KR100258042B1

KR100258042B1 - 자기테이프가이드장치

Info

Publication number: KR100258042B1
Application number: KR1019930002539A
Authority: KR
Inventors: 기꾸지 가와가미; 히로유끼 오사끼
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시키가이샤
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 2000-06-01
Also published as: US5914840A; DE69313493T2; EP0563640A1; EP0563640B1; KR930020394A; DE69313493D1

Abstract

본 발명은 자기테이프의 안정된 주행을 도모한다.

자기 테이프가이드드럼 내지는 가이드핀의 자기테이프안내면(11)을, 산의 높이 δ(R_max)가 0.2㎛∼3.0㎛ 으로 선정되고, 산의 피치 x 가 0.050mm ≤ x ≤ (329δ)^1/4mm의 조면(粗面)으로 한다.

Description

자기테이프가이드장치

제1도는 가이드체의 자기테이프안내면의 단면도.

제2도는 본 발명을 적용하는 자기기록장치의 기록측 신호처리부의 일예의 구성도.

제3도는 부호화의 단위의 블록을 도시한 도면.

제4도는 신호의 화소구성을 도시한 도면.

제5도는 본 발명 자기기록장치의 재생측 신호처리부의 일예의 구성도.

제6도는 본 발명 자기기록장치의 블록부호화회로의 일예의 구성도.

제7도는 채널엔코더의 일예의 구성도.

제8도는 채널디코더의 일예의 구성도.

제9도는 헤드배치의 설명도.

제10도는 회전헤드의 설명도.

제11도는 기록패턴의 설명도.

제12도 및 제13도는 헤드배치의 설명도.

제14도는 자기테이프의 진동의 설명도.

제15도는 테이프의 이완량의 설명도.

제16도는 x-δ 곡선도.

제17도 내지 제21도는 마찰계수-상대습도 측정곡선도.

제22도는 자기테이프가이드장치의 사시도.

제23도는 자기테이프안내면의 구조도.

제24도는 마찰계수와 흡착수의 막두께와의 관계의 측정곡선도.

제25도는 마찰계수측정방법의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2, 76, 77 : 가이드드럼 7 : 가이드체

11 : 안내면 4, 78 : 자기테이프

본 발명은 자기테이프가이드장치에 관한 것이다.

각종 자기기록재생장치 예를 들면 VTR에 있어서, 제22도에 도시한 바와 같이, 예를 들면 동축심상에 같은 직경의 상하의 자기테이프가이드드럼(1) 및 (2)이 배치된 자기헤드드럼(3)이 배설되고, 이 드럼(3)의 주면(周面)을 위요하여 X 자형으로 자기테이프(4)가 안내되고, 양 드럼(1) 및 (2) 사이에 임하는 회전자기헤드(5)에 의해 자기테이프(4)에 대한 기록, 재생이 행해지도록 되어 있다.

또한, 자기테이프(4)의 이행도정상(移行途程上)에는 이것을 안내하는 예를 들면 고정의 가이드핀(6)이 배설되어 있다.

자기헤드드럼(3)의 가이드드럼(1)및 (2)은 예를 들면 그 한쪽의 드럼(1)이 회전드럼으로 되고, 다른 쪽이 고정드럼으로 된다.

이와 같이, 자기테이프(4)가 각각 원주(圓柱) 내지는 원통형으로 이루어지는 가이드핀(6)이나 가이드드럼(1) 및 (2)(이하, 가이드핀과 가이드드럼을 총칭할 때는 단지 가이드체라고 약칭함)에 의해 안내되는 경우, 자기테이프의 이들 이른바 교착성(膠着性), 특히 가이드체가 예를 들면 고정상태에 있고, 자기테이프가 슬라이드접촉상태에서 안내되는 경우의 교착성에 의한 주행성의 저하가 문제로 된다.

한편, 자기기록의 분야에 있어서는 해마다 고밀도화가 요구되고 있다. 이 경우, 고보자력(高保磁力)의 Co-Ni, Co-Cr, Co-O 계의 자성금속의 증착, 스퍼터링 등에 의해 자성층이 형성된 금속자성박막자기테이프가 사용되는 방향에 있다.

이에 더하여, 신호형태도 아날로그신호에서 디지탈신호로 바뀌고 있으며, 고밀도화와 함께 신호형태에 맞춘 매체설계가 필요하게 되고 있다.

통상 일반의 자기 기록방식은 면내(面內)에 자화용이축(磁化容易軸)을 가진 자기기록매체를 사용하는 이른바 면내자기기록방식이 채용되나, 이 방식에서는 기록밀도를 올리면 올릴수록 자기 기록매체의 자화방향이 서로 반발하도록 병행하므로, 고밀도화에는 자체에 한도가 있고, 요구되는 바와 같은 고밀도화를 도모하는 것은 곤란하다.

또한, 면내자기기록방식에서는 자화반전이 2화 반복하는 패턴에 있어서, 각각의 자화반전의 간격이 좁혀질수록(고밀도화 할수록) 서로의 자화반발 및 파형간섭에 의한 피크시프트가 발생하고, 에러레이트가 악화되는 등의 결점이 있다.

그래서, 근년 막면에 대해 수직방향으로 자화용이축을 가진 자기기록매체를 사용하는 수직자기기록방식의 개발이 현저하다.

수직자기기록방식에서는 면내자기기록방식에 비하여 감자(減磁) 작용이 매우 적고, 기록밀도를 비약적으로 증대하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 이와 같은 수직자기기록방식에 의해 디지탈신호를 기록 재생할 때의 자기기록매체로서도 수직자기기록매체로서 우수한 자기 특성을 가진 Co-Ni, Co-Cr, Co-O 계의 금속자성박막자기테이프가 사용된다.

