JPH0371415A - 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ｒＶＴＲＪ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９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に装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駆動回路、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。６は移相器で、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
」と称す）で、反転アンプ１７、正転アンブ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１Ｏ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０
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１１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を通過させ
た後の信号を縦軸に振幅、横軸に時間をとってみたもの
である。同図Ｗは圧電素子１の動きを、同図Ａは磁気ヘ
ッド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示している。

第１２図Ａ、　Ｂ、　Ｃは第１１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。

次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。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量を検出する方法や、回
転磁気ヘッドの走査方向と垂直な方向に回転磁気ヘンド
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４インチテープを使用した民生用Ｖ
ＴＲであるＶＨ３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毒者＃ネ相
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１０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、この特
待られる磁気ヘッド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１１図Ａ。

ＢまたはＣのような信号が得られる。

第１３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１０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１１図のＷ）に対して位相の反転した信号
（第１１図のＡ）が得られ、逆にＣ点の場合は、第１１
図のＣのように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１１図
のＢのような信号となる。

次に第１１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１２図のＡ、Ｂ、Ｃのよ
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向り
によって一致しているとは限らないため、この位相ずれ
量を移相器６で位相調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１８側にたおし、
ウオブリング波形Ｗが負の時に反転アンプ１７側にたお
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、記録トランクに対する
磁気ヘッド２の相対位置ずれ量に対応した信号（以下「
トラッキングエラー信号」という）が得られ、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を駆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、相対位置ずれ量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。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の磁気再生装置は以上のように構成されているので
、磁気ヘッドをトラックの幅方向に移動させるアクチュ
エータの周波数特性によってトラックに磁気ヘッドを追
従させるダイナミックトラッキング制御系の制御帯域が
制限されるため、アクチュエータによっては比較的高周
波数成分をもったトラック酸がりパターンには追従不可
能な場合があり、画質及び音質が劣化するという問題が
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、通常のダイナミックトラッキング制御系では
追従不可能な高周波成分のトラック酸がりについても追
従可能なダイナミックトラッキング制御系をもった磁気
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〕

この発明に係る磁気再生装置は、磁気ヘッドと記録トラ
ックとの相対位置誤差信号を得る手段の後に、回転ドラ
ムの１回転周期分を記憶するメモリとループゲインを調
整するアッテネータとローパスフィルタとの３つで構成
される正帰還ループよりなる学習制御部を挿入し、この
ループに皇紀相対位置誤差信号を入力し、このループ出
力を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に入力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、ダイナミックトラッ
キング制御系の中の磁気ヘッドと記録トラックとの相対
位置誤差信号を得る手段の後に挿入された上記正帰還ル
ープによって、上記回転ドラムの１回転周期前の情報を
利用することが可能となり、この学習制御によって急激
なトラック酸がりにもほぼ追従できるようになる。

〔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図は本発明の一実施例のブロック回路図であり、従
来と同一符号は同−又は相当部分を示している。

第１図において２は磁気ヘッド、１は磁気ヘッド２を搭
載し、上記磁気ヘッド２を記録トラックの幅方向に変位
させる回転ドラム内に取り付けられたボイルコイル型電
磁駆動アクチュエータ、１０１は磁気ヘッド２からの再
生信号を増幅するヘッドアンプ、１０２はヘッドアンプ
１０１からの再生信号を増幅するヘッドアンプ、１０２
はヘッドアンプ１０１からの再生エンベ出力から、いわ
ゆるパイロット信号方式によってトラックエラーを検出
するトラックエラー検出回路である。

なお、このパイロット信号方式について少し詳しく述べ
ると、前述した通り、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合
うように記録し、再生時に左右のトラックのクロストー
クレベルの差から相対位置ずれ量を検出する方式である
。１０６は回転ドラムからのＰＧ信号を増幅するＰＣア
ンプ、１０３はトラックエラー検出回路１０２からのト
ラックエラー信号をドラムに１８０°対向して取り付け
られた２つのヘッドをＡヘッド、Ｂヘッドとすると上記
ＰＧアンプ１０６からの信号を利用してＡヘッド側のト
ラックエラー信号、Ｂヘッド側のトラックエラー信号と
、２つのトラックエラー信号に分け、Ａヘッド、Ｂヘッ
ド各々のヘッドがテープを走査していない期間ある所定
のオフセット量を出力するように構成されたトラッキン
グエラー信号補正部、１０４は学習制御部、１０５はダ
イナミックトラッキング制御系が安定になるように定め
られた位相補償を行う補償部、３は上記ボイスコイル型
電磁駆動アクチュエータ１を駆動させるために補償部１
０５からの出力信号を増幅するドライブアンプである。

