JPH063655B2 - デイジタル信号記録再生装置 - Google Patents

デイジタル信号記録再生装置

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JPH063655B2
JPH063655B2 JP61030119A JP3011986A JPH063655B2 JP H063655 B2 JPH063655 B2 JP H063655B2 JP 61030119 A JP61030119 A JP 61030119A JP 3011986 A JP3011986 A JP 3011986A JP H063655 B2 JPH063655 B2 JP H063655B2
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    • H03L7/104—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using an additional signal from outside the loop for setting or controlling a parameter in the loop

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はディジタル信号記録再生装置に係り、特に回転
ヘッドにより磁気テープにディジタル信号を記録、再生
し、また再生時に回転ヘッドと磁気テープとの相対線速
度を検出する手段を有するディジタル信号記録再生装置
に関する。
従来の技術 ディジタル変調された情報信号（例えばパルス符号変調
されたディジタル・オーデイオ信号）を回転ヘッドによ
り磁気テープ上に記録し、これを再生するディジタル信
号記録再生装置が従来より知られているが、その再生時
には再生信号を波形等化した後、フェーズ・ロックト・
ループ（ＰＬＬ）によってビットクロックを生成し、こ
のビットクロックにより再生信号からもとのディジタル
信号を復調する。このため、波形等化回路の周波数特性
やＰＬＬのロックレンジやキャプチャレンジは再生信号
のビットレートと関連するので、回転ヘッドと磁気テー
プの走行速度との相対線速度（以下、相対速度という）
を検出し、その検出結果に基づいて相対速度を一定に制
御するか、又は再生信号のビットレートが一定になるよ
うに上記の相対速度を可変制御する必要がある。また、
短時間で記録信号を検索するなどのために、記録時より
も高速の走行速度とされた磁気テープから既記録ディジ
タル信号を再生する高速再生時にも、記録時と同方向
（順方向）か逆方向にテープを走行させるので、上記の
相対速度の検出や制御が必要となる。
このため、テープ走行時に磁気テープに接触したロータ
リー・エンコーダの回転数に対応したパルスを発生さ
せ、これを計測することにより、テープ速度を検出する
ことが従来より行なわれていたが、この方式は部品の
精度管理が必要，高速送り時にエンコーダがスリップ
し易く、速度検出に誤差が生じる，軸受け等の摩耗に
よる経年変化によって速度検出に誤差が生じる，走行
系にエンコーダが付加されるため走行性能に影響する等
の欠点があった。また、回転ヘッドにより記録されるト
ラック以外のリニアトラックを形成し、そこに速度検出
用の信号を記録再生することも考えられるがリニアトラ
ック専用の固定ヘッドや記録再生回路が必要で、部品点
数が増えコストアップとなる。しかも、上記の方法はい
ずれも磁気テープの走行速度を検出するもので、前記相
対速度を検出する方式ではなかった。
このため、回転ヘッドの再生信号から相対速度を検出す
る方法が、例えば特開昭６０−２３１９５２号公報にて
提案された。この方式は高速送り時に回転ヘッドが１回
転する間に横切るトラック数を基にテープ速度を演算
し、これに対してリールモータの速度を制御し、上記相
対速度を一定に保つ方式である。
この方式によれば、異なるアジマス角をもつ２つの回転
ヘッドで記録後再生する場合、記録トラックが再生時の
