JPS59144030A - 回転磁気ヘツドの変位測定方法 - 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〕 本発明は、所謂ヘリカルスキャン型のビデオテープレコ
ーダ（以下、単にＶＴＲという。）における回転磁気ヘ
ッドの変位を測定する方法に関し、例えばバイモルフ板
等の電気機械変換素子にて回転磁気ヘッドのトラッキン
グ制御を行なうようにしたＶＴＲ番こ適用される。

〔背景技術とその問題点〕

一般に、ヘリカルスキャン型ＶＴ、Ｒ，では、ビデオ信
号が記録された磁気テープの記録トラックを。

再生時に回転磁気ヘッドにて正確にトレースして高品質
の再生ビデオ信号を得るために、上記回転磁気ヘッドの
トラッキング制御を行なっている。

そして、特に、スチル再生やスロー再生等の可変速再生
機能を備えたＶ’ｌ’Ｒでは、バイモルフ板等の電気機
械変換素子を用いて回転磁気ヘッドの回転位置制御を行
ない、変速再生時のトラッキングをとるようにした所謂
バイモルフヘッドが従来より広く用いられている。

ところで、上述の如＜ＶＴＲ，において可変速再生を行
なうために用いられているバイモルフヘッドは、一般に
バイモルフ板に印加される駆動電圧に対して線形な変位
特性を有するものでなく、その変位にヒステリシス特性
があることが知られている。しかしながら、従来、バイ
モルフヘッドを用いたＶＴＲにおけるバイモルフヘッド
の駆動回路は、単に回転ドラムからバイモルフヘッドを
取り外したヘッド本体で測定した変位特性に基いて設計
されているに過ぎず、実際の再生動作時におけるバイモ
ルフヘッド自体のヒステリシス特性の影響をも含んだ総
合的な動的変位特性を考慮した駆動動作を行なうように
はなっていない。従って、上記ヒステリシス特性等によ
る再生ビデオ信号の品質劣化を避けることはできないで
いた。

また、ＶＴＲにて記録したビデオ信号の編集作業を行な
う場合には、ビデオ信号が前に記録されている記録トラ
ック上に新たなビデオ信号を正確に書込む必要があり、
従来、゛この編集作業にも上述の如きバイモルフヘッド
が用いられていた。しカシ、バイモルフヘッドにて長時
間に亘って新たなビデオ信号の書込みを行なうと、次第
にトラッキングエラーが大きくなってしまうという問題
があった。

上述の如き可変速再生や編集作業時に、バイモルフヘッ
ドを高精度にトラッキングさせるためには、実際の動作
時におけるバイモルフヘッドの変位位置を検出して、そ
の変位情報に基いて上記バイモルフヘッドの変位位置を
帰還制御すれば良い。

しかし、実際の動作時におけるバイモルフヘッドの変位
位置を検出する手段は従来提供されておらず、上述の如
き帰還制御を行なうことなく、単にバイモルフヘッド単
体の変位特性に基いて駆動制御を行なわさずを得ないで
いた。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は回転磁気ヘッドの変位を、非接触で且
つ実時間で検出測定する方法を提供し、上述の如きバイ
モルフヘッドによる高精度なトラッキングを可能にする
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明に係る回転磁気ヘッドの変位測定方法は、上述の
目的を達成するために回転ドラムに設けた磁気ヘッドの
回転位置を検出し、上記磁気ヘッドが設けられた回転ド
ラムの外周壁面に照射される測定光の上記磁気ヘッドに
よる反射光を上記磁気ヘッドの回転に同期して光電変換
センサにて検出し、上記光電変換センサによる検出出力
に基いて上記磁気ヘッドの回転高さ位置の変位を上記磁
気ヘッドの１回転毎にｉ１１定することを特徴とし、磁
気ヘッドの回転に同期した検出動作を行なうことにより
回転磁気ヘッドの変位を実時間で検出測定を可能にし、
光学的に上記変位を検出することによって非接触型の検
出測定を可能にしている。

〔実施例〕

以下、本発明方法を適用したヘリカルスキャン型ＶＴＲ
の一実施例について図面に従い詳細に説明する。

第１図ないし第１２図に示す実施例は、回転磁気ヘッド
装置１０に設けた２個の回転磁気へ・ノド１１Ａ、１１
Ｂを用いて、磁気テープ１を介して２チヤンネルのデジ
タル記録再生を行なうようにしたデジタルＶＴＲに本発
明方法を適用したものである。