그런데, 이와 같은 금속박막자기테이프를 사용하는 경우, 이 자기테이프는 표면성이 양호하므로 자기테이프가이드장치에 있어서의 전술한 가이드드럼, 가이드핀에의 마찰저항의 증가에 의한 교착성이 도포형(塗布型) 자성층의 자기테이프에 비해 더욱 문제로 된다.

이와 같은 자기테이프가이드장치에 있어서 가이드드럼 내지는 가이드핀, 특히 자기테이프를 슬라이드접촉상태에서 안내하는 고정가이드드럼, 고정가이드핀과의 교착성의 문제에 대한 대처는 통상 이들 가이드드럼, 가이드핀(가이드체)을 구성하는 금속재료의 선정, 표면 조면화(粗面化) 등에 의해 행해지고 있다.

즉, 통상 가이드체에 있어서 금속원통체의 주면(周面)에 바이트 가공에 의해서 그 원주방향으로 세(細)홈이 형성되는 조면화가 이루어지고, 그 표면성에 대해서는 제1도에 그 주면의 자기테이프와의 안내면(11)에 있어서의 단면을 모식적으로 도시한 바와 같이, 그 세홈에 의한 요철의 산의 높이 이른바 표면최대높이 δ(R_max)에 대해서만 여러가지 설계가 시도되고 있다.

그런데, 이와 같이 해도, 특히 에러레이트의 저감화 특히 10^-5오더의 에러레이트를 도모하는 자기기록재생장치의 고습도하에 있어서의 자기테이프가이드장치에서의 자기테이프의 교착성이 문제로 된다.

본 발명은 도포형 자성층에 의한 자기테이프는 물론, 특히 금속 자성박막자기테이프를 주행성 양호하게 가이드할 수 있는 자기테이프 가이드장치를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 가이드드럼 내지는 가이드핀에 있어서의 자기테이프안내면과, 자기테이프의 교착성, 즉 마찰계수의 증가가 이들 서로의 접촉면에 흡착된 물분자에 기인한다는 것을, 이 흡착수 분자층의 막두께측정의 확립에 의거하여 예의 고찰연구를 거듭한 결과, 보다 명확화하고, 이것에 의거하여 자기테이프의 주행성이 우수한 자기테이프가이드장치를 발견하기에 이른 것이다.

예를 들면 제23도에 그 미시적(微視的)구조를 도시한 바와 같이, 자기테이프(4)를 안내하는 고정드럼표면의 안내면(11)과, 자기테이프(4)와의 접촉면에 있어서의 흡착수 분자층(12)에 있어서, 이 흡착수의 막두께와 마찰계수 μ 와의 관계에 대해 보면, 제24도에 도시한 측정 결과가 얻어졌다.

이 경우, 안내면(11)의 산의 높이 δ 이른바 표면의 최대높이 R_max를 1㎛ 로 한 것이며, 제24도중 ○ 표는 환경온도를 25℃ 로 한 경우, △ 표 및 □ 표는 각각 40℃ 및 50℃로 한 경우이다.

그리고, 마찰계수 μ는 다음의 방법에 의해 측정된 것이며, 이하 동일하다.

제25도에 도시한 바와 같이 피측정드럼 내지는 핀 D을 배치하고, 이것의 주면(周面)에 θ의 각도에 걸쳐 자기테이프(4)를 안내하여, 테이프(4)의 일단에 무게추 W를 결합하고, 그 무게추 W에 의해 텐션 T₁을 거는 동시에, 타단에 있어서 역검출기(力檢出器) M에 의해 텐션 T₂을 측정한다. 그리고, 하기 식(1)에 의해 식(2)로 하여 측정하였다.

T₂/T₁= e ......... (1)

μ = (1/θ) ln (T₂/T₁) ......... (2)

제24도에서 알 수 있는 바와 같이, 흡착수 분자층의 막두께에만 의존하며, 어떤 막두께에서 급격히 마찰계수 μ 가 증가하는 것을 구명하였다.

즉, 자기테이프(4)와 예를 들면 고정드럼의 안내면(11)과의 마찰은 양자의 금속끼리의 직접적 접촉에 의한 결합부의 전단(剪斷)뿐만이 아니고, 이 결합부 주위의 흡착수분자를 파괴하는 것에 의존한다는 것을 보다 더 명확하게 인식하고, 이것에 의거하여 고습도하에 있어서도 이와 같은 결점을 초래하는 막두께에 이르는 흡착수 분자층의 생성을 효과적으로 회피하는 구조를 제공한다.

즉, 본 발명은 제1도의 모식적 단면도로 나타낸 바와 같이, 자기테이프의 가이드체(7) 즉 가이드드럼 내지는 가이드핀의 자기테이프 안내면(11)이 산의 높이 δ 이른바 최대높이 R_max를 0.2㎛∼3.0㎛ 로 하고, 다시 그 산의 피치 x를 하기 식(3)을 만족파는 조면(粗面) 으로 한다.

0.050mm ≤ x (329δ)^1/4mm ............ (3)

또, 본 발명은 자기테이프의 가이드체(7) 즉 가이드드럼 내지는 가이드핀의 반경을 0.7mm∼12mm 로 한다.

