JPH02154314A - 磁気再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ヘリカルスキャン型のビデオテープレコー
ダ（以下、ｒＶＴＲ」という）に関し、詳しくは再生ヘ
ッドの自動トラッキング制御装置に関する。

［従来の技術］ 第４図は例えば特開昭５５−３２２４１号公報に示され
た従来の磁気再生装置の再生系を示すブロック回路図で
あり、図において、（１）は電気−機械変換素子である
圧電素子、（２）は圧電素子（１）に接着された磁気ヘ
ッド、（３）は圧電素子（１）をウオブリング駆動する
、（４）はバンドパスフィルタで磁気ヘッド（２）から
の再生信号中に含まれるウオブリング周波数を抽出する
。（５）は発振器で、ウオブリング周波数の信号を発生
する。

（Ｂ）は位相器で、ウオブリング駆動信号と、実際の圧
電素子（１）のウオブリング動作の位相とを合わせる作
用を行う、（７）は乗算器または同期検波回路（以下、
「同期検波回路」とする）で、反転アンプ（１７）　、
正転アンプ（１８）　、波形成形回路（１９）およびア
ナログスイッチ（２０）で構成され、移相器（６）から
の信号とバンドパスフィルタ（４）からの信号を乗算あ
るいは同期検波する。（８）はローパスフィルタで、乗
算器（７）の出力信号の帯域を制限する。（９）は加算
器である。

第５図はトラックずれ量に対する磁気ヘッド（２）から
の再生エンベロープ信号の振幅の変化を表した図である
１図中、Ａはトラックセンタより左側にずれた位置、Ｂ
はトラックセンタ、Ｃはトラックセンタより右側にずれ
た位置をそれぞれ表している。

第６図はトラックずれの位置Ａ　、　Ｂ　、　Ｃにおけ
る磁気ヘッド（２）の再生信号をバンドパスフィルタ（
４）を通過した後の信号を縦軸に振幅、横軸に時間を取
ってみたものである。同図（−）は圧電素子（１）の動
きを、同図（Ｂ）は磁気へラド（２）がＡ位置にずれた
時のバンドパスフィルタ（４）の出力信号の波形を、ま
た、同図（Ｂ）は磁気ヘッド（２）がＢ位置の時のバン
ドパスフィルタ（４）の出力信号の波形を、同図（Ｃ）
は磁気ヘッド（２）がＣ位２ｔにずれた時のバンドパス
フィルタ（４）の出力信号の波形を示している。

第７図（Ａ）　、（Ｂ）　、（Ｃ）は第６図（Ａ）　、
　（Ｂ）　、　（Ｃ：）と同様に、磁気ヘッド（２）の
各トラック位ＩＡ、Ｂ。

Ｃにおける同期検波後の出力信号の波形を示したもので
ある。

つぎに動作について説明する。

一般にヘリカルスキャン方式の磁気再生装置において、
トラッキング制御のための回転磁気ヘッドと記録トラッ
クとの相対位置ずれを検出する方法は多数提案されてい
る０例えば映像信号の帯域外の何種類かの低い周波数を
、数トラツクにわたって別々の周波数が隣りあうように
記録し、再生時に左右のトラックのクロストークレベル
のちがいによって相対位置ずれ址を検出する方法や、回
転磁気ヘッドの走査方向と垂直な方向に回転磁気ヘッド
を一定周波数（以下、「ウオブリング周波数」という）
で微小振動（以下、「ウオブリング」という）させるこ
とによって相対位置ずれを検出する方式がある。このう
ち、前者は記録時に制御用のコントロール信号を記録す
ることが必要で、現行の局インチテープを使用した民生
用Ｖ’Ｉ”ＲであるＶＨ５方式およびβ方式等では実現
不可能である。しかし、後者は制御用の信号を記録する
必要がないため、現行の民生用ＶＴＲにも適用できる。

