JPH081693B2

JPH081693B2 - 磁気再生装置

Info

Publication number: JPH081693B2
Application number: JP1206508A
Authority: JP
Inventors: 英二横山; 雅人長沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-08-09
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH0371415A

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「VTR」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をウォ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
ウォブリング周波数を抽出する。５は発振器で、ウォブ
リング周波数の信号を発生する。６は移相器で、ウォブ
リング駆動信号と、実際の圧電素子１のウォブリング動
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10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。
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受側にずれた位
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における位置ヘッ
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
各トラック位置A,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、数トラッ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
ヘッドを一定周波数（以下「ウォブリング周波数」とい
う）で微小振動（以下「ウォブリング」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1/2インチテープを使用した
民生用VTRであるVHS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。このウォ
ブリング方式は従来から提案されているので、以下、一
般的なウォ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の相対位
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、この時得られ
る磁気ヘッド２の再生エンベロープのウォブリング周波
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
ォブリング周波数は、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をバラつく恐れが
あり、そのため、１次共振周波数より高い周波数にウォ
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ォブリング周波数で、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）においてウォブリングすると、バンドパ
スフィルタ４の出力としては、磁気ヘッド２のウォブリ
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、ウォブリング周波数の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はウォブリング波形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、ウォブリング波形
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、記録トラックに対す
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が動か
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ォブリング
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曲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曲がりについても
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、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
に磁気ヘッドを移動させるアクチュエータと、磁気ヘッ
ドからの再生信号に基づいて上記記録トラックと上記磁
気ヘッドとの相対位置誤差を得る手段と、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、
上記相対位置誤差を補正する手段は、該手段内の相対位
置誤差を検出する手段の後に、上記磁気ヘッドが磁気テ
ープを走査している期間分の上記相対位置誤差パターン
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備えたものである。

〔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回転周期全の情報
を利用することが可能となり、この学習制御によって急
激なトラック曲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一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ッ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PG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105からの出力信号を増幅
するドライブアンプである。

次にこの発明の動作を説明する。

一般にVTRのトラッキング精度はデッキメカ精度に依
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，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程度が狭トラッ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
ミックトラッキング制御をかけることによって、さらな
る狭トラック化が可能となる。

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ォブリング動
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。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ヘッド側のず
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に入力される。

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字型で振幅が大きい場合、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各ヘッ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
操作をトラッ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MM
と略称する）1,及びMM2に入力される。MM1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20
5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。MM1,MM2からの出力201及
び202はそれぞれエッジ検出器１及びエッジ検出器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20
5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.H1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
エラーをエッジ検出器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ッジ検出器２の出力204のタ
イミングでサンプルホールドする。SW1ではヘッド切替
パルス208によってS.H1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。SW1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208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210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,B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のように目標値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、先ほど述べたトラッキングエラー信号補正部103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。図からわ
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K₀300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K₀300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（−1,0）を中心とする半径K₀|
q（ｓ）｜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（各角度速）にわたって重ならないようにK₀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K₀≧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く、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図はウォブリング駆動信号
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ォ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、30
2……フィルタ。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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に磁気ヘッドを移動さ
せるアクチュエータと、磁気ヘッドからの再生信号に基
づいて上記記録トラックと上記磁気ヘッドとの相対位置
誤差を得る手段と、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、上記相対位置誤差を補正する手段は、該手段内の相対位
置誤差を検出する手段の後に、上記磁気ヘッドが磁気テ
ープを走査している期間分の上記相対位置誤差パターン
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備えたことを特徴とする磁気再
生装置。