JP2991262B2

JP2991262B2 - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP2991262B2
Application number: JP4028272A
Authority: JP
Inventors: 弘哉安部; 耕治鹿庭; 晃史三邊; 行伸多田; 正尊関谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH05225652A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＴＲ（ビデオテープ
レコーダ）、ＤＡＴ（ディジタルオーディオテープレコ
ーダ）、テープレコーダ等の磁気記録再生装置に係り、
特に、この種磁気記録再生装置におけるキャプスタンお
よびシリンダ等のモータの制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲ等の磁気記録再生装置のモータ制
御には、磁気ヘッドを搭載した回転シリンダの回転を制
御するシリンダサーボ、テープ速度を制御するキャプス
タンサーボ、テープを巻き取るリールの回転を制御する
リールサーボがあり、それぞれ磁気記録再生装置の方式
によりいくつかの方式がある。ここでは一例として８ミ
リＶＴＲの再生時のキャプスタンサーボについて説明す
る。

【０００３】再生時のキャプスタンモータの制御は、大
きく分けて回転速度を制御する速度制御と、トラッキン
グを制御する位相制御がある。速度制御は一般に、キャ
プスタンモータに取り付けられたＦＧ（周波数発生器）
から発生される回転周波数に比例した周波数のＦＧパル
スの周期と目標周期との差から速度エラー信号を求め、
必要に応じて位相補償フィルタによるゲイン特性の補正
等の処理を施しモータにフィードバックすることによ
り、定速回転制御を行う。周期検出をＦＧパルスの立ち
上がり（または立ち下がり）のタイミングで行う場合
は、速度制御のサンプリング周波数はＦＧパルスの周波
数となる。立ち上がり、立ち下がりの両方を使えば、サ
ンプリング周波数はＦＧパルスの２倍の周波数となる。
一般にＦＧ周波数は数百Ｈｚである。

【０００４】一方、８ミリＶＴＲのトラッキング制御
は、記録時に４種の周波数のパイロット信号を循環的に
記録し、再生時に走査すべき主トラックの両隣接トラッ
クからのパイロット信号のクロストーク成分を比較して
トラッキングズレを検出するＡＴＦ（Auto Tracking Fi
nd）方式を用いている。例えば、トラックの中心を走査
していれば両隣接トラックからのクロストーク成分は等
しく、どちらかのトラックにずれていればそのトラック
からのクロストーク成分が強くなる。この信号をトラッ
キングエラー信号としてフィードバックすることによ
り、モータの回転位相を制御してトラッキング制御を行
う。この場合も必要に応じて位相補償等の処理を施して
いる。

【０００５】ところで、従来のディジタルサーボといわ
れるディジタルＩＣで構成するサーボ回路では、上記の
位相補償フィルタをＩＣ内部に設けるのは回路規模の点
で難しく、速度エラー信号をアナログ信号に変換してフ
ィルタ処理を施した後に両者を加算していた。しかし、
テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．４８，
ＰＰ１〜６（Ｓｅｐ．１９９０）に記載のシステムのよ
うに、マイクロコンピュータを用いたいわゆるソフトウ
ェアサーボ技術においては、位相補償フィルタを演算処
理で実現することによりマイコン内に内蔵でき、ディジ
タル信号の状態で速度エラー信号と位相エラー信号を加
算することが可能になった。この場合、ＡＴＦエラー信
号（位相エラー信号）をＡ／Ｄ変換器でディジタル化す
る。このサンプリング周波数は数十Ｈｚ程度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】速度系、位相系ともに
サンプリングすることでサンプリング周波数の整数倍の
周波数に高次の折り返し成分が発生する。図７の（ａ）
にエラー信号のスペクトルの模式図を示す。理想的には
それぞれの周波数成分からローパスフィルタでベースバ
ンド成分のみを抽出して加算することが望ましい。しか
し、速度系、位相系それぞれをＤ／Ａ変換してローパス
フィルタを設けることは回路規模の点で不利であり、両
者をディジタル信号の状態で加算した後にＤ／Ａ変換し
フィルタを設けている。従って、サンプリング周波数の
低い位相エラー信号の高次折り返し成分はそのまま加算
されることになる。ベースバンド信号は制御信号として
働くが、高次の折り返し成分はサンプリングにより発生
した偽信号であり外乱として働き、制御系の性能を劣化
させる。また位相エラー信号をサンプリングする前に十
分帯域制限しておけば、図７の（ｂ）に示すように各高
次の折り返し成分のエネルギーを低減できるが完全に除
去することは不可能であり、位相エラー信号の高次の折
り返し成分は依然として外乱（偽信号）として残る。特
に位相系の応答を速くするために、位相系のゲインを上
げた場合には、偽信号の影響は顕著になる。

