bandpaßfilter dar und 2209 einen Umschalttransistor. Fig. 26 zeigt den Betriebsmodus für den Umschalttransistor 2209 in Bezug auf eine Umdrehung der drehbaren Trommel.
Da das Höhenerfassungssignal auf der Rückseite der Trommel erhalten wird, auf der der Erfassungskopf nicht mit dem Magnetband in Kontakt ist, ist es möglich, das Höhenerfassungssignal durch den Umschalttransistor 2209 herauszunehmen.
Zusätzlich ist es durch Umschalten der vier Umschalttransistoren 2209 zwischen den Modi in Fig. 25 möglich, den Verstärker zwischen Aufzeichnen, Reproduzieren, Erfassen und Ruhebetriebsfunktionen umzuschalten.
Die Aufzeichnungs- und Reproduktionsmodi für den Umschalttransistor 2209 werden durch die Drehposition des Erfassungskopfs umgeschaltet, wie in Fig. 26 gezeigt ist. Es ist selbstverständlich, daß der Verstärker für das ausschließliche Reproduzieren des Höhenerfassungssignals nicht den Aufbau haben muß, der in Fig. 25 gezeigt ist, und er kann aus einer Kombination eines Bandpaßfilters und eines Positionserfassungssignalverstärkers zusammengesetzt sein.
Die Anordnung eines jeden Kopfs auf der Trommel und der Kanäle für den absoluten Höhenerfassungskopf in dem drehbaren Transformator wird nun erläutert.
Da der Aufzeichnungsstrom auf dem Aufzeichnungskopf fließt, der mit dem Magnetband während dem Aufzeichnen durch ein VTR in Kontakt ist, kann das absolute Höhenerfassungssignal von der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung durch eine Kreuzkopplung zwischen den Kanälen des drehbaren Transformators gestört werden. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Kanal zum Aufbringen des Aufzeichnungsstroms weg von dem Kanal für die Erfassung der absoluten Höhe zu halten.
Zum Beispiel in dem Fall des vorliegenden VHS VTR Systems, das die Kopfanordnung hat, die in Fig. 27 gezeigt ist, ist die Anordnung der Kanäle in dem drehbaren Transformator so, wie sie in Fig. 28 gezeigt ist. Um das Verhältnis zwischen dem Kanal zum Aufbringen des Aufzeichnungsstroms und dem Kanal zur Erfassung der Kopfhöhe zu vereinfachen, sind die Abschnitte, in denen jeweilige Köpfe mit dem Band in gleitenden Kontakt gelangen, in dem Fall der Kopfanordnung, die in Fig. 27 gezeigt sind, schematisch mit dem Kopf 2HR als Bezugszeichen dargestellt. Anhand von Fig. 29 ist klar, daß die Köpfe 2HR, 6HL, AR annähernd gleichzeitig mit dem Magnetband im gleitenden Kontakt gelangen und daß die Köpfe 2HR, 6HL und AL annähernd gleichzeitig mit dem Magnetband in gleitenden Kontakt gelangen. Es ist deshalb notwendig, die Köpfe 2HL, 6HR und AL in den Kanälen des drehbaren Transformators jeweils weg von den Köpfen 2HR, 6HL, AL zu halten. Da der Audiokopf grundsätzlich weg von dem Videokopf gehalten wird, um den Einfluß einer Kreuzkopplung zu verhindern, ist es möglich, den Kanal für den fliegenden Löschkopf oder den Kanal zur ausschließlichen Höhenerfassung einzusetzen, der im allgemeinen nicht zur Zeit der normalen Reproduktion verwendet wird, zwischen die Kanäle für 2HS und 6HS, anstelle des Kurzschlußrings, der zur Verhinderung einer Kreuzkopplung zwischen Kanälen des drehbaren Transformators in dem vorliegenden VTR verwendet wird, und um den Anschluß des drehbaren Transformators an diesem Kanal zur Zeit der Wiedergabe kurzzuschließen. Das Symbol 2HS stellt eine Erfassungseinrichtung dar, mit der die Höhe auf der Referenzhöhe des beweglichen Kopfs 2H eingestellt wird und 6HS stellt eine Erfassungseinrichtung dar, mit der die Höhe auf die Referenzhöhe des beweglichen Kopfs 6H eingestellt wird.

(17) Elftes Ausführungsbeispiel

In dem herkömmlichen System wird die Höhe des beweglichen Kopfs nur an einer Position pro Drehung der Trommel erfaßt, so daß nur ein Steuerungsvorgang bei jeder Umdrehung der Trommel möglich ist. In einem System, bei dem das Gerät als Gesamtes einer äußeren Störung ausgesetzt ist, wie bei einem System, daß in ein Fahrzeug eingebaut ist und einem tragbaren System, kann das Aufzeichnen in Abhängigkeit von dem Bandformat manchmal aufgrund der Vibration oder des Versatzes des beweglichen Kopfs innerhalb einer Umdrehung der Trommel unmöglich sein.
Dieses Problem wird dann ernsthaft, wenn die Aufzeichnungsdichte erhöhte ist und die Spurführungsteilung in der nahen Zukunft sehr eng wird. Es ist deshalb notwendig, eine Konstruktion zu haben, in der ein einfacher beweglicher Kopf während der Steuerung der absoluten Höhe bei jeder Drehung der Trommel fixiert ist, um die Köpfe unanfällig für den Einfluß einer Vibration oder dergleichen zu machen. Für diese Konstruktion ist eine Vorrichtung zum konstanten Erfassen der Höhe des beweglichen Kopfs notwendig. In diesem Fall muß jedoch der absolute Wert des Sensors zur konstanten Erfassung der Höhe des beweglichen Kopfs nicht genau sein, solange dort eine Vorrichtung zur Erfassung der absoluten Höhe des beweglichen Kopfs bei jeder Drehung der Trommel vorhanden ist. Es ist möglich, die Abweichung des Kopfs aufgrund der Vibration während der Drehung der Trommel zu verhindern, wenn die absolute Höhe des beweglichen Kopfs durch das vorstehend beschriebene reproduzierte Magnetfeld der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklung erfaßt wird und die Höhe des beweglichen Kopfs so gesteuert wird, daß der Ausgang des Sensors zur konstanten Erfassung der Höhe des beweglichen Kopfs während der Periode von einer Erfassung der absoluten Höhe zur nächsten Erfassung konstant ist.
Um die Position des Kopfs in dem Positionssteuersystem während einer Drehung der Trommel zu erfassen, wird die Konstruktion, die in Fig. 6 gezeigt ist, oder die Konstruktion, die in Fig. 7 gezeigt ist, in diesem Ausführungsbeispiel verwendet. Die Verwendung einer dieser Konstruktionen ermöglicht nicht nur die Erfassung der Position, sondern übt auch keinen schädlichen Einfluß eines leckenden magnetischen Flusses auf dem Kopf aus. Es ist ferner möglich, die Geräte zur optischen Positionserfassung zu verwenden, die in den Fig. 8 bis 10 gezeigt sind. Alternativ kann ein Dehnungsmeßgerät verwendet werden. Die Verwendung eines Sensors der piezoelektrischen Generatorbauart, der durch Ausschneiden eines Teils eines Bimorphs erzeugt wird, ist für die Erfassung der absoluten Höhe auch wirksam.

