JPS61271644A - 磁気記録再生装置のキヤプスタンサ−ボ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、キャプスタンモータあるいはキャプスタンの
回転速度を制御するフィードバック手段（すなわち、速
度制御ループ）を備えた磁気記録再生装置のキャプスタ
ンサーボ装置に関する。

〔発明の背景〕

磁気記録再生装置（以下、ＶＴＲという）のキャプスタ
ンサーボ装置は、通常、キャプスタンモータあるいはキ
ャプスタンの速度が一定となるように制御する速度制御
ループとその回転位相を一定に保持するための位相制御
ループとから構成されており、記録時、再生時ともに、
キャプスタンが所定の回転速度で回転し、かつ、所定の
基準位相に回転位相がロックするように負帰還制御が行
なわれている。これにより、ビデオヘッドはビデオテー
プ上のビデオトラックを正確にトレースする。

ところで、かかるキャプスタンサーボ装置の速度制御ル
ープでは、キャプスタンモータに取り付けられた周波数
検出器（以下、ＦＧ検出器という）からキャプスタンモ
ータの回転速度に比例した周波数を有する周波数信号（
以下、ＦＣ信号という）を検出し、このＦＧ傷信号周波
類弁別してキャプスタンモータの回転速度に応じた偏差
電圧を得、これを駆動回路を介してキャプスタンモータ
に負帰還して定速度制御が行なわれている。かかる制御
動作を行なう速度制御ループにおいては、ＦＧ傷信号周
波数（サンプリング周波数）が高い程、ループの応答速
度や負荷変動に対する応答性、すなわち対外乱制御性な
どが優れている。換言すれば、サンプリング周波数が低
くなると、速度制御ループに位相遅れが生じ、応答速度
が低下するし、また、ループゲインが低下するために、
負荷変動（たとえば、ビデオテープの張力の変動など）
などの影響を受けやすくなる。

ところで、近年では、ＶＴＲにおいては、たとえば、実
開昭５９−５６６５９号公報に開示されるように、記録
および通常再生モードとして、ビデオテープの走行速度
を異にした２種類のモードを選択できるように構成され
ており、走行速度が速い方を標準モード（すなわち、Ｓ
Ｐモード）と呼び、走行速度が速い方を長時間モード（
すなわち、ＬＰモード）と呼んでいる。そこで、ＬＰモ
ードにおいては、ＳＰモードに比べ、キャプスタンの回
転速度は遅いものとなるから、速度制御ループのサンプ
リング周波数は大幅に低下し、その応答速度や対外乱制
御性は大幅に劣化することになる。

この問題を解消する１つの方法として、ＦＧ検出器自体
を改善してＦＣ信号の周波数を高めることが考えられる
。しかし、この方法によると、たとえば、このＦＧ検出
器が多数の磁石を配列した回転体と磁気センサとからな
る場合、磁石の数が膨大なものとなるし、また、磁石自
体を非常に小さくしなければならず、必然的に回転体の
機械的精度が劣化するし、得られる出力も低下する。こ
のために、ＦＣ信号には周波数変動が生じたり、回路系
などで生ずるノイズの影響が顕著となり、かえって制御
性が劣化することになる。

上記の問題を解消する他の方法として、キャプスタンモ
ータの回転速度を高くしてＦＧ傷信号周波数を高めるこ
とが考えられる。しかし、・この方法によると、キャプ
スタンモータとキャプスタンとの間の減速比が高くなり
、これら間の減速機構が複雑で大型になるし、また、早
送り時には、キャプスタンモータを異常なほどの高速で
回転させねばならず、結局、機構系の実現化で極めて困
難となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の問題点を解消し、機構系の構成
を変えることなく、速度制御ループの応答特性を改善す
ることができるようにした磁気記録再生装置のキャプス
タンサーボ装置を提供するにある。