【０００７】従って、本発明の解決すべき技術的課題は
上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあり、
その目的とするところは、位相系のサンプリングによる
偽信号の影響を除去し良好な制御系を実現することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、位相エラー信号を速度エラー信号と加算
する前に高域の折り返し成分を抑圧するフィルタを設け
偽信号を除去する。但しディジタルフィルタは周波数軸
上で見れば、サンプリング周波数の間隔で繰り返す特性
を示すため、低域のベースバンド成分を抽出する特性に
すればサンプリング周波数の整数倍の成分も通過させる
特性になり、高次の偽信号を抑圧することはできない。
そこでサンプリング周波数の低い位相エラー信号を、サ
ンプリング周波数の高い速度系のサンプリング周波数で
オーバーサンプリングする手段を設けた。

【０００９】

【作用】オーバーサンプリングしてサンプリング周波数
を上げることにより、フィルタの特性の繰り返し周期を
広げることができる。従って、源サンプリングで生じる
高次の折り返し成分を抑圧するフィルタが構成できる。
本フィルタにより位相エラー信号の偽信号がキャプスタ
ンエラー信号へ混入することを避けることができるの
で、位相系のゲインを上げてもサーボ特性を劣化させる
ことがなく、応答の速い良好なモータ制御が実現でき
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示した各実施例によって説
明する。図１は本発明の第１実施例に係る磁気記録再生
装置たる８ミリＶＴＲの要部構成を示すブロック図であ
る。同図において、１は周波数発生器（ＦＧ）、２はサ
ンプリング回路、３は周波数−電圧変換器（ＦＶ変換
器）、４は減算器、５，１９は位相補償回路、６はパル
ス幅変調発生器（ＰＷＭ発生器）、７，１４，１６はロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）、８はモータドライバ、９は
モータ（本実施例ではキャプスタンモータ）、１０は分
周回路、１１は位相検波回路、１２はビデオヘッド、１
３はプリアンプ、１５はＡＴＦ検波回路、１７はアナロ
グ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、１８はスイッ
チ、２０はオーバーサンプリング回路、２１はフィルタ
（ディジタルローパスフィルタ）である。

【００１１】上記した構成において、ＦＧ１は、モータ
９の回転周波数に比例した周波数のＦＧパルスを発生す
る。ＦＧパルスの周期を、サンプリング回路２、ＦＶ変
換器３でディジタル値に変換し、目標値との差分を減算
器４で演算して速度エラー信号を生成する。この速度エ
ラー信号に、位相エラー信号を加算器２２で加算してキ
ャプスタンエラー信号を生成する。これを必要に応じて
位相補償回路５でゲイン特性を補正する。以上の処理で
得たディジタル信号を、ＰＷＭ発生器６でＰＷＭ（パル
ス幅変調）信号に変換して、ＬＰＦ７でアナログ信号に
変換する。そして、これをモータドライバ８に加えキャ
プスタンモータ９を駆動する。

【００１２】記録時の位相系の処理は、ＦＧパルスを分
周回路１０で適当な周波数に分周し、位相検波回路１１
で基準信号と位相検波し、位相エラー信号を生成する。
分周するのは、位相系の帯域は速度系に比べて狭くサン
プリング周波数が低くても十分であるからである。

【００１３】再生時には、ビデオヘッド１２からの再生
信号をプリアンプ１３で増幅し、ＬＰＦ１４で再生信号
のうちからパイロット信号を抽出して、これをＡＴＦ検
波回路１５でトラッキングエラー信号（位相エラー信
号）として生成する。そして、これをＬＰＦ１６で帯域
制限した後、Ａ／Ｄ変換器１７でＡ／Ｄ変換してディジ
タル信号に変換する。