次にこの発明の詳細な説明する。

一般にＶＴＲのトラッキング精度はデツキメカ精度に依
存しており、トラッキング精度を上げるには、メカ的要
因で限界があった。ところが時代の動向は高画質化、多
機能化、長時間記録化の方向に進んでおり、これらを実
現するには高密度記録化の技術が必要となってきた。高
密度記録には、最短記録波長を短くする方法とトラック
ピッチを短くする方法の２つが挙げられる。前者は記録
媒体である磁性体の特性２及びテープとヘッドの間隔、
及びヘッド性能に依存し、現在の技術では飛躍的な記録
波長の短波長化は困難であるといわれている。一方後者
は、主にテープ走行系であるメカ的要因に依存している
ため、１０μｍ程度が狭トラツク化の限界といわれてい
るが、ヘッドをアクチュエータによってトラック幅方向
に移動させて、常にトラッキング状態を保つようにダイ
ナもツタトラッキング制御をかけることによって、さら
なる狭トラツク化が可能となる。

ダイナミックトラッキング制御には、前述したように制
御用のコントロール信号をあらかじめ多重記録して、隣
接トラックらのクロストーク量からトラックエラー信号
を得る方式と、従来例で示したようなウオブリング動作
によってトラックエラー信号を得る方式とが知られてい
る０本発明はどちらの方式においても適用可能であるが
、学習制御部の構成が簡単にすみ、原理説明がしやすい
パイロット方式によるダイナミックトラッキング制御系
に適用した場合を例として示す。

ＶＴＲのトラック曲がりは、前述したとおり主にテープ
走行系等による機械的要因によって生じ、トラック毎に
強い相関があることが知られている。

ＶＴＲにおいて頻繁に生じ、追従しにくいと言われるＳ
字型のトラック曲がりパターンの場合、ダイナミックト
ラッキング制御系が追従すべき追従目標は第８図のよう
になる。ドラムに対向して取り付けられた２つのヘッド
の一方をＡヘッド、もう一方をＢヘッドと呼ぶとすると
、図中上部波形がＡヘッド側のトラックずれ量、下部波
形がＢ−、ラド側のずれ量を表す、このようにＡ、Ｂ各
々のヘッドのトラック曲がりパターンは同じパターンで
周期的なものであることがよくわかる。

さて、第１図を参考にしながら、本発明の動作を具体的
に説明していこう。

回転ドラムに内蔵されたボイスコイル型電磁駆動アクチ
ュエータ１に搭載された可動磁気ヘッド２からの出力は
ヘッドアンプ１０１によって増幅され、トラックエラー
検出回路１０２に人力される。

トラックエラー検出回路１０２では例えば記録時、あら
かじめ、映像信号帯域外の何種類かの低い周波数の制御
用信号を、隣接トラック同士、お互いに異なる周波数に
なるように多重記録しておき、再生時に隣接トラックか
らの制御用信号のクロストーク量からトラックエラーを
得る方式によってトラックエラーを検出している。トラ
ックエラー検出回路１０２からの出力であるトラックエ
ラー信号は、第７図のようになる。図中Ａ、Ｂ両ヘッド
間にヘッド段差がない場合は上の信号のように、ヘッド
段差がある場合は下の信号のようになる。このようにト
ラック曲がりパターンがＳ字型で転幅が大きい場合、Ａ
ヘッド、Ｂヘッドを共通したサーボ回路で同時に駆動す
るようにシステムを構成すると、ドラム入力側の換言す
ればヘッド突入時のヘッドが追従すべきトラック曲がり
パターンに段差が生じるため、ドラム入口側、つまりヘ
ッド突入時の引き込みに失敗する、もしくは引き込みに
時間がかかり、再生情報が欠落する恐れがある。そこで
本発明では、制御系をＡ、Ｂ多ヘツドそれぞれに独立し
てもつことにした。なお、第１４図に示すようにＡ、Ｂ
ヘッドを一方によせて２つのヘッドを同一のアクチュエ
ータによって駆動するフォーマットのＶＴＲについては
、制御系が１つですむことは言うまでもない、トラック
エラー検出回路１０２からのトラックエラー信号をＡ、
Ｂヘッド各々に分ける操作をトランキングエラー信号補
正部１０３で行っている。第５図にトラッキングエラー
信号補正部のブロック線図、第６図にトラッキングエラ
ー信号補正部のタイムチャート図を示す。以下、トラッ
キングエラー信号補正部の動作を第５図及び第６図につ
いて説明する。

