JPS6118807B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は磁気記録再生装置の記録再生方法およ
びその回路に関するものである。 磁気テープ映像記録再生装置（以下VTRと略
記する）、殊に家庭用VTRにあつては経済性，操
作性面から少ないテープで長時間記録させようと
する要求が強くあつて、これに対して高密度化記
録技術の研究開発がなされつつあり、記録トラツ
ク幅を極度に狭くし、テープ・ヘツド相対走査速
度を極度に低くした方式の製品が矢継ぎ早に世に
送られ、なお技術の進歩発展のとどまる暇のない
い情況にある。 狭トラツク，低速度走査の方式を実現するため
には、磁気テープ，ヘツドの性能改良はもちろ
ん、信号プロセス，トラツク追跡制御、，テープ
走行機構等あらゆる面で精緻精密さが要求されて
くることは言うまでもないが、本発明は、この際
映像信号の忠実再生、特に波形歪の改善，Ｓ／Ｎ
の改善を実現する方法と手段とを提供するもので
ある。VTRの記録信号形式は一般にFM被変調信
号であり、そのキヤリア周波数の帯域附近に於い
ては、ヘツドの読取り再生出力電圧e₂は、トラツ
ク幅Wt，テープ・ヘツド相対走査速度Vh，記録
信号の波長λｍから、おおよそ e₂∝Vt・Vh・λｍ …(1) と表わされる。そのためトラツク幅と走査速度を
極度に減ずれば、この読取り電圧は極度に低下
し、これを増幅した後の再生信号は、増幅器にて
生じる雑音が支配的になつて、再生画像のＳ／Ｎ
を極めて悪くしてしまう。 これを救済するために、汎用VTRでは一般に
ヘツドの読取り電圧をトランスフオーマを用いて
昇圧し、或いはヘリカルスキヤン方式のVTRで
は、回転ヘツドとの信号授受のためのロータリー
トランスフオーマにて昇圧してから増幅器へ加え
るようにしている。また汎用VTRでは、これも
一般的な方法で、上記の方法と併用する場合が多
いが、ヘツドの端子間、或いは昇圧トランスフオ
ーマの二次側端子間にキヤパシタを接続して、ヘ
ツド側インダクタンスと共振回路を形成せしめ、
その共振周波数がFM被変調信号のキヤリア周波
数の近傍になるようにして、その帯域附近の信号
レベルを増強してから、増幅器に加えている。こ
の方法はさらに磁気記録再生過程での上下サイド
バンドの抑圧強調作用を補償するという、いわゆ
るFM等化の効果をもたらすので、一般にひろく
使用されている。 以上述べた従来の方法を、図を用いて詳しく説
明する。第１図はその機能ブロツク図で、磁気テ
ープ１１，書込みヘツド１２，読取りヘツド１３
より成るテープ・ヘツド系１と、入出力間相互コ
ンダクタンスが周波数に対し一定な書込み回路２
と、ヘツド共振読取り回路３とから成ることを示
す。第２図は第１図における読取りヘツド１３を
含むヘツド共振読取り回路３の等価回路を示す。
第３図は第１図に示した各点の電圧，電流の比の
周波数特性を、各構成要素のゲインを正規化して
示したものである。 まず第１図において、入力端子１０１に入力さ
れた書込み入力電圧e₁₁は一般に周波数特性をも
たない入出力間相互コンダクタンスA₁を有する
書込み回路２を介して書込みヘツド１２に書込み
電流i₁を流し、磁気テープ１１にその信号を書込
む。すなわち書込み電流i₁は i₁＝A₁ e₁₁ …(2) の関係で表わされて、i₁／e₁₁は第３図ａに示すよ
うになつている。 磁気テープ１１に書込まれたこの信号は、読取
り時には読取りヘツド１３により読取られ、読取