このウオブリング方式は従来から提案されているので、
以下、一般的なウオブリング法の動作原理について簡単
に説明する。

一般的に記録トラックに対する磁気ヘッド（２）に対す
る相対位置ずれ量に対し、磁気ヘッド（２）から再生さ
れる再生エンベロープ信号の振幅は第５図のように変化
する。ここにおいて、発振回路（５）で発生された正弦
波信号により圧電素子（１）を駆動回路（３）で駆動す
ると、記録トラックに対する磁気ヘッド（２）が正弦波
状に微小振動し、この時得られる磁気ヘッド（２）の再
生エンベロープのウオブリング周波数のみを通過させる
バンドパスフィルタ（４）を通すと、トラックずれ量に
対応して第６図（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ）のような信
号が得られる。

第８図に圧電素子（１）の一般的な周波数特性を示す、
ウオブリング周波数は、駆動電圧と圧電素子の微小振動
との位相がまわらない帯域、すなわち圧電素子（１）の
機械的要因による１次共振周波数より低い帯域に選ばれ
る。この理由の主な一つとして、圧電素子は製品バラツ
キが大きいため。

複数ある機械的共振周波数もバラつく恐れがあり、その
ため、１次共振周波数より高い周波数にウオブリング周
波数を選べないためこの帯域が選ばれていることが挙げ
られる。

さてこのように選択されたウオブリング周波数で、例え
ば第５図におけるＡ点（トラックセンタに対し左方向に
ずれた場合）においてウオブリングすると、バンドパス
フィルタ（４）の出力としては、磁気ヘッド（２）のウ
オブリング波形（第６図（−）図示）に対して位相の反
転した信号第６図（Ａ）図示が得られ、逆Ｃ点の場合は
２第６図（Ｃ）図示の同位相の信号が得られる。トラッ
クセンタであるＢ点の場合は、ウオブリング周波数の２
倍の周波数の信号が得られるが、バンドパスフィルタ（
４）の通過帯域外の周波数となるため信号振幅は減衰し
、第６図（Ｂ）に示すような信号となる。

次に、第６図の磁気ヘッド（２）の動きを表している波
形Ｗと、バンドパスフィルタ（４）を通過したＡ−Ｃの
波形とを同期検波回路（７）にて同期検波すると、各相
対位置ずれ点Ａ、Ｂ、Ｃに対し、それぞれ第７図（Ａ）
　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）に示すような波形信号が得ら
れる。このとき、磁気ヘッド（２）の動きを表している
波形Ｗと、発振器（５）で発生する正弦波の位相が、圧
電素子（１）の有する機械共振等による位相回りによっ
て一致しているとは限らないため、この位相ずれはを移
相器（６）で位相、！整した後に同期検波回路（７）に
入力される。同期検波回路〔７〕はウオブリング波形Ｗ
が正の時にアナログスイッチ（２０）を正転アンプ（１
８）側にだおし、つオブリング波形Ｗが負の時に反転ア
ンプ（１７）側にだおすように動作させることによって
実現される。

最後に同期検波回路（７）の出力信号をローパスフィル
タ（８）によって平滑化することにより、記録トラック
に対する磁気ヘッド（２）の相対位：ｄずれ量に対応し
た信号（以下、「トラッキングエラー信号ｊという）か
得られ、この信号を相対位置ずれ量が収束する方向に磁
気ヘッドを動かす圧電素子（１）にフィードバックする
ことにより、トラッキング制御系が構成される。

なお、圧電素子（１）を蓼、動するための駆動回路（３
）には結果的に圧電素子（１）を微小振動させるための
ウオブリング信号と、相対位置ずれ星に対応したフィー
ドバック信号とが加算されて入力される。

一競に可動へラドアクチュエータを搭・佐したビデオテ
ープレコーダ（以下、ｒＶＴＲＪという）は、通常再生
時のトラック曲り追従させるダイナミックトラッキング
だけに使用されるだけでなく、特殊再生時（高速再生、
スロー再生、スチル等）にも使用されることが多い、こ
こでＶＴＲの記録方式としてアジマスロスを使用したガ
ードパンドレス記録方式を利用したＶＴＲを想定すると
、トラックピッチをαとした場合、特殊再生時にアクチ
ュエータが駆動すべき移動量Ｘは、ｎ倍速の場合には次
式のように与えられる。

