JP2637609B2 - Tracking control system for magnetic reproducing device - Google Patents
Tracking control system for magnetic reproducing deviceInfo
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- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばビデオテープレコーダ(以下、
「VTR」という)において自動トラッキング等に用いら
れるヘッド位置調整制御が可能な磁気ヘッド駆動装置な
ど、磁気再生装置におけるトラッキング制御システムに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to, for example, a video tape recorder (hereinafter, referred to as a video tape recorder).
The present invention relates to a tracking control system in a magnetic reproducing device, such as a magnetic head driving device capable of head position adjustment control used for automatic tracking or the like in a “VTR”.
第14図は例えば特開昭52−117107号公報に示された従
来のバイモルフを用いた磁気ヘッド駆動装置のブロック
構成図である。図において、101は印加された電位に応
じて曲がり動作をするピエゾ電気バイモルフ、102はセ
ンサで、バイモルフ101の一部を切ることにより形成さ
れたピエゾ電気発電器からなる。103はセンサ102に負荷
をほとんど与えない高インピーダンス増幅器、104は加
算器で、高インピーダンス増幅器103からの出力と、後
に述べるポテンショメータ111からの出力を加算する。1
05は加算器104からの出力を微分する微分器、106はロー
パスフィルタで、微分器105からの出力をバイモルフ101
の2次及び高次共振特性に寄与する信号を減衰させるよ
うに選択されたカットオフ周波数を有する。107はロー
パスフィルタ106からの出力の位相遅れを補償する位相
進み回路、108は位相進み回路107からの出力を可変反転
増幅するゲイン可変増幅器、109は後述する周波数補償
器115からの出力とゲイン可変増幅器108からの出力を加
算する加算器、110は加算器109からの出力を増幅する駆
動増幅器、111は加算器109からの出力が供給されるポテ
ンショメータ、112は磁気ヘッドで、片持ち支持された
バイモルフ101の自由端に支持されている。113は磁気ヘ
ッド112からの出力をビデオ処理するビデオ処理回路、1
14はヘッド位置制御回路で、ウォブリングサーボ系が構
成され、磁気ヘッド112からの出力からトラッキング補
正信号を出力する。FIG. 14 is a block diagram of a conventional magnetic head driving device using a bimorph disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-117107. In the figure, reference numeral 101 denotes a piezoelectric bimorph that bends in accordance with an applied potential, and reference numeral 102 denotes a sensor, which includes a piezoelectric electric generator formed by cutting a part of the bimorph 101. 103 is a high impedance amplifier that hardly applies a load to the sensor 102, 104 is an adder, and adds the output from the high impedance amplifier 103 and the output from a potentiometer 111 described later. 1
05 is a differentiator for differentiating the output from the adder 104, 106 is a low-pass filter, and the output from the differentiator 105 is bimorph 101
Has a cut-off frequency selected to attenuate the signals that contribute to the second and higher order resonance characteristics. 107 is a phase lead circuit that compensates for the phase delay of the output from the low-pass filter 106, 108 is a variable gain amplifier that variably inverts and amplifies the output from the phase lead circuit 107, and 109 is an output from a frequency compensator 115 and a gain variable An adder for adding the output from the amplifier 108, 110 is a drive amplifier for amplifying the output from the adder 109, 111 is a potentiometer to which the output from the adder 109 is supplied, 112 is a magnetic head, and cantilevered. It is supported on the free end of the bimorph 101. 113 is a video processing circuit that performs video processing on the output from the magnetic head 112, and 1
Reference numeral 14 denotes a head position control circuit, which forms a wobbling servo system and outputs a tracking correction signal from an output from the magnetic head 112.
115は周波数補償器で、ヘッド位置制御回路114からの
出力及び後述する変換器リセット信号発生器116からの
出力をうけ、周波数補償する。116は変換器リセット信
号発生器で、必要に応じて磁気ヘッド112をトラックの
始めに選択的にリセットするために、偏向可能な支持ア
ームすなわちバイモルフ101に与えるリセット信号を発
生する。A frequency compensator 115 receives an output from the head position control circuit 114 and an output from a converter reset signal generator 116 to be described later, and performs frequency compensation. Reference numeral 116 denotes a transducer reset signal generator which generates a reset signal to be provided to the deflectable support arm, that is, the bimorph 101, for selectively resetting the magnetic head 112 at the beginning of a track as necessary.
第15図は第14図のバイモルフ101の外観図で、磁気ヘ
ッド112が搭載されている。第16図は第15図の改良例
で、バイモルフ101の有効長が第15図よりも長く取れ
る。第17図も同様に第15図の改良例で、バイモルフ101
の有効長が第15図よりも長い。FIG. 15 is an external view of the bimorph 101 in FIG. 14, in which a magnetic head 112 is mounted. FIG. 16 is an improved example of FIG. 15, and the effective length of the bimorph 101 can be longer than that of FIG. FIG. 17 is also an improved example of FIG.
Is longer than that of Fig. 15.
第18図はバイモルフ101が駆動される時の断面図であ
る。第19図は、バイモルフ101が駆動される際の磁気ヘ
ッド傾き量(第18図におけるθdeg)をバイモルフ有効
長との関係において幾何学的に求めたものである。第20
図はバイモルフ101の周波数特性の一例である。FIG. 18 is a sectional view when the bimorph 101 is driven. FIG. 19 shows a geometrical calculation of the amount of tilt of the magnetic head (θdeg in FIG. 18) when the bimorph 101 is driven in relation to the effective bimorph length. 20th
The figure shows an example of the frequency characteristics of the bimorph 101.
第21図は、ヘッド傾きが発生せず,磁気ヘッド112が
平行移動可能な電磁駆動アクチュエータの一例で、図に
おいて、201は電磁力を発生させるためのマグネット、2
02は磁路を形成するためのヨーク、203aは磁気ヘッド11
2を1自由度方向にのみ可動させるためのジンバルバ
ネ、203bは磁気ヘッド112を保持するための板バネ、204
はアクチュエータコイル205を保持するためのボビンで
ある。第22図は第21図における電磁駆動アクチュエータ
の周波数特性である。FIG. 21 is an example of an electromagnetically driven actuator in which the magnetic head 112 does not tilt and the magnetic head 112 can move in parallel. In FIG. 21, reference numeral 201 denotes a magnet for generating an electromagnetic force;
02 is a yoke for forming a magnetic path, and 203a is a magnetic head 11.
2 is a gimbal spring for moving only one direction of freedom, 203b is a leaf spring for holding the magnetic head 112, 204
Is a bobbin for holding the actuator coil 205. FIG. 22 shows a frequency characteristic of the electromagnetically driven actuator in FIG.
第23図は、例えば第21図の電磁駆動アクチュエータに
磁気ヘッド112からの再生信号振幅が常に最大となるよ
うにウォブリング制御を施した場合の制御系構成例であ
る。図において、206は電磁駆動アクチュエータ、207は
磁気ヘッド112からの再生微小信号を増幅するためのヘ
ッドアンプ、208はウォブリングサーボ回路、209はアク
チュエータ206を駆動するためのドライバである。FIG. 23 is an example of a control system configuration in the case where wobbling control is performed on the electromagnetically driven actuator shown in FIG. 21, for example, so that the amplitude of the reproduction signal from the magnetic head 112 is always maximized. In the figure, reference numeral 206 denotes an electromagnetic drive actuator, 207 denotes a head amplifier for amplifying a reproduced small signal from the magnetic head 112, 208 denotes a wobbling servo circuit, and 209 denotes a driver for driving the actuator 206.
次に動作について説明する。第14図においてバイモル
フ101は、一体に構成されたセンサ102を含み、このセン
サ102は磁気ヘッド112の瞬間偏向位置を表す信号を発生
する。この出力信号は、バイモルフ101を駆動する信号
に対して90゜の位相遅れを有している。この出力は高入
力インピーダンスの増幅器103に供給される。センサ102
は、1つのコンデンサと直列な電圧源と等価であるた
め、センサ102上の電気的負荷はセンサ102からの低周波
数信号を効果的に結合するために小さくなくてはならな
い。Next, the operation will be described. In FIG. 14, the bimorph 101 includes an integrally formed sensor 102, which generates a signal indicating the instantaneous deflection position of the magnetic head 112. This output signal has a 90 ° phase delay with respect to the signal for driving the bimorph 101. This output is supplied to a high input impedance amplifier 103. Sensor 102
Since is equivalent to a voltage source in series with one capacitor, the electrical load on sensor 102 must be small to effectively couple the low frequency signal from sensor 102.
増幅器103の出力は加算器104に与えられる。加算器10
4の他方の入力は後述する。加算器104の出力は微分器10
5に与えられる。この微分器105は、センサ102からのヘ
ッド位置信号を微分し、瞬間ヘッド速度を表す信号に変
換する。微分器105はハイパスフィルタと同様の周波数
特性とするため、通過信号には位相進みが生じる。微分
器105によって生じたヘッド速度信号はローパスフィル
タ106に供給され、ローパスフィルタ106のカットオフ周
波数は、バイモルフ101の2次及び高次共振特性に寄与
する信号を実質的に減衰させるように選ばれている。ロ
ーパスフィルタ106は、それを通過する信号にある位相
遅れを与える。位相進み回路107は、共振位置近くの信
号が受ける全位相遅れを補償するために、バイモルフ10
1の共振点付近の周波数の信号成分が、位相進み回路107
を出る時に0゜の正味の移相となるように移相する。こ
の位相進み回路107の出力信号は反転ゲイン可変増幅器1
08に入力され、増幅器108の出力信号は後述する周波数
補償器115の出力と加算器109で加算され、駆動増幅器11
0で増幅されてバイモルフ101に偏向信号として与えられ
てその共振振動を減衰させる。ゲイン可変増幅器108は
バイモルフ101の特性のばらつきに対応できるようにゲ
インが調節される。The output of amplifier 103 is provided to adder 104. Adder 10
The other input of 4 will be described later. The output of adder 104 is differentiator 10
Given to 5. This differentiator 105 differentiates the head position signal from the sensor 102 and converts it into a signal representing the instantaneous head speed. Since the differentiator 105 has frequency characteristics similar to those of the high-pass filter, a phase advance occurs in the passing signal. The head speed signal generated by the differentiator 105 is supplied to a low-pass filter 106, whose cut-off frequency is selected to substantially attenuate the signals that contribute to the second and higher order resonance characteristics of the bimorph 101. ing. Low pass filter 106 imparts a certain phase delay to the signal passing through it. The phase advance circuit 107 includes a bimorph 10 to compensate for any phase lag experienced by signals near the resonance position.
The signal component of the frequency near the resonance point of 1
Phase shift so as to have a net phase shift of 0 °. The output signal of this phase lead circuit 107 is the inverted gain variable amplifier 1
08, the output signal of the amplifier 108 is added to the output of the frequency compensator 115 described later in the adder 109, and the driving amplifier 11
The signal is amplified by 0 and given to the bimorph 101 as a deflection signal to attenuate its resonance vibration. The gain of the variable gain amplifier 108 is adjusted so as to cope with the variation in the characteristics of the bimorph 101.
他方、反共振点付近の信号成分は、バイモルフ101に
供給される駆動信号の一部を結合することで効果的に零
調される。加算器109の偏向信号はポテンショメータ111
に供給され、ポテンショメータ111の出力は加算器104の
他方の入力端に供給されて増幅器103から入力されるセ
ンサ102で検出された偏向位置信号と加算される。この
偏向信号の位相は、バイモルフ101を介してセンサ102で
検出される際に180゜の移相を受けるので、偏向信号の
うち反共振点付近の周波数成分は加算器104に於いて零
調整され、そのためループは反共振点付近の周波数に対
して安定化される。On the other hand, the signal component near the anti-resonance point is effectively zero-tuned by combining a part of the drive signal supplied to the bimorph 101. The deflection signal of the adder 109 is a potentiometer 111
The output of the potentiometer 111 is supplied to the other input terminal of the adder 104, and is added to the deflection position signal detected by the sensor 102 input from the amplifier 103. Since the phase of this deflection signal undergoes a 180 ° phase shift when detected by the sensor 102 via the bimorph 101, the frequency components of the deflection signal near the anti-resonance point are adjusted to zero by the adder 104. Thus, the loop is stabilized for frequencies near the anti-resonance point.
以上のようにしてバイモルフ101のダイピング動作が
行われ、かつ安定なトラッキング制御が可能となるはず
である。The dimorphing operation of the bimorph 101 should be performed as described above, and stable tracking control should be possible.