り電圧e₂となる。この読取り電圧e₂は、読取りヘ
ツド１３を要素としたヘツド共振読取り回路３と
の共振回路を介して、共振出力電圧e₂₁となり、
さらに増幅器３１によつて増幅され、ヘツド共振
読取り回路３の出力電圧e₂₂となり、出力端子１
０２に出力される。 第２図はその等価回路である。読取りヘツド１
３は等価的に、トランスフオーマを介する場合
は、その二次側からみて等価的に、読取り電圧e₂
の電圧源，ヘツドの抵抗分r₂，同じくインダクタ
ンス分L₂の直列アームで表わされる。ヘツド共
振読取り回路３の入力側には、共振回路を形成せ
しめるコンデンサC₂と、共振回路Ｑの制動用抵
抗R₂の並列アームが接続されている。一般にr₂≪
R₂なので、周波数特性の平坦な増幅度A₂を有す
る増幅器３１を経た出力電圧e₂₂と読取りヘツド
１３の読取り電圧e₂との関係は次式で表わされ
る。 e₂₂＝A₂｛１／（１−Ω_１ ^２）＋ｊＱ_１ ^−１Ω_１｝e
₂…(3) ここで、A₂は定数（増幅器３１の増幅度） Q₁ ^-1＝Q₂ ^-1＋Q₃ ^-1，Q₂＝ｗ_１Ｌ_２／ｒ_２，Q₃＝w₁C₂R₂ ただし、ｗは信号の角周波数 (3)式において｛ ｝内は、ヘツド共振周波数特性
を表わす項である。このため、e₂₂／e₂は第３図
ｂ，ｃに示すような振幅・位相の角周波数特性と
なる。 従つてヘツド共振角周波数w₁を、FM被変調信
号のキヤリア角周波数ｗ（J₀）の近傍に選べば、
キヤリア附近の読取り信号が増大されて、第２図
の増幅器３１に加わるので、読取り系でのＳ／Ｎ
を改善することができる。 次にテープ・ヘツド系のFM伝送特性Ｍ（ｗ）
を、キヤリア成分J₀，サイドバンド成分J₁として Ｍ（ｗ）＝ｅ_２（Ｊ_１）／ｅ_２（Ｊ_０）／ｉ_１（Ｊ
_１）／ｉ_１（Ｊ_０）…(4) とおくと、Ｍ（ｗ）は一般に第３図ｄに示したよ
うに、上サイドバンドが抑圧され、下サイドバン
ドが強調されるような周波数特性を有するから、
この特性は上記のヘツド共振読取り周波数特性に
て補償されて、第３図ｅに示すように、e₂₂／e₁₁
が平坦な特性となる周波数領域をキヤリア角周波
数ｗ（J₀）の近傍に得ることができる。すなわち
ヘツド共振読取りにより、テープ・ヘツド系の
FM伝送特性Ｍ（ｗ）によるサイドバンド抑圧強
調作用の補償、すなわちFM等化をすることがで
きる。この作用をうまく活用するために、一般に
ヘツド共振角周波数w₁を、FM被変調信号のキヤ
リア角周波数ｗ（J₀）よりいくぶん高めに選ぶこ
とが多い。 ところが、このヘツド共振読取り法では、上記
のようにＳ／Ｎ改善とFM等化の効果はあるが、
第３図ｆに示すように位相特性がリニアではない
ので、キヤリア信号に対するサイドバンド信号の
遅延量が変調信号の周波数によつて異なつてくる
ためにFM復調後の映像信号に波形歪を与えるこ
とになり、またキヤリア信号に対する上下サイド
バンド信号の位相がアンバランスになるために、
FMサイドバンドがAMサイドバンドに変換され
ることになつて、これまたFM復調後の映像信号
に波形歪を与えることになる等の欠点をもつてい
る。この特性上の欠点はキヤリア周波数によつて
異なるために、搬送色信号を含む複合映像信号を
FM被変調信号にして記録する方式では、さらに
デイフアレンシヤルゲインDG，デイフアレンシ
ヤルフエーズDPをも生じせしめることとなる。 この欠点を改善するために、従来は逆共振周波
数特性を有する回路を再生系統に挿入するか、或
いはオールパス移相回路を再生系統に挿入するか