この実施例において、回転磁気ヘッド装置１０は、第１
図に示すように、固定ドラム１２と、モータ１３の回転
軸１４に固着された回転ドラム１５とを備え、上記回転
ドラム１５の周ｇ１ｓａに形成された窓部１５ｂに上記
バイモルフ板１６を配置固定し、このバイモルフ板１，
６の先端に上記２個の磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂを設置
して成る。

上記モータ１３は、その回転軸１４の回転位置すなわち
上記磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転位置が所謂ＰＧヘ
ッド１８にて検出され、このＰＧヘッド１８から出力さ
れるＰＧパルスに基いて回転サーボ回路１９によって定
速駆動されるようになっている。上記モータ１３により
定速回転される回転磁気ヘッド装置１０の各磁気ヘッド
１１Ａ。

１１Ｂは、第２図に示すように互いに異なるアジマス角
をもって形成された磁気ギャップ３．．９λを有してい
る。

また、この実施例において、磁気テープ１は、第３図に
示すようにチー゛プカセット５から引出されて、回転磁
気ヘッド装置１０に約１８（１’に亘って巻装され、図
示しないテープ走行装置にて定速走行される。

さらに、この実施例において、上記回転磁気ヘッド装置
１０を設置した図示しないシャーシには、上記磁気ヘッ
ド１１Ａ、１１Ｂの変位量を検出測定するための測定光
学系が第３図に示すように配設されている。上記測定光
学系２０は、測定用の光源としてレーザ光を発射する半
導体レーザ２１と、回転磁気ヘッド装置１０の回転ドラ
ム１５の外周壁面１５Ａにて反射された測定用のレーザ
光を検出するフォトダイオード２４を備え、上記半導体
レーザ２１から発射される測定用のレーザ光を光学レン
ズ２２にて集光せしめて上記磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂ
の回転高さ位置に照射し、上記回転ドラム１５の外周壁
面１５Ａにて反射されるレーザ光をビームスプリッタ２
３を介して上記フォトダイオード２４に導ひくように構
成されている。なお、上記回転ドラム１５に照射される
測定用のレーザ光は、第４図に示すように回転ドラム１
５の外周壁面１５Ａに形成されている窓部１５ｂよりも
小さなビームスポットに光学レンズ２２にて集光されて
いる。

第５図はこの実施例の記録系回路の構成を示すブロック
図であり、この実施例においては、例えばＮＴＳＣ方式
の複合カラービデオ信号が入力端子３０を通じて入力プ
ロセッサ３１に供給される上記入力プロセッサ３１は、
同期信号およびバースト信号を除去したビデオ信号をア
ナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３２に供給するとと
もに、上記同期信号およびバースト信号をマスタークロ
ック形成回路４１に供給する。上記マスタークロツタ形
成回路４１は、上記同期信号およびバースト信号に基い
てマスタークロック信号を形成し、このマスタークロッ
ク信号を制御信号形成回路４２に供給する。上記制御信
号形成回路４２は、上記マスタークロツタ信号に基いて
、ライン、フィールド、フレーム及びトラックに関する
識別信号、サンプリングパルス、各種のタイミングパル
ス等を、所定の信号処理回路に供給する。

また、上記Ａ／Ｄ変換器３２は、上記制御信号形成回路
４２からのサンプリングパルスにより上記ビデオ信号を
サンプリングして例えば８ビツトの並列デジタル信号に
変換する。

上記Ａ／Ｄ変換器３２にてデジタル化されたビデオ信号
は、インターフェース回路３３を介して１サンプル毎に
ブロック同期信号が付加されるとともにＡチャンネルと
Ｂチャンネルとに交互に分配され２チャンネル信号に変
換され、各チャンネルの記録回路３４Ａ、３４Ｂを通じ
て上記２個の磁気ヘッド１１Ａ、ＩＩＢに供給され第６
図に示すようなテープフォーマットにて磁気テープ１に
デジタル記録される。

また、第７図はこの実施例における再生系回路の構成を
示すブロック図であり、この実施例において上記磁気テ
ープ１の各記録トラックを２個の磁気ヘッド１１Ａ、１
１Ｂにてトレースすることにより得られる２チヤンネル
の再生デジタル信号は、各チャンネルの再生増幅器５１
Ａ、５１Ｂから谷再生回路５２Ａ、５２Ｂを介してイン
ターフェース回路５３に供給される。このインターフェ
ース回路５３は、各再生デジタル信号を１チヤンネルの
デジタル信号に戻してデジタル・アナログ（Ｄ　／　Ａ
）ｆ換器５４に供給する。上記Ｄ／Ａ変換器４４は、上
記１チヤンネルのデジタル信号をアナログ化することに
より再生ビデオ信号を得て、出力プロセッサ５５を介し
て出力端子５６から出力する。

