JPH0719322B2 - 磁気記録装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録再生装置における性能向上技術に係
り、特に既存のビデオテープレコーダと互換性を保ちな
がら、画質や音質を飛躍的に向上させるに好適な記録技
術に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、テレビジョン学会誌（39巻,4号,1985年
４月20日発行）の第329頁から第337頁に記載のように、
テープ探層部にFMステレオ信号を記録し、表層部に映像
信号を記録するか、オーバーラップ領域にPCMステレオ
信号を記録し、180度領域に映像信号を記録する構成と
なっていた。しかし、FMステレオ,PCMステレオ及び映像
信号の３信号を記録する点については配慮されていなか
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、同一磁気テープ上にFMステレ
オ信号とPCMステレオ信号の両方を記録再生する点につ
いて配慮されておらず、FMステレオ信号だけを記録再生
できる既存のビデオテープレコーダとPCMステレオ信号
を記録再生できる新規格のビデオテープレコーダの両者
に利用可能なソフトテープの実現に問題があった。

又、従来技術においては、FMステレオ信号を記録再生し
ながらハイバンド化により高解度化を図る場合の色信
号,FMステレオ信号の記録について配慮がされておら
ず、相互干渉の問題があった。本発明の目的は、FMステ
レオ信号,PCMステレオ信号及び映像信号の３信号を同一
テープ上に記録する磁気記録装置及び方法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、PCMステレオ信号をFMステレオ信号より高
い周波数配置となるよう変調し、FMステレオ信号を記録
する磁気ヘッドと同じアジマス角を持つ磁気ヘッドで磁
気テープの深層部に周波数多重記録する。第１のモード
では、色信号と輝度信号の周波数配置の谷間にFMステレ
オ信号を深層多重記録し、第２のモードでは、輝度信号
の周波数配置を第１のモードより高い方へシフトし、色
信号と輝度信号の周波数の谷間にFMステレオ信号とPCM
ステレオ信号を深層多重記録する。色信号の記録帯域幅
を広げる場合は色信号のサイドバンドをノンリニアにエ
ンファシスした後に記録する。

〔作用〕

輝度信号の周波数配置を高い方へシフトするには記録再
生用ヘッドのギャップ長が狭くかつ高Bsのヘッドと高Hc
のテープを用いることになる。この場合、表層記録の帯
域幅の拡大に伴って深層記録の帯域幅も拡大する。これ
により、FMステレオ信号の上側帯域にPCMステレオ信号
が記録できる余地が生れる。輝度信号とPCMステレオ信
号との相互干渉は輝度信号の周波数配置を高い方へシフ
トすることとアジマス損失の増加とにより実用レベルに
まで軽減される。

色信号の帯域幅を拡大する場合に問題となるFMステレオ
信号との相互干渉は、FMステレオ信号の周波数配置を変
えなくとも記録時に色信号のサイドバンド信号をノンリ
ニアエンファシスし、再生時にノンリニアディエンファ
シスすることにより軽減できる。色信号のキャリア周波
数を高い方にシフトして記録帯域幅を広げる場合は、色
信号キャリアのシフトに連動して、FMステレオ信号のキ
ャリア周波数を高い方にシフトすることで相互干渉を軽
減できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１図
は本発明の原理を説明するための記録信号のスペクトル
図である。1Aは標準モードの表層記録信号のスペクトル
であり、１は色信号でキャリア周波数を40_Ｈ（_H:水
平同期周波数）に選んでいる。２は輝度信号を周波数変
調したもので同期尖端3.4MHz,白レベル4.4MHzに選んで
いる。1Bの3a,3bはステレオ音声信号を周波数変調した
ものであり、無変調時のキャリア周波数を1.3MHzと1.7M
Hzに選んでいる。1Cの４はステレオ音声信号をPCMに変
換しさらにQPSK変調したものでありスペクトラムが２〜
3MHzの帯域内に分散するように選んでいる。1Bの３と1C
の４の音声信号を同一のものとする場合と、異なった信
号とする場合の両方が考えられる。

