JPH0640374B2

JPH0640374B2 - 磁気録画再生装置

Info

Publication number: JPH0640374B2
Application number: JP60167936A
Authority: JP
Inventors: 吉朗土山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-30
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS6228956A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は回転ヘッド型磁気記録再生装置、例えばビデオ
テープレコーダ（ＶＴＲ）における、トラッキング制御
方法に関するものであり，特に、再生ヘッドを圧電素子
などの電気−機械変換素子上に搭載し、再生ヘッドが記
録磁化軌跡上を追従して走査する方式のＶＴＲに関する
ものである。

従来の技術「８ミリビデオ」と称されるＶＴＲのフォーマットにお
いては、それまでのフォーマットと異なり、コントロー
ルトラックはなく、回転ヘッドで、映像信号に重畳して
トラッキング用パイロット信号を記録し、再生時には、
このパイロット信号により、トラッキング制御を行なっ
ている。この方法の場合は、トラッキング誤差信号が、
トラックの曲り等にも対応するため、この誤差信号によ
り、圧電素子などを用いて、再生ヘッドを変位させてや
れば、ヘッドはトラック曲りに追従して走査される。こ
の方法は、狭トラック記録における機械的互換性を保証
するものである。

さて、従来における、この構成を第５図に示す。まず、
走行すべき速度、すなわち速度指令により速度基準値が
１０２において求められる。基準値としては、モータ１
０８の回転数に比例したパルスを発生する周波数発電器
（ＦＧ）の周期などがある。この場合は周期を倍速比Ｎ
で除算した値を基準値とする。このようにして得られた
速度基準信号は、速度検出器１０９より得られた速度信
号と、速度比較器１０３により、速度比較される。速度
比較出力は、ゲイン補正器１０４に入り、任意の速度に
おいて、速度制御系のループゲインが一定になるように
補正される。（速度基準により、速度比較ゲインが変化
するためである。これは、例えば、ナショナルテクニカ
ルポート(National Technical Report)第２８巻３号
（昭和５７年６月）橋本他，「ＶＴＲの信号処理および
制御用ＩＣ」などに記載されている。）ゲイン補正器１
０４により得られた速度誤差信号は、加算器１０５に送
られ、トラッキング誤差信号と加算される。加算された
誤差信号は、補償フィルタ１０６を経て駆動回路１０７
に送られ、キャプスタンモータ１０８を駆動する。この
モータ１０８の回転速度を速度検出器１０９により検出
し、フィードバックすることにより速度制御系を構成し
ているものである。一方、回転位相に注目すると、ま
ず、ブロック１１０において、モータ１０８の回転をテ
ープ走行位相に変換する（これは、単なる換算であ
る）。さて、ブロック１１０の出力として得られたテー
プ走行位相量とヘッドアクチュエータサーボ装置１１３
より得られたヘッド変位量の差を加算器１１１で求め、
再生ヘッドとテープとの相対変位量が得られる。（実際
にこのような演算を行なっているのではないが、信号の
流れという形で表現したためである。）この相対変位量
が決まると、トラッキング誤差検出器１１２により、ト
ラッキング誤差信号が得られる。このようにして得られ
たトラッキング誤差信号は、キャプスタンモータ１０８
の速度誤差信号と加算されて、補償フィルタ１０６に送
られると共に、ヘッドアクチュエータサーボ装置１１３
に送られて、圧電素子などによるトラック曲り追従を行
なう。

第６図は、ヘッドアクチュエータサーボ装置１１３の構
成を示すブロック図である。比較器１２０はトラッキン
グ誤差信号とδＴ遅延器１２３の出力信号とを比較し、
その結果を微少修正器１２１へ送る。微少修正器１２１
では、δＴ遅延器１２３の出力信号値を比較器１２０の
比較結果に応じて微少修正し、修正結果を（１フレーム
−δＴ）遅延器１２２へ送る。（１フレーム−δＴ）遅
延器１２２の出力は加算器１２５に送られて、プリセッ
ト波形発生器１２８の出力信号と加算されて駆動回路１
２６に送られてヘッドアクチュエータ１２７を駆動し、
再生ヘッドを変位させる。また、（１フレーム−δＴ）
遅延器１２３の出力はδＴ遅延器１２３に送られてい
る。したがって微少修正器１２１の出力は、合計１フレ
ーム期間遅延されて、再び比較器１２０，微少修正器１
２１へ戻ってくることになる。なお、後段の駆動回路１
２６，ヘッドアクチュエータ１２７の位相遅れを補正す
るためにδＴだけ手前から信号を取出しているものであ
る。