しかし、第14図におけるバイモルフ101は、第15図の
ように回転ドラム上に配置されるため、VTRの特殊再生
時等における大振幅動作時においては、第18図のように
変位し、幾何学的にξ変位時には磁気ヘッド112におい
て傾きθが発生する事となる。これは、磁気ヘッドと磁
気テープとの接触状態を劣化させ、特に記録再生信号の
高周波特性を劣化させる要因となるのは言うまでもな
い。これを改善するため、第16図,第17図のようにバイ
モルフアクチュエータの有効長さが大きく取れる,バイ
モルフ101の形状が提案されているが、有効長を長く取
ると、第19図におけるヘッド傾き量(deg)は小さくな
るが、第20図における共振点周波数及び反共振点周波数
は低い方に推移する事となる。一般的なバイモルフアク
チュエータにおいては、1次共振周波数以降で位相が18
0゜回る特性を有しているため、可動ヘッドを用いたト
ラッキング制御システムにおいては、共振周波数より十
分低い周波数に制御帯域を取る事となる(ただし、1次
共振周波数と2次もしくは反共振周波数が十分離れてい
る場合は、位相進み補償により1次と2次もしくは反共
振周波数の間に制御帯域を取る事も可能である)。その
ため、有効長のあまり大きいバイモルフアクチュエータ
101では、制御帯域が十分取れず、磁気テープのトラッ
ク曲がりにまで十分追従可能な制御システムを構成する
事が難しい。もちろん、上述のような微分回路を用い
て、バイモルフアクチュエータの共振ピークゲインをあ
る程度小さくする事も可能であるが、微分動作が入るた
め偏向位置信号に含まれるノイズを増幅し、機械共振に
対しダイピングをかけるダイピングループのゲインが大
きく取れない。以上のようにバイモルフ型のアクチュエ
ータでは、アクチュエータの動作時において磁気ヘッド
112と磁気テープとの良好なコンタクトを取る,すなわ
ち磁気ヘッド112のヘッド傾きを小さくする事と、アク
チュエータ機械共振を高い周波数にシフトさせる,もし
くは、共振ピークゲインを小さくする事とがトレードオ
フの関係にあり、さらに微分回路を用いたダンピング制
御では位置センサのノイズ成分を増幅するため限界があ
った。However, since the bimorph 101 in FIG. 14 is arranged on the rotating drum as shown in FIG. 15, during a large amplitude operation such as during special reproduction of a VTR, the bimorph 101 is displaced as shown in FIG. At the time of ξ displacement, the magnetic head 112 has a tilt θ. It goes without saying that this deteriorates the contact state between the magnetic head and the magnetic tape, and particularly deteriorates the high frequency characteristics of the recording / reproducing signal. In order to improve this, a shape of the bimorph 101 has been proposed in which the effective length of the bimorph actuator can be increased as shown in FIGS. 16 and 17, but if the effective length is increased, the head tilt in FIG. Although the amount (deg) becomes smaller, the resonance point frequency and the anti-resonance point frequency in FIG. 20 shift to lower ones. In a general bimorph actuator, the phase is 18 after the primary resonance frequency.
Since it has a characteristic of turning around 0 °, in a tracking control system using a movable head, the control band is set to a frequency sufficiently lower than the resonance frequency (however, the primary resonance frequency and the secondary or anti-resonance frequency are set). Is sufficiently distant, it is possible to take a control band between the primary and secondary or anti-resonance frequencies by phase lead compensation). Therefore, a bimorph actuator with an extremely large effective length
With 101, it is difficult to configure a control system that does not have a sufficient control band and can sufficiently follow the track bending of the magnetic tape. Of course, it is possible to reduce the resonance peak gain of the bimorph actuator to some extent by using the above-described differentiating circuit.However, since the differential operation is performed, the noise included in the deflection position signal is amplified, and diping is performed for mechanical resonance. The gain of the die pin group which applies is not large. As described above, in the bimorph type actuator, when the actuator operates, the magnetic head
There is a trade-off between making good contact between the magnetic tape 112 and the magnetic tape, that is, reducing the head tilt of the magnetic head 112 and shifting the actuator mechanical resonance to a higher frequency or reducing the resonance peak gain. In addition, the damping control using the differentiating circuit has a limit in amplifying a noise component of the position sensor.
しかし、磁気ヘッド112とテープとのコンタクトを大
振幅動作時にも良好に保つ構成としては、第21図のよう
な電磁駆動型アクチュエータの構成が考えられる。第21
図においては、マグネット201が発生する磁束がヨーク2
02により構成される磁路を通り、コイル205があるギャ
ップ部において発生しているため、コイル205に電流を
流す事により、電磁的な吸引反発力が発生し、ジンバル
バネ203aを変形せしめ、磁気ヘッド112を平行移動させ
る。磁気ヘッド112は、あくまで平行に動くため、磁気
ヘッド112とテープのコンタクトは、大振幅動作時にお
いても常に良好に保たれる。しかし、上述のような電磁
駆動型アクチュエータにおいても、ジンバルバネ203aや
板バネ203bの機械共振による位相回りが発生し、第22図
のように1次共振周波数以降において位相が180゜回り
構成となるため、トラッキング制御帯域が1次共振周波
数より十分低い周波数にしか設定できなかった。無理に
制御帯域を上げると、制御系の位相余裕量が機械共振の
位相回りにより劣化し、又、ゲイン余裕量が機械共振ピ
ークゲインにより劣化する等の問題のため、トラッキン
グシステムが発振してしまうおそれがあった。トラッキ
ング制御システムの方式としては、記録トラックにトラ
ッキングサーボ用のパイロット信号を記録データ,もし
くは記録信号周波数アロケーション上のすきまにトラッ
ク毎に違う周波数を多重し、再生時に両隣からのクロス
トーク信号として得られる上記パイロット信号のレベル
を比較する事により、トラックずれの方向と量を検出す
るパイロット方式と、第23図のように可動磁気ヘッドを
微小振動させ、この時の再生信号エンベロープにおける
上記振動周波数成分を、磁気ヘッド振動指令情報により
同期検波して得られる。トラックずれの方向と量を表す
信号によりトラッキングを行うウオブリング方式の2つ
が一般的である。これらどちらの方式を取るにせよ、電
磁駆動アクチュエータ,もしくはバイモルフアクチュエ
ータの機械共振ピークゲインを低く押さえる事が、トラ
ッキング制御系の性能向上となる事は上述した通りであ
る。特に、大振幅動作時においてもヘッドコンタクトが
良好な電磁駆動アクチュエータを用いても、上述の理由
で機械共振周波数を高くするためジンバルバネの板厚等
を厚くすると、アクチュエータの力定数を大きくしなけ
れば所定の振幅が取れないため、アクチュエータの寸法
が大きなものになってしまい、機械共振周波数を単に上
げる事には無理があった。以上のような磁気ヘッドを動
かすためのアクチュエータは、VTRにおける回転ドラム
内で構成されるため、駆動部と磁気ヘッド112を分離す
るような機械的構成となり、どうしても板バネ(ジンバ
ルバネを含む)による構成(第21図における203a,203
b、第15図,第16図,第17図)となってしまう。そのた
め機械共振が発生しやすく、そのピークゲインも大きい
ため、制御性があまり良くなかった。However, as a configuration for keeping the contact between the magnetic head 112 and the tape good even during a large amplitude operation, a configuration of an electromagnetically driven actuator as shown in FIG. 21 can be considered. 21st
In the figure, the magnetic flux generated by the magnet 201 is
Since the coil 205 is generated in a certain gap portion through the magnetic path constituted by the magnetic path 02, an electromagnetic repulsive force is generated by applying a current to the coil 205, thereby deforming the gimbal spring 203a, and Translate 112. Since the magnetic head 112 moves in parallel to the last, the contact between the magnetic head 112 and the tape is always kept good even during the large amplitude operation. However, even in the above-described electromagnetically driven actuator, the phase rotation occurs due to the mechanical resonance of the gimbal spring 203a and the leaf spring 203b, and the phase is rotated 180 ° after the primary resonance frequency as shown in FIG. In addition, the tracking control band can only be set to a frequency sufficiently lower than the primary resonance frequency. If the control band is forcibly increased, the tracking system will oscillate due to problems such as the phase margin of the control system deteriorating around the mechanical resonance phase and the gain margin deteriorating due to the mechanical resonance peak gain. There was a fear. As a method of the tracking control system, a pilot signal for tracking servo is recorded on a recording track, recording data or a different frequency is multiplexed for each track in a gap on the recording signal frequency allocation, and a crosstalk signal from both sides is obtained during reproduction. By comparing the level of the pilot signal, a pilot method for detecting the direction and amount of the track deviation, and as shown in FIG. 23, the movable magnetic head is slightly vibrated, and the vibration frequency component in the reproduced signal envelope at this time is calculated. And synchronous detection based on magnetic head vibration command information. There are two general wobbling systems in which tracking is performed using signals indicating the direction and amount of track deviation. In either of these methods, as described above, keeping the mechanical resonance peak gain of the electromagnetically driven actuator or bimorph actuator low improves the performance of the tracking control system. In particular, even when using an electromagnetically driven actuator with good head contact even during large-amplitude operation, if the thickness of the gimbal spring is increased to increase the mechanical resonance frequency for the above-described reason, the force constant of the actuator must be increased. Since the predetermined amplitude cannot be obtained, the size of the actuator becomes large, and it was impossible to simply increase the mechanical resonance frequency. Since the actuator for moving the magnetic head as described above is configured in the rotating drum of the VTR, it has a mechanical configuration that separates the drive unit from the magnetic head 112, and is inevitably configured by a leaf spring (including a gimbal spring). (203a, 203 in FIG. 21)
b, FIG. 15, FIG. 16, and FIG. 17). Therefore, mechanical resonance is likely to occur and the peak gain is large, so that the controllability is not very good.
従来の磁気ヘッド駆動装置は以上のように構成されて
いるので、大きな機械共振が発生し、これによる位相回
りの影響や、共振ピークゲインによるゲイン余裕量の劣
化により、サーボ帯域が広く取れず、磁気ヘッドが制御
偏差を最小限に抑えてトラック曲がりに追従する事を困
難にしていた。Since the conventional magnetic head driving device is configured as described above, a large mechanical resonance occurs, and the servo band cannot be widened due to the influence of the phase rotation and the deterioration of the gain margin due to the resonance peak gain. It has been difficult for the magnetic head to follow the track bend while minimizing the control deviation.
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、大きな機械共振を有するアクチュエータで
あっても、安定にサーボ帯域を広く取れ、しかも、微分
回路を用いずにアクチュエータにダンピングをかけられ
るようにする事を目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and even if the actuator has a large mechanical resonance, the servo band can be stably widened and the actuator can be damped without using a differentiating circuit. The purpose is to be able to call.
この発明の請求項1に係る磁気再生装置におけるトラ
ッキング制御システムは、回転ドラムに搭載された磁気
ヘッドをトラッキング方向に変位させるためのアクチュ
エータと、このアクチュエータに内蔵された上記アクチ
ュエータの位置検出手段と、この位置検出手段からの検
出出力に基づき上記アクチュエータに位置情報のフィー
ドバックまたは速度情報のフィードバックを行うフィー
ドバック手段を有するとともに、上記速度情報のフィー
ドバックが、上記アクチュエータの位置検出手段からの
位置検出手段と、上記アクチュエータの駆動信号を入力
とし、上記アクチュエータの機械的特性を模擬した等価
回路を有する速度推定手段によって推定された速度情報
を用いて行われ、上記速度推定手段が上記回転ドラム内
に固定された回路基板上に構成されて成るものである。A tracking control system in a magnetic reproducing apparatus according to claim 1 of the present invention includes: an actuator for displacing a magnetic head mounted on a rotating drum in a tracking direction; a position detecting means of the actuator built in the actuator; A feedback unit that performs feedback of position information or feedback of speed information to the actuator based on a detection output from the position detection unit, and feedback of the speed information, a position detection unit from the position detection unit of the actuator, The operation is performed using speed information estimated by speed estimation means having an equivalent circuit simulating the mechanical characteristics of the actuator, with the drive signal of the actuator being input, and the speed estimation means is fixed in the rotating drum. Circuit base Those composed configured above.
請求項2では、上記位置検出手段を、上記アクチュエ
ータの可動部及び固定部に設けられた発光手段及び2つ
に分割された受光手段で構成された光学式位置検出手段
とした。In claim 2, the position detecting means is an optical position detecting means constituted by a light emitting means provided on a movable part and a fixed part of the actuator and a light receiving means divided into two.
請求項3では、上記光学式位置検出手段からの検出位
置情報を、上記発光手段を点滅駆動させることによって
交流信号に変換するとともに、上記回転ドラムに搭載さ
れたロータリートランスにより上記交流化された位置検
出信号を伝送するようにした。According to a third aspect of the present invention, the detected position information from the optical position detecting means is converted into an AC signal by blinking the light emitting means, and the position converted into AC by a rotary transformer mounted on the rotating drum. A detection signal is transmitted.
請求項4では、アクチュエータを、コイルと永久磁石
からなる円筒状の電磁駆動部分と、上記円筒状可動部材
に固定された板状の磁気ヘッド固定部分と、アクチュエ
ータ固定部分に発光素子を、可動部分に受光素子を構成
した光学式位置検出手段とにより構成した。According to a fourth aspect of the present invention, the actuator includes: a cylindrical electromagnetic driving portion including a coil and a permanent magnet; a plate-shaped magnetic head fixed portion fixed to the cylindrical movable member; And an optical position detecting means having a light receiving element.
請求項5では、上記光学式位置検出手段を、上記アク
チュエータの可動部に取り付けられた反射ミラーと、固
定側に取り付けられた発光部及び受光部とから構成し
た。According to a fifth aspect, the optical position detecting means is constituted by a reflecting mirror attached to a movable portion of the actuator, and a light emitting portion and a light receiving portion attached to a fixed side.
この発明においては、得られたアクチュエータの推定
速度をアクチュエータ駆動信号にフィードバックする事
により、アクチュエータに電気的ダンピングをかけ、ア
クチュエータの機械共振を抑圧し、制御性を高めること
ができる。In the present invention, by feeding back the obtained estimated speed of the actuator to the actuator drive signal, the actuator can be electrically damped, mechanical resonance of the actuator can be suppressed, and controllability can be improved.
また、位置検出手段と速度推定手段を用いたことによ
り、正確な速度が推定できるため、速度フィードバック
ゲインが大きく取れ、大きなダンピングをかける事がで
きる。In addition, since the accurate speed can be estimated by using the position detecting means and the speed estimating means, a large speed feedback gain can be obtained and a large damping can be applied.