して、位相のリニアリテイを改善する等の事後補
償法が採られてきた。 本発明は、上記の欠点を改善する一方法として
全く新たな概念に基づく方法を提供しようという
ものである。すなわち逆共振書込み法と称すべき
方法であつて、FM被変調信号を書込み記録する
際、FM被変調信号のキヤリア周波数の近傍に逆
共振点を有する逆共振周波数特性をもち、かつ、
これによつて過度に振幅の強調されたFM被変調
信号の振幅制限を行なう機能を有する書込み系に
て記録し、読取り再生する際には、書込み側の逆
共振周波数とおおよそ等しい周波数に共振点を持
つように、そのインピーダンス要素をもつて共振
回路を形成せしめたヘツドにて再生する方法であ
る。 この方法によれば、逆共振書込み−ヘツド共振
読取りの系で、それぞれのもつ位相特性は相殺さ
れる。しかも逆共振書込みによつてキヤリア信号
に対するサイドバンド信号が強調されてから記録
されるので、再生側により深いFM等化を施すこ
とができるので、Ｓ／Ｎをさらに改善することが
できる。そしてこれらの効果を従来と同様の書込
み側の書込み増幅器のダイナミツクレンジで得る
ことができる。 次に本発明による逆共振書込み法による記録再
生方法の特徴を図を用いて説明する。 第４図はその機能ブロツク図で、テープ・ヘツ
ド系１，逆共振回路４，振幅制限回路５，入出力
間相互コンダクタンスが周波数に対し一定な書込
み増幅器６，ヘツド共振読取り回路７とFM等化
回路８とから成ることを示す。第５図は第４図に
示した各点の電圧，電流の比の周波数特性を、各
構成要素のゲインを正規化して示したものであ
る。また第６図は第４図において入力端子１０３
から入力されたFM被変調信号が逆共振回路４に
よつて振幅変化を受けた波形と、これが振幅制限
回路５によつて振幅制限された波形とを一例をも
つて示したものである。 まず、第４図において、入力端子１０３に入力
された書込み入力電圧e₁₃は、逆共振周波数特性
を有する逆共振回路４を介して、その出力電圧
e₁₂に変換される。すなわち、e₁₃とe₁₂との関係
は、次式で表わされる。 e₁₂＝B₁｛（１−Ω₂ ²）＋jQ₄ ^-1Ω_２｝e₁₃…(5) ここで、B₁は周波数によらない一定数、 Ω_２＝ｗ／ｗ_２，

【式】 Q₄ ^-1＝Q₅ ^-1，Q₆ ^-1，Q₅＝ｗ_２Ｌ_１／ｒ_１， Q₆＝w₂C₁R₁ r₁，L₁，C₁，R₁は逆共振特性を誘起する回路
（詳細は後に述べる）素子の値。 この(5)式において、書込み入力電圧e₁₃に対
し、｛ ｝内で示された項が逆共振周波数特性と
なる。 この逆共振特性は、第６図ａに示したe₁₂／e₁₃
の対角周波数特性曲線にて表わされる。ここで同
角周波数軸において、同図ｂで示される記録映像
信号SwでFM変調したFM被変調信号の周波数が
同図ａ，ｂで示したように配置された時、すなわ
ち逆共振角周波数w₂に、映像信号Swの黒に相当
する角周波数wbと白に相当する角周波数whとの
中央ｗ（J₀）をほぼ一致させた時、図のような黒
から白への鋸波状の映像信号に対する逆共振回路
４の出力信号e₁₂は、同図ｃのようにｗ（J₀）に対
応する振幅は小さく、同期信号に相当する角周波
数wsおよび白に相当する角周波数whに対応する
振幅は大きくなる。 この振幅変化の激しい信号を磁気テープに書込
むためには、振幅の最小値に対して充分な書込み
電流を書込みヘツドに供給しなければならないか
ら、振幅の最大値の時にも非対称歪のおきないよ
うな、すなわち前記従来法の場合よりもダイナミ