回転ヘッドと同一のアジマス角の回転ヘッドにより記録
されたトラック（主トラック）を再生したときの再生Ｒ
Ｆ信号レベルと、異なるアジマス角の回転ヘッドにより
記録されたトラック（逆トラック）を再生したときの再
生ＲＦ信号レベルとが、アジマス損失効果の有無によっ
て大きく異なることより、トラックを横切って走査した
場合、再生ＲＦ信号の包絡線が変化することを利用して
横切るトラック数を計数し、それに基づいて相対速度を
検出するものである。
発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記の従来の相対速度検出方法は、高速送り
時に、再生ＲＦ信号の包絡線自体がうねりをもち易く、
またテープ速度の変動により出力レベルが変動するた
め、横切るトラックの数を計数するために再生ＲＦ信号
の包絡線の変化を検出し、波形整形するための、閾値の
設定値が極めて微妙となり、実用上問題があった。
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、相対速度を検
出することのできるディジタル信号記録再生装置を提供
することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明になるディジタル信号記録再生装置は、記録及び
通常再生時に回転ヘッドを所定回転数で回転させるヘッ
ド回転手段、再生信号中より特定の周波数領域の特定の
信号を周波数選択する手段，特定の信号の周期を計測す
る手段，再生信号のビットレートの正規化値を算出する
と共に回転ヘッドと磁気テープとの相対線速度を検出す
る手段とよりなる。
作用 ディジタル変調された情報信号と共に磁気テープに記録
されている上記特定の信号は回転ヘッドにより再生さ
れ、上記周波数選択手段により周波数選択されて計測手
段に供給され、ここでその周期が計測される。上記検出
手段は計測された特定の信号の周期に基づいて通常再生
時のビットレートで正規化された再生信号のビットレー
トの正規化値を算出し、また回転ヘッドと磁気テープと
の相対線速度を検出する。また、高速再生時には上記検
出手段の検出出力に基づいてリールモータやフェーズ・
ロックト・ループのロックレンジが制御される。
実施例 第１図は本発明になるディジタル信号記録再生装置の第
１実施例のブロツク系統図を示す。同図中、カセット１
内より引き出された磁気テープ２は、記録、再生時に例
えば直径３０mmのヘッドドラム３に所定角度（例えば９
０゜）に亘って添接巻回される。この磁気テープ２に
は、互いに異なるアジマス角の２個の回転ヘッドにより
交互にディジタルオーディオ信号がテープ長手方向に対
して傾斜するトラックを順次に形成して記録されてい
る。この傾斜トラックには１ブロツクを例えば288ビッ
トとすると全部で196ブロツクの信号が１本のトラック
当り記録され、そのうち上記のディジタルオーディオ信
号（例えば標本化周周波数４８kＨｚ，量子化ビット数
１６ビット）がパリティや同期ビット等と共に例えば12
8ブロツク各トラックの中央に夫々記録され、各１本の
トラックのディジタルオーディオ信号記録領域の前後の
残りの６８ブロツクの領域には各々マージン，サブコー
ド，オートトラッキングコードなどが記録されている。
ここで、伝送周波数ｆchは例えば9.408ＭＨｚで、各ト
ラックに記録されている信号は、オートトラッキングコ
ード以外は、(1/2)・ｆch，(1/6)・ｆch等であるのに対
し、オートトラッキングコードとして記録される第１及
び第２の同期信号はｆch／１８及びｆch／１２、イレー
ズ信号はｆch／６，パイロット信号はｆch／７２に周波
数が選択されている。すなわち、オートトラッキングコ
ードが記録される領域域（所謂ＡＴＦ領域）には、アジ
マス損失効果の比較的少ない低周波数の信号が記録さ
れ、その中でもパイロット信号は他の信号と周波数が大
きく異なり、特に低周波数であり、どちらの回転ヘッド
でも再生できるようになっている。
