JPS6259955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電素子で構成されたバイモルフ等の
電気―機械変換素子を用いて、回転磁気ヘツドの
機械的高さ位置を変化させるようにした回転ヘツ
ド型磁気記録再生装置（VTR）に関するもので
あり、特に記録時よりは速いテープ速度即ち、早
送りあるいは巻戻し状態でテープを移送し、再生
画像を得る際のバイモルフ駆動方法に関するもの
である。

VTRにおいて、回転磁気ヘツドの機械的高さ
位置を圧電素子で構成されたバイモルフを用いて
回転軸方向に変位させる方法は既に公知であり、
記録トラツクの曲がりに追従する方法および、ス
チル、スロー、倍速再生等の特殊再生時にトラツ
ク上を忠実に再生ヘツドが追従する方法等に適用
される。

圧電素子で構成されたバイモルフ１は第１図に
示すように矢印Ｐで示す方向の分極をもつた２枚
の圧電素子２及び３を共通電極４を有するように
貼り合わせ、さらに両側電極５，６が蒸着等の方
法により形成されてなる。このバイモルフ１を変
位させる場合には共通電極４より引出した端子７
と、両側電極５，６を電気的に接続した線より引
出した端子８との間に電圧を印加すればよい。例
えば端子７に＋を、端子８に−電圧を印加した場
合、圧電素子２はその長手方向に伸び、圧電素子
３は縮み、その結果バイモルフ１は曲がり変位を
生じる。該曲がり方向は端子７，８間に印加する
電圧の極性及び圧電素子２及び３の分極方向に左
右されることは周知である。

かかる構成をもつバイモルフを用いた磁気ヘツ
ド可動装置を第２図イ，ロに示す。第２図におい
て９は圧電素子１０，１１で構成されたバイモル
フであり、一端には磁気ヘツド１２が接着等の方
法で固着され、他端は接着剤１３により取付け部
材１４上に固着されている。取付け部材１４はビ
ス止め等の方法で回転デイスク上に固定される。
従つて、第２図に示す磁気ヘツド可動装置は回転
デイスクと共に回転する。圧電素子に電圧を印加
しなければ、磁気ヘツド１２は従来のVTRに使
用されている回転磁気ヘツドと同様に回転軸に垂
直な平面内で円運動を行なうだけであるが、圧電
素子の各電極に接続された引出し線１５に外部よ
りブラシ等を介して電圧を印加した場合、磁気ヘ
ツド１２は前記円運動と共に矢印１６で示す方向
（回転軸方向）に変位する。このような磁気ヘツ
ド可動装置を用いれば、記録時とは異なるテープ
速度でテープを移送し再生する場合でも再生ヘツ
ドが記録トラツク上を忠実にオントラツクして再
生走査することができる。

第３図を用いて３倍速再生を例にとり説明す
る。図中Ｔ_A，Ｔ_BはＡ，Ｂ各ヘツドで記録された
磁化軌跡である。各磁気ヘツドのギヤツプ方向は
ヘツドの走査方向に対してほぼ直角方向に設けら
れており、いわゆるアジマス角が零である。従つ
て、再生時に隣接トラツクからのクロストーク信
号をひろわないよう、各記録トラツク間には信号
未記録部のガードバンドが設けられている。互い
に逆方向のアジマス角をもつた磁気ヘツドを用い
た場合にはガードバンドを用いる必要はないが、
本例ではアジマス角零のヘツドを用いた場合につ
いてのみ説明する。テープの走行方向は矢印１７
で示す方向であり、磁気ヘツドはスチル走査時、
ａからｂ方向に走査する再生時のテープ速度を記
録時の３倍に設定した場合、磁気ヘツドはみかけ
上ａからｃ方向に移動するためヘツド再生軌跡は
ガードバンドを横切ることになりガードバンド部
が再生画面上でノイズとなつて現われる。これを
さけるため前述の磁気ヘツド可動装置を用いて磁
気ヘツドの機械的高さ位置を回転軸方向、すなわ
ち記録軌跡にほぼ直角な方向に移動させる。該方
向はｃ―ｄ方向であり、トラツクピツチをＴ_Pと
した時、ｃ―ｄ間の距離は2T_Pに相当する。バイ
モルフの変位量は印加電圧にほぼ比例するため、
３倍速再生時のバイモルフの印加電圧波形は第４
図に示す三角波を印加すればよい。横軸には時間
ｔを、縦軸にはバイモルフへの印加電圧ｖを示し
てある。三角波の一傾斜部期間Ｔは１フイールド
（１トラツク記録時間）期間に相当し、電圧振幅
値（Ｐ―Ｐ）は2T_Pの変位量に相当する。ｖ_Aは
Ａヘツド駆動用バイモルフに印加する電圧波形で
あり、ｖ_BはＢヘツド駆動用バイモルフに印加す
る電圧波形である。Ａ，Ｂ各ヘツドがテープに当
接している期間は各三角波ｖ_A，ｖ_Bの立上り傾斜
部に相当し、立下り傾斜部は各磁気ヘツドがテー
プに当接し始める点での各磁気ヘツドの機械的高
さ位置を所定の位置にもどすための期間である。
第４図に示す三角波電圧をバイモルフに印加した
場合、第３図に示すａ―ｄ間を磁気ヘツドは再生
走査することになり、再生画面上でのノイズバン
ドは現われない。