上記した1,2,3,4,の４種の信号をいかに多重記録するか
については第４図の4Aに示す。即ち、最もギャップ長の
広い、アジマス角＋30゜のビデオヘッド６により、3a,3
bの信号が先ず磁気テープ５の上に記録され、次にヘッ
ド６と同じかあるいは若干ギャップ長が狭くアジマス角
が＋30゜（ヘッド６と同じ）のビデオヘッド７により４
の信号が重ね書き記録される。さらに、その上からヘッ
ド７よりギャップ長が狭くアジマス角が−６゜（ヘッド
６との間のアジマス損失が大きくなるような）のビデオ
ヘッド８により１と２の信号が重ね書き記録される。即
ち、３重の重ね書きを行うことで、４種類の信号を混変
調妨害の発生を抑圧しながら周波数多重記録することが
できる。

次に４信号を多重記録する別の実施例を1Aと1Dと4Bを用
いて説明する。1DではPCM信号４を高周波バイアスとし
て3a,3bを記録する。即ち、4Bに示すように、ギャップ
長の広いアジマス角＋30゜のビデオヘッド６により3a,3
b,4の信号を同時に先行記録し、その上からギャップ長
の狭いアジマス角−６゜のビデオヘッドにより信号1,2
を重ね書きする。

以上述べた方法では輝度信号２の下側波とPCM信号４と
が周波数的に重なり相互干渉がかなり問題となる。上記
相互干渉を軽減する方法を次に述べる。即ち、1Aと1Bを
重ね書きする第１の記録モードと、輝度信号２をハイバ
ンド化した1Eと1Dの重ね書きあるいは1Eと1Bと1Dの３重
の重ね書きあるいは1Eと1Fを重ね書きする第２の記録モ
ードを併せ持つ。1Eの場合、PCM信号４の周波数領域で
ある２〜3MHzの輝度信号２のエネルギーは十分低く、相
互干渉は大幅に改善する。このようにすることで、高解
像度でかつPCMステレオの記録モードを新設することが
できる。

次に上記性能向上に併せて色信号の広帯域化を図る方法
について、第２図，第３図を用いて説明する。2Aは低域
変換色信号１のキャリア周波数を1Aの40_Ｈと同じに選
びながら、上側波（変換前の色信号の下側波に相当）の
記録帯域幅を1MHz以上に選んである。輝度信号２は1Eと
同じようにハイバンド化してある。2Aのスペクトルに対
して相互干渉を考慮するとFMステレオ信号（3a,3b）の
スペクトルは2Bに示すように1Bより約0.5MHz高い方へシ
フトするのがよい。PCMステレオ信号４の周波数配置も
同様となる。したがって第２の記録モードは2Aと2Bある
いは2Aと2Cの重ね書き記録となる。

さらに後述する工夫を加えることで、2Aと1Bと1Cの３重
の重ね書きや2Aと1Dの重ね書き記録も可能である。

第２の記録モードの別の実施例を第２図の2D,2E,2Fに示
す。この場合は色信号の広帯域化のために低域変換キャ
リア周波数を80_Ｈと第１の記録モードの40_Ｈより高
く選んでいる。このため、相互干渉の軽減から音声信号
の周波数配置は2E,2Fのように2B,2Cよりさらに高く選ば
れる。PCMステレオ信号４も2Fに示すように2Eとほぼ同
じ周波数配置に選ぶことになる。これは重ね書きにより
消え残る信号の周波数範囲が重ね書き信号である輝度信
号２のキャリア周波数の約半分となるという実験結果に
基づく。したがって、色信号の記録帯域幅を広げる場合
はFMステレオ信号３とPCMステレオ信号４を同一テープ
上に記録することは困難となり、第２の記録モードは第
４図の4Cに示すように2Dと2Eの組合せか2Dと2Fの組合せ
となる。