一方、テープ高速送り時のビットレートについてみる
と、例えばヘッドドラムの回転を記録時と同一の回転数
に保持し、再生時のテープ走行速度を記録時と異ならせ
た場合、記録時のテープ走行速度が回転ヘッドの線速度
（周速）に対し充分小さいとみなし、またアジマス角度
を無視すると、通常再生時の値で正規化された高速再生
時のビットレートの正規化値ｒBは次式で表わせる。
（ただし、Ｎ：テープの倍速比，ＶNP：通常再生時のテ
ープ走行速度，ＶH：回転ヘッドの周速，θ：トラッキ
ングアングル） なお、(1)式中、テープの倍速比Ｎはテープ走行方向が
順方向のとき負，逆方向のとき正の値となる。
いま、テープ走行速度を200倍速（すなわち、Ｎ＝±20
0）と、またＶNP＝8.15mm／ｓ，ＶH＝3.133ｍ／ｓ，θ
＝６゜22′59″とすると、前記ｒBは(1)式より１±0.52
程度となる。前記した如く、パイロツト信号は最も低い
周波数の記録信号で次に周波数の低い第１の同期信号の
１／４倍の周波数であるため、200倍速程度以下のテー
プ走行速度であれば、再生信号を観測してパイロット信
号を判別することは可能である。
再び第１図に戻って説明するに、本実施例はヘッドドラ
ム３の回転数を記録時のそれと同一回転数（例えば2000
rpm）に保持し、高速再生を行なう例である。ヘッドド
ラム３の回転面に180゜対向して取付けられた２個の回
転ヘッドにより磁気テープ２から再生された再生信号は
ヘッドアンプ４を通して低域フィルタ５に供給され、こ
こで低周波数信号のみ取り出された後、コンパレータ６
により矩形波に変換されてカウンタ７及び８に夫々供給
される。
一方、ドラムパルス発生器９によりヘッドドラム３の回
転速度に応じた周期のドラムパルスが取り出され、ＡＴ
Ｅゲート信号発生器１０に供給される。ＡＴＦ領域はヘ
ッドドラム３の回転数が一定の場合、一定のタイミング
で再生されるため、概略ＡＴＦ領域であることを示すゲ
ート信号がＡＴＦゲート信号発生器１０より取り出され
てカウンタ７及び８に夫々供給される。これにより、カ
ウンタ７及び８はこのゲート信号の入力期間（ＡＴＦ領
域内）でのみ再生信号を計測し、パイロット信号を信頼
性高く検出することができる。
カウンタ７は水晶発振器１１より取り出された、周波数
ｆch（ここでは、9.408ＭＨｚ）のパルス列をクロック
として供給され、コンパレータ６よりの再生信号とＡＴ
Ｅゲート信号発生器１０よりのゲート信号の入来期間の
みこのクロックを計数する。通常再生時においては、再
生パイロット信号一周期当りのこの計数値ＮPは上記の
クロックで計数すると「７２」であるが、高速再生時の
再生パイロット信号の一周当りの計数値ＮSは200倍速程
度までの前記ｒBを順方向走行時は １−0.6≦ｒB≦１ (2) 逆方向走行時 １≦ｒB≦１＋0.6 (3) とみなすと、順方向走行時は概略 ７２≦ＮS≦180（＝７２／0.4） (4) であり、逆方向走行時は概略 ４５（＝７２／1.6）≦ＮS≦７２ (5) となる。
パイロット信号選択回路１２は上記のカウンタ７の計数
値が(4)式又は(5)式で示すＮSの範囲内の周期の再生信
号は、パイロット信号であると見做して上記計数値を演
算処理回路１３へ供給し、上記範囲外の値の周期をもつ
信号は別の信号であるとして上記計数値の伝送を阻止す
る。この場合、システムコントローラ１４よりの信号に
基づき、順方向走行での高速再生時はカウンタ７の計数
値が(4)式で示す値ＮSの範囲内にあり、また逆方向走行
での高速再生時には(5)式で示す値ＮSの範囲内にあるこ
とに限定することによって、よりパイロット信号の検出
の信頼性を高めることができる。
一方、カウンタ８は後述するＰＬＬ１６より取り出され
た信号をクロックとして供給され、これをＡＴＦゲート
信号及びコンパレータ６の出力信号入来期間計数する。
このＰＬＬ１６の出力信号周波数は通常再生時には前記
周波数ｆch（ここでは9.408ＭＨｚ）であり、高速再生
時には前記相対速度に応じて変化し、前記ｒBと同じ変
化をする。従って、カウンタ８の計数値は通常再生時は