（発明の概要） この目的を達成するために、本発明は、速度制御ループ
における応答速度がサンプリング周波数に応じた位相遅
れに依存していることに着目し、該位相遅れを回路的に
補償して該応答速度を改善するものであって、該速度制
御ループ内に、その最大時定数にほぼ等しい最大時定数
を有する位相進み補償回路と増幅器との直列回路を設け
、該速度制御ループの開ループ特性のゲイン交点周波数
を増大させて応答速度を高めるようにした点に特徴があ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明による磁気記録再生装置の一実施例を示
す構成図であって、ｌはビデオテープ、２はキャプスタ
ン、３は回転シリンダ、４．５はビデオヘッド、６はロ
ータリトランス、７は基準信号発生回路、８は位相比較
回路、９はローパスフィルタ、１０はスイッチ回路、１
）は加算器、１２は駆動増幅回路、１３はキャプスタン
モータ、１４は駆動機構、１５ばＦＧ検出器、１６は周
波数弁別回路、１７はスイッチ回路、１８は入力端子、
１９は補償回路、２０は分周回路、２１はスイッチ回路
、２２は入力端子、２３は増幅器、２４は入力端子、２
５はローパスフィルタ、２６はトラッキング誤差信号形
成回路、２７はローパスフィルタである。

同図において、ビデオチー１）は駆動機構１４を介して
キャプスタンモータ１３の回転が伝達されるキャプスタ
ン２によって走行駆動され、また、。

図示しないシリンダモータによって３０ｒｐｓで回転す
る回転シリンダ３の外周に、はぼ１８０′にわたってら
せん状に巻きつけられて走行する０回転シリンダ３には
、１８０°の角間隔で２個のビデオヘッド４．５が取り
付けられており、これらビデオヘッド４．５により、記
録時には、ビデオテープ１上斜め方向にビデオトラック
が形成され、また、再生時には、ビデオテープ１上に斜
め方向に形成されているビデオトラックを再生走査する
。

なお、この実施例では、ビデオテープ１上のトラックに
は、トラッキング情報となるパイロット信号が映像信号
に重畳して記録され、再生時に隣接トラックから同時に
再生されるパイロット信号を検出してトラッキング誤差
信号を形成し、これでトラッキング制御を行なう、いわ
ゆるＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｃｋ　Ｆｌｎ
ｄｊｎｇ　）方式が採用されているものとする。

次に、この実施例の動作について説明するが、まず、速
度制御ループについて説明する。

この速度制御ループはキャプスタンモータ１３゜ＦＣ検
出器１５１周波数弁別回路１６．スイッチ回路１７．補
償回路１９．加算器１）および駆動増幅回路１２からな
るが、スイッチ回路１７は、入力端子１Ｂからの切換信
号により、ｓｐモード時にはＳ側に、ＬＰモモ一時には
Ｌ側に閉じるように制御される。すなわち、同じモード
では、記録、再生時とも、速度制御ループは同一構成を
なしている。

キャプスタンモータ１３が回転すると、ＦＧ検出器１５
からＦＧ倍信号検出され、周波数弁別回路１６で周波数
弁別されて設定すべき所定の周波数からの偏位量に応じ
た電圧信号に変換される。

この電圧信号は、ＳＰモード時には、スイッチ回路１７
を介してそのまま、また、ＬＰモモ一時には、スイッチ
回路１７を介して補償回路１９で位相補償され、夫々速
度誤差信号ｅ、として加算器１）に送られる。この加算
器１）では、この速度誤差信号ｅ、はスイッチ回路１０
からの後述する位相誤差信号ｅ（と加算され、制御信号
として駆動増幅回路１２に供給される。この駆動増幅回
路１２からはこの制御信号に応じた駆動電圧Ｅが出力さ
れ、これによってキャプスタンモータ１３は定速回転す
る。かかる動作は、記録、再生時で同じである。