尚、本願では、速度推定手段を回転ドラム内に固定さ
れた回路基板上に構成している。すなわち、速度推定手
段自体を回転ドラム内に搭載するよう構成したことによ
り、速度推定手段からの出力信号を回転ドラム外部へ伝
送するに際し、センサ信号などのような微小信号に基い
て出力信号を生成して伝送する場合であっても、ノイズ
の影響が少ない大きなレベルの信号として外部に伝送で
きる。これにより、回転ドラム外部への伝送によるノイ
ズの影響を軽減できる。In the present application, the speed estimating means is configured on a circuit board fixed in a rotating drum. That is, since the speed estimating means itself is configured to be mounted inside the rotating drum, when transmitting the output signal from the speed estimating means to the outside of the rotating drum, an output signal is generated based on a minute signal such as a sensor signal. Even when the signal is transmitted, it can be transmitted to the outside as a large-level signal with little influence of noise. Thereby, the influence of noise due to transmission to the outside of the rotating drum can be reduced.
さらに、特殊再生波形に対する追従性だけを考えて、
少しの電気的ダンピングで良い場合で、低コストにする
必要がある時などに有効である。Furthermore, considering only the ability to follow the special playback waveform,
This is effective when a small amount of electrical damping is sufficient and cost reduction is required.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はオブザーバ(状態観測器)の伝達関数ブロッ
ク図で、図において、301は可動磁気ヘッド112を動かす
アクチュエータ機構部の伝達関数表現、302はアクチュ
エータのコイル抵抗、303はドライブアンプのゲインで
ある。304〜310は本願の速度推定手段に相当するオブザ
ーバ402の伝達関数表現で、304はアクチュエータモデル
におけるバネ定数を等価している部分、305はアクチュ
エータコイル抵抗,アクチュエータトルク定数、ドライ
ブアンプゲインをまとめて等価している部分、306はア
クチュエータの粘性定数と可動部質量を等価している部
分、307は積分特性の伝達関数表現、308は、上記304〜3
07までの状態モデルと実測との誤差が収束するループの
安定化を図るために挿入されたオブザーバゲイン、309
はオブザーバゲイン308と同様な誤差を収束させるため
のオブザーバループゲイン、310は推定した速度をフィ
ードバックするための速度フィードバックゲインであ
る。FIG. 1 is a transfer function block diagram of an observer (state observer). In the figure, reference numeral 301 denotes a transfer function expression of an actuator mechanism for moving the movable magnetic head 112, 302 denotes a coil resistance of an actuator, and 303 denotes a gain of a drive amplifier. is there. Reference numerals 304 to 310 denote transfer function expressions of the observer 402 corresponding to the speed estimating means of the present application. Reference numeral 304 denotes a portion equivalent to a spring constant in the actuator model, and reference numeral 305 denotes an actuator coil resistance, an actuator torque constant, and a drive amplifier gain. Equivalent part, 306 is the part that equalizes the viscosity constant of the actuator and the mass of the movable part, 307 is the transfer function expression of the integral characteristic, 308 is the above 304 to 3
Observer gain inserted to stabilize the loop in which the error between the state model up to 07 and the actual measurement converges, 309
Is an observer loop gain for converging an error similar to the observer gain 308, and 310 is a speed feedback gain for feeding back the estimated speed.
第2図は第1図のオブザーバによるダンピングループ
をかけた場合と,かけない場合のアクチュエータ伝達特
性(ゲイン特性及び位相特性)の比較図である。FIG. 2 is a comparison diagram of actuator transfer characteristics (gain characteristics and phase characteristics) when damping groups are applied by the observer of FIG. 1 and when they are not applied.
第3図は第1図のオブザーバにて構成されるトラッキ
ング制御システムの構成例で、図において、401はドラ
ムに内蔵されたアクチュエータドライバ、402は第1図
のような伝達関数で表わされる状態観測器(速度推定オ
ブザーバ)、403は回転ドラムを回転させるためのドラ
ム回転制御回路、404はドラムの回転に同期して再生時
のトラッキング制御を行うためのパイロット信号を発生
するパイロット信号生成回路、405は例えばディジタル
情報の記録を行う際,記録データにパイロット信号が多
重されるような変調を行う変調回路、406は記録時にお
いては磁気ヘッド112に電流を流し、再生時においては
微小再生信号を増幅するヘッドアンプ、407は再生信号
に含まれるパイロット信号からトラックずれの方向と量
を表す信号を生成するトラッキングエラー生成回路、40
8はトラッキング制御ループを安定かつ確実に動作させ
るためのトラッキング制御補償回路、409はトラックエ
ラーのうち,低周波のトラックずれ成分に基づいてキャ
プスタンモータを制御するキャプスタン制御回路であ
る。又、410は回転ドラム、411は外部から回転ドラムに
電気信号(電源を含む)を供給するためのスリップリン
グ、412は回転ドラムと外部との信号を受け渡しするた
めのロータリートランス、413は、アクチュエータ206に
取り付けられアクチュエータ可動部の変位を検出するポ
ジションセンサであり、本願の位置検出手段に相当す
る。FIG. 3 shows an example of the configuration of a tracking control system composed of the observer shown in FIG. 1. In FIG. 3, reference numeral 401 denotes an actuator driver built in the drum, and 402 denotes a state observation represented by a transfer function as shown in FIG. 403 is a drum rotation control circuit for rotating the rotary drum, 404 is a pilot signal generation circuit for generating a pilot signal for performing tracking control during reproduction in synchronization with the rotation of the drum, 405 Is a modulation circuit that performs modulation so that a pilot signal is multiplexed with recording data when recording digital information, for example. A current flows through the magnetic head 112 during recording, and a small reproduction signal is amplified during reproduction. A head amplifier 407 generates a signal indicating the direction and amount of track deviation from a pilot signal included in the reproduction signal. Over generation circuit, 40
Reference numeral 8 denotes a tracking control compensating circuit for operating the tracking control loop stably and reliably. Reference numeral 409 denotes a capstan control circuit that controls a capstan motor based on a low-frequency track shift component among track errors. Reference numeral 410 denotes a rotating drum, 411 denotes a slip ring for supplying an electric signal (including a power source) to the rotating drum from the outside, 412 a rotary transformer for transferring signals between the rotating drum and the outside, and 413 an actuator It is a position sensor attached to 206 to detect the displacement of the actuator movable part, and corresponds to the position detecting means of the present application.
第4図(a)は、ホールセンサによるアクチュエータ
可動部の位置検出構成例で、図において、501は磁気ヘ
ッド112への漏れ磁束を小さくするためのマグネットホ
ルダー、502は磁束を発生させるマグネット、503はマグ
ネット502の磁束の大小を検出するホールセンサ、504は
ホールセンサ503からの微小信号を増幅して位置信号を
得るための差動増幅器である。第4図(b)は第4図
(a)の変形例で、図において、505はマグネット、506
はホールセンサ、507はホールセンサ506を固定するため
の基板である。第5図は、上記ホールセンサによる位置
検出によって上記オブザーバを用いた制御システムを構
成した例で、図において、508はドラム内に内蔵された
基板である。すなわち、速度推定オブザーバ402自体
を、回転ドラム410内に固定された回路基板508上に構成
している。FIG. 4 (a) shows an example of a configuration for detecting the position of an actuator movable portion by a Hall sensor. In the figure, reference numeral 501 denotes a magnet holder for reducing magnetic flux leakage to the magnetic head 112; 502, a magnet for generating magnetic flux; Is a Hall sensor for detecting the magnitude of the magnetic flux of the magnet 502, and 504 is a differential amplifier for amplifying a small signal from the Hall sensor 503 to obtain a position signal. FIG. 4 (b) is a modification of FIG. 4 (a).
Is a Hall sensor, and 507 is a substrate for fixing the Hall sensor 506. FIG. 5 shows an example in which a control system using the observer is configured by position detection by the Hall sensor. In FIG. 5, reference numeral 508 denotes a substrate built in the drum. That is, the speed estimation observer 402 itself is formed on the circuit board 508 fixed in the rotating drum 410.
第6図(a)は、光センサによる位置検出手段をアク
チュエータに取り付けた一例で、図において、601は平
行光を出射する発光部、602はフォトダイオード等で構
成された2分割検知器(受光部)である。第6図(b)
は第6図(a)の変形例で、図において、603はLED等で
構成される発光素子605からの光を平行光にするための
レンズ、604は出射窓(しぼり)、606はレンズ603から
の平行光を反射するためのミラーである。第6図(c)
は第6図(b)における光のセンサの可動部変位量の検
出原理を表す図で、607は2分割検知器602における光電
流の差動をとり,増幅するための差動増幅器である。FIG. 6 (a) shows an example in which a position detecting means using an optical sensor is attached to an actuator. In the figure, reference numeral 601 denotes a light emitting unit for emitting parallel light, and 602 denotes a two-part detector (light receiving unit) constituted by a photodiode or the like. Part). FIG. 6 (b)
6A is a modified example of FIG. 6A. In the figure, 603 is a lens for converting light from the light emitting element 605 made of an LED or the like into parallel light, 604 is an exit window (squeezing), and 606 is a lens 603. This is a mirror for reflecting parallel light from the camera. FIG. 6 (c)
FIG. 6B is a diagram showing the principle of detecting the displacement of the movable part of the optical sensor in FIG. 6B. Reference numeral 607 denotes a differential amplifier for detecting and amplifying the photocurrent in the two-divided detector 602.
第7図は、光センサによるアクチュエータの位置検出
を用いて、上述のオブザーバ回路及びドライバ回路を回
転ドラムに内蔵しない場合の構成例を示したもので、図
において、608は検波回路である。FIG. 7 shows an example of a configuration in which the above-described observer circuit and driver circuit are not built in the rotating drum by using the position detection of the actuator by the optical sensor. In the drawing, reference numeral 608 denotes a detection circuit.
第8図(a),(b),(c)は、オブザーバを構成
した場合の可動ヘッドのトラッキング制御システム及び
アクチュエータ特性及びキャプスタンモータ制御システ
ムの制御系オープンループ特性(ゲイン特性)を表した
ものである。FIGS. 8 (a), (b) and (c) show the tracking control system and actuator characteristics of the movable head and the open loop characteristics (gain characteristics) of the control system of the capstan motor control system when an observer is formed. Things.
第9図は、電磁駆動アクチュエータにオブザーバを構
成した後、トラッキング制御システムを構成した時の実
際のオープンループ特性の一例である。FIG. 9 is an example of actual open-loop characteristics when a tracking control system is configured after an observer is configured in the electromagnetically driven actuator.
第10図(a)は、記録時にトラッキング制御用のパイ
ロット信号を記録せず、可動磁気ヘッドを微小振動させ
る事によって再生信号エンペロープの変化だけからトラ
ッキングを行うウォブリング方式において、上述のオブ
ザーバを構成した場合の原理構成図である。図におい
て、701は再生信号からウォブリング周波数のみを取り
出すためのバンドパスフィルタ、702はバンドパスフィ
ルタ701からの信号からトラックずれの方向と量を取り
出すための同期検波回路、703はウォブリング周波数に
おけるアクチュエータの機械的位相遅れ分だけ位相調整
を行う移相器、704は反転アンプ、705はウォブリング動
作を行うための基準信号を発生する発振器、706は制御
信号を微小振動させるためのウォブリング信号を加算す
る加算器、707はオブザーバの推定速度をフィードバッ
クするための減算器、708は制御ループの安定性を保つ
ためのローパスフィルタ(補償回路)である。第10図
(b)は第10図(a)の原理構成をさらに具体的に記述
した一例で、図において、709は固定ヘッド、710はドラ
ム回転角検出信号に含まれるジッタを取り除くためのフ
ェイズロックドループ(PLL)回路、711は磁気ヘッド11
2からの微小信号を増幅するためのヘッドアンプ、712は
ヘッドアンプ711からの再生エンベロープの振幅が磁気
ヘッドのバラツキやテープのバラツキ等によらず一定と
なるように構成されたオートゲインコントロール(AG
C)回路、713は、制御信号の必要帯域を可動磁気ヘッド
112のアクチュエータ206へ供給するためのローパスフィ
ルタ、714は制御信号の低周波成分をキャプスタンモー
タ718へ供給するためのローパスフィルタ、715はリニア
トラックに書き込まれたCTLパルスからの位相情報をCTL
ヘッド719で読み、これによる位相制御をかけるための
キャプスタン位相制御回路、716はCTLによる位相制御ル
ープとウォブリングによる制御ループを加算し、ドライ
バ717を介してキャプスタンモータ718を制御するための
加算器である。第10図(c)は記録トラックパターン上
をヘッド112,709がトレースしている状態を示す図であ
る。FIG. 10 (a) shows the above-described observer configured in a wobbling system in which tracking is performed only from a change in a reproduction signal envelope by recording a pilot signal for tracking control at the time of recording and by slightly vibrating a movable magnetic head. It is a principle block diagram in the case. In the figure, 701 is a band-pass filter for extracting only the wobbling frequency from the reproduced signal, 702 is a synchronous detection circuit for extracting the direction and amount of track shift from the signal from the band-pass filter 701, and 703 is an actuator for the wobbling frequency. 704 is an inverting amplifier, 705 is an oscillator that generates a reference signal for performing a wobbling operation, and 706 is an addition that adds a wobbling signal for slightly oscillating a control signal. 707 is a subtractor for feeding back the estimated speed of the observer, and 708 is a low-pass filter (compensation circuit) for keeping the stability of the control loop. FIG. 10 (b) is an example in which the principle configuration of FIG. 10 (a) is described more specifically. In the figure, 709 is a fixed head, and 710 is a phase for removing jitter contained in a drum rotation angle detection signal. Locked loop (PLL) circuit, 711 is magnetic head 11
A head amplifier 712 for amplifying a small signal from 2 is an auto gain control (AG) which is configured so that the amplitude of the reproduction envelope from the head amplifier 711 is constant regardless of the variation of the magnetic head or the variation of the tape.