【００１４】記録時および再生時の位相エラー信号をス
イッチ１８で選択し、必要に応じて位相補償回路１９で
ゲイン特性を補正する。ここまでは位相系用の低いサン
プリング周波数で処理を行い、回路規模あるいはソフト
ウェア処理の場合は演算規模を小さくする。

【００１５】この後、オーバーサンプリング回路２０
で、サンプリング周波数を速度系のサンプリング周波数
まで上げる。さらにフィルタ２１で、ベースバンド成分
およびオーバーサンプリング後のサンプリング周波数の
整数倍の周波数成分のみを抽出する。上記のフィルタ２
１で抽出した信号を、加算回路２２で前記速度エラー信
号と加算する。

【００１６】図２に上記オーバーサンプリング回路及び
フィルタ（ディジタルローパスフィルタ）の１例を示
す。同図において、５１はメモリ、５２〜５５は遅延素
子、５６〜６０は係数器、６１は加算器である。前記位
相補償回路１９から出力された位相エラー信号は、メモ
リ５１に位相系のサンプリング周波数のクロックＣＫ１
で書き込まれる。メモリ５１に書き込んだデータは、速
度系のサンプリング周波数のクロックＣＫ２で読み出さ
れる。ソフトウェア処理の場合は位相系の処理の周期で
ＲＡＭにデ−タを書き込み、同じＲＡＭから速度系の処
理の周期でデ−タを読み出せばよい。

【００１７】図３に５倍のオーバーサンプリングの例を
示す。図中、○で示すものがオーバーサンプリング前の
源データであり、△で示すものがオーバーサンプリング
により生成されたデータである。上記の方式では、０次
補完によりデータが生成される。オーバーサンプリング
後に、遅延素子５２〜５５、係数器５６〜６０、加算器
６１から構成されるディジタルフィルタにより、高次の
折り返し成分を抑圧する。例えば図２に示す構成で係数
をいずれも１／５にすると、図４に示す特性が得られ
る。ｆｓを源サンプリング周波数とすると、高次の折り
返し成分はｆｓの整数倍の所に現れるが、図４に示す特
性のフィルタで、折り返し成分を抑圧できる。この結
果、フィルタ２１からは図７の（ｃ）に示すような、ト
ラッキング制御（キャプスタンエラー信号）に用いられ
る周波数成分の位相エラー信号のみが前記加算器２２に
出力される。なお、フィルタのタップ数、係数を適当に
定めれば任意の特性のフィルタが実現できることは言う
までもない。また本発明の本質は、フィルタにより高次
の折り返し成分を抑圧することにあり、オーバーサンプ
リングの方式、フィルタの構成は上記のものに限られる
ものではない。

【００１８】斯様な構成をとる本実施例によれば、サン
プリングにより発生する位相エラー信号の偽信号を除去
することができ、良好なサーボ特性を実現できる。

【００１９】次に本発明の第２実施例を図５を用いて説
明する。本実施例はＣＴＬ方式のトラッキング制御に関
するものである。ＣＴＬ方式では、記録時にテープのリ
ニアトラックにコントロール信号（ＣＴＬ信号）を記録
し、再生時にコントロールヘッド３１で再生したＣＴＬ
信号をアンプ３２で増幅及び波形整形した後、サンプリ
ング回路３３でサンプリングし、これを位相検波回路３
４において基準信号と位相検波し、トラッキングエラー
（位相エラー）信号を生成してトラッキング制御をかけ
る方式である。例えば、ＶＨＳ方式のＣＴＬ信号の周波
数はフレーム周波数（ＮＴＳＣ方式で３０Ｈｚ）であ
る。ＣＴＬ方式の場合も、速度制御系の数百Ｈｚのサン
プリング周波数に対し、位相系のサンプリング周波数は
数十Ｈｚと低いため、ディジタル信号のまま加算すると
位相エラー信号の高次折り返し成分が、そのままキャプ
スタンエラー信号に残るという問題が生じる。そこで先
の実施例と同様に、位相エラー信号をオーバーサンプリ
ングし、さらにフィルタ２１で偽信号の成分を除去す
る。本実施例は、先の実施例と位相エラーの生成手段が
異なるだけで他は同じであり、その詳細説明は省略す
る。