次に、位相制御ループについて説明するが、これは記録
時と再生時とで構成が異なる。

そこで、まず、記録時の動作について説明する。

このときには、スイッチ回路１０はＲ側に閉じており、
キャプスタンモータ１３．ＦＧ槍出器１５゜分周回路２
０２位相比較回路８．ローパスフィルタ９．スイッチ回
路１０．加算器１）および駆動増幅回路１２によって位
相制御ループが形成される。

キャプスタンモータ１３の回転にともなってＦＧ検出器
１５で検出されたＦＧ倍信号、分周回路２０で分周され
て所定周波数ＣＮＴＳＣ方式では、３０Ｈｚ）の信号ψ
Ｒとなる。この信号ψ脆は比較信号として位相比較回路
８に供給され、基準信号発生回路７からの基準信号ψ。

と位相比較される６位相比較回路８の出力信号は、ロー
パスフィルタ９で平滑された後、位相誤差信号ｅ１ｍと
してスイッチ回路１０に供給され、でらに、位相誤差信
号ｅ（とじて加算器１）に供給されて速度誤差信号ｅ、
と加算される。そして、前述の如く、加算器１）の出力
信号に応じた駆動増幅回路１２からの駆動電圧已によっ
てキャプスタンモータ１３は駆動され、この結果、キャ
プスタンモータ１３は定速回転駆動と位相制御が行なわ
れる。

また、この記録時には、スイッチ回路２１はＲ側に閉じ
ており、パイロット信号が重畳された映像信号が、入力
端子２２からスイッチ回路２１゜ロークリトランス６を
介してビデオヘッド４．５に供給され、ビデオテープｌ
上に記録される。

次に、再生時の位相制御ループについて説明する。この
ときには、スイッチ回路１０．２１はＰ側に切替えられ
、位相制御ループはキャプスタンモータ１３．駆動機構
１４．キャプスタン２．ビデオテープ１．ビデオヘッド
３，４．ロータリトランス６□スイツチ回路２１．増幅
器２３．ローパスフィルタ２５．トラッキング誤差信号
形成回路２６．ローパスフィルタ２７．スイッチ回路１
０゜加算器１）および駆動増幅回路１２でもって形成さ
れる。

キャプスタンモータ１３の回転によってビデオテープ１
が走行し、このビデオテープ１をビデオヘッド４．５が
再生走査することにより、映像信号にパイロット信号が
重畳された再生信号が得られる。この再生信号は、ロー
タリトランス６、スイッチ回路２１および増幅器２３を
介し、出力端子２４から図示しない映像信号処理回路に
供給される。また、この再生信号ＲＦはローパスフィル
タ２５に供給され、パイロット信号ＰＬが分離されてト
ラッキング誤差信号形成回路２６に供給される。

ここで、ビデオヘッド４．５のトラック幅はとデオテー
ブｌ上のビデオトラックの幅よりも若干法いため、トラ
ッキング誤差信号形成回路２６に供給されるパイロット
信号ＰＬは、ビデオヘッド４．５が正確に再生走査すべ
きトラックから再生されたパイロット信号とこれに隣接
せる両側のトラックから再生されたパイロット信号とか
らなっている。トラッキング誤差信号形成回路２６は、
これら隣接トラックから再生されたパイロット信号を比
較し、ビデオヘッド４．５のトラッキングずれの方向お
よび大きさを表わす正確なトラッキング誤差信号Ｅ？を
生成する。このトラッキング誤差信号Ｅ〒はローパスフ
ィルタ２７で平滑され、位相誤差信号ｅＩ、としてスイ
ッチ回路１０に、さらに位相誤差信号ｅｌとして加算器
１）に供給される。