C) Circuit, 713 moves the required band of the control signal.
112 is a low-pass filter for supplying the actuator 206, 714 is a low-pass filter for supplying the low-frequency component of the control signal to the capstan motor 718, and 715 is the CTL that converts the phase information from the CTL pulse written in the linear track.
A capstan phase control circuit for reading with the head 719 and performing phase control by this, a 716 adds a phase control loop by CTL and a control loop by wobbling, and an addition for controlling the capstan motor 718 via a driver 717. It is a vessel. FIG. 10 (c) is a diagram showing a state where the heads 112 and 709 are tracing the recording track pattern.
第11図は上述のオブザーバの回路構成の一例である。
図において、801はアクチュエータ駆動電圧の交流成分
のみを取り出すためのコンデンサ、802はオブザーバ内
フィードバック信号と駆動電圧とを加算し、増幅するた
めの増幅器、803はオブザーバ内のバネ定数を模擬した
ループをフィードバックするための増幅器、804はオブ
ザーバ内のアクチュエータ粘性及び質量を模擬した伝達
特性を実現するためのフィルタ、805はオブザーバ内の
積分器を構成するフィルタ、806は、位置情報とオブザ
ーバの推定位置情報との差を取り出すための比較回路、
807は位置情報に含まれる交流成分のみを取り出すため
のコンデンサ、808は推定速度情報に含まれる交流成分
のみを出力させるためのコンデンサである。FIG. 11 is an example of a circuit configuration of the above-described observer.
In the figure, 801 is a capacitor for extracting only the AC component of the actuator drive voltage, 802 is an amplifier for adding and amplifying the feedback signal and the drive voltage in the observer, and 803 is a loop simulating the spring constant in the observer. An amplifier for feedback, 804 is a filter for realizing transfer characteristics simulating the viscosity and mass of the actuator in the observer, 805 is a filter constituting an integrator in the observer, 806 is positional information and estimated positional information of the observer A comparison circuit for extracting the difference between
807 is a capacitor for extracting only the AC component included in the position information, and 808 is a capacitor for outputting only the AC component included in the estimated speed information.
第13図は、アクチュエータ及びトラッキング制御シス
テム及びオブザーバの極配置を表したものである。FIG. 13 shows a pole arrangement of an actuator, a tracking control system, and an observer.
第12図(a)は、逆起電力を利用した簡単なダイピン
グ制御回路の原理図で、図において、901はアクチュエ
ータコイルと電気的特性が同じ等価コイル、902,903は
電流検出抵抗、904は逆起電力検出用の差動増幅器であ
る。FIG. 12 (a) is a principle diagram of a simple diping control circuit using a back electromotive force. In the figure, 901 is an equivalent coil having the same electric characteristics as the actuator coil, 902 and 903 are current detection resistors, and 904 is a back electromotive This is a differential amplifier for power detection.
第12図(b)は実際の逆起電力フィードバックによる
ダンピング回路構成例で、図において、905はアクチュ
エータコイルの抵抗成分を模擬した抵抗、906はアクチ
ュエータコイルのインダクタンスを模擬したコイル、90
7,908は、それぞれ電流検出抵抗902,903の両端電圧を取
り出すための差動増幅器、909は逆起電力を取り出すた
めの差動増幅器、910は電流フィードバックループの帯
域を制限するフィルタ、912は逆起電力フィードバック
ループの帯域を制限するフィルタ、911,913はそれぞれ
のループの直流成分を除去するコンデンサである。FIG. 12B shows an example of a damping circuit configuration based on actual back electromotive force feedback. In the figure, reference numeral 905 denotes a resistor simulating the resistance component of the actuator coil; 906, a coil simulating the inductance of the actuator coil;
7,908 is a differential amplifier for extracting the voltage between both ends of the current detection resistors 902 and 903, 909 is a differential amplifier for extracting the back electromotive force, 910 is a filter for limiting the band of the current feedback loop, and 912 is a back electromotive force feedback Filters 911 and 913 for limiting the band of the loop are capacitors for removing the DC component of each loop.
次に実施例の動作について説明する。 Next, the operation of the embodiment will be described.
高密度記録を実現し、かつ高速なノイズレス特殊再生
を実現するためには、可動範囲が大きく、ヘッド当たり
が良好なアクチュエータを用いて、記録トラック曲がり
に追従し、特殊再生時の大振幅動作を実現する必要があ
る。In order to achieve high-density recording and high-speed noiseless special reproduction, an actuator with a large movable range and good head contact follows the recording track bend, and performs large amplitude operation during special reproduction. It needs to be realized.
ドラム内で磁気ヘッドを動かすには、1軸方向,すな
わちドラムの回転軸と平行な方向にのみ動かしてやる事
が必要で、従来例で示したバイモルフ型や電磁駆動型に
みられるような片持ち部材もしくは板バネ形状のような
構成とし、駆動部と磁気ヘッドを離したり、もしくは、
板状の先端にヘッドを取り付ける必要がある。In order to move the magnetic head in the drum, it is necessary to move the magnetic head only in one axis direction, that is, in a direction parallel to the rotation axis of the drum, and the cantilever can be seen in the bimorph type and the electromagnetic drive type shown in the conventional examples. Make the structure like a member or a leaf spring shape, separate the drive unit and the magnetic head, or
It is necessary to attach the head to the plate-like tip.
このため、従来例のバイモルフ型アクチュエータの場
合や電磁駆動型アクチュエータの場合におけるアクチュ
エータの伝達特性(変位一駆動電圧もしくは電流特性)
に見られるように、板バネ構成特有の大きな機械共振が
存在していた(第20図,第22図)。For this reason, the transfer characteristics (displacement-drive voltage or current characteristics) of the actuator in the case of the conventional bimorph type actuator or the case of the electromagnetic drive type actuator
As can be seen from FIG. 2, there was a large mechanical resonance characteristic of the leaf spring configuration (FIGS. 20 and 22).
この大きな機械共振は、共振周波数付近において位相
を180゜回すため、例えば位相遅れ補償を施したトラッ
キング制御システムを構成する場合、1次共振周波数よ
り十分低い周波数,一般的には1次共振周波数の1/10〜
1/数10程度までしか制御帯域が取れなかった。なぜなら
ば、第1には、上記共振付近の位相回りの影響によって
制御系の位相余裕が十分に確保できず、第2に、共振ピ
ークゲインが大きいと、制御帯域周波数以降におけるゲ
イン余裕量(一般的には、制御帯域周波数より高い周波
数領域における位相が−180゜となる周波数での制御系
オープンループゲインが−10〜−20dBになる必要があ
る)が共振ピークゲインにより小さくなり、これらによ
り制御システムが不安定となるからである。又、位相進
み補償を施して1次共振と2次との間に制御帯域を持っ
てくる場合は、1次機械共振周波数と2次共振もしくは
反共振周波数が十分に離れている必要があり、VTRの可
動磁気ヘッドのトラッキング用アクチュエータに見られ
るような板バネ形状の可動部を有するシステムでは、1
次共振と2次以降との周波数差が取れず、上記の進み補
償はあまり用いられない。そこで、VTRの可動磁気ヘッ
ドアクチュエータ特有の大きな機械共振特性を電気的に
ダンピングして制御性の良いアクチュエータに変える必
要が生じる。しかし、従来例にみられるように微分回路
で構成したのでは、位置センサのノイズを増幅し、却っ
てトラッキング制御性能が劣化してしまっていた。そこ
で、第1図にみられるように、積分回路を用いた状態推
定器(以下オブザーバと略す)によってアクチュエータ
速度を推定すれば、ノイズを増幅する事もなく、又、後
述する理由で,高次機械共振の影響も取り除く事ができ
る。第1図の伝達関数表現されたオブザーバは、現代制
御理論における同一次元オブザーバの構成の一例で、オ
ブザーバ回路内においては、ドライプアンプ303〜アク
チュエータ機構部301までの特性を模擬する等価回路305
〜307が挿入されている。図において、実際のドライプ
アンプ303に入力する駆動電圧は、オブザーバ内の上記
等価回路にも入力され、等価回路出力として図中a点に
アクチュエータの位置を等価回路入力から推定した信号
が出力される。一方、実際のアクチュエータの変位を,
後述するセンサ等で実測した信号が図中b点に出力さ
れ、その差,すなわちb−aが推定誤差として取り出さ
れる。オブザーバ内で等価回路を形成している回路の伝
達特性は、この場合2次の積分特性を有しており、初期
状態までも実際のアクチュエータにおける積分特性を模
擬していない事や、実際のアクチュエータには積分特性
の手前に外乱が入力されるにもかかわらず,等価回路で
は外乱まで模擬できない等の理由から、周波数特性に関
しては、実際のアクチュエータ特性と等価回路が同じで
も、動特性(等価回路の出力値における各時間経過毎の
値)は同じにならない。このため、上記推定誤差が収束
してゼロになるよう,F1とF2のゲイン308,309によりフィ
ードバックがかけられている。従って、ある時間経過後
は、オブザーバ内フィードバックゲインの作用により推
定誤差がゼロに収束するため等価回路出力である推定位
置aと実測位置bは等しくなり、この時,積分器307の
手前,すなわち1/c+Msのブロック306の出力であるアク
チュエータ速度に相当する部分(回路上,位置の成分と
なっているため速度に相当する)は、実際のアクチュエ
ータ速度に等しくなっている。Since this large mechanical resonance rotates the phase by 180 ° near the resonance frequency, for example, when a tracking control system with phase lag compensation is configured, the frequency is sufficiently lower than the primary resonance frequency, generally, the primary resonance frequency. 1/10 ~
Only about 1 / several tens of control bands could be obtained. This is because, first, the phase margin of the control system cannot be sufficiently secured due to the influence of the phase around the resonance, and second, if the resonance peak gain is large, the gain margin after the control band frequency (generally, Specifically, the control system open-loop gain at a frequency where the phase in the frequency region higher than the control band frequency is -180 ° needs to be -10 to -20 dB) becomes smaller due to the resonance peak gain, and This is because the system becomes unstable. Also, when a control band is provided between the primary resonance and the secondary by performing phase lead compensation, the primary mechanical resonance frequency and the secondary resonance or antiresonance frequency need to be sufficiently separated from each other. In a system having a leaf spring-shaped movable portion such as that found in a tracking actuator of a movable magnetic head of a VTR,
Since the frequency difference between the secondary resonance and the second and subsequent resonances cannot be obtained, the lead compensation is not often used. Therefore, it is necessary to electrically dampen a large mechanical resonance characteristic peculiar to the movable magnetic head actuator of the VTR to change the actuator into a highly controllable actuator. However, when a differential circuit is used as in the conventional example, the noise of the position sensor is amplified, and the tracking control performance is rather deteriorated. Therefore, as shown in FIG. 1, if the actuator speed is estimated by a state estimator (hereinafter abbreviated as an observer) using an integrating circuit, noise is not amplified, and for the reasons described later, higher order The effect of mechanical resonance can be eliminated. The observer represented by the transfer function in FIG. 1 is an example of the configuration of the same-dimensional observer in the modern control theory. In the observer circuit, an equivalent circuit 305 simulating the characteristics from the drive amplifier 303 to the actuator mechanism 301 is provided.
307 are inserted. In the figure, the actual drive voltage input to the drive amplifier 303 is also input to the equivalent circuit in the observer, and a signal obtained by estimating the position of the actuator from the equivalent circuit input at point a in the figure is output as an equivalent circuit output. . On the other hand, the actual displacement of the actuator is
A signal actually measured by a sensor or the like to be described later is output to point b in the figure, and the difference, that is, ba, is extracted as an estimation error. In this case, the transfer characteristic of the circuit forming the equivalent circuit in the observer has a quadratic integral characteristic, and does not simulate the integral characteristic of the actual actuator even in the initial state. Because the disturbance cannot be simulated in the equivalent circuit even though the disturbance is input before the integral characteristic, the dynamic characteristics (equivalent circuit) Are not the same for each time lapse in the output value of (1). Therefore, feedback is applied by the gains 308 and 309 of F1 and F2 so that the estimation error converges to zero. Therefore, after a certain time has elapsed, the estimation error converges to zero due to the effect of the feedback gain in the observer, so that the estimated position a, which is the equivalent circuit output, and the actually measured position b become equal. At this time, the position before the integrator 307, ie, 1 The portion corresponding to the actuator speed which is the output of the block 306 of / c + Ms (corresponding to the speed because it is a position component on the circuit) is equal to the actual actuator speed.