ｘ＝（ｎ−１）Ｘα 今、この実施例の一例として民生用展インチＶＴＲの一
方式であるＶＨＳ方式について考えてみる。ＶＨ５方式
の２時間モードにおけるトラックピッチαが５８ｇｍで
あり、正逆５倍速再生の場合先想定すると、アクチュエ
ータが駆動すべきヘッド移動量は。

正方向５倍速時・−・−３８Ｘ　（５−１）−２３２（
ＩＬｍ　）逆方向５倍速時・−・・・−３８Ｘ　（−５
−ｔ）＝−３４８（ＩＬｍ）となり、少なくともアクチ
ュエータはＰ　−Ｐ　７００ｇｍ程度の駆動範囲が必要
なことがわかる。

アクチュエータを従来のように圧電素子であるバイモル
フに想定した場合を考えてみると、バイセルフは圧電素
子の中でも駆動電圧の割に振幅量の大きくとれる素子と
して知られている。モしてバイセルフの変位量ξは次式
で与えられる。

ただし ξ：変位、Ｖ二印加’Ｉｍ圧、ｄ３１：圧電定数又：有
効長、ｔ：圧゛准体１枚当りの厚みＳＫ：電極係数（０
，９４〜０．９５）Ｒ：ロスファクタ（０，９） ここで圧゛１１ｆ定数ｄ３１は印加電圧の関数であり、
Ｖ神大のときｄ３１→大となる関係になっている。

また、ＳＸ、にはバイモルフの電極形状で決まる定数で
ある。

さて、バイモルフの変位量ξは、このようにさまざまな
要因によって決まるものであるが、一般にＶＴＲ用のア
クチュエータとして使用される場合は、大振幅でかつ機
械的共振ゲインが低くとれるように、圧電定数ｄ３１が
大きいものが選ばれる。しかしながら、変位ξに主に影
響するのは２乗の項であるバイモルフの有効長文であり
、文を長くすればそれだけ変位量ξは大きくとれるとい
うことになる。

ＶＨ５方式への適用を考えると、アクチュエータを搭載
するドラム径が決まってしまうため、バイモルフの有効
長文も制限される０例えば第９図に示すようにバイモル
フの形を設定した場合、般に？ＯＯ＃Ｌｍの可動範囲は
とれないことは周知の事実である。そこで限られたドラ
ム径内でバイモルフの有効長を長くする様々な工夫がな
されることになる０例えば特開昭５５−２２２８５号公
報で示された第１０図のリング状バイモルフや、特公昭
６３−４１１３０号公報で示された第１１図の例等があ
る。しかしこのようにして有効長を長くして変位量ξを
かせいだとしても１次のような問題がある。

第１２図はバイモルフの有効長と、磁気ヘッドの傾きの
関係を示す図である。変位量ξと有効長文とヘッド傾き
θとの関係は次式で与えられる。

第１３図に、ＶＨ５方式方式逆方向５再速再生必要移！
ＩＩＪｌにξ＝３４８牌ｍの場合におけるバイモルフの
有効長とヘッド傾きの関係を示す、ヘッド傾きは画質劣
化につながるため、傾き角の限度は一般に１°未満とさ
れている。この場合、ヘッド傾きが１０未満となるには
、有効長が４０　（ａｍ）以上なくてはならないことに
なる。ＶＨ５方式の場合はドラム径が６２φであり、バ
イモルフの形状をリング状にしたりする様々な方法によ
って有効長を４０　（ｍｍ）以上にとることは可能では
あるが、ドラムサイズによって有効長は無制限に長くは
とれないので、ヘッド傾きは１０近くなるため１画質の
劣化はまぬがれない。

またバイモルフは駆動するのに大電圧（１００〜数１０
０Ｖ）が必要であり、またヒステリシスが生じること、
４１１械的強度も十分でなく磁気ヘッドを大振幅で変化
させようとすると破壊する危険があること、経時劣化が
あること、また価格が高い等の問題があり１民生用ＶＴ
Ｒで実用化するにはまだまだ問題が多い。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の自動トラッキング装置を搭載した磁気再生装置は
、アクチュエータに高電圧駆動が必要な圧電素子を使用
しており、圧電素子の１次共振より低い周波数、すなわ
ち位相まわり量が零の帯域にウオブリング周波数を選ん
でいたため、つオブリング周波数が高くとれず（４８０
Ｈｚ程度）、サーボ帯域がせまく制限されるため高精度
なトラッキングが不可能であり、また、圧電素子自体に
も駆動に高電圧が必要である。ヒステリシスがある、経
時劣化がある。大振幅で振らせた場合ヘッド傾きが生じ
る０機械的強度も十分でなく磁気ヘッドを大振幅で変位
させようとすると破壊する恐れがある０価格が高い等の
問題点があった。