「７２」であり、また高速再生時もＰＬＬ１６がロック
動作している限り、「７２」又はそれに極めて近い値を
示す。このカウンタ８の出力信号（計数値）は演算処理
回路１３へＰＬＬ１６が正常に動作しているか否かを判
別する信号として供給される。
演算処理回路１３はパイロット信号選択回路１２よりの
計数値ＮSを予め既知の値ＮP（＝７２）とより ｒB＝ＮP／ＮS (6) なる式に基づいてｒBを算出し（換言すると、テープ走
行速度を検出し）、この値ｒBが前記(2)式又は(3)式の
不等式の範囲内に収まるように、又はｒBを(1)式に代入
して求めたＮが所定の値（ここでは200）になるよう
に、リールモータ駆動回路１７よりリールモータ１８へ
供給される駆動電圧を可変制御する。これにより、高速
再生時の磁気テープ２の走行速度が制御され、テープの
暴走を防ぐことができる。
また、演算処理回路１３は高速再生時のビットレートの
正規化値ｒBに対応して、波形等化回路１５の周波数特
性を所定の特性に変更すると共に、ＰＬＬ１６のロック
レンジを公知の手段により切換える。波形等化回路１５
はヘッドアンプ４より取り出された再生ＲＦ信号の波形
等化を行なう回路であり、ディレイラインを用いて構成
されることが多い。このディレイラインとしてＣＣＤ
（チャージ・カップルド・デバイス）を使用した場合、
周知の如く遅延時間はそのクロック周波数（サンプリン
グの周期）とＣＣＤの段数とによって定まるから、演算
処理回路１３により算出されたｒBの値に応じて、上記
のサンプリングの周期をｒBの値により動作を切換えら
れるＰＬＬ１６のＶＣＯの発振周波数で制御する構成と
してもよい。
波形等化回路１５の出力信号は第２図に示す如き構成の
ＰＬＬ１６内のレベル比較器２０に供給され、ここでデ
ィジタル信号に変換された後データラッチ２１及び位相
比較器２２に夫々供給される。位相比較器２２はレベル
比較器２０よりの再生ディジタル信号と電圧制御発振器
（ＶＣＯ）２４よりの出力信号との位相差に応じた誤差
電圧を発生し、それを低域フィルタ２３を通してＶＣＯ
２４に制御電圧として印加し、その発振周周波数を可変
制御する。ＶＣＯ２４の出力信号は、またクロックとし
てディジタル系及びカウンタ８へ出力されると共に、デ
ータラッチ２１にラッチパルスとして印加され、再生デ
ィジタル信号をラッチさせる。このデータラッチ２１の
出力信号は再生ディジタルデータとしてディジタル系へ
出力される。
上記のＰＬＬ１６のロック周波数は通常再生時は9.408
ＭＨｚの伝送周波数ｆchであるが、高速再生時は前記し
た如くそのビットレートの変化率ｒBに比例した伝送周
波数ｆchである。特に高速再生時はＰＬＬ１６のロック
レンジは広く設定されるため、伝送周波数ｆchの高調波
でロックしてしまったり、ＰＬＬの入力信号とＶＣＯ２
４の出力信号とが或る一定の周波数比率でロックしてし
まうことがあり、そのような場合にはデータの取り込み
が正常にできなくなる。
そこで、本実施例ではＰＬＬ１６の正常動作時の出力信
号周波数（ＶＣＯ２４の出力信号周波数）は、高速再生
時にも通常再生時と同じように、再生パイロット信号周
波数の７２倍の伝送周波数ｆchであることに鑑み、ＶＣ
Ｏ２４の出力信号をカウンタ８で計数し、その計数値が
「７２」又はその付近の値であるときはＰＬＬ１６は正
常動作をしているものと判断し、他方、計数値が「７
２」より大幅にずれた場合はＰＬＬ１６が異常動作をし
ていると判断するような構成としてある。
すなわち、本実施例において、カウンタ７の出力計数値
に基づいて、演算処理回路１３は前記値ｒBに対応した
制御電圧をＶＣＯ２４に印加して、上記のカウンタ８の
計数値を常時チェックし、カウンタ８の計数値が「７
２」より大幅にずれた場合は、演算処理回路１３より位
相比較器２２へ制御信号を一定時間供給し、位相比較器
２２の出力誤差電圧を一定時間強制的にハイレベル又は
ローレベルにし、ＶＣＯ２４の制御電圧を正常な値に補
正する。
なお、高速再生時の指示により、システムコントローラ