上述のような原理で推定したアクチュエータ速度を、
F3のゲイン310で元の制御ループにフィードバックする
と、速度フィードバックループが新たに構成された事と
なり(現代制御理論におけるレギュレータの構成と同
じ)、アクチュエータの機械共振特性にダンピングがか
かる。第2図は、上記の事を証明するアクチュエータ周
波数特性の実測図で、オブザーバを構成し,速度フィー
ドバックを施した場合の特性は、ダンピングがかかり、
共振ピークゲインが小さくなる。以上の速度推定オブザ
ーバは、現代制御理論の同一次元オブザーバで構成した
場合について説明したが、最小次元オブザーバで構成し
ても同様の効果が得られる事は言うまでもない。この場
合、上述したような等価回路といったものは存在せず、
アクチュエータ特性を状態方程式で表現した式を、一般
的な最小次元オブザーバ構成アルゴリズム(例えばゴピ
ナスの最小次元オブザーバ)によって解いた結果をその
まま回路で実現する。又、ここにおいて、同一次元オブ
ザーバにおけるF1ゲイン308,F2ゲイン309の設定は、 M:アクチュエータ可動部 k:アクチュエータ質量 C:アクチュエータ粘性 u:入力 Ce:推定誤差 :オブザーバ出力 とすると、アクチュエータ状態方程式は となり、現代制御理論における任意極配置の定義により
オブザーバの極を−α1,−α2とすると、F1,F2の値は を満たすF1,F2を求めれば良い事になる。The actuator speed estimated based on the above principle is
When the feedback is made to the original control loop with the gain 310 of F3, the speed feedback loop is newly constructed (the same as the configuration of the regulator in the modern control theory), and the mechanical resonance characteristics of the actuator are damped. FIG. 2 is an actual measurement diagram of the actuator frequency characteristics that proves the above, and the characteristics when an observer is configured and speed feedback is applied are damped.
The resonance peak gain decreases. Although the speed estimation observer described above has been described as being constituted by the same-dimensional observer of modern control theory, it goes without saying that the same effect can be obtained even if it is constituted by the minimum-dimensional observer. In this case, there is no equivalent circuit as described above,
A result obtained by solving an expression expressing the actuator characteristics by a state equation by a general minimum dimension observer construction algorithm (for example, Gopinas minimum dimension observer) is realized by a circuit as it is. Here, F1 gain 308 and F2 gain 309 in the same dimension observer are set as follows: M: Actuator movable part k: Actuator mass C: Actuator viscosity u: Input C e : Estimation error: Observer output Assuming that the observer poles are −α 1 and −α 2 according to the definition of an arbitrary pole arrangement in modern control theory, the values of F1 and F2 are It is only necessary to find F1 and F2 that satisfy the conditions.
しかし、オブザーバ内におけるF1ゲイン308を含むル
ープとF2ゲイン309を含むループの収束は、トラッキン
グ制御系全体の収束よりも十分速い必要があるため、式
2におけるα1とα2の値は、第13図の極配置(制御理
論においてシステムの応答を表現する図)において、レ
ギュレータシステムの極(トラッキング制御システムの
極)よりも十分左側(負の実数値が大きい側=収束が速
い側)に設定する必要がある。また、第1図において、
アクチュエータ機構部の特性を2次のシステムとして簡
略化したが、板バネ形状のアクチュエータにおいて実際
には、高次共振や反共振等が多く存在し、これらが制御
系のゲイン余裕を劣化させる等の悪影響を及ぼす場合が
ある。しかし、この場合も、オブザーバ内のフィードバ
ックループ(F2ゲイン309を含むループ)の帯域(オー
プンループゲインが0dBとなる周波数)を下記のように
設定すれば、このようなオブザーバを用いる事により上
記高次共振の影響を抑える事も可能である。However, the convergence of the loop including the loop and F2 gain 309 including the F1 gain 308 in the observer, because of the fast enough required than the convergence of the overall tracking control system, the value of alpha 1 and alpha 2 in equation 2, the In the pole arrangement shown in Fig. 13 (a diagram representing the response of the system in control theory), set to the left side (the side with larger negative real values = faster convergence side) than the pole of the regulator system (the pole of the tracking control system). There is a need to. Also, in FIG.
Although the characteristics of the actuator mechanism have been simplified as a secondary system, there are actually many higher-order resonances and antiresonances in a leaf spring-shaped actuator, and these degrade the gain margin of the control system. May have adverse effects. However, also in this case, if the band of the feedback loop (the loop including the F2 gain 309) in the observer (frequency at which the open loop gain becomes 0 dB) is set as follows, the above-described high frequency can be obtained by using such an observer. It is also possible to suppress the influence of the next resonance.
以下、上記の理由を証明する。 Hereinafter, the above reasons will be proved.
まずアクチュエータ機構部の特性は Kt:アクチュエータトルク定数 Gm:高次共振特性 とすると Kt・Gm/(MS2+CS+k) …式3 となり (式3)=B(s)・Gm …式4 のようにまとめると、第1図において、簡略化のためR
=1,Kd=1,F2=0とおいた場合の駆動電圧から推定速度
までの伝達関数は =u(t)・B(s)・S・{(1 +(F1)・B(s)・Gm)/(1 +(F1)・B(s))} …式5 駆動電圧から真のアクチュエータ速度までの伝達関数は V=u(t)・B(s)・S・Gm …式6 となる事から式5と式6を比較すると、に表されるGm
はVに表されるGmに比べ (F1)・B(s)/(1+(F1)・B(s)) …式7 の係数がかかっている事がわかる。First, assuming that the characteristics of the actuator mechanism are Kt: actuator torque constant Gm: higher-order resonance characteristics, Kt · Gm / (MS 2 + CS + k): Equation 3 (Equation 3) = B (s) · Gm Equation 4 In summary, in FIG. 1, for simplicity, R
= 1, Kd = 1, F2 = 0, the transfer function from the drive voltage to the estimated speed is: u (t) · B (s) · S · {(1+ (F1) · B (s) · Gm) / (1+ (F1) · B (s))} Equation 5 The transfer function from the drive voltage to the true actuator speed is V = u (t) · B (s) · S · Gm Equation 6 Therefore, comparing Equations 5 and 6, Gm expressed by
It is understood that the coefficient of (F1)) B (s) / (1+ (F1) ・ B (s)) is applied to Gm represented by V.
F1・B(s)はオブザーバのオープンループ特性に等
しく、式7はクローズド特性となるためトラッキング制
御帯域<オブザーバ帯域<高域機械共振周波数=fmにな
るよう上述の帯域を設定すれば、クローズド特性におけ
る制御帯域よりも高い周波数領域におけるゲインは0dB
以下となるため、 (F1)・|B(fm)|/(1 +(F1)・|B(fm)|)<1 …式8 となり、式5におけるGmの係数が式6におけるGmの係数
よりも小さくなる事から第1図のオブザーバによる速度
フィードバックがかかっている周波領域において、高域
機械共振の影響を小さくできる。F1 · B (s) is equal to the open-loop characteristic of the observer, and Equation 7 is a closed characteristic. Therefore, if the above-mentioned band is set so that the tracking control band <observer band <high-band mechanical resonance frequency = fm, the closed characteristic can be obtained. Gain is 0dB in the frequency range higher than the control band at
Since (F1) · | B (fm) | / (1+ (F1) · | B (fm) |) <1 (8), the coefficient of Gm in Equation 5 is the coefficient of Gm in Equation 6. In the frequency range where the velocity feedback is applied by the observer in FIG. 1, the influence of high-frequency mechanical resonance can be reduced.
以上のようなオブザーバを用いた可動ヘッドのトラッ
キング制御システムは、例えば第3図のように構成する
事が可能である。可動ヘッド112のポジションをポジシ
ョンセンサ413で検出する場合、ポジションの検出信号
が、ロータリートランス412のチャンネル数の制限や、
スリップリング411に介在する摺動ノイズの影響を考え
てドラム外に取り出す事が出来ない場合がある。この場
合、第3図のようにドラム内蔵の回路基板内にアクチュ
エータのドライバ401と、上述の速度推定オブザーバ402
を構成し、電気的ダンピング込みのアクチュエータをス
リップリング411を介してドラム外から制御する形とし
て実現する事ができる。第3図は、狭トラック記録によ
る高密度化が要求されているディジタル記録VTRのトラ
ッキング制御系にオブザーバを構成した例で、トラッキ
ングエラーを検出するのに必要なパイロット信号を生成
回路404にて発生させ、ディジタルデータのブロック毎
の直流成分(CDS値)を上記パイロット信号に基づいて
可変し、ディジタルデータにパイロット信号を多重する
変調回路405の出力を記録する事により、再生時にトラ
ックエラーをエラー生成回路407にて生成し、トラッキ
ング動作を行っている。この時、ディジタルデータのCD
S値を変化する方式でなく、アナログ的にパイロット信
号を加算しても、記録情報信号レベルより十分パイロッ
トレベルが低ければ問題ない。又、アナログ記録(FM記
録VTR)の場合は、周波数アロケーション上のすきまに
上記パイロット信号を多重すれば良い。以上のようにし
て得られるトラッキングエラーは、補償回路408にて位
相補償,ゲイン補償され、トラック曲がり等の比較的周
波数の高い成分を可動ヘッド側にフィードバックし、ト
ラックずれ等の比較的低い周波数成分をキャプスタンモ
ータにフィードバックする事によって、可動ヘッド側が
ダイナミックレンジを越えないようにしている。A movable head tracking control system using an observer as described above can be configured, for example, as shown in FIG. When the position of the movable head 112 is detected by the position sensor 413, the position detection signal indicates the number of channels of the rotary transformer 412,
In some cases, the slip ring 411 cannot be taken out of the drum in consideration of the influence of sliding noise. In this case, as shown in FIG. 3, the driver 401 for the actuator and the speed estimation observer 402
And the actuator including the electric damping can be realized from the outside of the drum via the slip ring 411. FIG. 3 shows an example in which an observer is configured in a tracking control system of a digital recording VTR for which high density is required by narrow track recording, and a generation circuit 404 generates a pilot signal necessary for detecting a tracking error. The DC component (CDS value) of each block of digital data is varied based on the pilot signal, and the output of the modulation circuit 405 for multiplexing the pilot signal with the digital data is recorded, thereby generating a track error during reproduction. It is generated by the circuit 407 and performs a tracking operation. At this time, the digital data CD
Even if the pilot signal is added in an analog manner instead of the method of changing the S value, there is no problem if the pilot level is sufficiently lower than the recording information signal level. In the case of analog recording (FM recording VTR), the pilot signal may be multiplexed in a gap on frequency allocation. The tracking error obtained as described above is phase-compensated and gain-compensated by the compensating circuit 408, and a relatively high-frequency component such as a track bend is fed back to the movable head, and a relatively low-frequency component such as a track deviation is obtained. Is fed back to the capstan motor, so that the movable head side does not exceed the dynamic range.
上述のようなオブザーバを構成するためには、可動ヘ
ッドのポジションを検出するためのポジションセンサが
不可欠である。第4図(a)はその一例で、可動ヘッド
112の動きを検出するため、可動部203bにマグネット502
を接続し、ホールセンサ503にて、可動部203bにおける
マグネット502が近づいたり遠ざかったりする事による
磁束密度の値を検出し、増幅器504の出力として取り出
す事により、可動部の位置を検出する事ができる。この
際、マグネット502は、透磁率の高い部材で構成された
マグネットホルダー501にて囲われ、漏れ磁束が磁気ヘ
ッド112へ影響しないような構成としている。さらに第
4図(b)は第4図(a)の変形例で、アクチュエータ
の可動部203のうち磁気ヘッドがついていない側のジン
バルバネ203aにマグネット505を固定し、ヨーク202にあ
けた穴からアクチュエータ外部に漏れてくるマグネット
505の磁束を、基板507上に固定したホールセンサ506に
より検出する構成としている。ここにおいて、マグネッ
ト505からの磁束の強さが可動部の位置を表す事にな
り、これは第4図(a)の場合と同じである。この変形
例では磁気ヘッド112へのマグネット505の漏れ磁束の影
響は考えなくても良い。In order to configure the observer as described above, a position sensor for detecting the position of the movable head is indispensable. FIG. 4 (a) shows an example of the movable head.
To detect the movement of 112, move the magnet 502
The Hall sensor 503 detects the value of the magnetic flux density caused by the magnet 502 approaching or moving away from the movable part 203b, and takes out the value as the output of the amplifier 504, thereby detecting the position of the movable part. it can. At this time, the magnet 502 is surrounded by a magnet holder 501 made of a member having a high magnetic permeability so that the leakage magnetic flux does not affect the magnetic head 112. FIG. 4B is a modification of FIG. 4A, in which a magnet 505 is fixed to a gimbal spring 203a on the side of the movable part 203 of the actuator that does not have a magnetic head. Magnet leaking to the outside
The configuration is such that the magnetic flux of 505 is detected by the Hall sensor 506 fixed on the substrate 507. Here, the intensity of the magnetic flux from the magnet 505 indicates the position of the movable portion, which is the same as in the case of FIG. 4 (a). In this modification, the influence of the leakage magnetic flux of the magnet 505 on the magnetic head 112 need not be considered.
以上のような磁気的な位置検出手段以外にも、光学的
な位置検出手段による方法もある。例えば、第6図
(a)はその一例で、アクチュエータの固定側に取り付
けられた発光部601からの光(この場合は、レンズによ
り平行光になっている)を、可動部に取り付けられた2
分割フォトダイオードなどによる受光部602により検出
している。可動部が動くと2分割のフォトダイオード60
2の片側に当たる光量がもう一方より多くなる事から、
それぞれのフォトダイオード602の光電流の差を取る事
により可動部の位置を検出する事が可能である。さら
に、第6図(a)を変形した例が第6図(b)で、可動
部には光を反射するミラー606が取り付けられているだ
けで、発光部601とフォトダイオードなどによる受光部6
02は、固定側に付いている。この場合もLEDあるいは半
導体レーザ等により構成される発光素子605からの光は
レンズ603により平行光になされる。この時、平行光を
得るためには発光素子605はレンズ603の後方焦点位置に
配置する必要がある。第6図(b)の光学式センサは第
6図(c)のような原理で位置検出がなされる。In addition to the magnetic position detecting means described above, there is a method using an optical position detecting means. For example, FIG. 6 (a) shows an example in which light from a light emitting unit 601 attached to the fixed side of an actuator (in this case, parallel light by a lens) is attached to a movable unit.