(18) Zwölftes Ausführungsbeispiel

Durch eine Dämpfungsschleife, die aus der folgenden Vorrichtung zur elektrischen Abschätzung der Geschwindigkeit zusammengesetzt ist, ist es möglich, den Ausgang des oben beschriebenen Positionssensors zu verwenden, der die Höhe des beweglichen Kopfs konstant erfassen und die mechanische Resonanz der Betätigungsvorrichtung unterdrücken kann, die Steuerbarkeit des beweglichen Kopfs zu verbessern und den beweglichen Kopf unanfällig für äußere Vibration zu machen. In dieser Dämpfungsschleife, die auf der Grundlage des Ausgangs des Positionssensors, der die Höhe des beweglichen Kopfs konstant erfassen kann, erzeugt wird, ist es möglich, zu verhindern, daß das Steuerfrequenzband für die Positionssteuerung eingeschränkt wird auf ein Niederfrequenzband, aufgrund der mechanischen Resonanz der beweglichen Kopfbetätigungsvorrichtung.
Um den Magnetkopf in der Trommel zu bewegen, ist es notwendig, den Magnetkopf uniaxial zu bewegen, nämlich nur in der Richtung parallel zur Drehachse der Trommel. Es ist deshalb notwendig, den Antriebsabschnitt von dem Magnetkopf zu trennen oder den Magnetkopf an das Ende eines Auslegers oder einer Blattfeder in einer bimorphen Betätigungsvorrichtung oder einer elektromagnetisch angetriebenen Betätigungsvorrichtung, die in den herkömmlichen Beispielen gezeigt sind, zu befestigen.
Aus diesem Grund existiert eine große mechanische Resonanz, die die Charakteristik einer Blattfeder darstellt, wie in der Übertragungscharakteristik (Versatz-Antriebsspannung oder Stromcharakteristik) der bimorphen Betätigungsvorrichtung oder der elektromagnetisch angetriebenen Betätigungsvorrichtung in den herkömmlichen Beispielen zu sehen ist.
Da die große mechanische Resonanz die Phase in der Nähe der seriellen Resonanzfrequenz umkehrt, ist das Steuerfrequenzband beispielsweise in dem Phasensteuersystem, das einen Phasenverzögerungskompensator hat, auf eine Frequenz begrenzt, die ausreichend niedriger als die primäre Resonanzfrequenz ist, im allgemeinen um 1/10 bis 1/mehrere Zehntel der primären Resonanzfrequenz. Dies ist Erstens so, weil es unmöglich ist, einen ausreichenden Sicherheitsabstand der Verstärkung gegen Selbsterregung des Steuersystems aufgrund des Einflusses der Phasenumkehr in der Nähe des Resonanzpunktes zu gewährleisten, und Zweitens weil, wenn die Resonanzspitzenverstärkung groß ist, der Sicherheitsabstand der Verstärkung gegen Selbsterregung hinter dem Steuerfrequenzband kleiner als die Resonanzspitzenverstärkung wird (im allgemeinen ist es notwendig, daß die offene Regelkreisverstärkung des Steuersystems, bei einer höheren Frequenz in dem Frequenzband als dem Steuerfrequenzband, bei dem die Phase -180º ist, gleich -10 bis 20 dB ist), so daß das Steuersystem instabil wird. Im Falle der Festlegung des Steuerfrequenzbandes zwischen dem ersten Resonanzpunkt und dem zweiten Resonanzpunkt durch Kompensieren bzgl. der Phasenverzögerung durch einen Phasenvoreilschaltkreis, ist es notwendig, daß die primäre mechanische Resonanzfrequenz adäquat entfernt von der sekundären seriellen Resonanzfrequen oder der parallelen Resonanzfrequenz ist. In dem System, das einen beweglichen Abschnitt in der Gestalt einer Blattfeder hat, wie die Betätigungsvorrichtung des beweglichen Magnetkopfs in einem VTR, wird der Phasenvoreilschaltkreis für die Kompensation nicht oft angewendet, da es unmöglich ist, eine ausreichende Differenz zwischen der primären Resonanzfrequenz und der sekundären Resonanzfrequenz oder der Resonanzfrequenz höherer Ordnung zu nehmen. Es ist deshalb notwendig, die große mechanische Resonanzcharakteristik elektrisch zu dämpfen, die die Charakteristik der beweglichen Magnetkopfbetätigungsvorrichtung eines VTR ist, um die Betätigungsvorrichtung zu erhalten, die eine gute Steuerbarkeit aufweist. Wenn die Dämpfungsvorrichtung jedoch aus einer Differenziereinrichtung zusammengesetzt ist, wie im Stand der Technik, nimmt das Rauschen des Positionssensors zu und die Spurführungssteuerbarkeit wird erheblich verschlechtert.
Ein solches Problem kann unter Verwendung einer Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung gelöst werden, wie oben beschrieben wurde. Mit anderen Worten, es ist vorzuziehen, daß ein Schaltkreis, der in Fig. 30 gezeigt ist, aus einer Beobachtungseinrichtung zusammengesetzt ist, die die Konstruktion hat, die in Fig. 1 gezeigt ist, und die den Analogaufbau, der in Fig. 19 gezeigt ist, einsetzt.
