JPH05314446A - アクチュエータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常再生時にはパターン曲りに追従するよう
に再生ヘッドを動かし、高速再生時には再生ヘッドのト
レース軌跡が同一アジマスで記録されているトラックと
一致するように制御できるアクチュエータ駆動回路を提
供すること。 【構成】 磁気へッド(H）の取付け高さを可変するアク
チュエータ(6）を有するＶＴＲに用いられ、アクチュエ
ータを駆動するための，低域濾波器(3),ゲイン調整回路
(4）等を備えた駆動回路であって、レベル検出情報を基
にマイコン等で作られた制御信号が小振幅の時には周波
数特性を高域まで延ばし、大振幅の時には遮断周波数を
低下させるように、入力レベルの大小に応じて周波数特
性を変化させるように働くスルーレート規制回路(2）を
更に備えて構成した。 【効果】 通常再生時には再生信号劣化の殆ど生じない
鮮明な画像が得られ、高速再生時にはＴＶ画面上にノイ
ズバーが出ない良好な再生画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転ヘッド用のアクチュ
エータ駆動回路に係り、特に、ヘリカルスキャン方式の
ＶＴＲ(Video Tape Recorder）に内蔵される回転ドラム
上で、磁気へッドの取付け高さをアクチュエータで変化
させるための、アクチュエータ駆動回路の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近のＶＴＲにおいては、回転ドラム
（以下単に「ドラム」とも記載する）上で磁気へッドの
取付け高さ（回転軸方向の位置）を微少変化させる手段
（ヘッド変位機能）を有するものが開発されている。即
ち、磁気へッドをドラム側面に固定するのではなく、磁
気へッドの公転軸方向の高さを微少変化させるアクチュ
エータをドラムに固定した構造としている。

【０００３】かかるＶＴＲでは、磁気へッドのトレース
位置が、記録トラック位置からずれることにより生じる
再生ビデオ（又はオーディオ）信号のレベル変化（低
下）を検出し、この検出出力をＡ／Ｄ変換してメカコン
ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）等に取込んでデータの
比較を行ない、この検出比較情報を基にメカコンＣＰＵ
でアクチュエータ制御信号を作って、アクチュエータ駆
動回路に供給することにより、再生ＦＭ出力が最大とな
るべく、トラッキング合せを行なっている。

【０００４】従来のアクチュエータ駆動回路（以下単に
「駆動回路」とも記す）１０は、図３に示すように、低
域濾波器（ＬＰＦ）３，ゲイン調整回路４，電流アンプ
（増幅器）５で構成されている。アクチュエータ６は一
般に電磁（ボイスコイルモータ）方式であるが、圧電セ
ラミックを用いた方式もあり、その場合には電流アンプ
５の代りに高圧アンプが用いられる。

【０００５】アクチュエータ６に制御信号を入力して、
その変位量を調整する場合、制御信号のレベルと変位量
のレベルは、制御信号の周波数成分に拘らず、比例して
いることが理想である。それには、制御信号に含まれる
周波数帯域内では、駆動回路１０とアクチュエータ６を
組み合わせた時の周波数特性が平坦である必要がある
が、アクチュエータ６がその構造上の原因により固有の
共振特性を持つ場合、共振周波数付近で周波数特性が大
きく持ち上がる（ピークが生じる）。そのため、制御信
号の周波数帯域中にこの共振周波数と略等しい周波数成
分が含まれるとアクチュエータ６が共振を起してしま
い、制御信号で意図した変位量が得られなくなってしま
う。

【０００６】かかる不都合を低減乃至解消しようとし
て、従来は、ＬＰＦ３を用いて、入力端子In1 からの制
御信号の周波数のうち、アクチュエータ６の共振周波数
付近の成分が充分に減衰されるように、駆動回路１０の
周波数帯域を制限していた。即ち、駆動回路１０を、こ
の共振周波数（付近）にディップを持つような周波数特
性になるよう設計していた。

【０００７】ところで、アクチュエータ６を用いて、再
生ヘッドＨの取付け高さを変化させる目的としては、主
として次の２点がある。 通常再生時に、パターン曲り（テープ上の記録トラッ
クの湾曲や蛇行）がある場合、それに追従するように再
生ヘッドＨを動かすことにより、トラック全体に亙って
レベル低下部分のない、均一な再生出力を得る。 高速（ｎ倍速）再生時に、再生ヘッドのトレース軌跡
が、同一アジマスで記録されているトラックと一致する
ように、トレース軌跡の傾きを制御する。