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、圧電素子を用いずに、通常再生時の高精度な
自動トラッキングができるとともに、特殊再生時（高速
再生、スロー再生、スチル等）においてもノイズバーを
生じない自動トラッキングが可能な多機能、高性能かつ
安価な磁気再生装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明による磁気再生装置は、電磁駆動型のアクチュ
エータを用い、ウオブリング周波数をアクチュエータの
１次共振周波数と２次共振周波数の間で、位相がフラッ
トに１８０°まわった所で。

かつ、ドラム回転周波数の整数倍の周波数に選択し、磁
気ヘッドからの再生出力のエンベロープから抽出された
ウオブリング信号成分を反転し、上記アクチュエータの
駆動信号と電算してトラッキングエラー信号を得、その
トラッキングエラー信号をアクチュエータに負帰還する
ように構成したものである。

［作用］ この発明における磁気再生装置は、アクチュ二一夕を電
磁駆動型アクチュエータにしたため、ウオブリング周波
数を高くすることができ、サーボ帯域を高くすることが
でき、さらに、特殊再生時においてもヘッド傾きを生じ
ることなく低い駆動′１π圧で大振幅の駆動できる。

「発明の実施例」 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図であり、
（１０）は電気−機械変換素子である電磁駆動型アクチ
ュエータ５（５）はアクチュエータ（１）の位相がフラ
ットに１８０°まわっている領域である１次共振周波数
と２次共振周波数の間に設定された周波数ｆＯの正弦波
信号を発生する発振器、　（１１）は発振器（５）から
の一定周波数信号の位相を１８０°反転させる反転アン
プである。その他の構成要素については第４図の従来例
と同一であるので説明を省略する。

第２図は電磁駆動型アクチュエータ（ｌＯ）の概略縦断
面図で、（２１ａ）、（２１ｂ）は永久磁石。

（２２ａ）　、　（２２ｂ）は円盤状ヨーク、（２３）
は円筒状ヨーク、（２４）はセンタボール、　（２５ａ
）、（２５ｂ）はジンバルバネ、（２６）はボビン、（
２７）はコイルで、（２Ｂ）　。

（２７）でムービングコイル（２８）を構成し、ジンバ
ルバネ（２５ａ）　、（２５ｂ）で上下端を保持され、
コイル（２７）に駆動電流を通電すると、ムービングコ
イル（２８）は軸方向に変位する。　（２９）はヘッド
支持部材で、その開放端に磁気ヘッド（２）が固着され
ている。このようにアクチュエータを構成すると、駆動
電圧は数Ｖですみ、ヒステリシスはなく、ヘッド傾きも
生じず、特性が安定しているため高信頼性が保て、耐久
性もよくま９．九安価である等の利点がある。

しかしながら一般にこのような電磁駆動型アクチュエー
タＡは、機械的共振点が低いという欠点を有する。第３
図に電磁駆動型アクチュエータの周波数特性を示す６図
から明らかなように１次共振周波数が３００Ｈｚ　、　
２次共振周波数が７　ＫＨｚであり、バイモルフに比べ
低い特性をしている乙とがわかる。ここで従来のバイモ
ルフと同様に１次共振より低い帯域にウオブリング周波
数を選んだ場合を考える０例えばウオブリング周波数を
６０Ｈｚにとった場合、サーボ帯域は数Ｈｚとなり、ト
ラック曲りパターン（３０）１ｚ、　６０）１ｚ。