Fig. 30 zeigt die Konstruktion eines zwölften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das eine Geschwindigkeitsabschätzeinrichtung einsetzt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Position des beweglichen Abschnitts einer Betätigungsvorrichtung 2301 durch eine Positionserfassungseinrichtung 2302 erfaßt und die erfaßte Position wird in eine Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung 2303 und einen Positionssteuerkompensator 2304 eingegeben. Der Ausgang der Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung 2303 wird durch eine Dämpfungsschleife zum Eingangsanschluß eines Antriebssignalverstärkers 2305 zurückgeleitet, und der Positionssteuerkompensator 2304 führt den Ausgang der Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung 2302 zum Eingangsanschluß des Antriebssignalverstärkers 2305 zurück.
Es ist ein Absoluthöhenerfassungssensor 2305 zur Erfassung der Höhe des Kopfs in der Betägiungsvorrichtung 2301 vorgesehen. Der Sensor 2305 kann irgendeine der oben beschriebenen Konstruktionen haben. Der Ausgang des Sensors 2305 wird in eine Absoluthöhenerfassungseinrichtung 2306 eingegeben und der Ausgang der Absoluthöhenerfassungseinrichtung 2306 wird zu einem Niederfrequenzkompensator 2307 zurückgeleitet, nachdem er von dem Befehl bzgl. der absoluten Höhe abgezogen wurde.
Die offenen Regelkreisverstärkungen der jeweiligen Rückführschleifen, die in Fig. 30 gezeigt sind, sind vorzugsweise wie in den Fig. 31 und 32 gezeigt festgesetzt. Die Charakteristika des Niederfrequenzkompensators 2307 sind vorzugsweise wie in den Fig. 33 bis 35 festgesetzt und die Charakteristika des Positionssteuerkompensators 2304 sind vorzugsweise wie in den Fig. 37 und 38 festgesetzt. Wenn der Niederfrequenzkompensator 2307 einen Aufbau hat, wie jener, der in Fig. 36 gezeigt ist, haben die Elemente a bis c die Charakteristika, die jeweils in den Fig. 33 bis 35 gezeigt sind. Wenn der Positionssteuerkompensator 2304 eine Konstruktion hat, wie diejenige, die in Fig. 39 gezeigt ist, haben die Elemente a und b die Charakteristika, die jeweils in den Fig. 37 und 38 gezeigt sind.
Es ist unnötig zu sagen, daß, wenn das System, das in Fig. 30 gezeigt ist, weder die Positionssteuerschleife noch die Dämpfungssteuerschleife enthält, die Position des Kopfs nur durch die Steuerung der absoluten Höhe bei jeder Drehung der Trommel gesteuert wird und die Höhe des Kopfs neigt dazu, abzuweichen. Wenn das System die Dämpfungssteuerschleife nicht enthält, wird das Verhältnis der Unterdrückung der Abweichung der Höhe während einer Drehung gesenkt, so daß der Kopf dazu neigt, zu vibrieren. Wenn andererseits das System die Positionssteuerschleife nicht enthält, obwohl der Kopf wahrscheinlich nicht vibriert, wird das Verhältnis der Unterdrückung der Abweichung der Höhe auf annähernd null abgesenkt. Wenn der bewegliche Abschnitt der Betätigungsvorrichtung eine hohe Steifigkeit oder Viskosität hat, ist jedoch das System, das in Fig. 30 gezeigt ist, frei von den oben beschriebenen Problemen, sogar wenn die zwei kleinen Schleifen von der Absoluthöhekorrekturschleife entfernt werden. In dem in Fig. 30 gezeigten System wird das System zur Steuerung des beweglichen Kopfs, so daß er konstant bei der absoluten Höhe während der Drehung der Trommel ist, realisiert, indem die offene Regelkreisverstärkung der Absoluthöhenkorrekturschleife auf der Niederfrequenzseite größer und auf der Hochfrequenzseite kleiner als diejenige der Positionssteuerschleife gemacht wird, die die Dämpfungsschleife enthält.
In diesem Fall kann die Verstärkung der Absoluthöhenkorrekturschleife auf der Niederfrequenzseite in der Gestalt einer sekundären Verzögerung kompensiert werden, wie in Fig. 31 gezeigt ist. Alternativ kann die Gleichstromkomponente der Positionssteuerschleife so geschnitten werden, daß sie die Verstärkung auf der Niederfrequenzseite senkt, wie in Fig. 32 gezeigt ist.
Um die offene Regelkreischarakteristik, so wie sie in Fig. 31 gezeigt ist, zu realisieren, ist es notwendig, einen Filter als den Niederfrequenzkompensator 2304 in Fig. 30 einzusetzen, der Frequenzcharakteristika hat, wie diejenigen, die in den Fig. 33 bis 36 gezeigt sind.
Die Symbole a bis c in Fig. 36 stellen jeweils einen Weichtast- Führungsfilter (lag-lead-Filter), einen primären Tiefpaßfilter und einen sekundären Tiefpaßfilter dar, von denen jeder allgemein bekannt ist. Es ist ferner notwendig, daß der Positionssteuerungskompensator 2397 einen Aufbau hat, wie jener, der in Fig. 39 gezeigt ist. Die Symbole a und b in Fig. 39 stellen jeweils einen Tiefpaßfilter und einen Hochpaßfilter dar, von denen wohl bekannt ist. Natürlich können diese Konstruktionen durch einen Analogschaltkreis realisiert werden, der aus einem Kondensator und einem Widerstand zusammengesetzt ist, oder durch einen Digitalfilter.
Obwohl die verstärkte Verstärkung zur Kompensation für eine Verstärkung nicht in jedem Kompensator beschrieben ist, ist eine gewünschte Verstärkungskompensation natürlich notwendig, um die Charakteristika zu realisieren, die in den Fig. 31 und 32 gezeigt sind.

