JP2740684B2 - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気テープに複数チャンネルの信号を記録
し、記録された信号を再生する磁気記録再生装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に、映像信号をディジタル記録する場合、従来の
映像信号をFM変調してアナログ記録する場合と比較して
著しく広い帯域が必要とされる。また、近年、EDTV〔ex
tended definition television〕やHDTV〔high definit
ion television〕などの新しい放送方式の開発が進めら
れており、これらの信号をアナログ記録するビデオテー
プレコーダ（VTR）では、この際、広い帯域が必要とさ
れる。しかも、上記信号をディジタル記録するVTRで
は、さらに広い帯域が必要とされる。これに対して、下
記の〜の対応策が考えられている。

メタルテープやメタルヘッドなどの新しい素材を用
いて記録密度を向上させる。

映像信号を複数のチャンネルに分割して記録する。

回転ドラムの回転速度を上昇して、磁気テープと磁
気ヘッドの相対速度を上昇させる。

ところで、業務用のNTSC［national television syst
em committee］コンポジットディジタルVTR〔video tap
e recorder〕として、所謂、Ｄ−２フォーマットのVTR
が製品化されている。これを第７図、および第８図に基
づいて、以下に説明する。

第７図に示すように、記録用磁気ヘッドa1、a2、b1、
およびb2が回転ドラム21上に配置されている。記録用磁
気ヘッドa1とa2とは、回転ドラム21の周縁に近接して配
置されている。同様に、記録用磁気ヘッドb1とb2とは、
回転ドラム21の周縁に近接して配置されている。上記の
記録用磁気ヘッドa1とb1とは、回転ドラム21の周縁に、
中心角がほぼ180゜になるように設置されている。同様
に、記録用磁気ヘッドa2とb2とは、回転ドラム21の周縁
に、ほぼ180゜の間隔で設置されている。再生用磁気ヘ
ッドc1、c2、d1、およびd2も上記記録用磁気ヘッドと同
様な位置関係を有している。従って、記録用、および再
生用磁気ヘッドは回転ドラム21の周縁に、中心角が90゜
になるようにそれぞれ配置されている。なお、磁気テー
プ22は、ほぼ180゜の巻き付け角で回転ドラム21に巻き
付けられている。

上記のように、記録用磁気ヘッドa1、a2、b1、および
b2を回転ドラム21上の周縁に配置すると、第８図に示す
ようなタイミングで磁気テープ22に、映像信号が２チャ
ンネルに分割されて記録される。即ち、記録用磁気ヘッ
ドa1にチャンネル（以下CHと称す）１の信号を供給する
とともに、記録用磁気ヘッドa2にCH2の信号を供給し、
磁気テープ22に記録用磁気ヘッドa1、およびa2が接触し
てから記録が開始されるようになっている。第７図中の
矢印で示すドラム回転方向に、回転ドラム21および磁気
テープ22が回転しているとすると、記録用磁気ヘッドa
1、およびa2が、第７図に示す状態からπ〔ラジアン〕
回転した時点で、記録用磁気ヘッドb1、およびb2が磁気
テープ22に接触する。この時、CH1の信号の供給先が記
録用磁気ヘッドa1から記録用磁気ヘッドb1にスイッチン
グされると共に、CH2の信号の供給先が記録用磁気ヘッ
ドa2から記録用磁気ヘッドb2にスイッチングされて磁気
テープ22への記録がおこなわれる。

記録用磁気ヘッドa1、およびa2が最初の状態（第７図
に示す状態）から２π〔ラジアン〕回転した時点で、再
び記録用磁気ヘッドa1、およびa2が磁気テープ22と接触
する。この時、CH1の信号の供給先が記録用磁気ヘッドb
1から記録用磁気ヘッドa1にスイッチングされると共
に、CH2の信号の供給先が記録用磁気ヘッドb2から記録
用磁気ヘッドa2にスイッチングされて、磁気テープ22へ
の記録がおこなわれる。

以上のようにして、回転ドラム21が３π〔ラジアン〕
回転すると、１フィールド分の映像信号が磁気テープ22
に記録される。これは、回転ドラム21の回転速度が5400
〔rpm〕であるために、入力された映像信号の１フィー
ルドが回転ドラム21の回転角３π〔ラジアン〕に相当す
るからである。上記手順を繰り返しおこなうことによっ
て、所望の映像信号を２チャンネルに分割して記録でき
る。