ツクレンジの広い書込み増幅器を要することにな
る。これを避けるために、あらかじめ逆共振回路
４の出力信号e₁₂を振幅制限回路５によつて対称
剪断し、第６図ｄに示す振幅一定の信号e₁₁とす
る。 次にこの信号e₁₁は、入出力間相互コンダクタ
ンスに周波数特性をもたない書込み増幅器６を介
して書込みヘツド１２に書込み電流i₁を供給すれ
ば、書込みヘツド１２はほぼ誘導性素子と見做せ
るので、i₁はc₁₁に比例した関係をもたせることが
できる。FM構成波の場合、すなわちキヤリアJ₁
に対するサイドバンドJ₁の割合を考えれば、振幅
制御回路５による変化はないから、結局書込み電
流i₁は入力端子１０３に入力された書込み入力電
圧e₁₃に関し、 i₁＝A₁｛（１−Ω₂ ²）＋jQ₄ ^-1Ω_２｝e₁₃ …(6) A₁は周波数によらない一定数 と表わされ、第５図ａ，ｂに示す振幅および位相
対角周波数特性となる。 磁気テープ１１に書込まれたこの信号は、読取
り時には読取りヘツド１３によつて読取られて、
読取り電圧e₂を得、前記従来例の場合と同じくヘ
ツド共振読取り回路７を経て、出力電圧e₂₂とな
る。すなわち出力電圧e₂₂は、前記従来例と同様
に、(3)式で表わされ、e₂₂／e₂の特性は第５図
ｃ，ｄに示すようになる。 この場合、ヘツド共振読取り回路７の共振角周
波数w₁およびQ₁を書込み側の逆共振回路４の逆
共振角周波数w₂およびQ₄とおおよそ等しくする
ことによつて、ヘツド共振読取り回路７による振
幅および位相の周波数特性は、逆共振回路４の振
幅および位相の周波数特性により事前に補正され
ることになる。 一般にテープ・ヘツドのFM伝送特性Ｍ（ｗ）
は、前記従来例にて説明したように第５図ｅに示
すような、上下サイドバンドの抑圧，強調の角周
波数特性を有するが、本実施例ではその補償は、
第４図のヘツド共振読取り回路７の後に接続され
たFM等化回路８によつて行なう。このFM等化
回路８は、特に波形歪を良くすることを考慮し
て、直線位相形の等化回路を用いる場合を示す。
すなわち、出力端子１０４に出力されるFM等化
回路８の出力電圧e₂₃は、 e₂₃＝１／Ｍ（ｗ）・exp（−jwτ）・e₂₂ …(7) と表わされるようにする。τは遅延時間である。
その特性は、第５図ｆ，ｇに示すように直線位相
であるから、位相特性のリニアリテイを崩すこと
なくFM等化を施すことができる。 従つて、最終的に書込み入力電圧e₁₃と、読取
り出力電圧e₂₃の比、e₂₃／e₁₃は第５図ｈ，ｉに示
したようになり、記録再生過程における角周波数
対振幅特性の平坦性のみならず、位相特性のリニ
アリテイも完全に確保されることになる。 以下本発明による磁気記録再生装置を具体的回
路例をもつて、詳しく説明する。 第７図はその一実施例であり、テープ・ヘツド
系１，逆共振回路４，振幅制限回路５，入出力間
相互コンダクタンスが周波数に対し一定な書込み
増幅器６，ヘツド共振読取り回路７，FM等化回
路８より成ることを示す。これに基づき動作を説
明する。 まず、書込み入力電圧e₁₃が入力端子１０３よ
り逆共振回路４へ入力される。逆共振回路は図示
の通り、周波数特性の平坦な増幅器４１の出力端
子より、インダクタンスL₁，抵抗r₁の直列アーム
を介して増幅器４１の入力側に負帰還し、その帰
還した点をコンデンサC₁，抵抗R₁の並列アーム
でシヤントすることにより得られる。すなわち、
増幅器４１の入力電圧e₁₃に対する出力電圧e₁₂は