回転ドラムからのドラムＰＧ信号はモノマルチ（以下Ｍ
Ｍと略称する）１．及びＭＭ２に入力される。ＭＭＩ及
びＭＭ２の出力２０１及び２０２はそれぞれ立下りがト
ラックエラー信号２０５のＡヘッド及びＢヘッドのヘッ
ド切替タイミングに一致するように調整されている。Ｍ
ＭＩ、ＭＭ２からの出力２０１及び２０２はそれぞれエ
ツジ検出器１及びエツジ検出器２に入力され、２０３゜
２０４のように２０１及び２０２の立下りを検出したパ
ルスをそれぞれ出力する。トラックエラー信号２０５は
サンプルホールド回路（以下Ｓ、Ｈと略称する）１及び
Ｓ、Ｈ２およびスイッチ（以下ＳＷと略称する）１及び
ＳＷ２に入力される。

Ｓ、Ｈｌではトラックエラー信号２０５のＡヘッドのド
ラム入口部、すなわちＡヘッド突入時のトラックエラー
をエツジ検出器１の出力２０３のタイミングでサンプル
ホールドする。同様にＳ、　Ｈ２ではトラックエラー信
号２０５のＢヘッドのドラム入口部、すなわち、Ｂヘッ
ド突入時のトラックエラーをエツジ検出器２の出力２０
４のタイミングでサンプルホールドする。ＳＷｌではヘ
ッド切替パルス２０８によってＳ、Ｈｌの出力２０６に
するかトラックエラー信号２０５にするかを切替える。

ＳＷｉの出力２０９が補正されたＡヘッドのトラックエ
ラー信号となる。同様にＳＷ２ではヘッド切替パルス２
０８によってＳ、Ｈ２の出力２０７にするかトラックエ
ラー信号２０５にするかを切替える。ＳＷ２の出力２１
０が補正されたＢヘッドのトラックエラー信号となる。

以上のような構成によってＡ、８両ヘッドの混在したト
ラックエラー信号をＡヘッド側のトラックエラー信号及
びＢヘッド側のトラックエラー信号にヘッド段差ΔＸを
考慮して分けることができる。

なお、この実施例では、第５図に示したような構成によ
って各ヘッドのトラックエラー信号に分解しているが、
その他の方法によって実現してもよいことはいうまでも
ない。また、上記実施例では、ドラムにＡ、Ｂヘッドが
対向して取り付けられている場合を示しているが、前述
した様に第１４図に示す様な構成である場合、このトラ
ッキングエラー信号補正部は必要なくなる。

さて、２０９．２１０のように目標（直がくり返し波形
である場合、偏差を極めて小さくすることができる高精
度繰り返し学習制御の応用が考えられる。第１図に話を
戻すと、先はど述べたトラッキングエラー信号補正部１
０３からの出力は学習制御部１０４に入力される。学習
制御部１０４は詳しくは第２図のような構成になってい
る。図かられかるように学習制御部１０４は学習ループ
ゲインを決めるアッテネータに、３００と追従すべき目
標値の繰り返し周期、すなわち本発明で言えば第６図の
トラックエラー信号２０９で示されるようなドラム１回
周期Ｔを記憶するメモリ３０１と、学習ループ帯域を制
限するフィルタｑ　（ｓ）３０２とからなり、これら３
つの要素で正帰還ループを構成している。一般に通常の
制御系にこのようなくり返し学習制御部１０４を挿入す
ると、系は不安定になることが知られている。よって安
定性を検討する必要がある。