今、早送り（FF）もしくは巻戻し（REW）モ
ードで再生を行なうことを考えてみるに、その時
のテープ速度は通常再生時の数10倍となる。便宜
上FF、REW時のテープ速度を通常再生時の20倍
とした時、磁気ヘツドの走査軌跡は第５図に示す
矢印１８方向に移動する。そしてこの時、１フイ
ールド期間内に磁気ヘツドが横切る記録トラツク
数は20本であり、ガードバンド数は１本少ない19
本となる。従つて、再生画面上には19本のノイズ
バンドが現われ、該ノイズバンドの再生画像に対
する割合は第５図に示す記録磁化軌跡幅Ｔ_Wとガ
ードバンド幅Ｔ_Gとの割合で生じる。Ｔ_GとＴ_Wと
の割合をいくらに設定するかは設計上の問題であ
るが、ここではＴ_G：Ｔ_W＝１：４とする。また、
実際に生じるノイズバンドは画像がその部分で欠
除するのではなく、隣接する２本の記録トラツク
から再生されたFM変調搬送波が相互に干渉しあ
い、再生信号の振幅及び位相乱れの発生によるビ
ートノイズである。該ビートノイズは隣接する２
本の記録トラツクからの再生信号の強度が等しい
時、すなわち、磁気ヘツドの中心がガードバンド
の中心に一致した時最大の乱れを生じ、この位置
から離れるに従つて、FM妨害の理論により画像
乱れは急激に減少する。従つて、実際の再生画像
中に占めるノイズバンドの割合はＴ_GとＴ_Wの比そ
のものではないが、ここでは説明の便宜上Ｔ_Gと
Ｔ_Wとの割合でノイズバンドがでるものとする。
ノイズバンドの占める割合を少なくするためには
第５図１９で示す走査軌跡をヘツドが移動するよ
うにすればよく、そのためには第６図に示す鋸歯
状波の電圧をバイモルフに印加すればよい。すな
わち、バイモルフに何ら電圧を印加しない時のヘ
ツド走査軌跡１８と記録軌跡とのなす角に相当す
る傾斜をもつた鋸歯状波を印加すれば、期間t₁時
には記録トラツクT₁上をオントラツクして再生
走査し、期間t₂時には記録トラツクT₂上をオント
ラツクして再生走査し、以下同様の走査を行な
う。この時ガードバンド部を通過する時間はt₁か
らt₂への切換え時間であり、鋸歯状波であれば非
常に短い時間となる。従つてノイズバンドも殆ん
ど出ない。一方、バイモルフ自体の特性を調べて
みるに、バイモルフへの印加電圧を一定として周
波数を変化させた時、振れ量δは第７図に示す
ごとく変化する。第７図において_１は正の共振
周波数であり、_２は負の共振周波数である。正
の共振部のＱは10程度が普通であり、比較的大き
な値である。従つて急激な変化をさせた場合、バ
イモルフはその時点において共振周波数_１で自
励振動を行なう。例えば第８図ａに示す矩形波を
バイモルフに印加した場合、実際の変位は同図ｂ
のごとく減衰自励振動をおこしながら、最終は印
加した電圧に応じた変位量におちつく。バイモル
フの共振周波数はその形状でほぼ決定され、該形
状は必要変位量、強度、回転シリンダの径等によ
つて決定される。例えば長さ12mm、幅８mm、厚み
0.4mmであり、この時のバイモルフの共振周波数
_１は約1KHzである。バイモルフに印加する電
圧が連続した正弦波の場合にはその変位変化も正
弦波であり、振れ量は前述の第７図のごとく周波
数によつて変化する。正弦波でない場合には印加
電圧波形の変化の急峻さによつて自励振動を発生
する。例えば三角波電圧を印加した場合には１／
３_１程度の周波数が限界であり、それ以上の高
い周波数では印加した三角波に相当する変位量に
対して、一種のノイズである自励振動よる変位の
割合が大きくなり実用的でない。以上の点を考慮
して前述の20倍速での再生を考えてみるに、この
時の第６図に示した鋸歯状波の周波数は約20×60
＝1200Hzであり、前述の_１＝1KHzのバイモル
フでは比較的ゆるやかな立上り部にも十分な応答
をしない。ただ、第５図及び第６図においてはt₁
の期間にトラツクT₁上を、t₂の期間にトラツク
T₂上をオントラツクして再生走査する方式をと
つたが、バイモルフの変位量が十分あればt₁とt₂
の期間でトラツクT₁上をオントラツクして再生
走査させる方法をとれば、鋸歯状波の周波数は半
分におとすことができる。以降同様の考え方で
１／３におとすこともできるが、いずれにせよ、
ガードバンドでの通過時間を短くしようとすれば
鋸歯状波の立下り部は急峻となり、立下り時点で
バイモルフは自励振動をおこすことになる。