The light is detected by the light receiving unit 602 such as a split photodiode. When the moving part moves, the photodiode 60
Because the amount of light that strikes one side of 2 is greater than the other,
The position of the movable part can be detected by taking the difference between the photocurrents of the respective photodiodes 602. FIG. 6B is a modification of FIG. 6A, in which only a mirror 606 for reflecting light is attached to the movable part, and a light emitting part 601 and a light receiving part 6 such as a photodiode are provided.
02 is on the fixed side. Also in this case, light from the light emitting element 605 constituted by an LED or a semiconductor laser is converted into parallel light by the lens 603. At this time, in order to obtain parallel light, the light emitting element 605 needs to be disposed at the rear focal position of the lens 603. The position of the optical sensor shown in FIG. 6B is detected based on the principle shown in FIG. 6C.
第6図(c)において、可動部と一体となっているミ
ラー606が平行に移動すると(この場合、ジンバルバネ
等により一軸方向のみしか動かないように規制されてい
るため)、出射される平行光は受光部602上を可動部の
移動と共に平行移動するため、第6図(a)と同様に例
えば2分割フォトダイオード602のそれぞれの光電流量
に差が生じ、差動増幅器607の出力として位置検出信号
が得られる。光学的位置検出手段は、上述のような方法
以外にも、発光部を可動部に取り付け、受光側が固定部
にあっても同様の効果が得られる事は言うまでもない。In FIG. 6C, when the mirror 606 integrated with the movable portion moves in parallel (in this case, the gimbal spring or the like restricts the mirror to move only in one axial direction), the emitted parallel light is emitted. 6A moves in parallel with the movement of the movable unit on the light receiving unit 602, and therefore, for example, a difference occurs between the photoelectric flow rates of the two-division photodiodes 602 as in FIG. A signal is obtained. It goes without saying that the same effect can be obtained by attaching the light emitting section to the movable section and setting the light receiving side to the fixed section, in addition to the above-described method.
また、上述のような磁気的あるいは光学的位置検出手
段の他にも、可動ヘッドアクチュエータの板バネ,ある
いはジンバルバネに、歪むと磁気抵抗が変化する,一般
的に歪ゲージと呼ばれる素子をはり付ける事によって、
板バネもしくはジンバルバネの変形を抵抗値の変化とし
て検出し、例えば、上述の歪ゲージに一定電流を流した
時の電圧の変化を読むか,一定電圧を加えた時に歪ゲー
ジと直列に挿入した電流検出用抵抗の両端の電圧を読む
などして、可動部の位置を検出する方法も可能である。
また、可動部付近に容量を検出するセンサを用意し、さ
らに上記容量センサと可動部との距離が,可動部の移動
に伴い変化するように配置し、容量センサの容量を電気
的に検出する事により可動部の位置を検出する事も可能
である。また、従来のバイモルフ型アクチュエータを用
いる場合においては、従来例で示すようにバイモルフの
一部を切る事によりバイモルフ変位量における直流成分
以外の量を取り出す事が可能である事も言うまでもな
い。この場合、変位出力に直流成分は含まれないが、第
1図のオブザーバにおいて必ずしも直流成分を必要とし
ないため、オブザーバに用いる位置検出信号として入力
する事が可能である。ただし、この時、オブザーバの駆
動電圧入力においても同様に直流分をカットしておかな
いと、推定誤差に直流的な予測誤差が生じて、オブザー
バが動作しなくなる事は言うまでもない。In addition to the above-described magnetic or optical position detecting means, an element generally called a strain gauge whose magnetic resistance changes when distorted is attached to a leaf spring or a gimbal spring of a movable head actuator. By
The deformation of the leaf spring or gimbal spring is detected as a change in resistance value. For example, the change in voltage when a constant current is applied to the above-described strain gauge is read, or the current inserted in series with the strain gauge when a constant voltage is applied. A method of detecting the position of the movable portion by reading the voltage between both ends of the detection resistor is also possible.
In addition, a sensor for detecting a capacitance near the movable portion is provided, and the distance between the capacitance sensor and the movable portion is arranged so as to change as the movable portion moves, and the capacitance of the capacitance sensor is electrically detected. Thus, it is possible to detect the position of the movable part. When a conventional bimorph actuator is used, it is needless to say that an amount other than the DC component in the bimorph displacement can be extracted by cutting off a part of the bimorph as shown in the conventional example. In this case, a DC component is not included in the displacement output, but the observer in FIG. 1 does not necessarily require a DC component, and thus can be input as a position detection signal used for the observer. However, at this time, it is needless to say that if the DC component is not cut in the input of the driving voltage of the observer as well, a DC prediction error occurs in the estimation error and the observer does not operate.
ここで、位置検出信号を回転ドラムの外に取り出す事
が出来ない場合は、第5図のようにドラム内に取り付け
られたリング状の基板508により、上記基板508内にてア
クチュエータのドライバ401やセンサアンプ504,オブザ
ーバ402等を構成し、スリップリング411からのアクチュ
エータ駆動指令電圧に基づいて動作させる事ができる。
これは、上述したすべての位置検出方式に対してそのま
ま適用できる。Here, when the position detection signal cannot be taken out of the rotary drum, the driver 401 or the actuator 401 of the actuator is provided in the substrate 508 by the ring-shaped substrate 508 mounted in the drum as shown in FIG. A sensor amplifier 504, an observer 402, and the like are configured and can be operated based on an actuator drive command voltage from the slip ring 411.
This can be directly applied to all the position detection methods described above.
一方、位置検出信号を回転ドラム外に取り出し、オブ
ザーバ回路及びドライバをドラム外で構成する事も可能
である。例えば、第7図がその一例で、光センサの発光
素子605であるLEDもしくはレーザを図中の駆動信号によ
り点滅駆動させる。この際,点滅の周波数は、オブザー
バ帯域よりも十分高く、又、ロータリートランス412の
通過可能周波数範囲とする。図では、スリップリング41
1により発光素子605の駆動信号を送っているが、容量の
大きなロータリートランスにて駆動信号を伝送するか、
電源のみ別の手段(容量の大きいロータリートランスも
しくはスリップリング)にて供給し、指令信号のみを送
る方法でも同様に点滅駆動させる事ができる。On the other hand, it is also possible to take out the position detection signal outside the rotary drum and configure the observer circuit and the driver outside the drum. For example, FIG. 7 shows an example in which an LED or a laser as the light emitting element 605 of the optical sensor is driven to blink by a drive signal in the figure. At this time, the blinking frequency is sufficiently higher than the observer band, and is set to a frequency range in which the rotary transformer 412 can pass. In the figure, the slip ring 41
Although the drive signal of the light emitting element 605 is transmitted by 1, the drive signal is transmitted by a rotary transformer having a large capacity,
Similarly, a method in which only the power is supplied by another means (a rotary transformer or a slip ring having a large capacity) and only the command signal is transmitted can be used to perform the blinking drive.
このようにして点滅駆動された光は、ミラー606を介
して受光素子602にて交流の光電流に変換される。この
光電流はロータリートランス通過可能な周波数領域にお
ける光電流信号であるため、容易にロータリートランス
412を通過し、回転ドラム外の検波回路608にて受光素子
602の受光光量に変換され、差動アンプ607にてアクチュ
エータ可動部の変位量として取り出す事ができる。The light that has been turned on and off in this manner is converted into an AC photocurrent by the light receiving element 602 via the mirror 606. Since this photocurrent is a photocurrent signal in a frequency region that can pass through the rotary transformer, the
After passing through 412, the light receiving element is detected by the detection circuit 608 outside the rotating drum.
It is converted into the amount of light received by 602 and can be extracted by the differential amplifier 607 as the amount of displacement of the actuator movable part.
又、第7図のような光センサの場合でなくても、上述
した容量式センサの場合は、センサの持つ容量とコイル
を用意し、LC発振回路となるような構成とし、上記発振
回路からの交流信号をロータリートランス外に取り出し
た後、周波数−電圧変換(F/V変換)を行い、可動部位
置信号を取り出してもよい。又、このような方法以外に
も、ドラム内に用意した電圧−周波数変換(FM変調)回
路,もしくは電圧−パルス幅変換(PWM変調)回路,も
しくは電圧−交流振幅変換(AM変調)回路等により、ロ
ータリートランス412を介してドラム外に取り出しても
同様の効果が得られる事は言うまでもない。In addition, even in the case of the above-described capacitive sensor, even if it is not the case of the optical sensor as shown in FIG. After taking out the AC signal from outside the rotary transformer, frequency-voltage conversion (F / V conversion) may be performed to take out the movable part position signal. Besides this method, a voltage-frequency conversion (FM modulation) circuit, a voltage-pulse width conversion (PWM modulation) circuit, or a voltage-AC amplitude conversion (AM modulation) circuit prepared in the drum may be used. Needless to say, the same effect can be obtained by taking out the drum through the rotary transformer 412.
これらの位置検出手段、オブザーバ回路により構成さ
れた磁気ヘッドアクチュエータの電気的ダンピングは、
第8図の(b)のように共振ピークゲインを抑圧し、結
果的に第8図(a)における制御系オープンループ特性
Bのようにアクチュエータのトラッキング制御系を構成
する事ができるが、オブザーバによる電気的ダンピング
が無い場合,共振周波数d′におけるピークゲインがも
り上がっているため、d′点におけるゲイン余裕を考慮
して安定性を保つため制御帯域をg′まで下げなければ
ならない(この時,周波数d′においては、制御系オー
プンループ特性における位相が−180゜と大きく回って
いるため、この周波数d′のオープンループゲインが0d
Bに近づくと制御システムは発振する)。又、トラッキ
ングエラーの低減成分をキャプスタンモータに戻すと、
キャプスタンモータが第8図(a),(b)のようなオ
ープンループ特性をもつため、キャプスタンループとト
ラッキングループの両方を同時に閉じた場合の統合的な
制御特性は、第8図(a)のゲインmax(最大値)を各
周波数においてとったものとなる。すなわち、低域側で
キャプスタンループが支配的となり、高域側でアクチュ
エータループが支配的となる。例えば、第9図は、アク
チュエータトラッキング制御システムのオープンループ
特性の一例である。The electric damping of the magnetic head actuator constituted by these position detecting means and the observer circuit is as follows.
The resonance peak gain is suppressed as shown in FIG. 8 (b), and as a result, the tracking control system of the actuator can be configured as shown in the control system open loop characteristic B in FIG. 8 (a). When there is no electrical damping due to the above, since the peak gain at the resonance frequency d 'has risen, the control band must be lowered to g' in order to maintain stability in consideration of the gain margin at point d '(at this time, , Frequency d ', the phase in the control system open loop characteristic is as large as -180 °, so that the open loop gain of this frequency d' is 0d
The control system oscillates when approaching B). Also, when the tracking error reducing component is returned to the capstan motor,
Since the capstan motor has an open loop characteristic as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), an integrated control characteristic when both the capstan loop and the tracking loop are closed simultaneously is shown in FIG. 8 (a). ) Is obtained at each frequency. That is, the capstan loop becomes dominant on the low frequency side, and the actuator loop becomes dominant on the high frequency side. For example, FIG. 9 shows an example of an open loop characteristic of the actuator tracking control system.
又、第3図において、記録トラックからのパイロット
信号を再生し、トラックずれの方向と量を検出する場合
についてオブザーバの適用例を示したが、パイロット信
号を記憶せず、磁気ヘッド112が微小振動させてこの時
の再生信号出力振幅の変化からトラッキングを行うウォ
ブリング方式においても、アクチュエータの不要な機械
共振を抑圧し、制御帯域の向上や安定性の向上,不要な
振動の防止を行う事が可能である。FIG. 3 shows an example in which the observer is applied to the case where the pilot signal from the recording track is reproduced and the direction and amount of the track deviation are detected. However, the pilot signal is not stored, and the magnetic head 112 is slightly vibrated. Even in the wobbling method that performs tracking based on the change in the output amplitude of the reproduced signal at this time, unnecessary mechanical resonance of the actuator can be suppressed, control band can be improved, stability can be improved, and unnecessary vibration can be prevented. It is.
第10図(a)はその一例で、取り出される再生信号振
幅に含まれるウォブリング周波数成分のみをバンドパス
フィルタ701により抽出し、周期検波回路702において、
アクチュエータを微小振動させている指令信号を移相器
703にてアクチュエータの上記微小振動周波数における
機械的位相遅れ量だけ位相をずらした信号を用いて、同
期検波,もしくは乗算する事により、トラックずれの方
向と量を検出する事ができる。このようにして得られた
トラックエラー信号をローパスフィルタ708にて位相補
償し、アクチュエータを微小振動させるためのウォブリ
ング信号と加算した後、オブザーバ出力を減算器707に
てフィードバックし、ドライバ401にてアクチュエータ
を駆動する事によりトラッキングを行う事ができる。FIG. 10 (a) shows an example in which only the wobbling frequency component included in the extracted reproduced signal amplitude is extracted by the band-pass filter 701.
The phase shifter converts the command signal that causes the actuator to vibrate minutely.
In 703, the direction and amount of the track shift can be detected by synchronous detection or multiplication using a signal whose phase has been shifted by the mechanical phase delay amount at the minute vibration frequency of the actuator. The track error signal obtained in this way is phase-compensated by a low-pass filter 708, added to a wobbling signal for micro-vibrating the actuator, and the observer output is fed back by a subtractor 707. , The tracking can be performed.