전술한 본 발명의 구성에 의하면, 고습도하에 있어서 표면성이 양호한 금속박막자기테이프에 있어서도 우수한 주행성을 나타낸다. 이것은 제23도 및 제24도에서 설명한 자기테이프와 가이드체와의 결합을 저해하는 흡착수 분자층(12)의 발생을 가이드체의 표면조도(粗度)만이 아니고, 이것과의 관련에 있어서 더욱 그 산의 피치 x에 대한 고려에 의해 효과적으로 회피할 수 있었다는 것에 기인한다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

다음에, 본 발명에 의한 자기테이프가이드장치는 컬러비디오신호를 디지탈화하여 자기테이프에 기록하는 특히 에러레이트를 10^-5오더 이하로 한 디지탈 VTR에 적용하여 유익하며, 먼저 이 자기기록재생장치 즉 디지탈 VTR에 대하여 하기의 순서에 따라 설명한다.

A. 기록재생장치의 구성

a. 신호처리부

b. 블록부호화

c. 채널엔코더 및 채널디코더

d. 주행계

A. 기록재생장치의 구성

디지탈 VTR 로서는 방송국용의 D1 포맷의 콤포넌트형 디지탈 VTR 및 D2 포맷의 콤포짓형 디지탈 VTR이 실용화되어 있다.

전자의 D1 포맷디지탈 VTR은 휘도신호 및 제1, 제2의 색차신호를 각각 13.5MHz, 6.75MHz의 샘플링주파수로 A/D 변환한 후, 소정의 신호처리를 행하여 자기테이프상에 기록하는 것이고, 이들 콤포넌트 성분의 샘플링 주파수가 4 : 2 : 2 이므로, 4 : 2 : 2 방식이라고 한다.

한편, 후자의 D2 포맷디지탈 VTR은 콤포짓 컬러 비디오신호를 컬러부반송파(副搬送波)신호의 주파수의 4배의 주파수의 신호로 샘플링을 행하여 A/D 변환하고, 소정의 신호처리를 행한 후, 자기테이프에 기록하도록 하고 있다.

어느 것으로 해도, 이들 디지탈 VTR은 모두 방송국용으로 사용되는 것을 전제로 설계되어 있으므로, 화질우선으로 되고, 1샘플이 예를 들면 8비트로 A/D 변환된 디지탈컬러비디오신호를 실질적으로 압축하지 않고 기록하도록 되어 있다.

따라서, 예를 들면 D1 포맷의 디지탈 VTR 에서는 대형의 카셋테이프를 사용해도 겨우 1.5시간 정도의 재생시간 밖에 얻을 수 없어서, 일반가정용 VTR 로서 사용하는데는 부적당하다.

그래서, 본 실시예에서는 예를 들면 5㎛의 트랙폭에 대해 최단파장 0.5㎛ 의 신호를 기록하도록 하고, 기록밀도 4 × 10⁵bit/㎟ 이상, 또는 8 × 10⁵bit/㎟ 이상을 실현하는 동시에, 기록정보를 재생왜곡이 적은 형태로 압축하는 방법을 병용함으로써, 테이프폭 W_T이 8mm 또는 그 이하의 폭이 좁은 자기테이프를 사용해도 장시간의 기록·재생이 가능한 디지탈 VTR에 적용할 수 있다.

a. 신호처리부

제2도는 기록측의 구성전체를 도시한 것이며, (1Y),(1U),(1V)로 각각 표시한 입력단자에 예를 들면 컬러 비디오카메라로부터의 3원색 신호 R, G, B 로 형성된 디지탈휘도신호 Y, 디지탈색차신호 U, V 가 공급된다. 이 경우, 각 신호의 클록레이트는 D1 포맷의 각 콤포넌트 신호의 주파수와 동일하게 된다. 즉, 각각의 샘플링 주파수가 13.5MHz, 6.75MHz 로 되고, 또한 이들 1샘플링 당 비트수가 8비트로 되어 있다. 따라서, 입력단자(1Y),(1U),(1V)에 공급되는 신호의 데이터 량으로서는 약 216Mbps(메가비트/초)로 된다. 이 신호중 블랭킹시간의 데이터를 제거하고, 유효영역의 정보만을 취출하는 유효정보추출회로(102)에 의해 데이터량이 약 167Mbps 로 압축된다.

그리고, 상기 유효정보추출회로(102)의 출력중 휘도신호 Y 가 주파수변환회로(103)에 공급되고, 샘플링 주파수가 13.5MHz 에서 그 3/4 으로 변환된다. 주파수변환회로(103)로서는 예를 들면 간인(間引)필터가 사용되어 절반(折返)왜곡이 발생하지 않도록 되어 있다. 이 주파수변환회로(103)의 출력신호는 블록화회로(105)에 공급되고, 휘도 데이터의 순서가 블록의 순서로 변환된다. 블록화회로(105)는 후단(後段)에 설치된 블록부호화회로(108)를 위해 배설되어 있다.

제3도는 부호화의 단위블록의 구조를 도시한 것이다. 이 예는 3차원 블록이며, 예를 들면 2프레임에 걸친 화면을 분할함으로써, 이 도면에 도시한 바와 같이(4라인 × 4화소 × 2프레임)의 단위블록이 다수 형성된다. 그리고, 제3도에 있어서 실선은 기수필드의 라인을 표시하고, 파선은 우수필드의 라인을 표시한다.

또, 유효정보추출회로(102)의 출력중 2개의 색차신호 U, V 가 서브샘플링 및 서브라인의 회로(104)에 공급되고, 샘플링 주파수가 각각 6.75MHz에서 그 절반으로 변환된 후, 2개의 디지탈색차신호가 서로 라인마다 선택되고, 1채널의 데이터로 합성된다. 따라서, 이 서브샘플링 및 서브라인회로(104)로부터는 선순차화(線順次化)된 디지탈색 차신호가 얻어진다.