上記Ｄ−２フォーマットのVTRは、映像信号を２チャ
ンネルに分割し、回転ドラムの回転速度を5400〔rpm〕
とし、回転ドラムにテープを188゜の総巻き付け角度で
巻き付けて記録している。この場合、NTSCの１フィール
ドの信号を、回転ドラム21に磁気テープ22を180゜の巻
き付け角度で巻き付けて、１つのトラックで記録すると
きの回転速度である1800〔rpm〕と比較して、３倍の540
0〔rpm〕の回転速度に設定するとともに、映像信号を２
チャンネルに分割しているために、１フィールドあたり
の記録トラック数は６本となっている。記録磁気ヘッド
の総数を４個にし、上記〜を組み合わせることによ
って、広帯域なディジタル記録を実現している。

以上のようにして、２分割して記録された映像信号
は、第７図に示すように配置された再生用磁気ヘッドc
1、c2、d1、およびd2によって順次再生されるようにな
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記Ｄ−２フォーマットでは、回転ドラムの
回転速度を5400〔rpm〕として、磁気テープと磁気ヘッ
ドとの相対速度は27.3m/secに設定されている。これ
は、家庭用VTRであるVHS方式の相対速度である5.8m/sec
と比較して、約4.7倍速くなる。したがって、磁気ヘッ
ドの磨耗減量も大きくなり、磁気ヘッドの寿命も短くな
る。また、回転ドラムを高速で回転させているために、
回転ドラム製作の際に、高い組み立て精度が要求され、
全体的にコスト高になる。これに伴って、出荷後のメイ
ンテナンスの回数が増加し、信頼性が低下する。

また、磁気テープと磁気ヘッドとの相対速度を下げる
ために、信号をさらに多チャンネル化し、チャンネルあ
たりの帯域を下げることも考えられるが、チャンネル数
を増加させるほど、磁気ヘッドの数も増加する。磁気ヘ
ッドの数の増大に伴って、ロータリトランス等の付帯回
路部品も同数だけ必要となり、全体的に装置が大規模で
高価なものとなる等の問題点を有している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁気記録再生装置は、上記課題を解決す
るために、映像信号を記録、再生する磁気記録再生装置
において、Ｎを２以上の偶数とした場合、N/2個ずつの
グループに分けられた記録用の磁気ヘッドと、中心角が
180゜になるように、周縁に各々の磁気ヘッドグループ
が設けられ、かつ3600rpmで回転される回転ドラムと、
上記回転ドラムに約270゜の巻き付け角で巻き付けら
れ、情報が記録される磁気テープと、記録時には映像信
号をＮチャンネルの信号に分割処理すると共に、再生時
にはＮチャンネルの再生信号を映像信号に合成する信号
処理回路と、Ｎチャンネルの信号に対応したＮ個の回路
からなり、記録時には信号処理回路からのＮチャンネル
の信号をそれぞれ圧縮率が巻き付け角並びにＮ個の記録
用の磁気ヘッド及びＮチャンネルに基づく3/Nとなるよ
うに時間軸圧縮して対応する磁気ヘッドへ記録信号を出
力すると共に、再生時には磁気ヘッドからのＮチャンネ
ルの再生信号をそれぞれ時間軸伸長して信号処理回路へ
出力する時間軸調整回路とを備えたことを特徴としてい
る。

〔作 用〕

上記の構成によれば、記録時には、信号処理回路によ
り、入力された映像信号がＮチャンネルの信号に分割さ
れ、各信号に対応したＮ個の回路からなる時間軸調整回
路へそれぞれ送られる。時間軸調整回路では、各チャン
ネルの信号がそれぞれ時間軸圧縮され、対応する磁気ヘ
ッドへ送られて、映像信号が磁気テープに記録される。
また、時間軸圧縮は、圧縮率を巻き付け角並びにＮ個の
記録用の磁気ヘッド及びＮチャンネルに基づく3/Nとな
るように設定することによって、時間軸圧縮した信号の
帯域をＮチャンネルに分割する前の映像信号の帯域より
小さくして記録でき、トラックをフルに使用することが
できる。