(19) Dreizehntes Ausführungsbeispiel

Obwohl das in Fig. 30 gezeigte System aus einem Analogschaltkreis im zwölften Ausführungsbeispiel zusammengesetzt ist, kann es ferner durch eine Software erzeugt werden, unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsdigitalcomputers wie eines Mikroprozessors.
Fig. 40 ist ein Flußdiagramm der Abläufe in der Hauptroutine eines Steuerprogramms im Falle der Realisierung eines Positionssteuersystems unter Verwendung einer Software. Bei dieser Routine wird nach dem Starten und Initialisieren des Programms die folgende Routine in jedem Block wiederholt, zu dem die Berechnungsperiode angewiesen ist. Eine Berechnungsunterroutine, die der Funktion der Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung entspricht, wird zuerst ausgeführt. Eine Berechnungsunterroutine, die der Funktion des Positionssteuersystems entspricht, insbesondere dem Positionssteuerkompensator, wird als nächstes ausgeführt. Danach wird die Berechnungsunterroutine ausgeführt, die der Funktion des Absoluthöhenkorrektursystems entspricht, insbesondere der Absoluthöhenerfassungseinrichtung und dem Niederfrequenzkompensator. Durch Subtrahieren der Ergebnisse der ersten zwei Unterroutinen von der Anweisung für die Absoluthöhenkorrektur, wird der Anweisungswert zum Ansteuern der Betätigungsvorrichtung erhalten.
Die Inhalte der jeweiligen Unterroutinen werden im folgenden erläutert. In der Unterroutine, die der Funktion der Beobachtungseinrichtung entspricht, werden K&sub1; bis K&sub5; jeweils als Konstanten festgesetzt (Kd · Kt) /R, K, F&sub1;, F&sub2; und F&sub3; und es werden Variablen A bis B seriell berechnet. Die Variablen A bis B sind äquivalent zu den Ausgängen der Blöcke 1405 bis 1409 in der Beobachtungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 42 ist ein Flußdiagramm der Positionssteuerunterroutine in dem Ablauf, der in Fig. 40 gezeigt ist. Die Information über die Betägigungsvorrichtungshöhe wird berechnet und durch zwei Digitalfilter ausgegeben.
Fig. 43 ist ein Flußdiagramm der Absoluthöhenkorrekturunterroutine in dem Ablauf, der in Fig. 40 gezeigt ist. Absoluthöheninformationen Z&sub1; bis Z&sub2; werden unter Verwendung des Zählwerts P, P mal gemittelt, und nachdem der gemittelte Wert durch einen Digitalfilter in einem Niederfrequenzband kompensiert ist, wird der kompensierte Wert als die Absoluthöhe ausgegeben.
Die Werte Z&sub1; und Z&sub2; werden in den herkömmlichen Beispielen durch Aufnehmen des Ausgangs der Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen durch den Absoluthöhenerfassungskopf und durch den beweglichen Kopf in der vorliegenden Erfindung erhalten und durch Verstärken der Ausgänge durch den Verstärker, der in Fig. 25 gezeigt ist, und durch Erfassen des verstärkten Ausgangs für das Spitzenwerthalten oder das Abtasthalten. Die Summe der somit erhaltenen Werte Z&sub1; und Z&sub2; werden einer A/D Umwandlung unterworfen und als Ausgänge der jeweiligen Wechselstrommagnetfelderzeugungswicklungen in den Mikroprozessor eingegeben.
Das oben beschriebene bewegliche Kopfpositionssteuersystem kann eine Hardware verwenden, wie diejenige, die in Fig. 44 gezeigt ist. Im Falle der Erfassung der Position des beweglichen Kopfs durch einen Positionssensor wird es manchmal unmöglich, das Erfassungssignal aufgrund der Begrenzung der Anzahl der Kanäle des drehbaren Transformators oder bei Berücksichtigung des Einflusses des Rauschens, das in einem Schlupfring 2401 besteht, nach außerhalb der Trommel zu nehmen. Im dreizehnten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 44 gezeigt ist, sind ein Antrieb 2402 für eine Betägigungsvorrichtung und eine Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung 2404 auf einer Schaltplatine 2403 innerhalb der Trommel vorgesehen, um es der Betägiungsvorrichtung dadurch zu ermöglichen, die der elektrischen Dämpfung von außerhalb der Trommel durch den Schlupfring 2401 unterzogen wird.