이 서브샘플링 및 서브라인회로(104)에 의해 서브샘플 및 서브라인화된 신호의 화소구성을 제4도에 도시한다. 제4도에 있어서, ○ 표는 제1의 색차신호 U의 서브샘플링화소를 표시하고, △ 표는 제2의 색차신호 V의 샘플링 화소를 표시하고, × 표는 서브샘플에 의해 뽑아낸 화소의 위치를 표시한다.

상기 샘플링 및 서브라인회로(104)로부터의 선순차화 출력신호는 블록화회로(106)에 공급된다. 블록화회로(106)에는 한쪽의 블록화회로(105)와 마찬가지로 텔레비전신호의 조작순서의 색차데이터가 블록의 순서데이터로 변환된다. 이 블록화회로(106)는 한쪽의 블록화회로(105)와 마찬가지로 색차데이터를(4라인 × 4화소 × 2프레임)의 블록구조로 변환한다. 그리고, 이들 블록화회로(105) 및 (106)의 출력신호가 합성회로(107)에 공급된다.

합성회로(107)에서는 블록의 순서로 변환된 휘도신호 및 색차신호가 1채널의 데이터로 변환되고, 이 합성회로(107)의 출력신호가 블록부호화회로(108)에 공급된다. 블록부호화회로(108)로서는 후술하는 바와 같이 블록마다의 다이나믹레인지에 적응한 부호화회로(ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding)라 함), DCT(Discrete Cosine Transform)회로 등을 적층할 수 있다. 상기 블록부조화회로(108)로부터의 출력신호는 다시 프레임화회로(109)에 공급되어서, 프레임구조의 데이터로 변환된다. 이 프레임화회로(109)에서는 화소계의 클록과 기록계의 클록과의 교환이 행해진다.

다음에, 프레임화회로(109)와 출력신호가 에러정정부호의 패리티발생회로(110)에 공급되어서, 에러정정부호의 패리티가 생성된다. 패리티발생회로(110)의 출력신호는 채널엔코더(111)에 공급되고, 기록데이터의 저역부분을 감소시키는 채널코딩이 이루어진다. 채널엔코더(111)의 출력신호가 기록앰프(112A),(112B)와 회전트랜스를 통해 1쌍의 자기헤드(113A) 및 (113B)에 공급되어서, 자기테이프에 기록된다. 그리고, 오디오신호와 비디오신호는 별개로 압축부호화되어서, 채널엔코더(111)에 공급된다.

전술한 신호처리에 의해 입력의 데이터량 216Mbps 이 유효주사기간만을 추출함으로써 약 167Mbps 로 저감되고, 다시 주파수변환과 서브샘플, 서브라인에 의해 이것이 84Mbps로 감소된다. 이 데이터는 블록부호화회로(108)에서 압축부호화함으로써, 약 25Mbps 로 압축되고, 그 후의 패리티, 오디오신호 등의 부가적인 정보를 추가하여 기록데이터 량으로서는 31.56Mbps 로 된다.

다음에, 재생측의 구성에 대하여 제5도를 참조하여 설명한다. 재생시에는 제5도에 도시한 바와 같이, 먼저 자기헤드(113A)및 (113B) 로부터의 재생데이터가 회전트랜스 및 재생앰프(114A) 및 (114B)를 통해 채널디코더(115)에 공급된다. 채널디코더(115)에 있어서 채널디코딩 이 복조되고, 채널디코더(115)의 출력신호가 TBC 회로(시간축 보정회로)(116)에 공급된다. 이 TBC 회로(116)에서 재생신호의 시간축 변동성분이 제거된다. TBC회로(116)로부터의 재생데이터가 ECC 회로(117)에 공급되고, 에러정정부호를 사용한 에러정정과 에러수정이 행해진다. ECC회로(117)의 출력신호가 프레임분해회로(118)에 공급된다.

프레임분해회로(118)에 의해 블록부호화데이터의 각 성분이 각각 분리되는 동시에, 기록계와 클록으로부터 화소계의 클록에의 교환이 이루어진다. 프레임분해회로(118)에서 분리된 각 데이터가 블록복호회로(119)에 공급되고, 각 블록단위로 원데이터와 대응하는 복원데이터가 복호(復號)되고, 복호데이터가 분배회로(120)에 공급된다. 이 분배회로(120)에서 복호데이터가 휘도신호와 색차신호로 분리된다. 휘도신호 및 색차신호가 블록분해회로(121),(122)에 각각 공급된다. 블록분해회로(121),(122)는 기록측의 블록화회로(105),(106)와는 역으로 블록의 순서의 복호데이터를 라스터주사의 순으로 변환한다.

블록분해회로(121)로부터의 복호휘도신호가 보간(補間)필터(123)에 공급된다. 보간필터(123)에서는 휘도신호의 샘플링레이트가 3fs 에서 4fs(4fs = 13.5MHz)로 변환된다. 보간필터(123)로부터와 디지탈휘도신호 Y는 출력단자(126) Y에 취출된다.