【００２０】本発明の第３実施例を図６を用いて説明す
る。本実施例はシリンダモータの回転制御に関するもの
である。シリンダモータ４１の速度制御は、先述のキャ
プスタンモータの速度制御と同様に、ＦＧパルス（シリ
ンダモータ４１に取り付けられたＦＧ（周波数発生器）
１の出力パルス）の周期を計測し、速度エラー信号を生
成して制御する。記録時の位相制御は、位相検波回路４
４において、スイッチ４５を経由して入力される記録す
る映像信号の垂直同期信号と、シリンダの１回転につき
１個発生する位相発生器（ＰＧ）４２の出力パルスをサ
ンプリングするサンプリング回路４３を経由したＰＧパ
ルスとを位相検波して、位相エラー信号を生成する。ま
た、再生時には映像信号の垂直同期信号の代わりに、内
部で発生した基準信号とＰＧパルスとを位相検波する。
例えば、ＶＨＳ方式や８ミリ方式のＶＴＲではＰＧパル
スの周波数は３０Ｈｚ、一方速度系の処理は数百Ｈｚで
あり、従来の方法では位相エラーのサンプリングによる
高次の折り返し成分が速度エラーに加算され制御特性を
劣化させていた。そこで先の実施例と同様に、オーバー
サンプリング回路２０でサンプリング周波数を上げ、フ
ィルタ２１で偽信号を除去してから速度エラーと加算す
ることにより、特性を劣化させること無く位相系のゲイ
ンを上げることができる。

【００２１】以上の説明では、オーバーサンプリングの
周波数は、速度エラー信号のサンプリング周波数とした
が、オーバーサンプリングの周波数は、任意の周波数を
選んでもかまわない。必要なのは速度制御の帯域内で位
相系の偽信号を除去することにあり、帯域外の周波数領
域では偽信号が残っていてもモータ自体が応答しないの
で必ずしも全ての偽信号を除去する必要はない。従っ
て、系の周波数特性に応じて、源サンプリングの周波数
の折り返しのみ、あるいは２倍周波数の折り返しのみを
除去する構成としてもかまわない。同じカットオフ周波
数のローパスフィルタを構成する場合、オーバーサンプ
リングの周波数が低いほど、フィルタのタップ数を少な
くできるので、回路規模、演算規模の点で有利である。

【００２２】また、本発明はＶＴＲのモータ制御に限ら
れるものではなく、テープレコーダ、ＤＡＴ等、モータ
制御で速度制御と位相制御を行っているものであれば同
様な効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オーバー
サンプリングにより位相エラー信号のサンプリング周波
数を上げることができる。これにより、源サンプリング
で発生する高次の折り返し成分を抑圧するフィルタを構
成でき、本フィルタによりサンプリングで発生する位相
エラー信号の偽信号が速度エラー信号に混入することを
防止できる。従って、位相系のゲインを上げた場合でも
偽信号が増えることはなく、高速かつ安定な制御系を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る磁気記録再生装置の
要部構成を示すブロック図である。

【図２】図１のオーバーサンプリング回路及びフィルタ
の１例を示すブロック図である。

【図３】オーバーサンプリングの１例を模式的に示す説
明図である。

【図４】図２のフィルタの周波数特性の１例を示す説明
図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る磁気記録再生装置の
要部構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る磁気記録再生装置の
要部構成を示すブロック図である。

【図７】エラー信号スペクトルを模式的に示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１周波数発生器（ＦＧ）２、３３、４３サンプリング回路５、１９位相補償回路８モータドライバ７、１４、１６ローパスフィルタ（ＬＰＦ）９モータ（キャプスタンモータ）１１、３４、４４位相検波回路１５ＡＴＦ検波回路１７アナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１８、４５スイッチ２０オーバーサンプリング回路２１フィルタ（ディジタルローパスフィルタ）３１コントロールヘッド４１モータ（シリンダモータ）４２位相発生器（ＰＧ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三邊晃史神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者多田行伸神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者関谷正尊茨城県勝田市大字稲田1410番地株式会社日立製作所東海工場内 (56)参考文献特開平２−197283（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 15/46 G11B 15/467