次式のようになる。 e₁₂／e₁₃＝B₁｛（１−Ω₂ ²）＋jQ₄ ^-1Ω_２｝ …(8) B₁は周波数に対し一定の定数 逆共振回路４の出力電圧e₁₂は、次に周波数特
性の平坦な増幅器５１と２個のダイオード５２で
構成される振幅制限回路５へ送られる。ここで逆
共振回路４によつて過度に増強された電圧信号の
振幅を対称剪断してから、書込み増幅器６へ送ら
れる。書込み増幅器６は微分器６１と電力増幅器
６２で構成される。そしてその出力電圧e₁が書込
みヘツド１２へ加えられる。ヘツドは誘導性素子
と見做せるので、微分器６１のために書込み電流
i₁は振幅制限回路５の出力電圧e₁₁と比例関係にな
る。また、FM被変調信号の伝送特性を考えれ
ば、入力端子１０３への書込み入力電圧e₁₃と書
込み電流i₁との間には、次式の関係を生じる。 i₁／e₁₃＝A₁｛（１−Ω₂ ²）＋jQ₄ ^-1Ω_２｝ …(9) ここで、A₁は周波数に対し一定なコンダクタ
ンス すなわち、入力信号は逆共振周波数特性を与え
られ、同図には示していないが、ロータリートラ
ンスフオーマのある場合には、さらにこれを介し
て書込みヘツド１２に供給され、磁気テープ１１
に書込まれる。 次に読取り側では読取りヘツド１３により、図
示していないがロータリートランスフオーマのあ
る場合にはその二次側から読取りヘツド１３の方
をみて、読取り電圧e₂が読取りヘツド１３の抵抗
r₂，インダクタンスL₂を経て入力電圧e₂₁として
ヘツド共振読取り回路７に加えられる。ヘツド共
振読取り回路７は図示のように、コンデンサC₂
と抵抗R₂の並列アームで入力端子をシヤントさ
れた、その周波数特性の平坦な増幅器７１で構成
されている。読取りヘツド１３の読取り電圧e₂に
対するその出力電圧e₂₂は、 e₂₂／e₂＝A₂１／（１−Ω_１ ^２）＋ｊＱ_１ ^−１Ω_１
…(10) となり、A₂は周波数特性をもたないので、書込
み側の周波数対振幅，位相特性と対補する関係と
なり、相殺し合う。 出力電圧e₂₂は、次にテープ・ヘツド系のFM伝
送特性Ｍ（ｗ）を補償するためのFM等化回路８
へ送られる。ここではリニアフエーズで近似的に
このＭ（ｗ）の逆特性をもつ回路を実現するもの
の一例として、トランスパーサル・コサイン回路
を示した。ここに８１，８２はデイレーライン，
８３は加算器，８４は減衰器，８５は減算器であ
る。これに等価な方法、例えば位相補正を施した
高域強調回路を用いても良く、またFM復調後に
位相補正を加える方法を施しても良い。この実施
例の場合、出力端子１０４への出力電圧e₂₃はFM
等化回路８の入力電圧e₂₂に対して次のように表
わされる。 e₂₃／e₂₂＝（１−A₃coswτ）・exp（−jwτ） …(11) ここにA₃は減衰器８４の減衰比の２倍，τは
デイレーライン８１，８２の遅延時間である。 以上説明したように、この実施例によつて書込
み側入力電圧e₁₃に対し、読取り側出力電圧e₂₃
は、周波数対位相特性がリニアで、かつ振幅特性
が平坦になるので波形歪のない記録再生系が実現
でき、かつヘツド共振読取り回路７の共振特性
と、FM等化回路８の等化特性により、読取り増
幅器で生じるFM帯域内のノイズ、ならびにテー
プから生じるFM帯域内のノイズに対するＳ／Ｎ
を改善することができる。しかも振幅制限回路５
の作用により、逆共振回路４で過度に増強された
信号が振幅制限されるため、書込み増幅器６のダ
イナミツクレンジは従来と同様のもので良いこと
となる。 この実施例では説明の都合上、書込みヘツド１
２と読取りヘツド１３が別々にあるように示した