輝度信号と色信号の広帯域とPCMステレオを同時に実現
する別の実施例を第３図と第４図におよび第５図と第６
図に示す。第３図では第４図の4Dに示すようにPCMステ
レオ信号４をバイアスとして色信号１をテープ５の深層
部に記録し、輝度信号２だけをテープの表層部に記録す
る。このようにすることで記録波長を縮めることなく輝
度信号の帯域幅を改善することができる。第５図では第
６図に示すように、色信号１を高周波バイアス信号12を
用いてテープの深層部に記録し、表層部には輝度信号２
とPCMステレオ信号３を周波数多重記録する。この場合
のPCMステレオ信号はNRZ系の形で記録することになる。

次に第４図と第６図の重ね書き記録を第７図を用いて補
足説明する。第４図の4B,4C,4Dと第６図の場合は、トラ
ックパターンは第７図の7Aに相当し、トラック幅30μｍ
程度の深層記録トラック14の上にトラック幅60μｍ程度
の表層記録トラックが形成される。第４図の4Aの場合
は、トラックパターンは第７図の7Bと7Cが選択される。
7Bはビデオヘッド６により形成されたトラック幅30μｍ
程度の深層記録トラック１（14）の上にビデオヘッド７
によりトラック幅40μｍ程度の深層記録トラック２（1
5）が形成され、さらにその上に、ビデオヘッド８によ
り、表層記録トラック13が形成される。7Cは30μｍ程度
のトラック幅を持つビデオヘッド６により深層記録トラ
ック１（14）を形成し、さらに30μｍ程度のトラック幅
を持つビデオヘッド７により表層記録トラック２（15）
を形成する。ヘッド６と７の取り付け位置を工夫するこ
とで7Cに示すような記録トラック配置とすることができ
る。そして、これら２個の深層記録トラックの上に60μ
ｍ程度のトラック幅を持つヘッド８により表層記録トラ
ック13が形成される。

次に、第１のモードと第２のモードの切替回路の実施例
について説明する。

第８図における8Aは第１の記録モード（標準モード）と
第２の記録モード（ハイバンド）の切替回路の一例を示
すブロック図、8Bは8Aの各モードに対するスイッチの接
続状況を示す動作図である。8Aにおいて、第１のモード
（標準）においては入力ビデオ信号中の輝度信号（Ｙ）
は輝度信号記録プロセサ16（YP1），高域波器26a（HP
F1），加算器23a,スイッチ24a（SW1），書込みアンプ25
a（WA），ヘッド8a,8bを経てテープ上に記録され、第１
図1Aの周波数配置を持つ。入力ビデオ信号中の色信号
（Ｃ）は色信号記録プロセサ18（CP1），低域波器27a
（LPF1）を経て、上記加算器23aに導かれる。ステレオ
音声信号（A₁,A₂）はFMステレオ記録プロセサ21（AFMP
1），スイッチ24c（SW3），書込みアンプ25c（WA），ヘ
ッド6a,6bを経てテープ上に記録され、第１図1Bの周波
数配置を持つ。

第２のモードとしては、8Bに示すハイバンド１〜６の６
通りがある。ハイバンド１のモードでは入力の輝度信号
はハイバンドに対応した輝度信号記録プロセサ17（YP
2），高域波器26b（HPF2）を経てテープ上に記録さ
れ、第１図1Eの周波数配置を持つ。

ハイバンド２のモードでは、ステレオ音声信号（A₁,
A₂）はPCMプロセサ20（PCMP）にも導かれ、加算器23d,
スイッチ24c（SW3），書込みアンプ25c（WA），ヘッド6
a,6bを経てテープ上に記録され、第１図の1Dの周波数配
置を持つ。

ハイバンド３のモードでは、PCMPの出力信号はスイッチ
24b（SW2），書込みアンプ25b（WA），ヘッド7a,7bを経
てテープ上に記録される。

ハイバンド４のモードではFMステレオ信号を記録せず、
PCMステレオ信号だけを記録する。ハイバンド５のモー
ドでは、入力色信号は色信号記録プロセサ19（CP2），
低域波器27b（LPF2），加算器23cを経てテープ上に記
録され、第２図の2A又は2Dの周波数配置を持つ。入力ス
テレオ音声信号（A₁,A₂）はFMステレオプロセサ22（AFM
P2）を経て、テープ上に記録され、第２図の2B又は2Eの
周波数配置を持つ。ハイバンド６のモードではPCMPの出
力信号が記録され、第２図の2C又は2Fの周波数配置を持
つ。