次にプリセット波形発生器１２８の動作について説明す
る。プリセット波形は、記録速度に対して、異なる速度
で再生しようとすると、トラックが曲っていなくても、
ヘッドはトラックを横切って走査してしまうので、これ
を防止するために用いるものである。第７図は、記録ト
ラック及び正及び逆方向の３倍速再生時のヘッド走査軌
跡を示すものである。第７図において、a₁,a₂…a₅で示
される破線は正方向の３倍速再生時のヘッド走査軌跡で
あり、b₁,b₂…b₄で示される一点鎖線は逆方向の３倍速
再生時のヘッド走査軌跡である。このように、ヘッドア
クチュエータがない場合には、異なる速度で再生しよう
とすると、ヘッドは記録トラックを横切って走査する。
このため、正方向３倍速再生時には走査軌跡ａ_５をヘッ
ドアクチュエータにより点線で示すｃ_５のように走査さ
せる。同様に、逆方向３倍速においても、走査軌跡ｂ_１
をヘッドアクチュエータにより点線で示すｃ_１のように
走査させる。このように走査を変更させれば、記録トラ
ックが曲っていなければ、ヘッドはトラック上を走査す
ることができる。このように変位させる波形を速度に応
じて発生させるのがプリセット波形発生器１２８であ
る。なお、このプリセット波形の計算方法は、先に提案
した特願昭５９−１４７８０１号（特開昭６１−２６３
７８号）明細書に詳細が記されており、ここでの説明は
省略する。さて、このプリセット波形を駆動回路１２６
を通してヘッドアクチュエータ１２７に加えることによ
り、トラッキング誤差検出器１１２より得られるトラッ
キング誤差信号はテープ送り位相の誤差とトラック曲り
情報のみとなり、任意の再生速度においても、信号が同
じ意味をもつようになる。

第８図は第６図に示したヘッドアクチュエータサーボ装
置における、トラッキング誤差信号を入力してから、駆
動回路１２６へ信号を送るまでの部分を伝達関数を用い
てブロック線図化したものである。ただし、このブロッ
ク線図においては、プリセット波形発生器１２８からの
信号は省略すると共に、δＴ遅延器１２３の手前から取
出している出力を等価的にδＴ遅延器１２３の後から取
出して、δＴ進ませている。なおＴｆはフレーム期間で
ある。まず第８図(a)において、入力信号Ｘは比較器に
相当する点２０１によりフィードバック値と比較され
て、微少修正信号発生器２０２に送られる。これはリレ
ー要素といわれる非線形要素である。ここで入力に応じ
て微少量＋Δ／−Δを得る。次に加算器２０３において
フィードバック信号に加えることにより、修正動作とな
る。修正された信号は、遅延器２０４に送られる。遅延
器２０４の出力はフィードバックして比較器２０１，加
算器２０３に戻されると共に、等価的δＴ進み器２０６
に入力され、その出力として、出力信号Ｙを得る。第８
図(b)は、同図(a)における、マイナーフィードバックル
ープを等価変換を用いて消去したものである。第８図
(c)はさらにフィードバックループを完全になくなるよ
う変形したものである。ここで＋Δ／−Δのリレー要素
は、記述関数を用いて表わしている。

さて、このブロックの周波数特性を第９図に示す。これ
は、第８図(c)よりＳ＝ｊ・２πｆ（j²＝−１）なる変
換により、周波数における振幅特性を示したものであ
る。入力信号Ｘの振幅により特性のちがいが見られる
が、直流及びフレーム周波数の整数倍で、利得が１であ
り、それ以外の周波数では、急激に利得が低下してい
る。

さて、このようなヘッドアクチュエータサーボ装置を併
用した、トラッキング制御系を考えてみる。まず、キャ
プスタンモータによるトラッキング制御系は、トラッキ
ング誤差信号により、送り速度を変えるものであり、送
り速度を積分すれば送り位相になることより、制御系は
積分型になる。すなわち直流でのゲインは無限大であ
る。ただし、この制御系は、モータの特性上、周波数特
性を上げることは困難である。一方、ヘッドアクチュエ
ータによるトラッキング制御系は、直流及びフレーム周
波数の整数倍の周波数のみを制御する一種のクシ型フィ
ルタ特性となっている。