한편, 블록분해회로(122)로부터의 디지탈색차신호가 분배회로(124)에 공급되고, 선순차화된 디지탈색차신호 U, V 가 디지탈색차신호 U 및 V로 각각 분리된다. 분배회로(124)로부터의 디지탈색차신호 U, V가 보간회로(125)에 공급되어 각각 보간된다. 보간회로(125)는 복원된 화소데이터를 사용하여 뽑아낸 라인 및 화소의 데이터를 보간하는 것이며, 보간회로(125)로부터는 샘플링레이트가 2fs 의 디지탈색차신호 U 및 V 가 얻어지고, 출력단자(126U) 및 (126V)에 각각 취출된다.

b. 블록부호화

제2도에 있어서의 블록부호화회로(108)로서는 ADRC 엔코더가 사용된다. 이 ADRC 엔코더는 각 블록에 포함되는 복수의 화소데이터의 최대치 MAX 와 최 소치 MIN 를 검출하고, 이들 최대치 MAX 및 최소치 MIN 로부터 블록의 다이나믹레인지 DR를 검출하고, 이 다이나믹레인지 DR에 적응한 부호화를 행하고, 원화소데이터의 비트수보다 적은 비트수에 의해 재양자화(再量子化)를 행하는 것이다. 블록부호화회로(108)와 다른 예로서는, 각 블록의 화소데이터를 DCT 처리한 후, 이 DCT 로 얻어진 계수데이터를 양자화하고, 양자화데이터를 런렝스 하프만부호화하여 압축부호화하는 구성을 사용해도 된다.

여기서는, ADRC 엔코더를 사용하고, 다시 멀티더빙했을 때에도 화질열화가 발생하지 않는 엔코더의 예를 제6도를 참조하여 설명한다. 제6도에 있어서, 입력단자(27)에 예를 들면 1샘플이 8비트로 양자화된 디지탈비디오신호(또는 디지탈색차신호)가 제2도의 합성회로(107) 로부터 입력된다. 입력단자(27)로부터의 블록화데이터가 최대치, 최소치 검출회로(29) 및 지연회로(30)에 공급된다. 최대치, 최소치 검출 회로(29)는 블록마다 최소치 MIN, 최대치 MAX를 검출한다. 지연회로(30)로부터는 최대치 및 최소치가 검출되는데 요하는 시간, 입력데이터를 지연시킨다. 지연회로(30)로부터의 화소데이터가 비교회로(31) 및 (32)에 공급된다.

최대치, 화소치 검출회로(29)로부터의 최대치 MAX 가 감산회로(33)에 공급되고, 최소치 MIN 가 가산회로(34)에 공급된다. 이들 감산회로(33) 및 가산회로(34)에는 비트시프트회로(35)로부터 4비트고정길이로 논에지매칭양자화된 경우의 1양자화스텝폭의 값(△ = 1/16DR)이 공급된다. 비트시프트회로(35)는(1/16)의 제산을 행하도록 다이나믹레인지 DR를 4비트 시프트하는 구성으로 되어 있다. 감산회로(33)로부터는 (MAX - △)의 한계치가 얻어지고, 가산회로(34)로부터는 (MIN + △)의 한계치가 얻어진다. 이들 감산회로(33) 및 가산회로(34)로부터와 한계치가 비교회로(31),(32)에 각각 공급된다. 그리고, 이 한계치를 규정하는 값 △은 양자화스텝폭에 한하지 않고, 노이즈 레벨에 상당하는 고정지로 해도 된다.

비교회로(31)의 출력신호가 AND 게이트(36)에 공급되고, 비교회로(32)의 출력신호가 AND게이트(37)에 공급된다. AND게이트(36) 및 (37)에는 지연회로(30)로부터의 입력데이터가 공급된다. 비교회로(31)의 출력신호는 입력데이터가 한계치보다 클 때에 하이레벨로 되고, 따라서 AND 게이트(36)와 출력단자에는 (MAX ∼ MAX-△)의 최대레벨범위에 포함되는 입력데이터의 화소데이터가 추출된다. 한편, 비교회로(32)의 출력신호는 입력데이터가 한계치 보다 작을 때에 하이레벨로 되고, 따라서 AND 게이트(37)의 출력단자에는 (MIN ∼ MIN+△)의 최소레벨범위에 포함되는 입력데이터의 화소데이터가 추출된다.

AND 게이트(36)의 출력신호가 평균화회로(38)에 공급되고, AND 게이트(37)와 출력신호가 평균화회로(39)에 공급된다. 이들 평균화회로(38),(39)는 블록마다 평균치를 산출하는 것이며, 단자(40)로부터 블록주기의 리셋신호가 평균화회로(38),(39)에 공급되고 있다. 평균화회로(38)로부터는 (MAX ∼ MAX-△)의 최대레벨범위에 속하는 화소데이터와 평균치 MAX′가 얻어지 고, 평균화회로(39)로부터는 (MIN ∼ MIN+△)의 최소레벨범위에 속하는 화소데이터의 평균치 MIN′가 얻어진다. 평균치 MAX′로부터 평균치 MIN′가 감산회로(41)에서 감산되고, 이 감산회로(41)로부터 다이나믹레인지 DR′가 얻어진다.

또, 평균치 MIN′가 감산회로(42)에 공급되고, 지연회로(43)를 통해 입력데이터로부터 평균치 MIN′가 감산회로(42)에 있어서 감산되어 최소치 제거후의 데이터 PDI가 형성된다. 이 데이터 PDI 및 수정된 다이나믹레인지 DR′가 양자화회로(44)에 공급된다. 이 실시예에서는 양자화에 할당되는 비트수 n가 0비트(코드신호를 전송하지 않음), 1비트, 2비트, 3비트, 4비트와 어느 하나로 되는 가변 길이의 ADRC이며, 에지매칭양자화가 이루어진다. 할당비트수 n는 블록마다 비트수결정회로(45)에서 결정되고, 비트수 n의 데이터가 양자화회로(44)에 공급된다.