(20) Vierzehntes Ausführungsbeispiel

Andererseits ist es auch möglich, das Positionserfassungssignal nach außerhalb der drehbaren Trommel zu nehmen und die Positionssteuerung und den Antrieb außerhalb der Trommel vorzusehen. Fig. 45 zeigt ein Beispiel davon als ein vierzehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine LED oder ein Laser, die ein Lichtausgabeelement 2501 eines optischen Sensors ist, wird in Abhängigkeit von einem Antriebssignal erleuchtet. Zu dieser Zeit wird die Frequenz des Blitzens in einem Frequenzbereich festgesetzt, der ausreichend höher als das Beobachtungsfrequenzband ist, und die durch einen drehbaren Transformator 2502 gehen kann. In Fig. 45 wird das Antriebssignal durch den Schlupfring 3503 zum Lichtausgabeelement 2501 geleitet, aber das Lichtausgabeelement kann in ähnlicher Weise durch Übertragen des Antriebssignals durch einen großkapazitiven Transformator oder durch Liefern der Stromquelle durch ein anderes Mittel (großkapazitiver drehbarer Transformator oder Schlupfring) und Liefern eines einzigen Befehlssignals an das Lichtausgabeelement 2501 übertragen werden.
Das somit erleuchtete Licht wird durch ein Lichtempfangselement 2505 durch einen Spiegel 2504 in einen Wechselstrom-Photostrom umgewandelt. Da der Photostrom ein Photostromsignal im Frequenzbereich ist, den der drehbare Transformator 2502 übertragen kann, geht er leicht durch den drehbaren Transformator 2502. Nachdem der Photostrom in den Betrag des Lichts, das durch das Lichtempfangselement 2505 empfangen wurde, umgewandelt wurde, wird es der Betätigungsvorrichtung durch einen Differentialverstärker 2507 als Betrag des Versatzes des beweglichen Abschnitts herausgenommen.
Anstelle des optischen Sensors, der in Fig. 45 gezeigt ist, kann der oben beschriebene kapazitive Sensor verwendet werden. In diesem Fall ist ein LC-Oszillator aus der Kapazität des Sensors und einer Wicklung zusammengesetzt, und nachdem das Wechselstrom-Signal von dem Oszillator aus dem Transformator herausgenommen wurde und einer Frequenz-Spannungs-Umwandlung (F/V-Umwandlung) unterzogen wurde, wird das Signal als das Positionssignal des beweglichen Abschnitts herausgenommen. Es ist selbstverständlich, daß ein ähnlicher Effekt auch durch Herausnehmen eines Signals nach außerhalb der Trommel durch den drehbaren Transformator durch einen Spannungs-Frequenz-Umwandler (FM-Modulator), einen Spannungs-Pulsbreitenumwandler (PWM- Modulator), einen Spannungs-Wechselstrom-Amplitudenumwandler (AM-Modulator) oder dergleichen erzeugt wird, der in der Trommel vorgesehen ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann das Steuersystem entweder durch den oben beschriebenen Algorithmus einer Software oder durch einen analogen Schaltkreis realisiert werden, wenn das Positionssignal des beweglichen Abschnitts konstant aus dem Drehtransformator herausgezogen wird, wenn das System jedoch aus der Beobachtungseinrichtung und der Positionssteuerung zusammengesetzt ist, die auf der drehbaren Trommel vorgesehen sind, gibt es einen Fall, in dem das System aus einem analogen Schaltkreis zusammengesetzt sein muß, aufgrund der Begrenzung des Maßes des Schaltkreises. Zu dieser Zeit ist es notwendig, die Gleichstromkomponente des Positionssignalseingangs an die Beobachtungseinrichtung zu schneiden, um zu verhindern, daß eine Drift auf den analog berechneten Wert der Beobachtungseinrichtung erzeugt wird.
Es ist selbstverständlich, daß ein Voraussagefehler in dem abgeschätzten Fehler aufgrund der Gleichstromkomponente erzeugt wird, der die Funktion der Beobachtungseinrichtung verhindert, sofern die Gleichstromkomponente des Antriebsspannungseingangs in die Beobachtungseinrichtung nicht gleichzeitig herausgeschnitten wird.
Ein solcher analoger Aufbau erzeugt keinerlei Probleme, weil die Beobachtungseinrichtung für ein hohes Frequenzband des Positionssteuersystems zuständig ist. Mit anderen Worten es gibt fast keine Änderung der Polpositionierung, die in Fig. 3 gezeigt ist.

(21) Vorteile der achten bis vierzehnten Ausführungsbeispiele

Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß dieser Ausführungsbeispiele möglich, den beweglichen Kopf so zu steuern, daß er in einer gewünschten Höhe ist und daß das elektromagnetische Induktionssignal eines Wechselstrommagnetfelds zur Erfassung der absoluten Höhe nicht durch die Kreuzkopplung von dem Aufzeichnungssignalstrom auf dem drehbaren Transformator gestört wird. Es ist ferner möglich, die verstärkte Verstärkung von dem Höhenerfassungssignalverstärker getrennt von der Verstärkung des Informationssignalverstärkers zu nehmen. Es ist somit möglich, eine genaue Höhe zu erfassen. Während der Drehung der Trommel ist es möglich, die Vibration oder den Versatz des beweglichen Kopfs aufgrund der Vibration des magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes zu verhindern, da der bewegliche Kopf in der Höhe fixiert ist, die durch die Positionssteuerung durch den Positionssensor geregelt wird, der in der Betätigungsvorrichtung vorgesehen ist, und der bewegliche Kopf wird durch die Geschwindigkeitsabschätzbeobachtungseinrichtung gedämpft.
Während beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung betrachtet wird, soll klargestellt werden, daß verschiedene Abwandlungen daran vorgenommen werden können, und es ist beabsichtigt, daß solche Abwandlungen in den Schutzbereich der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, fallen.