この自励振動を防止するためには機械的ダンパ
あるいは電気的ダンパを使用する必要がある。機
械的ダンパは例えばゴム等の弾性体をバイモルフ
の一部に接触させる方法であるが、この場合には
ゴム等の経時変化による信頼性の問題及び有効変
位量の減少等の問題がある。また電気的ダンパの
方法は、電気的にバイモルフの自励振動を取出す
手段及びフイードバツク回路系等による部品点数
の増加の点で問題がある。そしていずれのダンパ
の方法でも急激に自励振動をおさえることは困難
である。

本発明はFF、REWで再生を行なう際、ガード
バンド通過時に生じるノイズバンドの影響をなに
もしない時のそれに比べて半分に減少せしめるこ
とができる方法を提供するものであり、自励振動
をおこさず、特にダンパ部材を用いることもな
く、簡単な回路構成でノイズバンドの減少を実現
することができる。

以下本発明の詳細を図面と共に説明する。

第９図において、T₁，T₂，T₃，……は通常の
テープ速度で記録された磁化軌跡であり、矢印２
１は20倍速再生時のヘツド走査軌跡である。ヘツ
ドが矢印２１に沿つて再生走査した時に得られる
再生FM変調波は２２で示すごとく、ヘツドが記
録トラツクの中心ｅ，ｈ，ｊを通過する時最大と
なり、ガードバンドの中心、ｇ，ｉを通過する時
最小の出力となる。一方磁気ヘツド可動装置を用
いてヘツドを破線２３で示す走査を行なわせた時
を考えてみる。バイモルフを用いてヘツドを変位
させる場合その変位方向はスチル軌跡に垂直方向
であるが、後述するようにスチル軌跡と20倍速再
生時の走査軌跡２１との角度は0.2度程度であり
非常に小さい。第９図では便宜上記録トラツクと
軌跡２１とに適当な角度をもたせて描いてある
が、上述の理由によりバイモルフによるヘツドの
変位方向は走査軌跡２１に垂直な方向に描いてあ
る。従つて走査軌跡２１に垂直な方向と走査軌跡
２１方向との合成により破線２３で示す三角波を
描くことができる。そしてこの時バイモルフに印
加する電圧は走査軌跡２１を零レベルとした破線
２３で示す三角波電圧を印加すればよい。なお、
実際にバイモルフに印加する電圧は後述するよう
にバイモルフの自励振動をさけるため、正弦波に
近い電圧を印加するが、正弦波と三角波とではそ
の軌跡がほぼ等しいため、ここでは説明の便宜上
三角波の電圧を印加し、破線２３で示す走査軌跡
をとるものとして説明する。この時破線２３と再
生FM変調波出力２２を検波整流した包絡線信
号、すなわちk′，l′，m′，n′，o′，……の各点を
結んだ信号との周期は等しく、また該包絡線上の
点k′，l′，m′，n′，……は走査軌跡２３上の点
ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，……に90度の位相差をもつて対
応する。従つて、再生FM変調波出力の包絡線を
90度だけ位相をずらし、適当な電圧値としてバイ
モルフに印加すればヘツドの走査軌跡は破線２３