一方、再生時には、Ｎチャンネルの再生信号が磁気ヘ
ッドによってピックアップされて各再生信号はＮ個の回
路からなる時間軸調整回路へそれぞれ送られる。

時間軸調整回路では、各チャンネルの再生信号が時間
軸伸長され、信号処理回路へ送られる。信号処理回路で
は、時間軸伸長された各チャンネルの再生信号が映像信
号に合成されて出力される。

これにより、特に、業務用のディジタルVTRとして知
られているＤ−２フォーマットに対して、従来行われて
いた回転ドラムの回転速度5400〔rpm〕を2/3に低下さ
せ、磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度を低下できる
ので、磁気ヘッドの寿命を長くすることができる。

なお、上記磁気ヘッドは、Ｎ個の記録用磁気ヘッド、
およびＮ個の再生用磁気ヘッドからなるものでもよい。
また、Ｎが偶数になるように磁気ヘッドの個数を設定す
ると共に、隣合う磁気ヘッドのアジマスを逆向きに設定
することによって、磁気テープ上に、ガードバンドレス
で、高密度なアジマス記録が容易におこなえる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づいて説
明すれば、以下のとおりである。

本発明に係る磁気記録再生装置の磁気ヘッドの構成例
を第１図に示す。同１図に示すように、記録、再生兼用
の磁気ヘッドA1、A2、B1、およびB2が回転ドラム11の周
縁に設置されている。磁気ヘッドA1、およびA2（以下Ａ
組の磁気ヘッドと称す）の設置位置と、磁気ヘッドB1、
およびB2（以下Ｂ組の磁気ヘッドと称す）の設置位置と
は、中心角がほぼ180゜になるように回転ドラム11の周
縁に設置されている。

なお、磁気ヘッドA1とA2は、回転ドラム11の周上の位
置に、互いに近接して配置されており、トラック幅に相
当する段差を有するように構成されている。Ｂ組（グル
ープ）の磁気ヘッドも、上記Ａ組（グループ）の磁気ヘ
ッドと同様に、トラック幅に相当する段差を有するよう
に構成されている。また、磁気ヘッドA1、B1のアジマス
と、磁気ヘッドA2、B2のアジマスとは、互いに逆向きに
設定され、ガードバンドレス記録が可能なようになって
いる。

磁気テープ12は、第１図に示すように、約270゜の巻
き付け角で回転ドラム11に巻き付けられている。回転ド
ラム11は、従来の２倍の回転速度、即ち２×1800＝3600
〔rpm〕で同図中矢印で示す方向に回転している。な
お、回転ドラム11が3600〔rpm〕で回転しているので、
入力された映像信号の１フィールド分が回転ドラム11の
回転角２π〔ラジアン〕に相当する。

ここで、磁気ヘッドA1、A2、B1、およびB2によって、
４チャンネルの信号が磁気テープ12に記録されることに
ついて、第２図ないし第４図に基づいて以下に説明す
る。

本発明に係る磁気記録再生装置の記録時における要部
回路構成は、第４図に示すようになっている。入力され
た映像信号が、信号処理回路としての信号分割回路１に
入力されると、１フィールド分の映像信号がCH1、CH2、
CH3、およびCH4の４チャンネルの信号に独立して分割さ
れる。この時、CH3、およびCH4の２チャンネルの信号に
対しては、例えば1/2フィールド分に相当する回転ドラ
ム11の回転角だけ遅延操作がおこなわれるようになって
いる。

以上のようにして分割されたCH1〜CH4の信号は、時間
軸調整回路としての時間軸圧縮回路2a、2b、2c、および
2dへそれぞれ送られる。時間軸圧縮回路2a〜2dでは、第
２図に示すように、上記４チャンネルの信号に分割され
た各信号が、時間軸上で、3/4にそれぞれ圧縮されるよ
うになっている。この圧縮率3/4は、分子の３が巻き付
け角約270゜に基づくものであり、分母の４が記録用の
磁気ヘッド数及びチャンネル数を示すものである。