第10図(b)は、第10図(a)におけるウォブリング
方式において、トラックエラーの低域成分をキャプスタ
ンモータにフィードバックするように構成した具体例
で、キャプスタン制御系においては、従来からのリニア
トラックからのCTL(位相検出)信号による位相制御ル
ープにウォブリングによるトラックエラーから位相補償
した低域成分をフィードバックする構成となっている。
第10図(b)においては、アクチュエータ206による可
動ヘッド112の他に固定ヘッド709があるが、トラックエ
ラーの低域成分は常にキャプスタンモータ718へフィー
ドバックされるため、常に固定ヘッド709に対し可動ヘ
ッド112のヘッド高さが自動調整され、可動ヘッド112は
トラック曲がりのみ追従する形となる。一般的に第10図
(b)のようなヘッド構成の場合、第10図(c)のよう
に固定ヘッド709のヘッド幅はトラック幅より広く取
り、トラック曲がりがあっても信号が十分ひろえるよう
に構成されるのが一般的である。FIG. 10 (b) shows a specific example in which the low frequency component of the track error is fed back to the capstan motor in the wobbling method in FIG. 10 (a). A low-frequency component whose phase is compensated from a track error due to wobbling is fed back to a phase control loop based on a CTL (phase detection) signal from a linear track.
In FIG. 10 (b), there is a fixed head 709 in addition to the movable head 112 by the actuator 206, but since the low frequency component of the track error is always fed back to the capstan motor 718, the movable head is always movable with respect to the fixed head 709. The head height of the head 112 is automatically adjusted, and the movable head 112 follows only the track bend. In general, in the case of a head configuration as shown in FIG. 10 (b), the head width of the fixed head 709 is set wider than the track width as shown in FIG. 10 (c), and the signal is sufficiently spread even if the track is bent. It is general that it is constituted as follows.
実際のオブザーバ回路は、例えば,アナログ回路で構
成した場合、第11図のように実現される。アナログ差動
増幅器等では温度ドリフト等によりオフセットが発生し
やすいため、アナログ回路で構成する場合、オブザーバ
回路へのアクチュエータ駆動電圧入力や、位置センサか
らの位置情報入力において直流成分を除去するコンデン
サ801,807を挿入した方が望ましい。なぜなら、トラッ
キング制御システムにおいて主にダンピングをかける必
要がある周波数領域は、機械共振が存在する周波数付近
であるため、直流分は必要ないからである。第11図の回
路は、第1図のオブザーバ伝達特性をそのまま模擬した
もので、第1図中のR,Kd,Kt,k,F1,F2は、そのままオペ
アンプの増幅ゲインとして第11図中に存在し、 のブロック306はオペアンプ804のアクティブフィルタで
構成され、積分器307はオペアンプ805の積分器として構
成されている。また、第1図中のa−bの減算部分はオ
ペアンプ806にて構成され、オペアンプ806の出力がそれ
ぞれ第1図のF1,F2に相当するゲインを有し、オブザー
バ等価回路のオペアンプ802〜805にフィードバックされ
る構成となっている。又、第11図の構成においては、オ
ペアンプ803,804を1つのアクティブフィルタとして構
成し、オペアンプを1つ省略する事も可能である。When the actual observer circuit is constituted by, for example, an analog circuit, it is realized as shown in FIG. In analog differential amplifiers and the like, offsets are likely to occur due to temperature drift, etc., so when using an analog circuit, the capacitors 801 and 807 that remove the DC component in the actuator drive voltage input to the observer circuit and the position information input from the position sensor are used. It is desirable to insert. The reason is that the frequency range in which the damping is mainly required in the tracking control system is near the frequency at which the mechanical resonance exists, so that the DC component is not required. The circuit of FIG. 11 simulates the observer transfer characteristic of FIG. 1 as it is, and R, Kd, Kt, k, F1, and F2 in FIG. 1 are used as the amplification gain of the operational amplifier in FIG. Exists, Block 306 is constituted by an active filter of an operational amplifier 804, and the integrator 307 is constituted by an integrator of the operational amplifier 805. The subtraction part of a-b in FIG. 1 is constituted by an operational amplifier 806. The output of the operational amplifier 806 has gains corresponding to F1 and F2 in FIG. 1, respectively, and the operational amplifiers 802 to 805 of the observer equivalent circuit. Feedback. Further, in the configuration of FIG. 11, it is possible to configure the operational amplifiers 803 and 804 as one active filter and omit one operational amplifier.
上記の構成はアナログ回路でオブザーバを構成した一
例について示したが、マイクロコントローラ等における
ソフトウェアにて第1図の伝達関数表現をソフトウェア
で記述しても同様の効果が得られる。Although the above configuration is an example in which the observer is configured by an analog circuit, the same effect can be obtained by describing the transfer function expression of FIG. 1 by software in a microcontroller or the like.
なお、上述の方式はVTRにおいて構成した例について
示したが、磁気ディスク装置や光ディスク装置のトラッ
キング制御システムにおいても応用でき、同様の効果を
得る事ができるのは言うまでもない。Although the above-described method has been described with respect to an example configured in a VTR, it is needless to say that the same method can be applied to a tracking control system for a magnetic disk device or an optical disk device.
以上、可動ヘッドアクチュエータにオブザーバを構成
して、電気的ダンピングを行う手法について述べたが、
すべに市販されているVTR等にみられるように可動ヘッ
ドによるトラッキング動作を行わずに、可動ヘッドを特
殊再生時のみに用いる場合がある。この場合においても
特殊再生波形に対するアクチュエータの動きを正確に行
い、不要な振動を抑えるために機械共振を抑圧する必要
が生じる。この際、上述したようなオブザーバ回路と位
置センサを用いたシステムで電気的ダンピングをかける
事により機械共振や不要な振動を抑圧できる事は言うま
でもないが、特殊再生波形に対する追従性だけを考え
て、少しの電気的ダンピングで良い場合で低コストにす
る必要がある時、第12図(a)のような逆起電力フィー
ドバックによる簡易的なダンピング方式も考えられる。
これは、アクチュエータコイルと同じ電気的特性を持つ
等価コイル901をドライバ401に並列に接続し、それぞれ
の電流経路に流れる電流を電流検出抵抗902,903により
比較し、逆起電力を差動アンプ904の出力として検出
し、元の駆動電圧にフィードバックする方式である(こ
の時、等価コイル901は動かず、逆起電力も発生しない
ため、抵抗903と902との電圧にはアクチュエータコイル
の逆起電力による電位差が生じ、これを検出する)。し
かし、等価コイル901とアクチュエータ206内のコイルと
では、温度ドリフト等により違いが生じるため、検出さ
れる逆起電力は正確なものとはならない。そこで、第12
図(b)のような回路構成にて簡易的なダンピングを構
成する。電流検出抵抗902,903の両端の電圧は差動増幅
器907,908により検出される。差動増幅器907の出力はア
クチュエータ206の駆動電流に相当するので、これを必
要帯域にフィルタ910で制限した後、直流成分を除去す
るコンデンサ911を介して元の制御系にフィードバック
すると、電流帰還ループが構成され、フィルタ910のカ
ットオフ周波数の範囲によってアクチュエータ駆動方式
を電圧ドライブ(電流フィードバックが行われていない
周波数域で),電流ドライブ(電流フィードバックが行
われている周波数域で)とする事が可能である。さら
に、差動増幅器909によって2つの電流検出抵抗902,903
の両端の電圧差を検出する事により、アクチュエータ20
6の逆起電力を取り出し、これをフィルタ912により帯域
制限し、直流成分を除去するコンデンサ913を介してフ
ィードバックする事により、逆起電力のフィードバック
ループを電気的に構成し、ダンピングをかける事が可能
である。なお、差動増幅器909のゲインを可変する事で
フィードバック量を可変し、ダンピング量が可変でき
る。又、上記フィルタ912はアクチュエータの機械共振
周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタでも、
機械共振の影響が軽減できる事は言うまでもない。As described above, the method of configuring the movable head actuator with the observer and performing the electrical damping has been described.
There is a case where the movable head is used only for special reproduction without performing the tracking operation by the movable head as seen in all commercially available VTRs and the like. Also in this case, it is necessary to accurately perform the movement of the actuator with respect to the special reproduction waveform and suppress mechanical resonance in order to suppress unnecessary vibration. At this time, it is needless to say that mechanical resonance and unnecessary vibration can be suppressed by applying electric damping with the system using the observer circuit and the position sensor as described above, but only considering the followability to the special reproduction waveform, When a small amount of electric damping is sufficient and it is necessary to reduce the cost, a simple damping method using back electromotive force feedback as shown in FIG.
This is done by connecting an equivalent coil 901 having the same electrical characteristics as the actuator coil to the driver 401 in parallel, comparing the current flowing in each current path with the current detection resistors 902 and 903, and comparing the back electromotive force to the output of the differential amplifier 904. (In this case, since the equivalent coil 901 does not move and no back electromotive force is generated, the voltage between the resistors 903 and 902 is equal to the potential difference due to the back electromotive force of the actuator coil. And this is detected). However, since a difference occurs between the equivalent coil 901 and the coil in the actuator 206 due to a temperature drift or the like, the detected back electromotive force is not accurate. So, the twelfth
Simple damping is configured by a circuit configuration as shown in FIG. The voltage between both ends of the current detection resistors 902 and 903 is detected by the differential amplifiers 907 and 908. Since the output of the differential amplifier 907 corresponds to the drive current of the actuator 206, this is limited to a necessary band by a filter 910, and then fed back to the original control system via a capacitor 911 for removing a DC component. The actuator drive method can be set to voltage drive (in the frequency range where current feedback is not performed) or current drive (in the frequency range where current feedback is performed) depending on the cutoff frequency range of the filter 910. It is possible. Further, two current detection resistors 902 and 903 are provided by a differential amplifier 909.
By detecting the voltage difference between both ends of the actuator,
By taking out the back electromotive force of 6 and limiting the band by the filter 912 and feeding it back via the capacitor 913 that removes the DC component, the feedback loop of the back electromotive force can be electrically configured and damped. It is possible. The amount of feedback can be varied by varying the gain of the differential amplifier 909, and the amount of damping can be varied. Further, the filter 912 is a band-pass filter that passes only the mechanical resonance frequency component of the actuator,
It goes without saying that the effect of mechanical resonance can be reduced.
ここにおいて検出した逆起電力は、アクチュエータの
速度に比例して発生するものであるので、前述の速度オ
ブザーバから推定される推定速度と同様であるため、こ
れをフィードバックする事によりダンピングがかかるの
は明らかである。ただし、オブザーバの推定と逆起電力
の検出とでは、オブザーバに用いる位置センサの精度が
良い場合、上述したオブザーバの高次機械共振の抑圧効
果や回路内に積分器しか含まない等も考慮すると、オブ
ザーバの方が逆起電力の検出よりも正確な速度が推定で
きるため、速度フィードバックゲインが大きく取れ、大
きなダンピングをかける事が可能である。Since the back electromotive force detected here is generated in proportion to the speed of the actuator, it is the same as the estimated speed estimated from the speed observer described above. it is obvious. However, the estimation of the observer and the detection of the back electromotive force, if the accuracy of the position sensor used for the observer is good, considering the suppression effect of the higher-order mechanical resonance of the observer and including only the integrator in the circuit, etc. Since the observer can estimate the speed more accurately than the detection of the back electromotive force, a large speed feedback gain can be obtained and large damping can be applied.
請求項1によるシステムによれば、アクチュエータの
検出位置から速度を推定する際に、微分器を用いずに速
度情報が得られるため、センサのノイズの影響を小さく
でき、その結果、検出速度情報の分解能が向上する効果
がある。結果的には、アクチュエータにダンピングをか
けた際、より高い周波数までダンピングをかけることが
可能となる。さらに、速度推定手段自体を回転ドラム内
に搭載するよう構成したことにより、センサ信号などの
ような微小信号に基いて出力信号を生成して伝達する場
合であっても、ノイズの影響が少ない大きなレベルの信
号として外部に伝送でき、これにより、回転ドラム外部
への伝送によるノイズの影響を軽減できる。According to the system according to the first aspect, when estimating the speed from the detected position of the actuator, speed information can be obtained without using a differentiator, so that the influence of sensor noise can be reduced. This has the effect of improving the resolution. As a result, when damping is applied to the actuator, damping can be performed to a higher frequency. In addition, since the speed estimating means itself is configured to be mounted in the rotating drum, even when an output signal is generated and transmitted based on a small signal such as a sensor signal, the influence of noise is small and large. The signal can be transmitted to the outside as a level signal, whereby the influence of noise due to the transmission to the outside of the rotating drum can be reduced.
また、請求項2によれば、光学式の位置検出手段を搭
載することによって、非接触で高精度な位置の検出が可
能となるため、アクチュエータ絶対位置の固定やアクチ
ュエータ検出位置を速度に変換してフィードバックをす
ることによりアクチュエータにダンピングをかけること
が可能となる。また、ダンピングをかけることにより、
トラック密度を高くした際の可動ヘッドの追従能力が向
上する。According to the second aspect of the present invention, by mounting the optical position detecting means, it is possible to detect the position without contact and with high accuracy, so that the absolute position of the actuator can be fixed or the position detected by the actuator can be converted into speed. It is possible to apply damping to the actuator by performing feedback. Also, by damping,
The tracking ability of the movable head when the track density is increased is improved.