で示す軌跡となる。なお第９図においてはk′−
l′−m′−n′の三角波の位相を90度ずらしただけで
はｋ−ｌ−ｍ−ｎの三角波と図面上では一致しな
いが、これは包絡線で示す三角波を反転増幅器を
通せば良い。

再生FM変調波の包絡線を用いてバイモルフを
駆動する利点は回路構成が簡単であるだけでな
く、再生ヘツドの回転位相と記録トラツクとの相
対位置が異なつていても問題がない点にある。例
えば第９図に示す例では記録トラツクT₁の中心
ｅ点からヘツドが走査し始める例を示してある
が、走査開始点がガードバンドの中心であつて
も、それは相対的にはｇ点から走査を開始したと
等価であり、トラツク上をオントラツクする期
間、例えばｌ−ｍ間は常に存在する。同様にＡ，
Ｂ両ヘツド間の高さが異なるために各記録トラツ
ク間のガード幅が異なる場合でも、さらに記録ト
ラツクの直線性（リニアリイテイ）が悪い場合で
もそれに応じた再生FM変調波の包絡線波形が得
られ、該波形に応じた電圧がバイモルフに印加さ
れるため、トラツク上をオントラツクする期間が
存在する。ヘツドが破線２３上を走査した時に得
られる再生FM変調波信号の包絡線は２４で示す
ものとなる。包絡線は具体回路例で後述するよう
に一度バンドパスフイルタを通過させるため、正
弦波信号に近いものとなる。従つて、軌跡２１上
を走査した結果得られる包絡線と軌跡２３上を走
査した時の包絡線とは、バンドパスフイルタを通
過した後では位相が等しく振幅が異なる擬似正弦
波信号となる。この時の振幅の差は、包絡線信号
をもとにバイモルフを駆動する制御系のループゲ
インに反比例する。

次にヘツドの走査軌跡が２１の時と２３の時と
でのノイズバンドの量を考察する。ノイズバンド
の量はヘツドがガードバンドを通過する時間に比
例し第９図においてはｐ−ｇとＱ−ｇとの距離の
比に等しく、幾可学的相似からｅ−ｇとｋ−ｇと
の長さの比である。三角形ekgを抜き出した図を
第１０図に示す。∠gekをθとした時、角度θは
記録トラツクと20倍速時の走査軌跡２１とのなす
角である。三角形ekgは２等辺三角形にほぼ等し
いため、gkrは２θとなる。従つてｅ−ｇ，ｋ−
ｇ、の長さをl₁，l₂とした時、l₁とl₂との比は１式
のごとくなる。

ｌ_２／ｌ_１＝ｓｉｎθ／ｓｉｎ２θ １ 第１１図に示す軌跡２５は記録軌跡であり回転
シリンダの径によつてほぼ決定される。軌跡２６
は20倍速時の走査軌跡であり両軌跡２５と２６の
なす角はθである。今、回転シリンダの長径が62
mm、トラツクピツチＴ_Pが20μｍ、ビデオ記録幅
２７が10mm、記録トラツクとテープの長手方向と
のなす角Ｓが６度であるとするならば、この時の
θは約0.2度となる。θの値が小さい時sinθ≒θ
であるため前記１式よりl₂：l₁＝１：２となる。
このことは第９図において軌跡２１の走査時のノ
イズ量に比べて軌跡２３を走査する時のノイズ量
の方が半分であることを示す。