これ以降は先の説明と同様であり、キャプスタンモータ
１３は位相制御されてビデオヘッド４゜５は正確にトラ
ッキング制御される。

この実施例を伝達関数表示すると、第２図に示すように
なる。同図において、ｋ、は位相比較回路８またはトラ
ッキング誤差信号形成回路２６の検波感度、Ｆ　（！ｌ
はローパスフィルタ９または２７の伝達関数、Ｋは駆動
増幅回路１２のゲイン、Ｇ、（りはキャプスタンモータ
１３の伝達関数、ＭはＦＧ倍信号レートを表わす伝達要
素、Ｈ１ｆｆ）はＦＣ信号のサンプルホールド伝達関数
（ＰループはＦＧ倍信号レートで速度情報をサンプリン
グして制御を行なうものであるから、この伝達要素が入
る）、Ｋ、は周波数弁別回路１６の検波感度、■（８）
は補償回路１９の補償要素、ｌ／Ｎは分周回路２０の分
周比を表わす伝達要素、Ｘ　（ｓｌはキャプスタンモー
タ１３の回転位相からキャプスタン２の回転位相ψムま
での伝達要素（これは、通常、伝達機構のコンプライア
ンスの影響により、周波数特性をもつ）、１　／　ｓは
キャプスタンモータ１３の回転速度を回転位相に変換す
る積分作用を表わす伝達要素である。

第２図では、速度制御ループをＰループ、位相制御ルー
プをＩループとしているが、次に、この実施例の特徴を
なすＰループの構成について説明する。

ＬＰモード時には、ＳＰモード時に比べ、ＦＣ信号の周
波数（Ｐループでのサンプリング周波数）が１／２以下
（たとえば、ＬＰモードがｓｐモードの２倍の記録再生
が可能とすると、１／２である）となるために、サンプ
ルホールド伝達関数Ｈ（３）の位相が大幅に遅れ、また
、ＦＧ検出器１５の伝達要素にも位相の遅れが生ずる。

そこで、ＬＰモードにおいて、ＳＰモードにおけると同
様に、Ｐループが伝達関数ＧＩＩ（ｓｌ、伝達要素Ｍ、
サンプルホールド伝達関数Ｈ（り、検波感度に、および
ゲインＫからなるものとすると、サンプルホールド伝達
関数Ｈ（３）と伝達要素Ｍとの位相遅れのために、Ｐル
ープでの応答速度が劣化する。

これを改善するのが補償回路１９であり、この実施例で
は、これをＬＰモード時Ｐループに挿入することにより
、サンプルホールド伝達要素Ｈ（！１や伝達要素Ｍの位
相遅れを補償する。

第３図はかかる補償回路１９の一具体例を示す構成図で
あって、２８は入力端子、２９は出力端子、３０は時定
数回路、３１．３２は抵抗、３３はコンデンサ、３４は
増幅器である。

同図において、補償回路１９は時定数回路３０と増幅器
３４とからなり、時定数回路３０は抵抗３１．３２およ
びコンデンサ３３からなって位相進み補償回路を構成し
ている。いま、抵抗３１゜３２の抵抗値を夫々Ｒ＋、Ｒ
ｓとし、コンデンサ３３の容量値をＣ３とすると、時定
数回路３０の伝達関数１　’　（！＋は次のように表わ
される。

β ただし、Ｔｌ　”Ｃ＋　ＲＩ ＲＩ＋Ｒｔ β略□ この伝達関数Ｉ　’　（ｓｌのゲイン特性は、第４図の
実線ａに示すように、２つの時定数Ｔ　＋　、　Ｔ　Ｉ
／βを有し、低周波域（ω＜＜　ｌ　／　Ｔ　＋　）で
のゲインが高周波域（ω〉β／Ｔ１）でのゲインよりも
２０１ｏｇβ（ｄＢ）だけ下がる特性となる。

また、増幅器３４のゲインをβとすると、補償１　（ｓ
ｌ　−１’　（ｓｉｘβ−−□−＝−−＝−（ｌｌ１＋
□３ となる。

次に、第２図において、キャプスタンモーター３の伝達
関数Ｇ＋ｍ（ｓｌは、補償回路１９が付加されないとき
のＰループの開ループ伝達関数の最大時定数をＴ、とす
ると、−船に、 と表わすことができるから、スイッチ回路１７がＳ側に
閉じたときのＰループの開ループ伝達関数Ｇ　’　ｏｐ
は、 Ｇ　’　ｏｒ−に−Ｇ、（３１・Ｍ−Ｈｆ！トＫｐ（１
＋Ｔｘ　ｓ　）（１＋Ｔｙ　ｓ　）となる。