Claims

1. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung für ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, aufweisend einen Magnetkopf (1417, 2201), der auf einer drehbaren Trommel befestigt ist, eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung (1425, 2301) zum Bewegen des Magnetkopfs in eine vorbestimmte Richtung axial zur Trommel mit einer Geschwindigkeit, die einem Antriebssignal entspricht,

wobei die Vorrichtung dazu dient, das Antriebssignal so vorzusehen, um die Position des Kopfs zu steuern, wenn sich die Trommel dreht, und aufweisend:

eine Positionserfassungsvorrichtung (1424, 2302) zur Erfassung der Position des Magnetkopfs in der vorbestimmten Richtung und zur Ausgabe des Ergebnisses als ein Positionsabweichsignal; und

eine Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung zur Lieferung eines Signals an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung als ein Antriebssignal, das eine Rückkopplungskomponente umfaßt, zur Dämpfung der Bewegung der Magnetkopfbewegungsvorrichtung, und

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuerungsvorrichtung des weiteren eine Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (1411, 2303) aufweist, zur elektrischen Simulation des Betriebs der Magnetkopfbewegungsvorrichtung auf der Grundlage des Antriebssignals und des Positionsabweichsignals, die davon die Geschwindigkeit des Magnetkopfs in der vorbestimmten Richtung abschätzt, und zur Ausgabe des abgeschätzten Werts, der mit einem vorbestimmten Koeffizienten (F3) multipliziert wird, und

daß die Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Dämpfung aufweist, die dazu eingerichtet ist, das Antriebssignal durch Subtrahieren des Ausgangs der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung von einem Signal (U(t)), das von einem anderen Schaltkreis geliefert wird, zu erhalten.

2. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (1411) eine co-dimensionale Beobachtungseinrichtung ist, die folgendes umfaßt:

einen Modellblock (1404-7) zur elektrischen Simulation des Verhaltens der Magnetkopfbewegungsvorrichtung und zur Ausgabe des abgeschätzten Werts der Position des Magnetkopfs in der vorbestimmten Richtung und der Geschwindigkeit des Magnetkopfs; und

eine abgeschätzte Geschwindigkeitsausgabevorrichtung (1410) zur Multiplikation des abgeschätzten Werts der Geschwindigkeit, die von dem Modellblock ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Koeffizienten und zur Ausgabe des Produkts.

3. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung folgendes umfaßt:

eine Ausgabevorrichtung für einen abgeschätzten Fehler zur Subtraktion des abgeschätzten Werts der Magnetkopfposition, die von dem Modellblock ausgegeben wird, von dem Positionsabweichungssignal, und zur Ausgabe der Differenz als ein abgeschätzter Fehler; und

eine Vorrichtung (1408-9) zur Rückführung des abgeschätzten Fehlers zum Modellblock.

4. Eine magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das einen Magnetkopf (1417, 2201) aufweist, der auf einer drehbaren Trommel befestigt ist, eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung (1425, 2301) zur Bewegung des Magnetkopfs in eine vorbestimmte Richtung axial zur Trommel mit einer Geschwindigkeit, die einem Antriebssignal entspricht, und eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zum Bereitstellen des Antriebssignals.

5. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 4, wobei

die Magnetkopfbewegungsvorrichtung einen fixierten Abschnitt umfaßt, zur Lieferung eines konstanten magnetischen Feldes, und einen beweglichen Abschnitt (1430, 1434) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes in Abhängigkeit des Antriebssignals, und um durch die Verkettung zwischen dem erzeugten magnetischen Feld und dem konstanten magnetischen Feld in die vorbestimmte Richtung bewegt zu werden; und

die Positionserfassung einen Magneten (1427, 1431) umfaßt, der an dem beweglichen Abschnitt (1430, 1434) befestigt ist, einen Hall-Sensor (1428, 1432) zur Erfassung des magnetischen Feldes, das von dem Magnet erzeugt wird, der an dem fixierten Abschnitt befestigt ist, und eine Vorrichtung (1429) zur Ausgabe des Positionsabweichsignals, das die Position des Magnetkopfs in der vorbestimmten Richtung auf der Grundlage des magnetischen Feldes, das durch den Hall-Sensor (1428, 1432) erfaßt wurde, anzeigt.

6. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 5, wobei die Positionserfassungsvorrichtung des weiteren eine Vorrichtung zur magnetischen Abschirmung des Magneten und des Magnetkopfs umfaßt.

7. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 4, wobei

die Magnetkopfbewegungsvorrichtung einen fixierten Abschnitt umfaßt, zur Lieferung eines konstanten magnetischen Feldes, und einen beweglichen Abschnitt zur Erzeugung eines magnetischen Feldes in Abhängigkeit von dem Antriebssignal, und um durch die Verkettung zwischen dem erzeugten magnetischen Feld und dem konstanten magnetischen Feld in die vorbestimmte Richtung bewegt zu werden; und

die Positionserfassungvorrichtung einen Lichtausgabeabschnitt (1501, 1505, 1605) umfaßt, der an dem fixierten Abschnitt befestigt ist, um Licht auszustrahlen, und einen Lichtempfangsabschnitt (1502, 1602), der an dem beweglichen Abschnitt befestigt ist, um das von dem Lichtausgabeabschnitt ausgegebene Licht aufzunehmen, den Grad des Ungleichgewichts der empfangenen Lichtmenge zu erfassen und um das Positionsabweichsignal auszugeben, das die Position des Magnetkopfs anzeigt.

8. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 4, wobei

die Positionserfassungsvorrichtung einen Lichtausgabeabschnitt (1505, 1605) umfaßt, die an dem fixierten Abschnitt befestigt ist, um Licht auszustrahlen, eine Reflektiervorrichtung (1506), die an dem beweglichen Abschnitt befestigt ist, um das von dem Lichtausgabeabschnitt abgegebene Licht zu reflektieren, und einen Lichtempfangsabschnitt (1502, 1602) zum Empfang des vom Reflektierabschnitt (1506) reflektierten Lichts, zur Erfassung des Grads des Ungleichgewichts der empfangenen Lichtmenge, und zur Ausgabe des Positionsabweichsignals, das die Position des Magnetkopfs anzeigt.

9. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Lichtempfangsabschnitt in eine Mehrzahl von Lichtempfangsstücken in der vorbestimmten Richtung unterteilt ist, und jeder Unterschied zwischen den Lichtempfangsstücken als Grad des Ungleichgewichts der empfangenen Lichtmenge erfaßt wird.

10. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung außerhalb der Trommel liegt und das Gerät des weiteren aufweist:

eine Vorrichtung zum Ansteuern des Lichtausgabeabschnitts (1605, 2501), um mit einer Frequenz oberhalb des Frequenzbandes der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung zu blitzen; und

eine Drehtransformiereinrichtung (1612, 2502), die dazu eingerichtet ist, das Signal von dem Lichtempfangsabschnitt (1602, 2505) aus der drehbaren Trommel zu der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung zu leiten.

11. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der fixierte Abschnitt der Kopfbewegungsvorrichtung eine Einrichtung von Magneten (401, 402) aufweist, zur Erzeugung des konstanten magnetischen Feldes, und Joche (403-406) zur Erzeugung eines Pfades für den Fluß des konstanten magnetischen Feldes, und wobei der Lichtausgabeabschnitt und der Lichtempfangsabschnitt innerhalb der Joche (403-406) angeordnet sind.

12. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Magnetkopfbewegungsvorrichtung ein Betätigungsglied (1425) umfaßt, das ein Mechanismus ist, der in einer drehbaren Trommel (1421) vorgesehen ist, um den Magnetkopf in die vorbestimmte Richtung zu bewegen, und einen Antrieb (1412) zur Steuerung des Betätigungsglieds (1425) in Abgängigkeit von dem Antriebssignal.

13. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 12, wobei der Antrieb (1412) und die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (1411) an der drehbaren Trommel (1421) befestigt sind.

14. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei

die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (1411), die Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung und der Antrieb (1412) außerhalb der drehbaren Trommel (1421) angeordnet sind; und

Schleifringe (1422) zwischen dem Betätigungsglied (1425) und dem Antrieb (1412) und zwischen der Positionserfassungsvorrichtung (1424) und der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (1411) vorgesehen sind, um die jeweiligen Elemente zu verbinden.

15. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei

das Gerät des weiteren aufweist

ein magnetisches Felderfassungselement (2206, 2207), das auf der umfangsseitigen Oberfläche der drehbaren Trommel (2205) in einer vorbestimmten Position in der Axialrichtung der drehbaren Trommel angeordnet ist, um ein magnetisches Feld zu erfassen, und

eine Betätigungsgliedsteuerung zur Steuerung der Position des Magnetkopfs in der axialen Richtung der drehbaren Trommel, um gleich zu sein zu jener des magnetischen Felderfassungselements (2206, 2207);

wobei die Magnetkopfbewegungsvorrichtung ein Betätigungsglied ist, daß

eine Spule umfaßt, die außerhalb der drehbaren Trommel in einer solchen Weise angeordnet ist, daß sie der umfangsseitigen Oberfläche der drehbaren Trommel (2205) gegenüberliegt, um ein magnetisches Feld in Abhängigkeit von der Versorgung mit einem Wechselstrom zu erzeugen und auf der eine elektromotorische Kraft durch eine elektromagnetische Induktion erzeugt wird, wenn das magnetische Feld von dem Magnetkopf und dem Magnetfelderfassungselement währen der Drehung der drehbaren Trommel (2205) geschnitten wird, und

eine Korrekturschleife (2305, 2306) (loop) für eine absolute Höhe zur Korrektur des Antriebssignals, so daß der Antriebssignalausgang, wenn die elektromotorische Kraft durch den Magnetkopf auf der Spule erzeugt wird, gleich zu dem Antriebsausgangssignal ist, wenn die elektromotorische Kraft durch das Magnetfelderfassungsgerät auf der Spule erzeugt wird; und

die Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung des weiteren, zusätzlich zu der Vorrichtung zur Dämpfung auf der Grundlage des von der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung erhaltenen abgeschätzten Geschwindigkeitswerts, einen Positionsregelkreis (loop) zur Korrektur des Antriebssignals in Abhängigkeit von dem Positionsabweichsignal aufweist.

16. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Steuerungsvorrichtung einen Positionssteuerungskompensator (2304) umfaßt, zur Erhöhung der Open-Loop-Verstärkung des Positionsregelkreises (loop) in einem Hochfrequenzband.

17. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Steuervorrichtung einen Niederfrequenzkompensator (2307) umfaßt, um die Open-Loop- Verstärkung des Korrekturregelkreises (loop) der absoluten Höhe in eine Niederfrequenzband zu erhöhen.

18. Eine bewegliche Kopfpositionsteuerungsvorrichtung gemäß einem Ansprüche 15 bis 17, wobei

die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung ein Prozessor ist, zur Ausführung der Hauptroutine, jedesmal wenn ein Taktimpuls empfangen wird, wobei die Hauptroutine folgendes umfaßt:

eine Beobachtungsroutine zur Simulierung des Verhaltens des Betätigungsglieds in Abhängigkeit von dem Antriebssignal, zur Multiplikation des abgeschätzten Wertes der Geschwindigkeit des Magnetkopfs in der axialen Richtung der drehbaren Trommel mit einem vorbestimmten Koeffizienten und zum Speichern des Produkts als einer Variablen O&sub1;;

eine Positionssteuerungsroutine zum Filtern des Antriebssignals, so daß die Verstärkung in dem Hochfrequenzband erhöht wird, und zur Speicherung des Ergebnisses als einer Variablen O&sub2;;

eine Korrekturroutine für die absolute Höhe zur Filterung des Antriebssignals, so daß die Verstärkung in der Niederfreguenzband erhöht wird, und zur Speicherung des Ergebnisses als einer Variablen O&sub3;;

eine Subtraktionsroutine zur Berechnung O&sub3; - O&sub2; - O&sub1;; und eine Ausgaberoutine zur Ausgabe des Ergebnisses von O&sub3; - O&sub2; - O&sub1;.

19. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät gemäß Anspruch 15, wobei

das Betätigungsglied des weiteren eine Steuervorrichtung umfaßt, die den Korrekturregelkreis für die absolute Höhe zur Regelung der Position des Magnetkopfs in der Axialrichtung der drehbaren Trommel umfaßt, so daß der Antriebssignalausgang, wenn die elektromotorische Kraft durch den Magnetkopf auf der Spule erzeugt wird, gleich zu dem Antriebssignalausgang ist, wenn die elektromotorische Kraft durch das Magnetfelderfassungselement erzeugt wird, mittels der Korrekturschleife (loop) für die absolute Höhe, die ein Signal an das Betätigungsglied liefert; und

eine Drehtransformiereinrichtung, die Kanäle hat, die jeweils dem Magnetfelderfassungselement und dem Magnetkopf entsprechen und den Magnetkopf und das Magnetfelderfassungselement, die zusammen mit der Drehung der drehbaren Trommel drehen, mit der Betätigungsgliedsteuerung verbinden, die sich nicht zusammen mit der Drehung der drehbaren Trommel dreht.

20. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung für ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das einen Magnetkopf aufweist, der auf einer drehbaren Trommel (2006) befestigt ist, eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung (2066, 2116) zur Bewegung des Kopfs in eine vorbestimmte Richtung axial zur Trommel (2006) mit einer Geschwindigkeit die einem Antriebssignal entspricht und von einem Typ ist, die eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt, die die Geschwindigkeit der Bewegung des Kopfes anzeigt, im Inneren der Magnetkopfbewegungsvorrichtung, wenn das Antriebssignal aufgebracht wird;

wobei die Vorrichtung dazu dient, das Antriebssignal so bereitzustellen, um die Position des Kopfs zu steuern, wenn sich die Trommel dreht, und aufweisend

eine Äquivalentspule (2001, 2106), die eine Induktion hat, die annähernd gleich zu jener der Magnetkopfbewegungsvorrichtung ist, zur elektrischen Simulation der Magnetkopfbewegungsvorrichtung, und die dazu eingerichtet ist, eine elektromotorische Gegenkraft zu erzeugen, die die Geschwindigkeit des Kopfes abschätzt, im Inneren der Äquivalentspule (2001, 2106), wenn das Antriebssignal aufgebracht wird;

eine Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung (2004, 2108) zur Abschätzung der Geschwindigkeit der Bewegung des Magnetkopfs in der vorbestimmten Richtung durch die elektromotorische Gegenkraft, die in der Äquivalentspule erzeugt wird, und zur Ausgabe des abgeschätzten Geschwindigkeitswerts, der mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird; und

eine Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung zur Lieferung eines Signals, das durch Subtraktion des Ausgangs der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung von einem Signal von einem anderen Schaltkreis erhalten wird, an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung (2006, 2116) als ein Antriebssignal, um die Magnetkopfbewegungsvorrichtung zu dämpfen.

21. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 20, des weiteren aufweisend einen äquivalenten Widerstand (2105), der einen Widerstand hat, der demjenigen der Magnetkopfbewegungsvorrichtung (2116) annähernd gleich ist, und durch den die Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung die elektromotorische Gegenkraft erfaßt, die in der äquivalenten Spule (2106) erzeugt wird.

22. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 20 oder 21, des weiteren aufweisend:

eine Antriebsstromerfassungsvorrichtung (2107) zur Erfassung des Antriebssignals, das zu der Magnetkopfbewegungsvorrichtung (2116) geliefert wird als ein Strom, und zur Ausgabe des Stroms als ein Antriebsstrom;

eine erste Bandbegrenzungsvorrichtung (2110) zur Begrenzung des Erfassungsantriebsstroms auf ein vorbestimmtes Frequenzband; und

eine Stromrückkopplungsvorrichtung zur Subtraktion des Antriebsstroms mit dem Frequenzband davon, das von dem Antriebssignal begrenzt wird, das an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung geliefert wird, und zum Liefern des erhaltenen Differenzsignals an die Magnetkopfbewegungsvorrichtung (2116) als das Antriebssignal.

23. Eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Rückkopplungs- und Dämpfungsvorrichtung folgendes umfaßt:

eine Antriebsstromabschätzvorrichtung (2108) zum Umwandeln der elektromotorischen Gegenkraft, die von der Geschwindigkeitsabschätzvorrichtung erfaßt wird, in einen Strom;

eine Erfassungsvorrichtung für einen Antriebsstromfehler (2109) zur Erhaltung der Differenz zwischen dem Strom und dem Antriebsstrom, der durch die Antriebsstromerfassungsvorrichtung (2107, 2101) erfaßt wird und zur Ausgabe der Differenz als das Differenzsignal;

eine zweiten Bandbegrenzungsvorrichtung (2112) zur Begrenzung des Differenzsignals auf ein vorbestimmtes Frequenzband; und

eine Differenzstromrückkopplungsvorrichtung zur Subtraktion des Differenzsignals mit dem Frequenzband davon, das von dem Signal begrenzt ist, das von einem anderen Schaltkreis geliefert wird, zur Lieferung des erhaltenen Differenzsignals an die Stromrückkopplungsvorrichtung.

24. Ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät aufweisend einen Magnetkopf auf einer drehbaren Trommel (1006), eine Magnetkopfbewegungsvorrichtung (2066, 2116) zur Bewegung des Kopfs in eine vorbestimmte Richtung axial zur Trommel (2006) mit einer Geschwindigkeit, die einem Antriebssignal entspricht, und die von einem Typ ist, der eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt, die die Geschwindigkeit anzeigt, im Inneren der Magnetkopfbewegungsvorrichtung, wenn das Antriebssignal aufgebracht wird, und eine bewegliche Kopfpositionssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23 zur Bereitstellung des Antriebssignals.