次に本発明の具体回路例を第１２図を用いて説
明する。第１２図において端子２８には再生FM
変調波が供給され、増幅回路２９、検波整流回路
３０を経て包絡線信号が取り出される。回路３１
はバンドパスフイルタであり、20倍速再生時には
1.2KHz近傍の信号を抜き出す。包絡線信号は該
バンドパスフイルタにより、より正弦波に近に波
形に変換される。回路３２は位相補正回路であ
り、第９図で説明した90度の位相ずれと第１２図
に示す制御系内で生じる位相ずれを補正するもの
である。３３はバイモルフ駆動回路であり、前述
の磁気ヘツド可動装置を構成するバイモルフ３４
に所定の電圧を印加する。バイモルフに印加する
電圧は再生FM変調波の包絡線を取り出す際に使
用するローパスフイルタとバンドパスフイルタ３
１によりほぼ正弦波に近い信号に変換されるため
バイモルフの自励振動は生じない。なお実際には
バンドパンフイルタを用いなくても包絡線を取り
出す際に用いるローパスフイルタにより、急峻な
変化部分は十分に緩和されるため包絡線波形を位
相補正し、該信号をバイモルフに印加しても実用
上問題はない。従つて、正弦波状に変換する手段
には前記ローパスフイルタだけでも可能である。

以上の説明で明らかなように、記録時のテープ
速度より速いテープ速度で再生画像を得る場合、
本発明によれば、再生FM変調波の包絡線信号の
急峻な変化を取り除いた信号をバイモルフに印加
することにより、ダンパ部材を用いる必要もなく
簡単な回路構成で、再生画像上に生じるノイズバ
ンドの量を約半分に減少せしめることができる利
点を有する。

なおここではアジマス角が零の時のテープパタ
ーンを用いてのみ説明してきたが、アジマス角を
有する磁気ヘツドを用いたVTRでも同様の効果
が期待できるものである。

また、本例ではFFモードについてのみ説明し
たが、REWモード時でも記録軌跡と20倍速再生
時のヘツド走査軌跡との相対位置が反対になるだ
けであるため、同様の考え方が適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧電素子で構成されたバイモルフの構
造を説明するための斜視図、第２図イはバイモル
フを用いた磁気ヘツド可動装置の平面図、ロは同
側面図、第３図は３倍速再生時のヘツド移動軌跡
を説明するための図、第４図は３倍速再生時にバ
イモルフに印加する電圧波形図、第５図は20倍速
再生時のヘツド走査軌跡を示す図、第６図は20倍
速再生時にバイモルフに印加する電圧波形図、第
７図はバイモルフの周波数−変位特性図、第８図
はバイモルフの過渡現象を示す図、第９図は本発
明による20倍速再生時のヘツド走査軌跡を示す
図、第１０図は本発明によるノイズ減少量を説明
するための図、第１１図は記録軌跡と20倍速再生
時の走査軌跡とのなす角を示す図、第１２図は本
発明の一実施例を示すブロツク図である。 ２８……入力端子、２９……増巾回路、３０…
…検波整流回路、３１……バンドパスフイルタ、
３２……位相補正回路、３３……バイモルフ駆動
回路、３４……バイモルフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気記録媒体に対して相対的に移動する回転
   磁気ヘツドを備え、前記回転磁気ヘツドの機械的
   位置を回転軸方向に変位させる電気―機械変換装
   置を備えた磁気記録再生装置であり、再生信号を
   検波整流する手段と特定の周波数をもつ信号を選
   別するフイルター手段、このフイルター手段の出
   力信号の位相を90度ずらせる移相手段とを備え、
   前記回転磁気ヘツドと記録トラツクとの相対的な
   位置ずれが前記電気―機械変換装置の最大変位量
   以上になるテープ速度で再生を行なう時に、前記
   移相手段の出力信号を用いて前記電気―機械変換
   装置を駆動することを特徴とした磁気記録再生装
   置。