【０００８】上記目的を達成するために必要な周波数帯
域は、目的のｎ倍速再生時は、パターン曲りの補正は
無視して、１フィールド当り１本のトラックをｎ本おき
にトレースさせるために、ヘッドの公転周波数（ＶＨＳ
方式の場合30Hz）の２倍程度が必要である。これに対
し、目的の通常再生時は、蛇行しているパターン曲り
にヘッドを追従させるために、ヘッドの公転周波数の５
〜10倍程度が必要となる。 一方、高速再生時には、再
生速度に応じて数（ｎ）トラック分ヘッドを動かさなけ
ればならないので大きな変位量が必要であり、通常再生
時は、パターン曲りの大きさにもよるが、大抵１トラッ
ク分以下の小さな変位量で充分である。

【０００９】一方、共振による変位の誤差が許容できる
範囲は、高速再生，通常再生とも大同小異で、極端な出
力レベルの低下を防ぐ為には、最悪でもトラック幅（Ｖ
ＨＳ方式のEPモードの場合19μm)の半分以下の変位誤差
であることが必要である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボイスコイ
ルモータ方式のアクチュエータの場合、アクチュエータ
の変位可能量，共振量と共振周波数は相反する関係にあ
る。アクチュエータの外形や使用する磁石，コイルの太
さ，コイルのターン数等で決まるヘッドを動かすための
推力が同じ場合、変位可能量を大きくとろうとすると、
ヘッドを支える板バネのバネ定数を小さくする必要があ
るため、共振量は小さくなるが、共振周波数が低くなっ
てしまう。

【００１１】ここで、アクチュエータの性能に、共振周
波数が充分高くない、或いは共振量が充分小さくない、
などの制限がある場合を考える。この時、従来のように
ローパス・フィルタ（低域濾波器；以下“ＬＰＦ”と略
記する）３で入力制御信号の周波数帯域を制限した場
合、高速再生時に、大振幅の入力制御信号を加えた時で
も共振による変位誤差を半トラック分以下に抑えるため
には、ＬＰＦ３の遮断（カットオフ）周波数を低い周波
数値に設定しなければならず、通常再生時に必要な帯域
が得られないことがある。

【００１２】また、逆に、通常再生時に必要な周波数ま
でＬＰＦの帯域を延ばすと、高速再生時には、共振によ
り許容範囲以上の大きな変位誤差が発生してしまうこと
がある。これは、ＬＰＦ３の周波数特性が、入力制御信
号の振幅によらず常に一定であるので、入力信号の振幅
に比例して、共振による変位誤差の絶対値も大きくなる
ためである。

【００１３】この問題を解決するためには、通常再生用
と高速再生用で別々のフィルタを用意し、通常再生用の
フィルタは遮断周波数を高めに設定して必要な周波数帯
域を得、高速再生用のフィルタは遮断周波数を低めに設
定してアクチュエータ６の共振の影響を防ぐことが考え
られるが、２種類のフィルタと切り替えスイッチが必要
となり、回路が増える他、フィルタを切り替えたときに
ＤＣ段差（直流電流の不連続）やノイズが発生する等の
問題も考えられる。

【００１４】更に、フィルタ（ＬＰＦ３）によって共振
周波数成分を減衰させる場合、フィルタによる遅延時間
が発生する。遅延時間は、フィルタの遮断周波数を低く
すればする程、また、フィルタの次数を高くして急峻な
特性で減衰させるほど長くなる。これにより、入力され
る制御信号に対する、アクチュエータの応答性が悪くな
る（例えば遮断周波数=100Hz，４次のベッセルフィルタ
で約３mSecの遅延）という問題点があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のアクチュエータ
駆動回路は、回転ドラムに取付けられる磁気へッドの取
付け高さを可変用のアクチュエータを駆動するための，
低域濾波器，ゲイン調整回路等を具備し、入力信号が小
振幅の時には周波数特性を高域まで延ばし、大振幅の時
には高域の周波数特性を低下させるように、入力信号レ
ベルの大小に応じて周波数特性を変化させるべくスルー
レートを規制するスルーレート規制回路を更に備え、こ
れを上記低域濾波器に直列接続して構成することによ
り、上記課題を解決した。

【００１６】

【実施例】本発明のアクチュエータ駆動回路の一実施例
について、図面を参照し乍ら説明する。図１は本発明の
アクチュエータ駆動回路１のブロック系統図であり、こ
の図において図３に示した従来装置と同一構成部分には
同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図１中、
２はスルーレート規制回路であり、具体的には、例えば
図２に示すように、トランジスタTr_1,Tr_2;抵抗Ｒ_1,Ｒ_2;
コンデンサＣ_1,Ｃ₂等で構成される。