第９図はモードの切替回路の別の実施例を示すブロック
図である。第１のモードではスイッチ28a,28bはＮ側に
接続され第８図の第１のモードと同じになる。第２のモ
ードでは、スイッチ28a,28bはＨ側に接続され表層記録
用ヘッド8a,8bは第３図の3Aに示す周波数配置を持つ輝
度信号だけを記録するため、輝度信号の記録帯域は最大
となる。深層記録用ヘッド6a,6bは第３図3Bの周波数配
置を持つPCMステレオ信号と色信号を多重記録する。

第10図はモードの切替回路のさらに別の実施例を示すブ
ロック図である。第１のモードでは、スイッチ29a,29b
はＮ側に接続され第８図の第１のモードと同じになる。
第２のモードでは、スイッチ29a,29bはＨ側に接続さ
れ、表層記録用ヘッド8a,8bは第５図の5Aに示す周波数
配置を持つ輝度信号とPCMステレオ信号を多重記録し、
深層記録用ヘッド6a,6bは第５図の5Bに示す周波数配置
を持つ高周波バイアス信号と色信号を多重記録する。

第11図は本発明に用いる輝度信号記録プロセサの実施例
を示すもので、11Aがブロック図を11Bがフィルタの特性
を示す。11Aにおける31はYP1（16）とYP2（17）を部分
的に兼用化した輝度信号記録プロセサでありスイッチ3
4,40,44は第１のモードでＮ側に第２のモードでＨ側に
夫々接続される。32は入力信号レベルを一定化するため
のAGC、33aは11Bの47aの特性を持つ第１のモード用LP
F、33bは11Bの47bの特性を持つ第２のモード用LPF、35
は後述する遅延時間特性の補正回路である。36は輝度信
号の同期尖端電圧を一定値に固定するためのクランプ回
路、37はノンリニアエンファシスとリニアエンファシス
から成るエンファシス回路、38はエンファシス回路で生
じたオーバシュートの振幅を制限するクリップ回路であ
る。

39a,39bは輝度信号の周波数偏移量を規定値にするため
のレベル調整回路であり、第１図の1A,1Eに示すように
第１のモードでは1.0MHzに、第２のモードでは1.4MHzに
選んでいる。レベル調整回路39a,39bをクリップ回路38
の出力側に設けることで、両モードに対するクリップ回
路を共用できるメリットがある。41は電圧を電流に変換
する回路、42は加算器、44は電流を周波数に変換する回
路であり、41と42と43で周波数変調回路を構成する。45
a,45bは直流電流調整回路であり、第１のモードで同期
尖端周波数を3.4MHzに、第２のモードで5.4MHzに設定し
ている。46a,46bは記録電流調整回路であり、第１のモ
ードではHcが650程度のテープを前提に記録電流が設定
され、第２のモードではHcが950程度のテープを前提に
第１のモードより2dB程度高い記録電流が設定される。

次に第11図の遅延特性補正回路35の効果を第12図と第13
図を用いて説明する。第12図の12AはLPF33aの遅延特性
を示し、輝度信号の通過帯域はほぼ遅延平坦に選んでい
る。12BはLPF33bと遅延特性補正回路35の総合の遅延特
性を示しており、高域の遅延時間が短かくなるよう選ん
でいる。第13図はLPF33a,33bの出力波形に対するエンフ
ァシス回路37の出力波形を示す。13AはLPF33aの出力波
形であり13Bは第１のモードにおけるエンファシス回路3
7の出力波形であり48はクリップ回路38のクリップレベ
ルを示す。13CはLPF33bの出力波形であり、13Dは遅延特
性補正回路35が無い場合の第２のモードのエンファシス
回路37の出力波形であり、LPFが広帯域な分だけオーバ
ーシュート高が大きくなりクリップレベルを第１のモー
ドと同じにすると沢山クリップされ再生時に画質劣化が
増す。13Eは遅延特性補正回路35が有る場合の第２のモ
ードのエンファシス回路37の出力波形を示す。プリシュ
ートが発生する分だけオーバーシュートの高さが抑圧さ
れ、第１のモードと同じクリップレベルにしても画質劣
化が問題とならない。