가변길이 ADRC는 다이나믹레인지 DR′가 작은 블록에서는 할당 비트수 n를 적게 하고, 다이나믹레인지 DR′가 큰 블록에서는 할당 비트수 n를 많게 함으로써, 효율적인 부호화를 행할 수 있다. 즉, 비트수 n를 결정할 때의 한계치를 T1∼T4(T1 〈 T2 〈 T3 〈 T4)로 하면, (Dn′〈 T1)의 블록은 코드신호가 전송되지 않고, 다이나믹레인지 DR′의 정보만이 전송되며, (T1 ≤ DR′〈 T2)의 블록은 (n=1) 로 되고, (T2 ≤ DR′〈 T3)의 블록은 (n=2)로 되고, (T3 ≤ DR′〈 T4)의 블록은 (n=3)으고 되고, (DR′≥ T4)의 블록은 (n=4)로 된다.

이러한 가변 길이 ADRC 에서는 한계치 T1∼T4를 변화시킴으로써, 발생정보량을 제어(이른바 버퍼링)할 수 있다. 따라서, 1필드 또는 1프레임당의 발생 정보량을 소정치로 하는 것이 요구되는 본 실시예의 디지탈오디오비디오테이프레코더와 같은 전송로에 대해서도 가변길이 ADRC를 적용할 수 있다.

발생정보량을 소정치로 하기 위한 한계치 T1∼T4를 결정하는 버퍼링회로(46)에서는 한계치의 조(組)(T1, T2, T3, T4)가 복수 예를 들면 32조 준비되어 있으며, 이들 한계치의 조가 파라미터코드 Pi(i = 0, 1, 2, …, 31)에 의해 구별된다. 파라미터코드 Pi 의 번호 i 가 커짐에 따라 발생 정보량이 단조(單調)초 감소하도록 설정되어 있다. 단, 발생정보량이 감소함에 따라 복원화상의 화질이 열화된다.

버퍼링회로(46)로부터의 한계치 T1∼T4가 비교회로(47)에 공급되고, 지연회로(48)를 통한 다이나믹레인지 DR′가 비교회로(47)에 공급된다. 지연회로(48)는 버퍼링회로(46)에서 한계치의 조가 결정되는데 요하는 시간 DR′을 지연시킨다. 비교회로(47)에서는 블록의 다이나믹레인지 DR′와 각 한계치가 각각 비교되고, 비교출력이 비트수결정회로(45)에 공급되어서, 그 블록의 할당비트수 n 가 결정된다. 양자화회로(44)에서는 다이나믹레인지 DR′와 할당비트수 n를 사용하여 지연회로(49)를 통한 최소치 제거후의 데이터 PDI 가 에지매칭의 양자화에 의해 코드신호 DT로 변환된다. 양자화회로(44)는 예를 들면 ROM 으로 구성되어 있다.

지연회로(48),(50)를 각각 통해 수정된 다이나믹레인지 DR′, 평균치 MIN′가 출력되고, 다시 코드신호 DT와 한계치와 조를 표시하는 파라미터코드 Pi가 출력된다. 이 예에서는 일단 논에지매치양자화된 신호가 새로이 다이나믹레인지 정보에 의거하여 에지매치양자화되어 있으므로, 더빙했을 때의 화상열화는 적게 된다.

c. 채널엔코더 및 채널디코더

다음에, 제2도의 채널엔코더(111) 및 채널디코더(115)에 대하여 설명한다. 채널엔코더(111)에 있어서는 제7도에 도시한 바와 같이, 제2도에 있어서의 패리티발생회로(110)의 출력이 공급되는 적응형 스크램블회로에서 복수의 M 계열의 스크램블회로(51)가 준비되고, 그 중에서 입력신호에 대해 기장 고주파성분 및 직류성분이 적은 출력을 얻을 수 있는 M 계열이 선택되도록 구성되어 있다. (52)는 파셜레스 폰스클라스 4검출방식을 위한 프리코더이고, 1/1-D²(D는 단위지연용 회로)의 연산처리가 이루어진다. 이 프리코더(52)의 출력을 기록앰프(112A),(112B)를 통해 자기헤드(113A) 및 (113B)에 의해 기록재생하고, 재생출력을 재생앰프(114A),(114B)에 의해 증폭하도록 되어 있다.

한편, 채널디코더(115)에 있어서는 제8도에 도시한 바와 같이, 파셜레스폰스클라스 4의 재생측의 연산처리회로(53)는 1 + D의 연산이 재생앰프(114A),(114B)와 출력에 대하여 행해진다. 또, 이른바 비터비(Viterbi)복호회로(54)에 있어서는 연산처리회로(53)의 출력에 대하여 데이터의 상관성이나 정확성 등을 사용한 연산에 의해 노이즈에 강한 데이터의 복호가 행해진다. 이 비터비복호회로(54)의 출력이 디스크램블회로(55)에 공급되고, 기록측의 스크램블처리에 의해 재배열된 데이터가 원래의 계열로 되돌아가서 원데이터가 복원된다. 이 실시예에 있어서 사용되는 비터비복호회로(54)에 의해 비트마다 복호를 행하는 경우보다 재생 C/N 환산이 3dB로 개량이 가능하다.

d. 주행계

전술한 자기헤드(113A) 및 (113B)는 예를 들면 제9(a)도에 도시한 바와 같이 드럼(76)에 대해 180°의 대향간격으로 장착되거나, 또는 제9(b)도에 도시한 바와 같이, 예를 들면 일체구조로 된 형태로 드럼(76)에 장착된다. 드럼(76)의 주면(周面)에는 180°보다 약간 크거나, 또는 약간 작은 권각(券角)으로 자기테이프(도시하지 않음)가 경사지게 감겨져 있다. 제9(a)도에 도시한 헤드배치에서는 자기테이프에 대해 자기헤드(113A) 및 (113B)가 대략 교대로 접하고, 제9(b)도에 도시한 헤드배치에서는 자기헤드(113A) 및 (113B)가 동시에 자기테이프를 주사한다.