【００１７】スルーレート(slew rate）とは、周知の如
く、出力電圧の最大電圧変化率のことで、大振幅信号入
来時の出力電圧の立上り速度を示している。特にパルス
応答特性を表わすときに使用され、演算増幅器等の増幅
回路の高域位相補償用コンデンサによっても大きく左右
されるものである。なお、演算増幅器の利得帯域幅が、
入力信号の振幅の大小により異なる原因は、演算増幅器
の中に非直線動作をする（非線形特性を有する）トラン
ジスタ等の素子が含まれているためである。従って、小
信号入来時の帯域幅は利得が１となる周波数で表わさ
れ、大信号時の応答は正弦波の波形が歪まない範囲の最
大出力電圧又はスルーレートで表わされることが周知で
ある。

【００１８】本発明のアクチュエータ駆動回路１は、従
来回路の構成に加えて、入力信号の振幅の大小に応じて
スルーレートが変化するスルーレート規制回路２を追加
したものである。このスルーレート規制回路２は、入力
信号の振幅が小さい場合には立上りが急峻な信号（即ち
高い周波数成分まで含んだ信号）にも充分追従でき、振
幅が大きくなればなるほど出力電圧の立上り応答速度が
遅くなる性質を持っている。即ち、立上り速度が大きい
時（小さい時には高い周波数成分は含まれないので）の
入力信号の振幅に応じて、駆動回路１（スルーレート規
制回路２）の周波数特性（遮断周波数）を変化させて、
振幅が大きく且つ立上りが速いときは高域の減衰量を自
動的に大きくしている。

【００１９】そして、スルーレート規制回路２の遮断周
波数の変化範囲の中に、アクチュエータ６特有の共振周
波数が含まれるように、スルーレート規制回路２を構成
する各回路素子の定数を選定している。これにより、ア
クチュエータ６（磁気ヘッドＨ）の大きな変位量が必要
となる高速再生時には、入力信号の振幅が大きいために
共振周波数付近の周波数成分を充分減衰することがで
き、共振により生ずる変位誤差を一定範囲（例えば半ト
ラック分）に抑えることができる。

【００２０】一方、変位量は小さいが大きな変化速度
（従って高い周波数成分まで含まれる）が必要となる通
常再生時には、入力信号の振幅が小さいために、スルー
レート規制回路２の影響を受けないので、立上りの急峻
な信号も充分伝送でき、高速再生時に比べて制御信号の
高域成分まで通過させて、パターン曲りに対する敏速な
追従動作を行なうことができるわけである。

【００２１】次に、スルーレート規制回路２の具体的な
動作について、図２の回路図及び図５の信号波形図を併
せ参照して説明する。入力端子IN（Ａ点）における入力
信号の立上り時点では NPN型のトランジスタTr₁ が導通
してエミッタからコンデンサＣ₁ に電荷が充電され、Ｂ
点の電位もそれに追従して急激に増加するが、立下りで
は、コンデンサＣ₁ の電荷は抵抗Ｒ₁ を通して放電され
るため、抵抗値の大きさに略比例して放電に時間がかか
る｛図５(B) 参照｝。これは立下りのスルーレートが、
立上りのスルーレートより低く規制されていることを意
味する。

【００２２】同様に PNP型のトランジスタTr_2,コンデン
サＣ_2,抵抗Ｒ₂ によって、立上りのスルーレートも規制
されるので、出力端子OUT(Ｃ点）における信号波形は図
５(C）のようになる。もし、図５(D) に示すような三角
波が入来した場合には、その立下りは急峻なので、Ｂ，
Ｃ点の電位は図５(E),(F) の如く鈍るが、立上りは充分
緩慢なので（高い周波数成分は含まれないので）規制を
受けない。また、図５(G）に示すような波形が入来した
場合には、その立上りは急峻なので、Ｃ点の電位は規制
を受け図５(I) の如く鈍るが、立下りは緩慢なので、規
制を受けず、変化は生じない。

【００２３】本発明のアクチュエータ駆動回路１におい
ては、このような特性を有するスルーレート規制回路２
をＬＰＦ３の前段に挿入，接続している。スルーレート
規制回路２は、前述した如く、入力信号の振幅及び立上
りが大きければ大きいほど高域カットの特性を持つた
め、後段のＬＰＦ３の遮断周波数は、通常再生時に必要
な帯域を確保できるように、従来回路１０における遮断
周波数より高く設定することが可能である。また、遮断
周波数を高く設定することにより、ＬＰＦ３の遅延時間
も短くすることができる。