このようなヘッドアクチュエータサーボを併用した、ト
ラッキング制御系の周波数応答を第１０図に示す。すな
わち、周波数の低いところでは、キャプスタンモータに
よるトラッキングが有効であり、周波数の高いところで
は、ヘッドアクチュエータによるトラッキングが有効に
なるものである。さて、トラッキング制御系において、
直流成分はキャプスタンモータ及びヘッドアクチュエー
タのいづれも有効になるが、モータを用いるトラッキン
グ制御系は、一般に積分項を含むため、直流における利
得は無限大となり、実質的にはキャプスタンモータによ
るトラッキングが有効になる。すなわち、直流成分の誤
差信号が発生しても、積分されてフィードバックされる
ため、実質、モータの制御系のみで直流成分は打消され
てしまうものである。

発明が解決しようとする問題点以上説明した、従来例において、次のような問題点があ
る。それは、記録時のテープ速度と再生しようとうるテ
ープ速度のもととなる基準がずれている場合である。こ
れは、例えば、記録するＶＴＲと再生するＶＴＲとが異
なる場合などに発生し得るものである。原因としてはテ
ープ送りを行なうキャプスタン軸の径の誤差などが挙げ
られる。この誤差が極度に大きくない場合は、トラッキ
ング誤差信号により、速度誤差信号を変化させて、等価
的に記録時の速度基準を得ることができ、テープを記録
時と同一速度に移送することができる。ところで、この
場合、トラッキング誤差により、速度基準のずれを補償
しているわけであり、トラッキング誤差信号は、ずれに
対応する分だけ中心値より、ずれていることになる。と
ころがこのトラッキング誤差信号はヘッドアクチュエー
タサーボでも用いており、このままでは、ヘッドアクチ
ュエータによるヘッド変位に、基準のずれに比例して直
流成分を生じることになる。これは従来例で説明した、
直流成分はモータ制御系で打消されるという内容とは異
なる。この場合は、基準のずれに応じて発生した直流成
分を除いて、それ以外の直流成分はモータ制御系で打消
されることになる。さて、一般にヘッドアクチュエータ
としては貼合わせ型圧電素子が用いられており、直流成
分を長時間印加することは、素子の寿命，特性を劣化さ
せる原因となる。このため、圧電素子への直流成分印加
は避けなければならない。

また、テープ速度のずれがさらに大きくなると、トラッ
キング誤差信号が中心からさらに大きくずれなければな
らない。ところで、トラッキング誤差により速度基準を
最大どれだけ変えているかを考えてみると、速度基準を
モータＦＧの周期とし、Ｎを倍速再生比とすると、次の
関係がある。

これは、Ｎ倍速再生において、比較ゲイン補正N²と基準
周期が1/Nとなるためである。このため、１倍速再生に
おいて例えば１０％の速度ずれまではトラッキング制御
ができても、５倍速再生時には２％の速度ずれまでしか
トラッキング制御できないことになり、高速再生時に
は、トラッキング制御の余裕が少なくなってしまう。

問題点を解決するための手段本発明は、従来のかかる欠点を克服するため、ヘッドア
クチュエータに印加する直流成分を検出する手段と、こ
の検出手段の検出結果により、速度基準のずれ方向を判
別し、速度基準を微少修正させる手段を備えたものであ
る。

作用記録されたテープ速度と再生しようとする速度基準との
ずれがあまり大きくない場合には、ヘッドアクチュエー
タに印加する直流成分は、このずれに対応しているた
め、直流成分検出器の検出結果により、速度基準値を微
少修正していけば、ずれは結果として解消される。

また、速度基準のずれが大きい場合でも、トラッキング
誤差信号は、不安定でテープ位相が進み状態になったり
遅れ状態になったりしているが、ヘッドアクチュエータ
に印加する直流成分は、ずれの方向を示しているため、
やはり同一の方法で、ずれは結果として解消される。す
なわち、トラッキング誤差信号が速度と同じずれ方向の
ときと、逆のずれ方向のときとでは、出現する頻度が異
なるため、結果として、ヘッドアクチュエータに印加す
る直流成分には、ずれの方向が現われる。これにより、
ずれを解消することができる。