弐（３）で表わされる開ループ伝達関数Ｇ′。、のゲイ
ン特性は、第４図の破線（ｂ）で示されるようになり、
このときのゲイン交点角周波数はω′。である。

次に、補償回路１９がＰループに付加された場合を考え
ると、その時定数回路３０　（第３図）により、開ルー
プ伝達関数Ｇ＃。、は、 ■÷□３ β となり、時定数回路３０の時定数Ｔ、を最大時定数Ｔ、
にほぼ等しく選ぶと（すなわち、ＴにＴＸ）、上記開ル
ープ伝達関数Ｇ“。２は、式＋２１．　（４１から次の
ようになる。

β この式から明らかなように、時定数回路３０により、Ｐ
ループの開ループ伝達関数の最大時定数はＴ、ｌからほ
ぼＴｌｌ／βと１／β倍となり、ゲインも１／β倍にな
る。この間ループ伝達関数Ｇ″。。

のゲイン特性は、第４図において、破線すの特性曲線に
実線ａの特性曲線が重畳された破ｄ１．ｃに示すように
なる。

補償回路１９には、さらにゲインβの増幅器３４が設け
られているために、結局、補償回路１９を挿入したこと
による開ループ伝達関数Ｇ、、は、式（５）に示した間
ループ伝達関数Ｇ’ＯＦを２倍したもの、すなわち、 Ｔ＋ （１÷□ｓＨ１＋Ｔｙｓ） β となり、このゲイン特性は第４図の実ｗＡｄのようにな
る。この結果、このときのゲイン交点周波数ω。は、補
償回路１９を付加しないときのゲイン交点周波数ω′。

よりも高くなる。

このことは、Ｐループ（すなわち、速度制御ループ）の
帯域が広くなってループの立上り時間が短くなったこと
、すなわち、Ｐルーズの応答速度が高（なったことを意
味している。

以上のように、この実施例では、ＬＰモードとなって速
度制御ループのサンプリング周波数が低減しても、補償
回路１９でもって位相遅れを補償でき、ＬＰモードでの
応答速度をＳＰモードでのそれと同等にすることができ
る。

第５図は本発明による磁気記録再生ｖｔ置のキャプスタ
ンサーボ装置の他の実施例を示す要部ブロック図であっ
て、１７′はスイッチ回路、１９′は補償回路であり、
第１図に対応する部分には同一符号をつけている。

第１図に示した実施例は、ＬＰモードでの速度制御ルー
プの応答速度を高めてＳＰモードと同程度にするもので
あったが、第５図に示すこの実施例は、ＳＰモードでの
速度制御ループの応答速度をも高めるようにしたもので
ある。

すなわち、ＬＰモードに対する補償回路１９とともに、
ＳＰモードに対する補償回路１９′をも設け、ＳＰモー
ド時には、スイッチ回路１７．１７’をＳ側に閉じて速
度制御ループに補償回路１９′が付加されるようにし、
また、ＬＰモード時には、スイッチ回路１７．１７’を
Ｌ側に閉じて速度制御ループに補償回路１９が付加され
るようにする。

補償回路１９．１９’は第３図に示したように構成する
ことができ、夫々に対する時定数回路の時定数と増幅器
のゲインとを適宜設定することにより、ＳＰモードでの
速度制御ループの応答速度を高めることができるととも
に、ＳＰモードとＬＰモードとで速度制御ループの応答
速度を同程度に設定できる。