또, 자기헤드(113A) 및 (113B)와 각 갭의 연장방향(아지머스각이라 함)은 서로 다르게 구성되어 있으며, 예를 들면 제10도에 도시한 바와 같이, 자기헤드(113A)와 (113B)와의 사이에 ± 20°의 아지머스각이 설정되어서, 이 아지머스각의 상위에 의해 자기테이프에는 제11도에 기록패턴의 일예를 도시한 바와 같이, 인접하는 기록트랙 TA 및 TB에 있어서 아지머스각에 상당하는 각도로 서로 역방향으로 경사져 기록되도록 된다. 따라서, 재생시에는 아지머스손실에 의해 인접하는 트랙간의 크로스토크량을 저감할 수 있다.

제12도 및 제13도는 자기헤드(113A)및 (113B)를 일체구조(이른바 더블아지머스헤드)로 한 경우의 보다 구체적인 구성을 도시한 것이다.

예를 들면 150rps(NTSC방식)의 고속으로 회전되는 상가이드드럼(76)에 대해 일체구조의 자기헤드(113A) 및 (113B)가 장착되고, 하가이드드럼(77)이 고정으로 되어 있다. 따라서, 자기테이프(78)에는 1필드의 데이터가 5개의 트랙으로 분할하여 기록된다. 이 세그멘트방식에 의해 트랙의 길이를 짧게 할 수 있다. 자기테이프(78)의 권각 θ이 예를 들면 166°로 되고, 드럼경 φ이 16.5mm 로 되어 있다.

또, 더블아지머스헤드를 사용하여 동시기록을 행할 수도 있다. 통상, 상드럼(76)의 회전부의 편심 등에 의해 자기테이프(78)의 진동이 발생하여 트랙의 직선성의 에러가 발생한다. 제14(a)도에 있어서 화살표 d 로 표시한 바와 같이 자기테이프(78)가 하측으로 눌리고, 또 제14(b)도에 있어서 화살표 u로 표시한 바와 같이 자기테이프(78)가 상측으로 인장되며, 이에 의해 자기테이프(78)가 진동하여 트랙의 직선성이 열화된다. 그러나, 180°에서 1쌍의 자기헤드가 대향배치된 것과 비교하여, 더블아지머스헤드에서 동시 기록을 행함으로써, 이러한 직선성의 에러량을 작게 할 수 있다. 또한, 더블아지머스헤드는 헤드사이의 거리가 작으므로, 페어링(pairing)조정을 보다 정확하게 행할 수 있는 이점이 있다. 이와 같은 테이프헤드계에 의해 폭이 좁은 트랙의 기록재생을 행할 수 있다.

본 발명은 전술한 디지탈 VTR에 있어서의 예를 들면 제9도, 제12도 및 제13도에 도시한 자기헤드에의 자기테이프가이드장치에 적용할 수 있다.

즉, 이 경우 자기테이프(78)를 안내하는 드럼(76),(77), 특히 최소한 자기테이프(78)가 슬라이드하는 고정드럼(77)을 예를 들면 A1로 이루어지는 금속원통체에 NC(수치제어) 공작기계에 의해 그 주면(周面)에 원주방향에 따른 섬세홈가공에 의해 표면, 즉 제1도에 도시한 바와 같이 자기테이프안내면(11)을 조면(粗面)가공한다.

그리고, 이 경우 이 조면의 산의 높이 δ 이른바 최대높이 R_max를 0.2㎛∼3.0㎛ 로 한다. 여기에, δ를 0.2㎛ 이상으로 하는 것은 0.2㎛ 미만에서는 습도가 올라가면 비교적 낮은 습도하에서 즉시 거의 피치 x의 선정에도 불구하고 급격한 마찰저항의 상승이 발생하기 때문이다. 또, δ 가 3.0㎛를 초과할 때는 드럼의 진원도(眞圓度)를 해할 염려가 있기 때문이다. 특히, 디지탈 VTR의 보급형을 도모하여 소형화하는 경우, 자기테이프는 폭 W_T을 예를 들면 6mm 폭으로 하고, 이에 따라서 가이드드럼(76),(77)은 트래킹에러를 고려하여 반경을 12mm 이하로 한다. 이 때, δ 〉 3.0㎛ 에서는 진원도에 큰 영향을 초래해서, 자기테이프의 안정된 주행을 저해할 염려가 있다.

그리고, 지금 드럼표면의 산의 높이 δ 즉 표면최대조도(組度)가 1㎛ 이고, 산의 피치 즉 가공피치 x가 각각 47㎛ 와 75㎛의 각 A1 합금제의 드럼을 준비하고, 이것에 시판의 금속자성박막자기테이프를 슬라이드접촉시킨 경우의 주행시험을 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

이 경우, 40℃ 85% RH (상대습도) 정도까지는 피치 x 에 의한 마찰계수의 차는 거의 생기지 않으며, 자기테이프측의 손상, 즉 대미지에 대해서도 피치의 차를 볼 수 없고 거의 대미지를 받지 않았다.