次に、第８図は、この実施例におけるトラッキングサー
ボ系回路の構成を示すブロック図であり、この実施例に
おいては、回転磁気ヘッド装置１０の各磁気ヘッド１１
Ａ、１１Ｂを設置したバイモルフ板１６を駆動すること
により、上記各磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転高さ位
置を制御して、トラッキングを行なうようにしており、
上記測定光学系２０にて検出される磁気ヘッド１１Ａ、
　１１Ｂの変位量に基くサーボ制御と、各磁気ヘッド１
１Ａ、１１Ｂにて得られる再生信号に基くサーボ制御と
がバイモルフ駆動回路６０にかけられている。

この実施例において、上述の測定光学系２０の半導体レ
ーザ２１から発射されたレーザ光が回転ドラム１５の外
周壁面１５Ａにて反射されビームスプリッタ２３を介し
て導びかれるフォートダイオード２４にて得られる検出
出力は、前置増幅器６１を介して第１のサンプリングホ
ールド（Ｓ／Ｈ）回路６２に供給されている。この第１
のＳ／Ｈ回路６２は、第９図に示すように、上記磁気ヘ
ッド１１Ａ、１１Ｂの回転位置を示すＰＧヘッド１８か
らのＰＧパルスをサンプリングパルスとして、上記フォ
ートダイオード２４からの検出出力をサンプリングホー
ルドすることにより、上記磁気ヘッド１１Ａ、１Ｎ’Ｈ
の回転高さ位置に対応する信号レベルのサンプリングホ
ールド出力をレベル比較器６３に供給する。また、上記
レベル比較器６３は、上記バイモルフ駆動回路６０の駆
動信号を第２のＳ／Ｈ回路６４にて上記ｐＧパルスのタ
イミングでサンプリングホールドしたサンプリングホー
ルド出力が供給されており、上記第１および第２のＳ／
Ｈ回路６２．６４からの各サンプリングホールド出力に
ついてレベル比較を行ない、磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂ
の回転高さ位置の誤差信号を出力する。そして、上記レ
ベル比較器６３にて得られる誤差信号をアナログデジタ
ル変換器６５にてデジタル化して後述するデジタル演算
装置に供給し、上記誤差信号に基いたサーボ制御を行の
駆動中における磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転高さ位
置を実時間で制御するようなサーボ制御をバイモルフ駆
動回路６０にかけている。

また、上記各磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂにて得られる各
チャンネルの再生デジタル信号は、上記再生増幅器５１
Ａ、５１Ｂを通じて各チャンネルの同期分離回路７１Ａ
、７１Ｂに供給されている。

上記各同期分離回路７１Ａ、７１Ｂは、各チャンネルの
再生デジタル信号中のブロック同期信号を分離して位相
比較器７２に供給している。

ここで、この実施例では、アジマス角の異なる２個の磁
気ヘッド１１Ａ、１１Ｂを備えた回転磁気ヘッド装置１
０により、２チヤンネルのデジタル信号について同時記
録・同時再生を行っているので、再生時に各磁気ヘッド
１１Ａ、１１Ｂ（７）トレースするトラックにトラッキ
ングエラーがあると、２チヤンネルの再生デジタル信号
間で位相差を生ずる。例えば、第１０図に示すように、
アジマス角θが互いに設定された各磁気ヘッド１１Ａ。

１１Ｂが、磁気テープ１の記録トラックＴＲ，に対して
直角方向にｈだけトラッキングエラーを生じたとすると
、各磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂにより再生される信号は
、 ｄ＝ｈｔｕθ なる量ｄだけ一方が進み他方が遅れるので、２ｄ＝２ｈ
ｔａｎθ なる量２迂の位相差を生ずることになる。ここで、例え
ば、アジマス角θ＝Ｔ、トラッキングエラーｈ＝１０μ
ｍとすると、 ２ｄ＝２０ｔａｌ１７ ＝２．４６μｍ すなわち、１０μｍのトラッキングエラーで２４６ｈｙ
ｎの位相ずれを生ずることになる。そして、例えば５０
　Ｍｂｐｓ／１ｒａｃｋ記録を行うとすると、−波長が
約１　ｐｍ　（５０ＭＨｚのクロ７りでは０．５μ７７
Ｌ）であるから、約５クロツク分だけ谷トラック間にて
ずれることになる。