第６図は本発明による磁気記録再生装置のキャプスタン
サーボ装置のさらに他の実施例を示す要部ブロック図で
あって、第１図に対応する部分には同一符号をつけてい
る。

この実施例は、補償回路１９をＳＰモードとＬＰモード
で兼用するものである。ここで、ＬＰモードでの速度制
御ループの応答速度が、少なくとも補償回路１９を付加
しないときのＳＰモードでの応答速度と同程度となるよ
うに、補償回路１９の時定数およびゲインが設定される
。これにより、ＳＰモードでの速度制御ループの応答速
度も大幅に改善される。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
れら実施例のみに限定されるものではない、たとえば、
ＶＴＲが１つのＬＰモードのみでな（、ＳＰモード時の
磁気テープの速度の１７２゜１／３など複数のＬＰモー
ドを設定可能な場合には、夫々のＬＰモード毎に補償回
路を設けてもよいし、あるいは、第６図に示した実施例
から容易に類推できるように、磁気テープの最も走行速
度が遅いＬＰモードに対してＳＰモード時と同程度の応
答速度が得られるべき特性の補償回路を全てのＬＰモー
ドに、さらにはＳＰモードに兼用するように構成しても
よい。

また、上記実施例では、キャプスタン位相制御ループに
ＡＴＦ方式を採用した場合を説明したが、磁気テープに
一定周波数のコントロール信号を記録し、これを基準と
してトラッキング制御を行なうＣＴＬ方式のＶＴＲにお
いても、速度制御ループの構成についてはＡＴＦ方式を
採用した場合と変わりないから、同様に本発明を適用で
きることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ＦＧ検出器や回
転伝達系などの機械系の構成を変更することなく、速度
制御ループの連応性を向上させることができ、特に、Ｌ
Ｐモードにおいては、キャプスタンの超低速回転化にと
もなう速度制御ループの応答速度の低下を充分吸収でき
て、負荷変動などにおける同期引込み時間が大幅に短縮
され、常に良好画質の再生画像を得ることができるもの
であって、上記従来技術の問題点を解消して優れた機能
の磁気記録再生装置のキャプスタンサーボ装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気記録再生装置のキャプスタン
サーボ装置の一実施例を示す構成図、第２図は第１図を
伝達関数で表示したブロック線図、置の他の実施例を示
す要部構成図である。 １・・・・磁気テープ、２・・・・キャプスタン、１３
・・・・キャプスタンモータ、１５・・・・周波数検出
器、１６・・・・周波数弁別回路、１７．１７’・・・
・スイッチ回路、１９゜１９′・・・・補償回路。 代理人　　弁理士　　武　顕次部（ほか１名）第３図 第４図 ′き へ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャプスタンモータの回転速度に応じた周波数の
   周波数信号を検出し、該周波数信号の周波数に応じた速
   度制御信号を形成し、該速度制御信号によつて該キャプ
   スタンモータの回転速度を制御する速度制御ループを備
   えた磁気記録再生装置のキャプスタンサーボ装置におい
   て、該速度制御ループ内に、位相進み補償要素と該速度
   制御ループのループゲインを増大させる要素とを有する
   補償手段を設け、該速度制御ループの応答速度を高める
   ことができるように構成したことを特徴とする磁気記録
   再生装置のキャプスタンサーボ装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記キャプ
   スタンモータの回転速度が最も高い標準記録再生モード
   と、これよりも回転速度が低い１以上の長時間記録再生
   モードが選択可能であつて、該長時間記録再生モード時
   に前記補償手段が前記速度制御ループに付加されること
   を特徴とする磁気記録再生装置のキャプスタンサーボ装
   置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項にお
   いて、前記位相進み要素は、 （イ）複数の時定数を有し、 （ロ）該複数の時定数のうちの最大の時定数に対応した
   周波数よりも低周波域でのゲインが該複数の時定数のう
   ちの最小の時定数に対応した周波数よりも高周波域での
   ゲインよりも低くなるゲイン特性を有し、 （ハ）該最大の時定数が前記位相進み補償要素を付加し
   ないときの前記速度制御ループの開ループ伝達関数の最
   大の時定数にほぼ等しく設定された 時定数回路であることを特徴とする磁気記録再生装置の
   キャプスタンサーボ装置。