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転速度を第１のサンプリング
周波数にて検出して、検出した回転速度と目標値とに基
づいて速度誤差信号を生成し、前記モータの回転速度を
制御する速度制御手段と、前記モータの回転位相を前記第１のサンプリング周波数
よりも周波数の低い第２のサンプリング周波数にて検出
して、検出した回転位相と目標値とに基づいて位相誤差
信号を生成し、前記モータの回転位相を制御する位相制
御手段と、前記速度制御手段で生成される速度誤差信号と前記位相
制御手段で生成される位相誤差信号とを加算する加算回
路を少なくとも含み、前記モータの制御信号を生成する
モータ制御手段とを、有する磁気記録再生装置におい
て、前記位相誤差信号を前記第２のサンプリング周波数より
も周波数の高い第３のサンプリング周波数にてオーバー
サンプリングするオーバーサンプリング手段と、このオ
ーバーサンプリング手段の出力から、位相誤差信号の高
次の折り返し成分を抑圧するように通過帯域を制限し、
その出力信号を前記加算回路に出力するフィルタ手段と
を、設けたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】キャプスタンモータの回転速度を第１の
サンプリング周波数にて検出して、検出した回転速度と
目標値とに基づいて速度誤差信号を生成し、前記キャプ
スタンモータの回転速度を制御する速度制御手段と、前記キャプスタンモータの回転位相を前記第１のサンプ
リング周波数よりも周波数の低い第２のサンプリング周
波数にて検出して、検出した回転位相と目標値とに基づ
いて位相誤差信号を生成し、前記キャプスタンモータの
回転位相を制御する位相制御手段と、前記速度制御手段で生成される速度誤差信号と前記位相
制御手段で生成される位相誤差信号とを加算する加算回
路を少なくとも含み、前記キャプスタンモータの制御信
号を生成するモータ制御手段とを、有する磁気記録再生
装置において、前記位相誤差信号を前記第２のサンプリング周波数より
も周波数の高い第３のサンプリング周波数にてオーバー
サンプリングするオーバーサンプリング手段と、このオ
ーバーサンプリング手段の出力から、位相誤差信号の高
次の折り返し成分を抑圧するように通過帯域を制限し、
その出力信号を前記加算回路に出力するフィルタ手段と
を、設けたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項３】請求項２記載において、前記回転位相制
御を、トラック毎に循環的に記録された４周波のパイロ
ット信号を用いるオートトラッキングファインド（ＡＴ
Ｆ）方式としたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項４】請求項２記載において、前記回転位相制
御を、テープ上のリニアトラックに記録されたコントロ
ール信号で位相検出を行うコントロール信号（ＣＴＬ信
号）方式としたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項５】請求項２記載において、回転位相の検出
手段は、速度検出用信号の位相を用いることを特徴とす
る磁気記録再生装置。
【請求項６】シリンダモータの回転速度を第１のサン
プリング周波数にて検出して、検出した回転速度と目標
値とに基づいて速度誤差信号を生成し、前記シリンダモ
ータの回転速度を制御する速度制御手段と、前記シリンダモータの回転位相を前記第１のサンプリン
グ周波数よりも周波数の低い第２のサンプリング周波数
にて検出して、検出した回転位相と目標値とに基づいて
位相誤差信号を生成し、前記シリンダモータの回転位相
を制御する位相制御手段と、前記速度制御手段で生成される速度誤差信号と前記位相
制御手段で生成される位相誤差信号とを加算する加算回
路を少なくとも含み、前記シリンダモータの制御信号を
生成するモータ制御手段とを、有する磁気記録再生装置
において、前記位相誤差信号を前記第２のサンプリング周波数より
も周波数の高い第３のサンプリング周波数にてオーバー
サンプリングするオーバーサンプリング手段と、このオ
ーバーサンプリング手段の出力から、位相誤差信号の高
次の折り返し成分を抑圧するように通過帯域を制限し、
その出力信号を前記加算回路に出力するフィルタ手段と
を、設けたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項７】請求項１ないし６の何れか１項に記載に
おいて、前記第３のサンプリング周波数は前記第１のサ
ンプリング周波数に等しいことを特徴とする磁気記録再
生装置。
【請求項８】請求項１ないし６の何れか１項に記載に
おいて、前記オーバーサンプリング手段は、前記位相制
御手段の生成した位相誤差信号を、前記第２のサンプリ
ング周波数にてメモリに書き込み、このメモリから前記
第３のサンプリング周波数にて読み出すことにより、オ
ーバーサンプリングすることを特徴とする磁気記録再生
装置。