本発明ではアッテネータに０３００とフィルタｑ　（ｓ
）３０１を第３図で示す安定判別によって設定している
。すなわち第３図の複素平面上の（−１，Ｏ）を中心と
する半径Ｋｏ　　ｌ　ｑ　（ｓ）　　ｌの内側の領域が
学習制御部を挿入する前のダイナミックトラッキング制
御系のベクトル軌跡と各周波数（各角速度）にわたって
重ならないようにに０及びｑ　（ｓ）を設定することに
よって、学習制御部を挿入しても安定な系になるように
している。

ここではに０≧１．　ｑ　（ｓ）はｑ（０）−１のロー
パスフィルタとなっている。なお３０３はアナログ信号
をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換
器、３０４はディジタル信号をアナログ信号に変換する
ディジタル−アナログ変換器である。

学習制御部１０４からの出力はダイナミックトラッキン
グ制御系が安定になるように位相補償するための、補償
部１０５によって位相補償され、ドライブアンプ３によ
って増幅され、ボイスコイル型電磁駆動アクチュエータ
に供給される。こうして制御系のループが閉じ、記録ト
ラックに磁気ヘッドが追従するようにダイナミックトラ
ッキング制御がかかることになる。

第４図に本発明における応答特性図を示す。学習制御部
を挿入する前の応答はＡに示すように、応答周波数が低
いため、かなりの定常偏差が生じている。そこに学習制
御部を挿入すると、Ｂ、　　Ｃに示すように、学習回数
（繰り返し回数）を重ねるにつれ、定常偏差の圧縮が可
能となり、急激なトラック曲がりについてもほぼ追従で
きるように改善されている。

またここではＡヘッド側の制御系だけを述べたがＢヘッ
ド側も同様にして制御することが可能である。

なお、上記実施例では、トラックエラー検出にあらかじ
め映像信号帯域外の何種類かの低い周波数の制御用信号
を隣接トラック同士、お互いに異なるように多重記録し
ておき、再生時に隣接トラックからの制御用信号のクロ
ストーク量からトラックエラーを得るいわゆるパイロッ
ト方式による方法を示したが、トラックエラーを検出で
きればその他のいかなる方式によってでもよ（、上記と
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、通常のダイナミック
トラッキング制御系に正帰還ループよりなる学習制御部
を挿入するように構成したので、アクチュエータを変更
することなしに広帯域高精度な制御系が安価に得られる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による磁気再生装置を示す
ブロック線図、第２図はこの発明の学習制御部の構成を
示すブロック線図、第３図はこの発明の一実施例による
磁気再生装置のダイナミックトラッキング制御系の安定
性を検討するためのグラフ図、第４図はこの発明の応答
特性を示す概略図、第５図はこの発明によるトラッキン
グエラー信号補正部の構成を示したブロック線図、第６
図はこの発明によるトラッキングエラー信号補正部の各
構成要素の動作を示すタイミングチャート図、第７図、
第８図は一般的な磁気再生装置におけるトラックエラー
信号を示す概略図、第９図は従来の磁気再生装置のダイ
ナミックトラッキング制御系のブロック線図、第１０図
はトラックずれに対する磁気ヘッドからの再生エンベロ
ープの振幅変化を示す図、第１１図はウオブリング駆動
信号と第１０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１２図は第１０図の各トラッ
クずれ位置における同期位相検波出力波形図、第１３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１４図はこの発明のその他の実施例の磁気再生装置
の回転ドラムと磁気ヘッドの配置図である。 １・・・アクチュエータ、２・・・磁気ヘッド、３・・
・ドライブアンプ、４・・・バンドパスフィルタ、５・
・・発振器、６・・・移相器、７・・・乗算器または周
期検波回路、８・・・ローパスフィルタ、９・・・加算
器、１０１・・・ヘッドアンプ、１０２・・・トラック
エラー検出回路、１０３・・・トラッキングエラー信号
補正部、１０４・・・学習制御部、１０５・・・補償部
、３００・・・アッテネータ、３０１・・・メモリ、３
０２・・・フィルタ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

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
   るアクチュエータと、 上記記録トラックと上記磁気ヘッドとの相対位置誤差信
   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た磁気再生装置であって、 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
   差を補正する手段中の、相対位置誤差を検出する手段の
   後に、上記回転ドラムの１周期分の相対位置誤差信号を
   記憶するメモリとループゲインを調節するアッテネータ
   とローパスフィルタとから構成される正帰還ループより
   なる学習制御部を挿入したことを特徴とする磁気再生装
   置。