１４よりリールモータ駆動回路１７を通してリールモー
タ１８へ印加される駆動電圧によってリールモータ１８
が高速で回転を開始する。この場合、アクセスタイムを
短縮し、かつ、目標位置における停止精度を向上するた
めに、現在位置と目標位置との間のテープ走行距離に応
じてテープ走行速度（リールモータ１８の回転速度）を
制御することが望ましいが、テープ走行速度の目標値と
検出したテープ走行速度とを比較し、その比較結果に基
づいてリールモータ１８を加速又は減速するようなテー
プ速度制御にも応用が可能である。
次に、本発明の第２実施例について第３図に示すブロッ
ク系統図と共に説明する。同図中、第１図と同一構成部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施例
は高速再生時に磁気テープ２を記録時の200倍程度の高
速で走行させると共に、その走行速度に対応させて再生
信号のビットレートを通常再生時のビットレートと略同
程度にするため、システムコントローラ２６の出力信号
によりドラムモータの回転数も変化させるよう構成した
場合の例である。
高速再生時の再生信号のビットレートを通常再生時と同
程度とするための、通常再生時の値で正規化された高速
再生時の回転ヘッドの回転数ｒHは、回転ヘッドの周速
に比べて通常のテープ走行速度が充分遅いと見做し、ま
たアジマス角度を無視すると次式で表わされる。
上式は(1)式と同様に、右辺第２項のＮの値が順方向走
行のとき負，逆方向走行のとき正の値となり、よって例
えば200倍速再生のときは、前記ｒHは１±0.52程度とな
る。
本実施例では、例えば200倍速の順方向再生のときに
は、最初、システムコントローラ２６の出力信号によ
り、順方向に適当な高速度で磁気テープ２をヘッドドラ
ム３に巻回したまま走行させる一方、ヘッドドラム３の
回転数が記録時又は通常再生時の1.52倍程度で回転制御
される。
次に演算処理回路２７で第１実施例と同様にしてパイロ
ット信号選択回路１２より取り出された再生パイロット
信号の周期の計数値から再生信号のビットレートの正規
化値ｒBを算出し（換言すると前記相対速度を検出
し）、その値が通常再生時と同一の値となるようにリー
ルモータ駆動回路１７へ制御信号を送出する。この結
果、再生信号のビットレートが通常再生時と同一の値と
なるように加速あるいは減速され、テープ走行速度が記
録時又は通常再生時の200倍の速度に制御される。
本実施例では、ヘッドドラム３の回転数（すなわち、回
転ヘッドの回転数）が倍速比に応じて可変されて前記相
対速度が記録時や通常再生時と同一となるようにされる
ため、前記ＡＴＦの領域の再生タイミングとドラムパル
スの位相との関係は倍速比に応じて夫々異なることにな
るが、システムコントローラ２６より倍速比に応じた信
号をＡＴＦゲート信号発生器２８に供給することによ
り、ＡＴＦゲート信号発生器２８より、ＡＴＦ領域の再
生区間を概略示すようなゲート信号を発生することがで
きる。
また、波形等化回路２９及びＰＬＬ３０は再生信号のビ
ットレートが一定であるから、特性やロックレンジは固
定されており、ＰＬＬ３０より再生ディジタルデータ及
びクロックが再生出力される。ただし、ＰＬＬ３０内の
ＶＣＯは、前記カウンタ８の計数値に基づいた演算処理
回路２７の出力信号により、異常動作をしているときに
制御され、ＰＬＬ３０が伝送周波数ｆchをロックするよ
うな正常動作をするように補償される。
更に、本実施例においても、テープ走行速度はアクセス
性を高めるため、数段階に制御することは有効である。
発明の効果 上述の如く、本発明によれば、パイロット信号の如き記
録信号中の他の信号と周波数を異にする特定周波数の信
号を再生してその周期を計測し、それにより再生信号の
ビットレートの正規化値を算出するようにしたので、回
転ヘッドと磁気テープとの間の相対線速度を検出するこ
とができ、クロックの計数によって上記特定周波数の信
号の周期を計測しているから、従来の如き再生ＲＦ信号
の包絡線のレベル変化を検出する装置に比し、閾値の設