【００２４】ここで、本発明回路１を用いて、高速再生
時にヘッド高さを変化させることにより、ノイズレス化
を行なったときの動作波形例を、従来回路１０と比較し
て図４に示す。図４(A) のD-FFは、ドラムの回転に同期
した信号であり、Ch（チヤンネル)1／Ch2 のどちらのビ
デオヘッドが、テープに当たって信号を再生しているか
を示す。図４で、D-FF＝Ｈ（ハイレベル）の時 Ch2のヘ
ッドが再生中で、D-FF＝Ｌ（ローレベル）の時 Ch1のヘ
ッドが再生中であるものとする。従って、図４(B) 及び
(C),(D) の波形は、夫々 Ch2側の入力駆動波形例及びア
クチュエータ変位波形例である。

【００２５】D-FF＝Ｈの時 Ch2側ヘッドはテープをトレ
ースしており、入力端子Inからの制御信号は、変速再生
時の再生速度に応じて、ノイズが出ないようにヘッド取
付け高さを制御するため、図４(B) のような三角波にな
っている。また、D-FF＝Ｌの時は、 Ch2側ヘッドはテー
プに接触していないため、この期間を利用して、次のヘ
ッドオン時の設定位置（偶数本先の同一アジマス記録ト
ラック）まで、ヘッド高さを戻している。従って、D-FF
＝Ｈの時の変位波形は重要であるが、D-FF＝Ｌの時の変
位波形は特に規制されない。

【００２６】ここで、図４(C) のように三角波の立下り
に高い周波数成分があり、これが共振周波数の成分を含
む場合、従来回路１０ではこれにより発生する共振がD-
FF＝Ｈの期間まで残ってしまう。一方、本発明回路１で
は、入力信号の振幅が大きいために、三角波の立下りが
スルーレート規制回路２によって制限されて急激には立
下がらないので、低い遮断周波数のＬＰＦを通したのと
同等の効果があり、共振が殆ど発生しない。

【００２７】これにより、通常再生時には、パターン曲
りに追従するように再生ヘッドを動かすことができ、ト
ラック全体に亙ってレベル低下部分のない、均一な再生
出力を得る。また、高速再生時には、再生ヘッドのトレ
ース軌跡が、同一アジマスで記録されているトラックと
一致するように、トレース軌跡の傾きを制御でき、変位
可能な範囲に亘ってトレースするようにトラッキング合
せが行なわれるので、例えば２倍速から７倍速にかけ
て、ＴＶ(Television)画面上にノイズバーが殆ど出な
い、良好な再生画像が得られる。

【００２８】

【発明の効果】叙上の如く、本発明のアクチュエータ駆
動回路によれば、駆動回路内に、スルーレートを適切に
規制する回路を追加し、入力信号の振幅（及び立上り速
度）に応じて駆動回路の周波数特性を変化させて、振幅
が大きいときは高域の減衰量を自動的に大きくしてい
る。これにより、高速再生時は、入力信号の振幅が大き
いために共振周波数付近の周波数成分は充分減衰され、
共振による変位誤差を一定範囲に抑えることができる。
また、通常再生時には、入力信号の振幅が小さいために
スルーレート規制部の影響を受けず、高速再生時に比べ
て、信号の高域成分まで通過させて、パターン曲りに対
する追従動作を行なうことができる等の、優れた特長が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクチュエータ駆動回路の一実施例を
示すブロック構成図である。

【図２】本発明回路の主要部であるスルーレート規制回
路の具体的回路構成図である。

【図３】従来の代表的なアクチュエータ駆動回路を示す
ブロック構成図である。

【図４】従来回路及び本発明回路において、高速再生時
にヘッド高さを変化させることによりノイズレス化を行
なったときの動作比較用信号波形図である。

【図５】スルーレート規制回路の動作説明用信号波形図
である。

【符号の説明】

１ アクチュエータ駆動回路 ２ スルーレート規制回路 ３ 低域濾波器（ＬＰＦ） ４ ゲイン調整回路 ５ 電流アンプ ６ アクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ドラムに取付けられる磁気へッドの取
   付け高さを可変するためのアクチュエータを有するヘリ
   カルスキャン方式ＶＴＲに用いられ、上記アクチュエー
   タを駆動するための，低域濾波器，ゲイン調整回路等を
   具備したアクチュエータ駆動回路であって、 入力信号が小振幅の時には周波数特性を高域まで延ば
   し、大振幅の時には高域の周波数特性を低下させるよう
   に、入力信号レベルの大小に応じて周波数特性を変化さ
   せるべくスルーレートを規制するスルーレート規制回路
   を更に備え、これを上記低域濾波器に直列接続したこと
   を特徴とするアクチュエータ駆動回路。