第14図，第15図は本発明に用いる色信号記録プロセサの
実施例を示すブロック図である。第14図は第２のモード
で色信号キャリア周波数を変えることなく色信号の記録
帯域を広げる場合の実施例である。スイッチ50,54は第
１のモードではＮ側に第２のモードではＨ側に接続され
る。BPF49a,49bの入力には14Fに示すような両側波がほ
ぼ対称なIQ色信号が印加され第１のモードでは14Dのよ
うにBPF49aにより狭帯域化された信号がACC回路51に入
力され、第２のモードではBPF49bにより上側波だけが帯
域制限された14EがACC51に入力される。したがってLPF2
7aからは14Bに示す第１のモード用色信号が出力され、L
PF27bからは14Cに示す第２のモード用色信号が出力され
る。14Aにおけるエンファシス回路54は色信号の広帯域
化に伴って生じるFMステレオ信号あるいはPCMステレオ
信号からの妨害の増加を抑圧するものであり後述する。
遅延回路55はテープ上で色信号と輝度信号の遅延時間を
一致させるためのものである。

第15図は色信号キャリア周波数をモードで変える場合の
色信号記録プロセサの実施例である。スイッチ50,54は
第１のモードではＮ側に、第２のモードではＨ側に接続
される。BPF49aの出力信号は15Dに示すようにsc±0.5
MHz（sc:サブキャリア周波数でNTSCは3.58MHz）の帯
域幅を持ち、BPF49bの出力信号はsc±1.0MHzの帯域幅
を持つ。オシレータ56aは（sc＋40_Ｈ）（_H:水平
同期周波数でNTSCでは15.734KHz）の周波数を持ち、オ
シレータ56bは（sc＋80_Ｈ）の周波数を持つ。した
がって、LPF27aの出力信号は15Bに示すように（40_Ｈ
±0.5MHz）の帯域を有する色信号に、LPF27bの出力信号
は15Cに示すように（80_Ｈ±1.0MHz）の帯域を有する
色信号になる。

第16図に第14,第15図に用いる色信号用エンファシス回
路54の実施例を示す。16Aがブロック図であり、57,58は
バッファアンプ、59は色信号キャリアを主として抑圧す
る16Bの周波数特性を持つBEF（バンドエリミネートフィ
ルタ）、60は振幅制限用リミタ、61は加算器である。エ
ンファシス回路54の周波数特性は16Cに示すように入力
信号レベルに依存して変わる。このようにすることで色
信号の最大振幅をほとんど増すことなく、色信号のサイ
ドバンド信号の記録レベルを上げることができ、その
分、音声信号からの妨害に強くなる。もちろん、再生側
で、16Cの逆特性のディエンファシスを施す必要があ
る。16Dがエンファシス回路54の回路実施例であり、Q₁
がバッファアンプ57,58と加算器61を兼ねており、LCト
ラップがBEF59を、Q₂,Q₃,D₁,D₂がリミタを構成してい
る。

第17図は本発明に用いる再生回路の実施例であり、62a,
62bは表層記録信号を読み出すためのビデオヘッド、64
は読み出しアンプ、66は第１の記録モードに対応した第
１の再生モード用輝度信号再生プロセサ、67は第２の記
録モードに対応した第２の再生モード用輝度信号再生プ
ロセサ、68は第１の再生モード用色信号再生プロセサ、
69は第２の再生モード用色信号再生プロセサ、73はカセ
ットケースに設けられたホールの有無を検出して、カセ
ットが第１のモードあるいは第２のモードで記録された
かを判別する装置であり、第１のモードと判別された場
合はスイッチ73はＮ側に接続され、第２のモードと判別
された場合はＨ側に接続される。