時間軸圧縮回路2a〜2dで時間軸圧縮された各信号は、
記録アンプ3a、3b、3c、および3dへそれぞれ送られ、増
幅されて記録信号として出力される。つまり、記録アン
プ3aの出力は磁気ヘッドA1へ送られ、記録アンプ3bの出
力は磁気ヘッドA2へ送られ、記録アンプ3cの出力は磁気
ヘッドB1へ送られ、記録アンプ3dの出力は磁気ヘッドB2
へ送られる。

ここで、第２図に示す書込みタイミングでCH1〜CH4の
信号が磁気テープ12へ記録されることについて以下に説
明する。

例えば、CH1およびCH2の信号が磁気ヘッドA1、および
A2にそれぞれ供給された状態で、Ａ組の磁気ヘッド（磁
気ヘッドA1、およびA2）が磁気テープ12に接触すると
（第１図に示す状態）、磁気テープ12への記録が開始さ
れる。そして、回転ドラム11が、第１図に示す状態から
π〔ラジアン〕だけ回転した時点で、Ｂ組の磁気ヘッド
（磁気ヘッドB1、およびB2）が磁気テープ12に接触し、
CH3およびCH4の信号が磁気ヘッドB1、およびB2にそれぞ
れ供給されているので、磁気テープ12への記録が開始さ
れる。この時、上記CH1およびCH2の信号は、Ａ組の磁気
ヘッドを介して磁気テープ12に記録され続けており、こ
れは回転ドラム11が（２π×3/4）〔ラジアン〕だけ回
転するまで継続される。そして、回転ドラム11が２π
〔ラジアン〕だけ回転した時点（回転ドラム11が第１図
に示す状態から１回転した時点）で、再びCH1およびCH2
の信号が、磁気ヘッドA1、およびA2を介して磁気テープ
12にそれぞれ記録され始める。回転ドラム11が、第１図
に示す状態から（２π×5/4）〔ラジアン〕だけ回転し
た時点でＢ組の磁気ヘッドによるCH3およびCH4の磁気テ
ープ12への記録が終了する。

以下、上記の手順を繰り返しおこなうことによって、
Ａ組の磁気ヘッド、およびＢ組の磁気ヘッドにより、独
立して４チャンネルの信号を磁気テープ12上に分割記録
することができる。このようにして記録したトラックパ
ターンは、第３図に示すようになり、１フィールドあた
りの記録トラック数は４本となる。なお、同３図中に便
宜上実線で示したＬアジマス、Ｒアジマスは、各磁気ヘ
ッドに設定されたアジマスの向きを示している。つま
り、磁気ヘッドA1、およびB1は、Ｌアジマスで示すアジ
マスの向きを有しており、磁気ヘッドA2、およびB2は、
Ｒアジマスで示すアジマスの向きを有している。

以上のように、本実施例によれば、映像信号をチャン
ネル分割処理することによって帯域を小さくして記録す
ることができるとともに、隣合う磁気ヘッドA1、A2、B
1、およびB2が、互いに反対のアジマスの向きに設定さ
れているので、隣接トラックからのクロストークが低減
され、ガードバンドレスで高密度記録がおこなえる。な
お、映像信号の信号分割回路１におけるチャンネル分割
処理、および時間軸圧縮回路2a〜2dにおける時間軸圧縮
は、あらかじめメモリ（図示しない）に書き込まれた信
号の読み出しクロックと、読み出しタイミングとを制御
することで実現できる。

ここで、上記のようにチャンネル分割して記録された
映像信号を再生する場合について、第５図および第６図
に基づいて説明すると、以下のとおりである。

本発明に係る磁気記録再生装置の再生時における要部
回路構成は、第６図に示すようなになっている。第６図
に示すように、磁気テープ12（図示しない）から、第５
図で示す読み出しタイミングに基づいてピックアップさ
れた４チャンネルの再生信号（CH1〜CH4）は、再生アン
プ6a、6b、6c、および6dでそれぞれ増幅されて、時間軸
調整回路としての時間軸伸長回路5a、5b、5c、および5d
へ送られる。時間軸伸長回路5a〜5dでは、第５図に示す
タイミングに基づいて時間軸上で4/3倍に伸長されて、
信号処理回路としての信号合成回路４へ送られる。信号
合成回路４では、CH1〜CH4の再生信号のうち、CH1およ
びCH2の信号が、1/2フィールド分に相当する回転ドラム
11の回転角だけ遅延されて、第５図に示すタイミングに
基づいてCH1〜CH4の各信号に対するチャンネル合成処理
がおこなわれて、再生された映像信号が出力される。な
お、再生信号の信号合成回路４におけるチャンネル合成
処理、および時間軸伸長回路5a〜5dにおける時間軸伸長
は、あらかじめメモリ（図示しない）に書き込まれた信
号の読み出しクロックと、読み出しタイミングとを制御
することで実現できる。