実施例第１図は、本発明における一実施例の全体構成を示すブ
ロック図である。記録時と同一の速度基準値は、加算点
１を経て、速度指令設定器２により、実際の速度基準値
となる。この速度基準値と速度検出器９より得た速度信
号とが速度比較器３において速度比較される。このよう
にして得られた速度誤差信号は、速度比較器３のゲイン
が速度指令に応じて変わるので、ゲイン補正器４によ
り、常にゲインが一定になるよう変換される。この後、
加算器５により、トラッキング誤差信号を加算し、補償
フィルタ６，駆動回路７を経て、キャプスタンモータ８
を駆動する。そして速度検出器９により速度フィードバ
ックを行ない、速度制御系を構成している。一方、キャ
プスタンモータ８の回転をブロック１０においてテープ
走行位相に換算し、ヘッドアクチュエータサーボ装置１
３による、ヘッド変位との相対差を加算器１１により得
る。すなわち、テープ上のトラックとヘッドとの相対位
置が得られる。この相対位置は、トラッキング誤差信号
検出器１２により、トラッキング誤差信号に変換され
る。このようにして得られたトラッキング誤差信号は、
加算器５により、速度誤差信号に加えられて、キャプス
タンモータ８によるトラッキング制御系を構成すると共
に、ヘッドアクチュエータサーボ装置１３に送られ、ヘ
ッドアクチュエータによるトラッキング制御系を構成す
る。一方、ヘッドアクチュエータサーボ装置１３より、
ヘッドアクチュエータに印加している直流成分を直流成
分検出器１４により検出し、判別器１５によりレベル判
別を行なう。その判別結果により、速度基準微少修正器
１６により、記録時と同一の速度基準値に対する微少修
正値を決定し、加算点１において、速度基準の修正を行
なう。

第２図は、ヘッドアクチュエータサーボ装置１３，直流
成分検出器１４の構成を示したブロック図である。δＴ
遅延器２３の出力値と、トラッキング誤差信号とは比較
器２０にて比較され、その結果を微少修正器２１へ送
る。微少修正器２１では、δＴ遅延器２３の出力値を比
較結果に基づいて微少修正し、修正値を（１フレーム−
δＴ）遅延器２２へ送る。この遅延器２２の出力は加算
器２５により速度指令に応じたトラック横切り補正信号
を発生するプリセット波形発生器２８の出力信号と加算
され、駆動回路２６に送られ、ヘッドアクチュエータ２
７を駆動し、ヘッド変位を得る。さらに（１フレーム−
δＴ）遅延器２２の出力はδＴ遅延器２３に送られて、
比較器２０，微少修正器２１にフィードバックされるた
め、トラッキング誤差入力に対しては、１フレーム前の
値との比較修正になる。さて、このとき、（１フレーム
−δＴ）遅延器２２，及びδＴ遅延器２３に保存されて
いる信号の平均値をとれば、直流成分に対応したものに
なる。例えば、第２図で示す構成例は、駆動回路２６，
ヘッドアクチュエータ２７を除けば、ディジタル回路に
より実現することが容易である。この場合、各遅延器２
２，２３はシフトレジスタなどで実現できる。このた
め、シフトレジスタの各段の加算平均を求めれば、直流
成分は容易に検出できる。

第３図は、直流成分検出器から、レベル判別，速度基準
値の微少修正値の決定までを示す、フローチャートであ
る。まず、この図において、ε及びΔは共に正の微少量
である。まずステップ３０において、１フレーム遅延器
（２２，及び２３）の内部における各標本化値の加算平
均を求める。この平均値が、微少量εより大きければス
テップ３１の判断により、ステップ３３に進み、速度基
準のシフト量を−Δだけ微少修正する。また平均値が微
少量−εより小さければ、ステップ３２の判断によりス
テップ３４に進み、速度基準のシフト量を＋Δだけ微少
修正する。平均値がほぼゼロであれば何もしなくてよ
い。以上が第３図の流れである。この処理は、フローチ
ャートで示したように、ソフトウェアでも容易に実現で
きるものである。以上の処理により、速度基準をどれだ
けシフトするかが決定したことになる。なお、この処理
は、特に高速演算を行なう必要はない。なぜならば、１
フレーム遅延器（２２及び２３）の値は、微少修正によ
り変化するため、急激には変化しないためである。

第４図は、第３図で得られた速度基準のシフト量によ
り、速度指令に基づく、実際の速度基準の算出手順を示
したフローチャートである。これは、第１図における加
算点１及び速度指令設定器２に対応するものである。ま
ず、ステップ４０において、第３図により得られた、速
度基準シフト量を用いて、記録時の速度に相当する速度
基準を変える。次にステップ４１において、速度指令値
（倍速比；Ｎ）を用いて実際の再生による速度基準値を
算出し、速度比較器３へ送り出す。ここでは、速度検出
方法を周波数発生器とし、その出力の周期を比較するも
のとし、速度指令に対しては、修正された記録時の速度
に相当する速度基準を倍速比；Ｎで除算を行なう。この
ため、一旦、記録時のテープ速度がわかると、速度指令
を変えても、全く問題を生じないことがわかる。