そこで、この実施例では、デジタル記録された各チャン
ネルの信号中に、１水平走査期間ＩＨを２〜３分割する
間隔（約２０μｍ）で存在しているブロック同期信号を
利用して、該ブロック同期信号の各チャンネル間の位相
差を検出することによりトラッキングエラーを検出する
ことができる。

従って、上記位相比較器７２にて各チャンネルのブロッ
ク同期信号の位相比較を行って得られる比較出力に応じ
て回転磁気ヘッド装置１０のバイモルフ板１６を駆動す
ることによって各磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂのトラッキ
ング制御を再生時に行なうことができる。

そして、この実施例では、記録トラックＴＲａ。

ＴＲｂ　に対する各磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂのトラッ
キングエラー量を示す上記位相比較器７２からの比較出
力にて、記録トラックＴＲの直線性を検出し、編集作業
時にカットインポイントの記録トラックの直線性と、カ
ットアウトポイントの記録トラックの直線性とから新た
にビデオ信号を記録すべき各記録トラックの直線性を補
間計算により求めて、その補間データに基いて上記回転
磁気ヘッド装置１０のバイモルフ板１６を駆動すること
により磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂのトラッキング制御を
行なうようにしである。すなわち、この実施例では、上
記位相比較器７２を第１１図に示すようにカウンタ８１
とラッチ回路８２にて構成し、Ａチャンネルのブロック
同期信号がクリヤ信号として供給されるカウンタ８１に
て再生クロックパルスを計数し、その計数出力をラッチ
回路６２でＢチャンネルのブロック同期信号にてラッチ
することによって、上記各チャンネルのブロック同期信
号間の位相差を示すデジタルデータを得て、該デジタル
データに基いてデジタル演算装置７３により上記補間計
算を行なうようにしている。上記演算装置７３では、例
えば なる第１式の補間計算により直線性りを算出する。

ここで第１式において、ｋは時間軸、ｎはトラック軸、
Ｔｌはカットインタイム、Ｔ２はカットアウトタイムを
示している。上記補間計算によって、第１２図に示すよ
うに、磁気テープ１上のカットインポイントＰ、の記録
トラックＴＲｘとカットアウトポイントＰ２の記録トラ
ックＴＲｚとの間のに本の記録トラックＴＲ＋、ＴＲ２
、・・・、ＴＲ，にの直線性Ｌｎｋの補間データを求め
て、トラッキング補正を行なうことにより、編集作業に
よって新たなビデオ信号を記録した各記録トラックＴＲ
１，’Ｉ’Ｒ２、・・・。

ＴＲｋと予じめビデオ信号が記録されていた各記録トラ
ックＴＲｘ、　ＴＲｚとの間の連続性を維持することが
できる。すなわち、この実施例では、上記デジタル演算
装置７３からの補間データをアナログ化するデジタルア
ナログ変換器７４の出力をバイモルフ駆動回路６０に供
給し、編集作業の記録モード時に上記補間データに基い
たトラッキング制御を行なうようにしている。

なお、上述の実施例では、回転磁気ヘッド装置１０の各
磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転高さ位置を検出するの
に、測定光学系２０の光源として半導体レーザ２１を用
い、該半導体レーザ２１から発射されるレーザ光をフォ
トダイオード２４に゛Ｃ検出し、該フォトダイオード２
４による検出出力を第１のＳ／Ｈ回路６２にてＰＧパル
スのタイミンクに基いてサンプリングホールドしたが、
例えば第１３図に模式的な模式を示す実施例のように、
ストロボ光、源９３と１次元イメージセンサ９７とを用
いて、磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転高さ位置を検出
測定することもできる。