63a,63bは深層記録信号を読み出すためのビデオヘッ
ド、65は読み出しアンプ、70a,70bは夫々第1,第２のモ
ードに対応したBPF、71,72は夫々第1,第２のモードに対
応したFMステレオ再生プロセサ,PCMステレオ再生プロセ
サ、74はスイッチ、75は操作スイッチ、77は再生された
PCM信号のエラー量の大小を判別する回路である。PCM信
号が再生されない場合はエラー量判別回路77の出力はLo
wとなり、操作スイッチのポジションに拘らずスイッチ7
4はＮ側に接続される。PCM信号が正常に再生される場合
はエラー量判別回路77の出力はHighとなり、操作スイッ
チがPCMオートを選択するとスイッチ74はＨ側に接続さ
れ、操作スイッチがマニュアルFMを選択するとスイッチ
74はＮ側に接続される。

第18図は本発明に用いる輝度信号再生プロセサの実施例
のブロック図を示す。第１の再生モードに対してスイッ
チ80,73はＮ側に接続され、第２の再生モードに対して
はＨ側に接続される。79a,79bは夫々第1,第２のモード
用HPF、81はFM復調回路、82はディエンファシス回路、8
3a,83bはレベル調整回路、84a,84bはLPF、85は遅延特性
補正回路35のほぼ逆の遅延特性を持つ遅延特性逆補正回
路、86は映像信号がRFコンバータにおける音声帯域（4.
5MHz）に混入してバズ妨害を起こさないよう4.5MHz近傍
の信号を抑圧するLPF、87は映像信号と音声信号をRF信
号に変換するRFコンバータである。この場合、音声はス
テレオ多重信号となるので特にバズが問題になりやす
い。ディエンファシス回路82がノンニリアを含む場合は
レベル調整回路32a,83bをディエンファシス回路の入力
側に設け、モードに拘らずディエンファシス回路入力レ
ベルを合わせる方法もあるが、第18図の構成でも実用性
能は得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、既に世の中に出まわっているものと互
換性を有する第１のモードと、第１のモードに対して輝
度解像度及び色解像度が飛躍的に向上すると共にFMステ
レオとPCMステレオを同時に持つ第２のモードを１台の
ビデオテープレコーダで実現でき、ビデオテープレコー
ダの用途を大幅に拡大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第３図，第５図は本発明の一実施例の
信号の周波数配置を示す図、第４図，第６図は本発明の
テープ上への信号の多重方法の一実施例を示すブロック
図第７図は本発明のテープパターンの一実施例を示す
図、第８図，第９図，第10図，第11図，第12図，第13
図，第14図，第15図，第16図は本発明における記録回路
の一実施例を示す図、第17図，第18図は本発明における
再生回路の一実施例を示す図である。 ５……磁気テープ、 6,7,63……深層用ビデオヘッド、 8,62……表層用ビデオヘッド、 16,17……輝度信号記録プロセサ、 18,19……色信号記録プロセサ、 21,22……FMステレオプロセサ、 20……PCMプロセサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 ▲たかし▼ 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 江波 進 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (56)参考文献 特開 昭61−139903（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数変調音声信号とこの周波数変調音声
   信号の上側に周波数配置されたPCM信号とを周波数多重
   の形式で第１の回転ヘッドにより磁気テープに記録する
   第１の記録手段と、 この第１の記録手段によって上記磁気テープに形成され
   た記録領域の表層側に、上記PCM信号の上側にキャリア
   成分を有する周波数変調輝度信号を上記第１の回転ヘッ
   ドとはアジマス角が異なる第２の回転ヘッドにより記録
   する第２の記録手段と、 からなることを特徴とする磁気記録装置。
2. 【請求項２】周波数変調音声信号とこの周波数変調音声
   信号の上側に周波数配置されたPCM信号とを周波数多重
   の形式で第１の回転ヘッドにより磁気テープに記録する
   第１の記録ステップと、 この第１の記録手段によって上記磁気テープに形成され
   た記録領域の表層側に、上記PCM信号の上側にキャリア
   成分を有する周波数変調輝度信号を上記第１の回転ヘッ
   ドとはアジマス角が異なる第２の回転ヘッドにより記録
   する第２の記録ステップと、 からなることを特徴とする磁気記録方法。