定の問題はなく正確な相対速度の検出ができ、更に速度
検出専用の信号の記録リニアトラックやヘッドなどが不
要であるから、リニアトラックの記録領域を情報信号記
録領域に確保することができ、しかも安価に構成し得る
等の特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第３図は夫々本発明の各実施例を示すブロッ
ク系統図、第２図は第１図図示ブロック系統中の要部の
一実施例を示すブロック系統図である。 ２…磁気テープ、３…ヘッドドラム、７，８…カウン
タ、１０，２８…ＡＴＦゲート信号発生器、１１…水晶
発振器、１２…パイロット信号選択回路、１３，２７…
演算処理回路、１５，２９…波形等化回路、１６，３０
…フェーズ・ロックト・ループ（ＰＬＬ）、１８…リー
ルモータ、２２…位相比較器、２４…電圧制御発振器
（ＶＣＯ）。
フロントページの続き (72)発明者 速水 淳 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−256986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32254（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディジタル変調された情報信号と共に該デ
    ィジタル変調された情報信号とは異なる周波数領域の特
    定の信号を回転ヘッドにより磁気テープに記録し、これ
    を再生する装置において、記録及び通常再生時に前記回
    転ヘッドを所定回転数で回転させるヘッド回転手段と、
    再生信号中より上記特定の信号を周波数選択する手段
    と、周波数選択された該特定の信号の周期を計測する計
    測手段と、計測された該特定の信号の周期から通常再生
    時のビットレートで正規化された再生信号のビットレー
    トの正規化値を算出すると共に回転ヘッドと磁気テープ
    との相対線速度を検出する手段とよりなることを特徴と
    するディジタル信号記録再生装置。
  2. 【請求項２】前記ヘッド回転手段は、高速再生時におい
    て前記回転ヘッドの回転数を前記所定回転数に保ち、前
    記検出手段は検出した前記ビットレートの正規化値に応
    じて少なくとも再生信号中からクロック及びディジタル
    データを出力するフェーズ・ロックト・ループのロック
    レンジを通常再生時のロックレンジとは異ならせること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジタル信
    号記録再生装置。
  3. 【請求項３】前記ヘッド回転手段は、高速再生時におい
    て前記回転ヘッドをテープ走行速度に対応した回転数で
    回転させ、前記検出手段は、検出した前記ビットレート
    の正規化値が一定となるようにリールモータの回転を制
    御する制御信号を送出することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載のディジタル信号記録再生装置。
  4. 【請求項４】前記検出手段は、再生信号中からクロック
    及びディジタルデータを出力するフェーズ・ロックト・
    ループの出力信号周波数と前記特定の信号の周波数とが
    一定の比率となるように該フェーズ・ロックト・ループ
    を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のディジタル信号記録再生装置。
  5. 【請求項５】前記特定の信号は記録信号中、最も低周波
    数の回転ヘッドトラッキング用パイロット信号であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジタル
    信号記録再生装置。
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