ここで、業務用のディジタルVTRとして知られている
前記Ｄ−２フォーマットのVTRの場合と、本実施例との
特性比較について説明すると、以下のとおりである。

Ｄ−２フォーマットのVTRにおいて、Ｄ−２フォーマ
ットを実現する回転ドラム、磁気テープのパラメータと
して、回転ドラムの直径、および回転速度と、磁気テー
プの総巻き付け角度がある。例えば４個の磁気ヘッドを
有する回転ドラムの直径が96.5mmで、その回転速度が54
00〔rpm〕で、磁気テープの総巻き付け角が188゜である
とし、回転ドラムと磁気テープとの相対速度がＡ〔m/se
c〕で、記録ビットレートがＢ〔bit/sec〕で、チャンネ
ルあたりの記録ビットレートがB/2〔bit/sec〕であると
すると、磁気テープ上の最短記録波長λは、次式（１）
で示される。

λ＝A/〔（B/2）×（1/2）〕 ＝4A/B …（１） 一方、本実施例の場合、回転ドラム11の直径、および
記録ビットレートが上記Ｄ−２フォーマットのVTRの場
合と同じ条件下では、回転ドラム11の回転速度がＤ−２
フォーマットのVTRの場合の3600/5400＝2/3（倍）にな
る。したがって、回転ドラム11と磁気テープ12との相対
速度はＡ×（2/3）となり、チャンネルあたりの記録ビ
ットレートはＢ×（1/4）となり、時間軸圧縮後のCHあ
たりの記録ビットレートは〔（4/3）×（B/4）〕＝B/3
となるので、磁気テープ12上の最短記録波長λ′は、次
式（２）で示される。

λ′＝（2A/3）／〔（B/3）/2〕 ＝4A/B …（２） となり、Ｄ−２フォーマットのVTRの場合と同じ最短記
録波長、従って同じ記録密度を有するようになる。しか
も、本実施例では、回転ドラムの回転速度がＤ−２フォ
ーマットのVTRの場合の2/3に低下させることができるの
で、磁気ヘッドA1、A2、B1、およびB2の寿命を長くする
ことができるとともに、回転ドラム11のバランス精度や
安定性に余裕ができる。また、チャンネルあたりの帯域
も2/3に小さくできるので、Ｄ−２フォーマットのVTRで
使用される記録アンプや再生アンプよりも狭い帯域を有
するものを使用でき、装置全体としての信頼性が向上す
ることになる。また、ヘッドの個数、配置をＤ−２フォ
ーマットと同じにすることができ、再生用にダイナミッ
クトラッキングヘッドを使用することも可能である。

以上のように、本実施例によれば、記録時には、チャ
ンネル分割および遅延処理と時間軸圧縮とを併用し、再
生時にはチャンネル合成および遅延処理と時間軸伸長と
を併用することによって、４個の磁気ヘッドで４チャン
ネルの独立した信号を記録、再生できるとともに、磁気
ヘッドと磁気テープとの相対速度が低下できる。