請求項3によれば、発光手段を点滅駆動させることに
よって、アクチュエータに搭載した発光手段からの位置
検出情報を、ロータリートランスを介してドラム外部に
伝送することができる。これにより、スリップリングを
用いた場合に比べ、ノイズ等に影響されることなく伝送
可能となる。According to the third aspect, by blinking the light emitting means, the position detection information from the light emitting means mounted on the actuator can be transmitted to the outside of the drum via the rotary transformer. This allows transmission without being affected by noise or the like, as compared with the case where a slip ring is used.
請求項4では、電動駆動アクチュエータを用いること
により、バイモルフ等に比べて、大きな振幅で変位させ
てもヘッドの姿勢が変化せず、可動部分に受光素子を取
り付けることにより、可動部重量の増加を抑え、非接触
で高精度な位置検出が可能となる。According to the fourth aspect, by using the electric drive actuator, the posture of the head does not change even if the head is displaced with a large amplitude as compared with a bimorph or the like, and the light-receiving element is attached to the movable part, thereby increasing the weight of the movable part. This makes it possible to perform highly accurate position detection without contact.
請求項5では、電動駆動アクチュエータを用いること
により、バイモルフ等に比べて、大きな振幅で変位させ
てもヘッドの姿勢が変化せず、可動部分にミラーを取り
付けることにより、可動部重量の増加を抑え、非接触で
高精度な位置検出が可能となる。According to the fifth aspect, by using the electric drive actuator, the posture of the head does not change even if the head is displaced with a large amplitude as compared with a bimorph or the like, and by mounting a mirror on the movable part, an increase in the weight of the movable part is suppressed. Thus, non-contact and highly accurate position detection can be performed.
第1図はこの発明の一実施例におけるオブザーバの伝達
関数ブロック図、第2図はこの発明の一実施例における
アクチュエータの周波数特性を示す図、第3図はこの発
明の一実施例におけるトラッキング制御システムの構成
図、第4図はこの発明の一実施例における磁気センサの
構成図、第5図はこの発明の一実施例におけるドラム内
蔵基板の概略図、第6図はこの発明の一実施例における
光センサの構成図、第7図はこの発明の一実施例におけ
る光センサの信号伝達構成図、第8図及び第9図はこの
発明の一実施例におけるトラッキング制御システムのオ
ープンループ特性図、第10図はこの発明の一実施例にお
けるウォブリングによるトラッキング制御システムの構
成図、第11図はこの発明の一実施例におけるオブザーバ
回路図、第12図はこの発明の一実施例における逆起電力
によるアクチュエータのダンピング制御構成図、第13図
はこの発明の一実施例におるトラッキング制御システム
の極配置図、第14図は従来のダンピング制御ブロック
図、第15図,第16図,第17図はバイモルフの例を示す外
観図、第18図はバイモルフの動作図、第19図はバイモル
フアクチュエータにおけるヘッド傾き量を表す図、第20
図はバイモルフアクチュエータの周波数特性を示す図、
第21図は電磁駆動型アクチュエータの構成図、第22図は
電磁駆動型アクチュエータの周波数特性を示す図、第23
図は従来のウォブリングによるトラッキング制御構成図
である。 101……バイモルフ、102……センサ、103……高インピ
ーダンス増幅器、104,109,706,716……加算器、105……
微分器、106……ローパスフィルタ、107……位相進み回
路、108……ゲイン可変増幅器、110……駆動増幅器、11
1……ポテンショメータ、112……磁気ヘッド、113……
ビデオ信号処理回路、114……ヘッド位置制御回路、115
……周波数補償器、116……変換器リセット信号発生
器、201……マグネット、202……ヨーク、203a……ジン
バルバネ、203b……板バネ、204……コイルポビン、205
……アクチュエータコイル、206……アクチュエータ、2
07,406……ヘッドアンプ、208……ウォブリングサーボ
回路、209,401,717……ドライバ、301……アクチュエー
タ機構部、302……アクチュエータコイル抵抗、303……
ドライブアンプゲイン、304,305,306,307……アクチュ
エータ等価回路、308,309……オブザーバフィードバッ
クゲイン、310……速度フィードバックゲイン、402……
オブザーバ(速度推定手段)、403……ドラム回転制御
回路、404……パイロット信号生成回路、405……変調回
路、407……トラッキングエラー生成回路、408……トラ
ッキング制御補償回路、409……キャプスタン制御回
路、410……回転ドラム、411……スリップリング、412
……ロータリートランス、413……ポジションセンサ
(位置検出手段)、501……マグネットホルダー、502,5
05……マグネット、503,506……ホールセンサ、504,607
……差動増幅器(センサアンプ)、507……基板、508…
…ドラム搭載基板、601……発光部、602……受光部、60
3……レンズ、604……出射まど(しぼり)、605……発
光素子、606……反射ミラー、608……検波回路、701…
…バンドパスフィルタ、702……同期検波回路、703……
移相器、704……反転アンプ、705……発振器、707……
減算器、708,713,714……ローパスフィルタ、709……固
定ヘッド、710……フェイズロックドループ(PLL)回
路、711……ヘッドアンプ、712……オートゲインコント
ロール(AGC)回路、715……キャプスタン位相制御回
路、718……キャプスタンモータ、719……リニアトラッ
クヘッド、720……磁気テープ、801,807,808,911,913…
…コンデンサ、802,803,804,805,806,904,907,908,909
……差動増幅器、901……等価コイル、902,903……電流
検出抵抗、910,912……フィルタ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram of a transfer function of an observer according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing frequency characteristics of an actuator according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is tracking control according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a schematic diagram of a drum built-in substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. 7, a signal transmission configuration diagram of the optical sensor according to an embodiment of the present invention, FIGS. 8 and 9 are open-loop characteristic diagrams of a tracking control system according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a block diagram of a tracking control system using wobbling in one embodiment of the present invention, FIG. 11 is an observer circuit diagram in one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 13 is a configuration diagram of damping control of an actuator by a back electromotive force in one embodiment of the present invention, FIG. 13 is a pole arrangement diagram of a tracking control system in one embodiment of the present invention, FIG. FIGS. 16, 16 and 17 are external views showing an example of a bimorph, FIG. 18 is an operation diagram of the bimorph, FIG. 19 is a diagram showing a head tilt amount in a bimorph actuator, and FIG.
The figure shows the frequency characteristics of the bimorph actuator,
FIG. 21 is a configuration diagram of an electromagnetically driven actuator, FIG. 22 is a diagram showing frequency characteristics of the electromagnetically driven actuator, FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of tracking control by conventional wobbling. 101: Bimorph, 102: Sensor, 103: High impedance amplifier, 104, 109, 706, 716: Adder, 105:
Differentiator, 106: Low-pass filter, 107: Phase lead circuit, 108: Variable gain amplifier, 110: Drive amplifier, 11
1 …… Potentiometer, 112 …… Magnetic head, 113 ……
Video signal processing circuit 114 Head position control circuit 115
... frequency compensator, 116 ... converter reset signal generator, 201 ... magnet, 202 ... yoke, 203a ... gimbal spring, 203b ... leaf spring, 204 ... coil pobin, 205
…… Actuator coil, 206 …… Actuator, 2
07,406 Head amplifier, 208 Wobbling servo circuit, 209, 401, 717 Driver, 301 Actuator mechanism, 302 Actuator coil resistance, 303
Drive amplifier gain, 304, 305, 306, 307: actuator equivalent circuit, 308, 309: observer feedback gain, 310: velocity feedback gain, 402:
Observer (speed estimation means), 403: drum rotation control circuit, 404: pilot signal generation circuit, 405: modulation circuit, 407: tracking error generation circuit, 408: tracking control compensation circuit, 409: capstan Control circuit, 410: rotating drum, 411: slip ring, 412
…… Rotary transformer, 413… Position sensor (position detecting means), 501… Magnet holder, 502,5
05 …… Magnet, 503,506 …… Hall sensor, 504,607
…… Differential amplifier (sensor amplifier), 507 …… Substrate, 508…
… Drum mounting board, 601… Light emitting section, 602 …… Light receiving section, 60
3 ... Lens, 604 ... Outgoing lamp (squeezing), 605 ... Light emitting element, 606 ... Reflection mirror, 608 ... Detector circuit, 701 ...
… Band pass filter, 702… Synchronous detection circuit, 703 ……
Phase shifter, 704 …… Inverting amplifier, 705 …… Oscillator, 707 ……
Subtractor, 708, 713, 714 Low-pass filter, 709 Fixed head, 710 Phase locked loop (PLL) circuit, 711 Head amplifier, 712 Auto gain control (AGC) circuit, 715 Capstan phase control Circuit, 718 ... Capstan motor, 719 ... Linear track head, 720 ... Magnetic tape, 801,807,808,911,913 ...
… Condenser, 802,803,804,805,806,904,907,908,909
…… Differential amplifier, 901 …… Equivalent coil, 902,903 …… Current detection resistor, 910,912 …… Filter. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−154315(JP,A) 特開 昭61−267919(JP,A) 特開 平1−303631(JP,A) 特開 昭64−84482(JP,A) 特開 昭64−28563(JP,A) 特開 昭63−271728(JP,A) 特開 昭63−186574(JP,A) 特開 昭62−178186(JP,A) 実開 平1−111306(JP,U) ────────────────────────────────────────────────── (5) Continuation of the front page (56) References JP-A-2-154315 (JP, A) JP-A-61-267919 (JP, A) JP-A-1-303631 (JP, A) JP-A 64-64 84482 (JP, A) JP-A-64-28563 (JP, A) JP-A-63-271728 (JP, A) JP-A-63-186574 (JP, A) JP-A-62-178186 (JP, A) Hirakai 1-1111306 (JP, U)
Claims (5)
テープと、上記磁気ヘッドを上記磁気テープに走査する
ための回転ドラムを有する磁気再生装置におけるトラッ
キング制御システムであって、 上記回転ドラムに搭載された磁気ヘッドをトラッキング
方向に変位させるためのアクチュエータと、このアクチ
ュエータに内蔵された上記アクチュエータの位置検出手
段と、この位置検出手段からの検出出力に基づき上記ア
クチュエータに位置情報のフィードバックまたは速度情
報のフィードバックを行うフィードバック手段を有する
とともに、 上記速度情報のフィードバックが、上記アクチュエータ
の位置検出手段からの位置検出信号と、上記アクチュエ
ータの駆動信号を入力とし、上記アクチュエータの機械
的特性を模擬した等価回路を有する速度推定手段によっ
て推定された速度情報を用いて行われ、上記速度推定手
段が上記回転ドラム内に固定された回路基板上に構成さ
れて成ることを特徴とする磁気再生装置におけるトラッ
キング制御システム。1. A tracking control system in a magnetic reproducing apparatus having a magnetic head and a magnetic tape for reproducing information, and a rotating drum for scanning the magnetic head on the magnetic tape, wherein the tracking control system is mounted on the rotating drum. An actuator for displacing the moved magnetic head in the tracking direction, position detection means of the actuator built in the actuator, and feedback of position information or speed information to the actuator based on a detection output from the position detection means. With feedback means for performing feedback, the feedback of the speed information, a position detection signal from the position detection means of the actuator, and a drive signal of the actuator as an input, an equivalent circuit simulating the mechanical characteristics of the actuator Speed estimating means is performed by using the speed information estimated by the tracking control system in a magnetic reproducing apparatus in which the speed estimating means is characterized by comprising configured on a circuit board that is fixed in the rotary drum.
の可動部及び固定部に設けられた発光手段及び2つに分
割された受光手段で構成された光学式位置検出手段から
成ることを特徴とする請求項1に記載の磁気再生装置に
おけるトラッキング制御システム。2. The apparatus according to claim 1, wherein said position detecting means comprises an optical position detecting means comprising a light emitting means provided on a movable part and a fixed part of said actuator and a light receiving means divided into two. A tracking control system in the magnetic reproducing device according to claim 1.
報を、上記発光手段を点滅駆動させることにより交流信
号に変換するとともに、上記回転ドラムに搭載されたロ
ータリートランスにより上記交流化された位置検出信号
を伝送することを特徴とする請求項2に記載の磁気再生
装置におけるトラッキング制御システム。3. The detected position information from the optical position detecting means is converted into an AC signal by blinking the light emitting means, and the position converted by the rotary transformer mounted on the rotary drum is converted into an AC signal. The tracking control system according to claim 2, wherein the detection signal is transmitted.
からなる円筒状の電磁駆動部分と、上記円筒状可動部材
に固定された板状の磁気ヘッド固定部分と、アクチュエ
ータ固定部分に発光素子と、可動部分に受光素子を構成
した光学式位置検出手段とにより構成されていることを
特徴とする請求項2に記載の磁気再生装置におけるトラ
ッキング制御システム。4. An actuator according to claim 1, wherein said actuator comprises a cylindrical electromagnetic drive portion comprising a coil and a permanent magnet; a plate-shaped magnetic head fixed portion fixed to said cylindrical movable member; 3. The tracking control system in a magnetic reproducing apparatus according to claim 2, wherein the tracking control system is constituted by an optical position detecting means having a light receiving element in a part.
エータの可動部に取り付けられた反射ミラーと、固定側
に取り付けられた発光部及び受光部とから成ることを特
徴とする請求項2に記載の磁気再生装置におけるトラッ
キング制御システム。5. The optical position detecting means according to claim 2, wherein said optical position detecting means comprises a reflecting mirror attached to a movable portion of said actuator, and a light emitting portion and a light receiving portion attached to a fixed side. Tracking control system in the magnetic reproducing device of the first embodiment.
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- 1990-06-28 JP JP2171075A patent/JP2637609B2/en not_active Expired - Fee Related
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