以上が本発明の実施例の説明である。以上は、記録時の
テープ速度と再生時の速度基準とが一致せず、トラッキ
ング誤差信号が直流成分を有している場合の説明であっ
たが、さらに記録時のテープ速度と再生時の速度基準と
のずれが大きくなり、トラッキング誤差信号により、キ
ャプスタンの位相引込みができなくなる場合でも有効で
ある。以下、これについて説明する。

記録時のテープ速度と再生時の速度基準のずれが大きく
なり、位相引込みが不可能になると、いわゆる、位相流
れ状態となり、トラッキング誤差信号は、テープ送り位
相進み状態になったり、テープ送り位相遅れ状態になっ
たりする。さて、この位相情報によりテープ送り速度を
変化させているため、速度基準のずれの方向と現在得ら
れている位相誤差による速度可変方向とが互いに同一方
向である場合と、互いに逆方向である場合とでは、トラ
ッキング誤差信号の流れる速度（進み状態と遅れ状態と
を繰り返す速度）が異なる。このため、位相流れ状態に
おいても、１フレーム遅延器（２２及び２３）の内部の
値は、微少修正を繰返していけば、速度基準のずれ方向
を示していることになる。すなわち、確率的に位相進
み，遅れのどちらがよく出現するかを知ることができ
る。この原理を用いて、速度基準を修正していけば、基
準のずれは解消される。

発明の効果以上説明したように、本発明は、従来例の欠点を克服す
るものであり、すなわちトラッキング制御系の引込み範
囲を拡大することができるものであり、各ＶＴＲにおけ
る記録時のテープ速度の差を吸収でき、しかも、ヘッド
アクチュエータの信頼性をも向上できるものであり、そ
の効果は大きい。

また、本発明では、従来と同じトラッキング制御系を有
し、さらにアクチュエータ印加信号より直接、テープ送
り速度を変える別のループを有しているが、過渡時にお
いては、この別のループは微少修正によるループである
ので殆んど有効にならないため、従来と同等の過渡特性
は確保することが可能である。

なお、本発明の実施形態においては、フローチャートを
用いて示した様に、コンピュータ、例えばマイクロコン
ピュータのソフトウェアでも可能であり、また、ハード
ウェアを用いても可能であり、何ら制限はなく、容易に
実現し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における一実施例の全体構成を示すブ
ロック図、第２図は同実施例におけるヘッドアクチュエ
ータサーボ装置の内部構成を示すブロック図、第３図は
直流成分を検出して、それにより速度基準の修正値を算
出する処理を示すフローチャート、第４図は速度基準を
修正する処理を示すフローチャート、第５図は従来例の
全体構成を示すブロック図、第６図は同従来例における
ヘッドアクチュエータサーボ装置の内部構成を示すブロ
ック図、第７図はヘッドアクチュエータサーボ装置にお
けるプリセット波形の必要を示すヘッド走査パターン
図、第８図はヘッドアクチュエータサーボ装置における
信号処理部の伝達関数を示すブロック線図、第９図は同
処理部における周波数特性図、第１０図はトラッキング
制御系の周波数特性図である。３……速度比較器、８……キャプスタンモータ、１２…
…トラッキング誤差検出器、１３……ヘッドアクチュエ
ータサーボ装置、２０……比較器、２１……微少修正
器、２２，２３……遅延器、２４……直流成分検出器、
２７……ヘッドアクチュエータ、２８……プリセット波
形発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転ヘッドにより、磁気テープ上に不連続
軌跡群として順次情報信号を記録すると共に、前記情報
信号に重畳して、再生時のトラッキング制御用の信号を
記録し、再生時には、前記トラッキング制御用信号を処
理して得られたトラッキング誤差信号により、テープ送
り位相を制御すると共に、電気−機械変換素子上に再生
ヘッドを搭載し、再生ヘッドを走査方向と直交方向に変
位させる手段を有し前記トラッキング誤差信号とヘッド
走査毎に前回走査時の電気−機械変換素子の駆動信号と
を比較しこの駆動信号を微少修正し、この修正信号によ
り前記電気−機械変換素子を駆動する構成を有し、かつ
前記電気−機械変換素子を駆動する信号の直流成分を検
出する手段と、この検出された直流成分によりテープ送
り速度の基準を微少修正する手段を備えたことを特徴と
する磁気録画再生装置。
【請求項２】直流成分の検出手段が、電気−機械変換素
子駆動信号を標本化し、その加算平均値により直流成分
の検出を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の磁気録画再生装置。