１２０Ｈｚ等）には追従不可能ということになる。

そこで、アクチュエータの位相が、フラットに１８０°
まわっている領域である１次共振周波数と、２次共振周
波数の間の帯域にウオブリング周波数を選択する場合を
考えてみる０例えばこの実施例の場合、ウオブリング周
波数を７２０Ｈｚに想定すると、サーボ帯域は６０Ｈｚ
付近までのび、トラック曲りパターンにも追従可能とな
る。しかし。

アクチュエータで位相が１８０°まわってしまうので、
Ｎ生エンベロープのウオブリング周波数成分の位相は従
来例と比べ１８００位相がまわっていることになる。そ
こでこの実施例では、発振器（５）からのウオブリング
信号の位相を１８０　’反転させる反転アンプ（１１）
を挿入することでこの問題を解決している。なお、この
反転アンプ（１１）は、バンドパスフィルタ（４）と同
期検波回路（７）の間に挿入しても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

その他のトラッキングサーボの方式、構成は。

従来例と同等なので説明を省略する。

なお、上記実施例では、同期検波回路を用いてトラッキ
ングエラー信号を作成したが、乗算器で乗算してもよい
。

なた、上記実施例では、民生用局インチＶＴＲの一方式
であるＶＨ３方式における実施例を示したが、この他に
民生用展インチＶＴＲである５−ＶＨＳ方式、β方式、
ＥＤβ方式等に適用しても同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電磁駆動ボイスコイ
ル型のアクチュエータを用いてウオブリング周波数を高
くとれるように構成するとともに、ウオブリング駆動信
号の位相と、再生エンベロープ信号から抽出したウオブ
リング信号成分の位相とを同位相にして同期検波回路ま
たは乗算器に入力する反転アンプおよび位相器を設けた
ので、高精度なトラッキングが可能となり、画質が向上
するとともに、特殊再生時においてもノイズバーが生じ
ない磁気再生装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図、第２図
はこの実施例の電磁駆動型アクチュエータの概略縦断面
図、第３図はこの電磁駆動型アクチュエータの周波数特
性図、第４図は従来の磁気再生装置のトラッキング制御
系のブロック回路図、第５図はトラックずれに対する磁
気ヘッドからの再生信号エンベロープの振幅変化を示す
図、第６図はウオブリング駆動信号と、第５図の各トラ
ックずれ位置における再生エンベロープ信号から抽出し
たウオブリング信号の位相と振幅の関係を示す波形図、
第７図は第５図の各トラックずれ位置における同期位相
検波出力信号の波形図、第８図は従来例のバイモルフの
一般的周波数特性を示す概略図、第９図、第１０図およ
び第１１図はそれぞれ従来のバイモルフのドラム配置を
示す平面図、第１２図はバイモルフの変位量およびイ１
効長とヘッド傾きの関係を示す図、第１３図はバイモル
フの有効長とヘッド傾きの関係を示す図である。 （２）・・・磁気ヘッド、（３）・・・駆動回路、（４
）・・・バントパスフィルタ、（５）・・・発振器、（
６）・・・移相器、（７）・・・乗算器または同期検波
回路、（８）・・・ローパスフィルタ、（９）・・・加
算器、（］Ｏ）・・・電磁駆動型アクチュエータ、（１
１）・・・反転アンプ。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転ドラムに搭載され、記録媒体上の記録トラッ
   クの長手方向に対して垂直方向に磁気ヘッドを移動させ
   電磁駆動型のアクチュエータとこのアクチュエータを一
   定周波数の正弦波信号で微小振動させる駆動手段と、上
   記磁気ヘッドからの再生エンベロープ信号から上記微小
   振動信号成分を抽出する手段と、この抽出信号成分と上
   記アクチュエータに供給される微小振動駆動信号との位
   相を合わせる位相反転器および移相器と、この位相が一
   致した両信号を同期検波または乗算し平滑化して上記記
   録トラックと上記磁気ヘッドとの位置誤差信号を得る手
   段と、この位置誤差信号を上記アクチュエータに負帰還
   して上記記録トラックに対する上記磁気ヘッドの相対位
   置誤差を補正する手段とを具備し、上記微小振動駆動信
   号の周波数を、上記アクチュエータの１次共振周波数と
   ２次共振周波数の間で、かつ、回転ドラムの回転周波数
   の整数倍の周波数に設定してなる磁気再生装置。