この第１３図に示す実施例では、ＰＧヘッド１８にて得
られるＰＧパルスが遅延回路９１を介してランプ駆動回
路９２に供給されており、上記ＰＧパルスにより磁気ヘ
ッド１１Ａ、１１Ｂの回転位置に同期させてストロボ光
源９３を発光させるようになっている。上記ストロボ光
源９３から発光される測定光は、光学レンズ９４からビ
ームスプリッタ９５を介して回転ドラム１５の外周壁面
１５Ａに照射される。そして上記回転ドラム１５の外周
壁面１５Ａにて反射された測定光は、上記ビームスプリ
ッタ９５より結像レンズ９６を介して１次元イメージセ
ンサ９７上に結像する。上記１次元イメージセンサ９７
は、例えばＣＣＤ　（Ｃｈ−ａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ
　Ｄｅｖｉｃｅ）等にて形成したラインセンサが用いら
れ、磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転方向に対して垂直
の方向に設置され、上記測定光の結像位置から上記磁気
ヘッド１１Ａ、１１Ｂの回転高さ位置を検出することが
できるようになっている。すなわち、上記１次元イメー
ジセンサ９７にて得られる信号は、磁気ヘッド１１Ａ、
１１Ｂを設置した回転ドラム１５の窓部１５ｂの空間部
分に対応する信号レベルが低下した第１４図Ａに示すよ
うな波形となるので、適当なスレショルドレベルにて２
値化回路９８により２値信号にすると第１４図Ｂのよう
に示すことができる。そして、上記１次元イメージセン
サ９７の画素数をＮとして、上記窓部１５ｂの上端がＮ
ｒ番目の画素にて検出され同じく下端がＮ４番目の画素
にて検出され、磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの上端がＮ２
番目の画素にて検出され同じく下端がＮ３番目の画素に
て検出されたとすると、上記光学レンズ９６の結像倍率
をＭ上記１次元イメージセンサ９７の画素サイズをＳと
して、 なる演算を演算回路９９にて行なうことによって、窓部
１５ｂの上端から磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの中央まで
の長さすなわち磁気ヘッド１１Ａ、１１Ｂの変位量を算
出することができる。

〔発明の効果〕

上述の実施例の説明から明らかなように、本発明方法に
よれば、回転磁気ヘッドの回転高さ位置の変位を、回転
磁気ヘッドの回転に同期して光学的に検出することによ
って、非接触で且つ実時間で検出測定することができ、
例えば編集用ＶＴＲ等ニオケるバイモルフヘッドをその
回転高さ位置に基いて高精度にトラッキング制御するこ
とが可能になり、所期の目的を十分に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１２図は本発明方法を適用してバイモル
フヘッドのトラッキング制御を行なうようにしたデジタ
ルＶＴＲの一実施例を示す図であり、第１図は回転磁気
ヘッド装置の構成を示す模式的な縦断正面図、第２図は
上記回転磁気ヘッド装置に設けた各磁気ヘッドの正面図
、第３図はこの実施例における測定光学系の構成を示す
模式的な平面図、第４図は上記測定光学系による測定光
のビームスポットが照射される回転ドラムの正面図、第
５図は上記実施例における記録系回路の構成を示すブロ
ック図、第６図は上記実施例における記録フォーマット
を示す模式図、第７図は上記実施例における再生系回路
の構成を示すブロック図、第８図はこの実施例における
トラッキングサーボ系回路の構成を示すブロック図、第
９図は上記トラッキングサーボ系回路における磁気ヘッ
ドの回転高さ位置に基づくサーボ動作を説明するための
波形図、第１０図は上記実施例におけるトラッキング制
御の原理を説明するための説明図、第１１図は上記トラ
ッキングサーボ系回路における位相比較器の具体的な構
成例を示すブロック図、第１２図は上記実施例において
編集作業時に新たな情報信号の記録される記録トラック
パターンを示す模式的な平面図である。 第１３図は本発明方法の他の実施例を示す模式的な構成
図である。第１４図は上記実施例における磁気ヘッドの
回転高さ位置の変位測定動作を原理を説明するための波
形図である。 １・・・・・・・・・・・・磁気テープ１０・・・・・
・・・・回転磁気ヘッド装置１１Ａ、１１Ｂ・・・・・
・磁気ヘッド１５・・・・・・・・・回転ドラム １６・・・・・・・・・バイモルフ板 １８・・・・・・・・・ＰＧヘッド ２０・・・・・・・・・測定光学系 ２１・・・・・・・・・半導体レーザ ２４・・・・・・・・・フォトダイオード６０・・・・
・・・・・バイモルフ駆動回路６２・・・・・・・・・
サンプリングホールド回路７３・・・・・・・・・デジ
タル演算装置９３・・・・・・・・・ストロボ光源 ９７・・・・・・・・・　１次元イメージセンサ９８・
・・・・・・・・　２値化回路 ９９・・・・・・・・・演算回路 第１１１ う ９ 第２１１ ｑ噛 １ｂ　　　　リ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転ドラムに設けた磁気ヘッドの回転位置を検出し、上
   記磁気ヘッドが設けられた回転ドラムの外周壁面に照射
   される測定光の上記磁気ヘッドによる反射光を上記磁気
   ヘッドの回転に同期して光電変換センサにて検出し、上
   記光電変換センサによる検出出力に基いて上記磁気ヘッ
   ドの回転高さ位置の変位を上記磁気ヘッドの１回転毎に
   測定する方法。