が、一般になされるように同一のヘツドを書込み
時には書込みヘツドとして、読取り時には読取り
ヘツドとして切替え使用しても、本発明の趣旨を
外れるものではない。 また、上記説明においては書込み増幅器６は、
説明を簡明にするために、その入出力間の相互コ
ンダクタンスが周波数特性をもたないものとして
述べてきたが、実際にはヘツドの特性，テープの
特性等を補償して、より高密度化、高忠実度化を
期するために、何らかの周波数特性をもたせるこ
とがある。この場合においても、本発明を適用す
れば、同様の効果が得られることは勿論である。 以上述べたように本発明はVTRのテープへの
書込み、テープからの読取りの過程において、波
形歪を起こさせずにこの過程でのＳ／Ｎを改善す
る方法を与え、またその方法を従来と同様の書込
み側書込み増幅器のダイナミツクレンジで実現す
る方法を提供するものである。 すなわち再度要約して本発明の特徴，効果を述
べれば、FM被変調信号の書込み記録の際、FM
被変調信号にそのキヤリア周波数の近傍を逆共振
周波数とする逆共振特性を与え、次にその信号を
振幅制限し、その信号に比例した書込み電流を書
込みヘツドに与えて記録し、読取り再生する際に
は、その逆共振周波数とほぼ等しい周波数に共振
点を有するよう、そのインピーダンス要素をもつ
て共振回路を形成せしめたヘツドにて再生するこ
とを特徴とし、書込み側の回路と読取り側の回路
の位相特性を相殺することによつて波形歪をなく
すことができ、かつ逆共振書込みによつてサイド
バンド信号がキヤリア信号に対し強調されて記録
されるため、再生側により深いFM等化を施しう
るため、従来の方法よりさらにＳ／Ｎを改善で
き、しかも書込み側の回路に振幅制限回路を組入
れることにより逆共振書込みを従来と同様の書込
み増幅器のダイナミツクレンジで実現しうる等の
効果がある。 また前記実施例にて示したように、FM等化を
直線位相回路をもつてすれば、本発明による書込
み読取り系での無歪効果をさらに強調することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気記録再生系のブロツク図、第２図
は読取りヘツドと読取回路の等価回路図、第３図
ａ〜ｆは第１図の記録再生系における各種パラメ
ータの周波数特性曲線図、第４図は本発明の原理
を示すブロツク図、第５図ａ〜ｉは第４図の記録
再生系における各種パラメータの周波数特性曲線
図、第６図ａ〜ｄは動作を説明するための特性曲
線図および信号波形図、第７図は本発明の一実施
例を示す回路構成図である。 ４……逆共振回路、５……振幅制限回路、６…
…書込み増幅器、７……ヘツド共振読取り回路、
８……FM等化回路、１２……書込みヘツド、１
３……読取りヘツド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 映像信号をFM変調し、その被変調信号を磁
   気媒体に書込み記録し、これを読取り再生する装
   置に於いて、読取り側で読取りヘツドのインダク
   タンスを要素とする共振回路をその共振周波数が
   上記のFM被変調信号のキヤリア周波数の近傍に
   あるように形成せしめる手段並びに書込み側でそ
   の共振周波数とほぼ等しい逆共振周波数を有する
   逆共振周波数特性を上記のFM被変調信号に与え
   る手段と、この逆共振特性によつて過度に強調さ
   れたFM被変調信号の振幅を制限する手段とを具
   備したことを特徴とする磁気記録再生装置。