일반적으로 마찰계수 μ 가 높아지면, 교착성이 발생할 뿐만 아니라 자기테이프에 대미지를 주는데, 이 경우 마찰계수 μ 가 0.7 이하이면 양호한 주행성이 얻어지게 되어 있다.

그래서, 마찰계수 μ 와 가공피치 x의 관계를 표 1의 95% RH의 데이터로부터 구하면, 하기 식(4)이 얻어진다.

μ = 1.25 - 0.011x ......... (4)

그리고, 이 식(4)에서 마찰계수 μ가 0.7 이하로 되는 피치 x의 조건을 구하면 50㎛ 이상이라는 것을 알았다.

한편, 피치 x의 상한에 대해서는 제15도에 그 모델도를 도시한 바와 같이, 자기테이프(4) 또는 (78)에 수직방향과 힘이 걸려서 자기테이프에 이완이 생길 경우에, 이 자기테이프가 안내면(11)의 골에 달하여 산의 효과를 상실하지 않도록 이완의 최대치 μ_max와, 피치 x와의 관계는 재료역학에 의해 하기 식(5)와 같이 된다.

여기서, I는 자기테이프의 길이방향의 단위길이당 단면 2차모멘트(I = d³/12, d는 자기테이프의 두께), E는 자기테이프의 영률, W(= N/W_T)는 자기테이프의 폭방향의 단위길이당 분포하중, W_T는 테이프폭이다. 또, N은 가이드드럼에 장력 T을 가지고 감은 실에 있어서의 단위길이당 힘이며, 드럼의 반경을 r 로 할 때 식(6)으로 주어진다.

N = 2Tsin(1/2r) ......... (6)

식(5) 및 식(6)을 정리하면, 식(7)로 된다.

여기서, δ_max는 전술한 δ 로 정해지므로, δ_max= δ 이다. 또, E ≒ 7 × 10⁹Nm^-2= 7 × 10⁹g/mmS², d = 0.01mm, T ≒ 4.9 × 10^-2∼ 19.6 × 10^-2, N = 4.9 × 10⁴∼ 9.8 × 10⁴gmm/S², r = 10 ∼ 20mm, W_T= 6mm 로 하였다.

그리고, 이들 값에 의거하여 식(7)로부터 δ_max(= δ)와 피치 x의 관계를 구하면 제16도중 곡선(61)이 최대치로 되고, 이 곡선(61)은 식(8)로 된다.

x = (329δ)^1/4.............. (8)

따라서, x는 식(3)에서 나타낸 0.050mm ≤ x ≤ (329δ)^1/4mm 로 선정한다.

또한, 마찰계수 μ의 상대습도와의 관계의 가이드드럼의 산높이 δ 와, 피치 x를 변화시켜 측정한 결과를 제17도∼제21도에 도시한다.

제17도는 δ = 0.2 ㎛ 로 하고, x = 40㎛(○ 표로 플롯), x = 80 ㎛(□ 표로 플롯)로 한 경우를 도시한 것이다.

또, 제18도는 δ = 0.6 ㎛ 로 하고, x = 41.7㎛(○ 표로 플롯), x = 125 ㎛(□ 표로 플롯)로 한 경우이다.

또, 제19도는 δ = 1.7 ㎛ 로 하고, x = 55.0㎛(○ 표로 플롯), x = 71.0 ㎛(□ 표로 플롯)으로 한 경우이다.

제20도는 δ = 2.2 ㎛, x = 100㎛(○표로 플롯)의 경우, δ = 2.6㎛, x = 60㎛(□ 표로 플롯)의 경우, δ = 2.6㎛, x = 75㎛(△ 표로 플롯)의 경우이다.

제17도∼제20도에서 명백한 바와 같이, x ≤ 50㎛ 이하의 x = 40㎛, x = 41.7 에서는 습도가 올라감으로써 마찰계수의 급격한 상승이 발생한다.

또, 제21도는 δ = 0.1㎛ 로 하여 본 발명에서 특정한 범위 0.2 ㎛ 미만의 경우에 피치 x를 상기 식(3)을 만족하는 x = 60㎛ 로 했는데도 불구하고, 상대습도가 80% 정도에서 마찰계수 μ의 급격한 증가가 일어나고 있다.

전술한 바에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 장치에서는 고습도 하에 있어서 마찰의 증대를 효과적으로 억제할 수 있으므로, 에러레이트의 감소에 공헌이 크며, 특히 10^-5오더와 에러레이터를 목표로 하는 디지탈 VTR에 적용하여 적합하다.

본 발명에 의하면, 자기테이프의 가이드에 대한 교착성을 고습도하에 있어서도 효과적으로 회피할 수 있으므로, 항상 안정된 주행을 할 수 있다.

따라서, 특히 에러레이트를 10^-5오더로 억제하는 디지탈 VTR에 적용하여 그 이익은 크다.

Claims

자기테이프의 가이드드럼 내지는 가이드핀의 자기테이프안내면이, 산의 높이 δ (R_max)가 0.2㎛∼3.0㎛의 범위에서 선정되고, 산의 피치 x 가 0.050mm ≤ x ≤ (329δ)^1/4mm의 값으로 선정된 조면(粗面)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기테이프가이드장치.
자기테이프의 가이드드럼 내지는 가이드핀의 반경이 0.7∼12mm 로 선정된 것을 특징으로 하는 자기테이프가이드장치.