〔発明の効果〕

本発明に係る磁気記録再生装置は、以上のように、Ｎ
を２以上の偶数とした場合、N/2個ずつのグループに分
けられた記録用の磁気ヘッドと、中心角が180゜になる
ように、周縁に各々の磁気ヘッドグループが設けられ、
かつ3600rpmで回転される回転ドラムと、上記回転ドラ
ムに約270゜の巻き付け角で巻き付けられ、情報が記録
される磁気テープと、記録時には映像信号をＮチャンネ
ルの信号に分割処理すると共に、再生時にはＮチャンネ
ルの再生信号を映像信号に合成する信号処理回路と、Ｎ
チャンネルの信号に対応したＮ個の回路からなり、記録
時には信号処理回路からのＮチャンネルの信号をそれぞ
れ圧縮率が巻き付け角並びにＮ個の記録用の磁気ヘッド
及びＮチャンネルに基づく3/Nとなるように時間軸圧縮
して対応する磁気ヘッドへ記録信号を出力すると共に、
再生時には磁気ヘッドからのＮチャンネルの再生信号を
それぞれ時間軸伸長して信号処理回路へ出力する時間軸
調整回路とを備えた構成である。

これにより、磁気テープと磁気ヘッドとの相対速度が
低下するので、磁気ヘッドの磨耗減量が小さくなり、磁
気ヘッドの寿命も長くなる。また、回転ドラムを低速で
回転させるので、回転ドラム製作の際に、組み立て精度
の余裕が得られ、出荷後のメインテナンスの回数が減少
し、信頼性が向上する。

また、磁気テープの巻き付け角が約270゜で大きいの
で、回転ドラムの直径を小さくすることができ、装置を
小型化することが可能となる。

また、圧縮率を3/Nとしたので、トラックをフルに使
用することができる。

さらに、Ｎ個の磁気ヘッドでＮチャンネルの信号を記
録、再生するので、信号をさらに多チャンネル化し、チ
ャンネルあたりの帯域を下げる必要もなく、また磁気ヘ
ッドの数を増加させることもなくなるので、ロータリト
ランス等の付帯回路部品も少なくなり、全体的に装置が
小型化し、コスト低減が可能となる等の効果を併せて奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。 第１図は、本発明に係る磁気記録再生装置の磁気ヘッド
の構成例を示す説明図である。 第２図は、入力された映像信号のチャンネル分割、時間
軸圧縮処理により磁気テープへ記録される時のタイミン
グを示す説明図である。 第３図は、本発明に係る磁気記録再生装置で磁気テープ
へ記録した場合のトラックパターンを示す説明図であ
る。 第４図は、本発明に係る磁気記録再生装置の記録時にお
ける要部回路構成図である。 第５図は、磁気テープからの信号読み出し、時間軸伸
長、およびチャンネル合成のタイミングを示す説明図で
ある。 第６図は、本発明に係る磁気記録再生装置の再生時にお
ける要部回路構成図である。 第７図および第８図は、従来例を示すものである。 第７図は、従来の磁気記録再生装置の磁気ヘッドの構成
例を示す説明図である。 第８図は、入力された映像信号のチャンネル分割により
磁気テープへ記録される時のタイミングを示す説明図で
ある。 １は信号分割回路（信号処理回路）、2a〜2dは時間軸圧
縮回路（時間軸調整回路）、3a〜3dは記録アンプ、４は
信号合成回路（信号処理回路）、5a〜5dは時間軸伸長回
路（時間軸調整回路）、6a〜6dは再生アンプである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】映像信号を記録、再生する磁気記録再生装
   置において、 Ｎを２以上の偶数とした場合、N/2個ずつのグループに
   分けられた記録用の磁気ヘッドと、 中心角が180゜になるように、周縁に各々の磁気ヘッド
   グループが設けられ、かつ3600rpmで回転される回転ド
   ラムと、 上記回転ドラムに約270゜の巻き付け角で巻き付けら
   れ、情報が記録される磁気テープと、 記録時には映像信号をＮチャンネルの信号に分割処理す
   ると共に、再生時にはＮチャンネルの再生信号を映像信
   号に合成する信号処理回路と、 Ｎチャンネルの信号に対応したＮ個の回路からなり、記
   録時には信号処理回路からのＮチャンネルの信号をそれ
   ぞれ圧縮率が巻き付け角並びにＮ個の記録用の磁気ヘッ
   ド及びＮチャンネルに基づく3/Nとなるように時間軸圧
   縮して対応する磁気ヘッドへ記録信号を出力すると共
   に、再生時には磁気ヘッドからのＮチャンネルの再生信
   号をそれぞれ時間軸伸長して信号処理回路へ出力する時
   間軸調整回路とを備えたことを特徴とする磁気記録再生
   装置。