JPS6242335B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオテープレコーダ（以下、VTR
と略称する）でスローモーシヨン再生などを行な
う時に用いて効果のある電気−機械変換素子の駆
動装置に関するものであり、特に電気−機械変換
素子が呈する温度による変化特性を、電気−機械
変換素子を駆動する増幅器の利得に温度度特性を
もたせることにより補正し、入力電気信号に対す
る出力変位量を周囲温度によつて変化しない安定
なものとすることを目的とするものである。

VTRにおいて、狭トラツクの自動トラツキン
グ装置や、スローモーシヨンなどの変速再生装置
を実現するに当り、信号再生用の回転ヘツドを回
転シリンダの軸方向に移動させる技術が知られて
いる。すなわち、回転ヘツドを、機械的変位が時
間に対して変化させうる駆動素子上に取り付け、
その駆動素子に適当な電気信号を与えることによ
り、回転ヘツドをその回転方向とは直角方向に移
動するように制御し、自動トラツキングや変速再
生時のトラツキングを行う方法は周知の通りであ
る。

ここで、駆動素子に与える電気信号によりトラ
ツキングを行う場合、大きく分けて２つの方法が
ある。

その第１は、完全フイードバツク形であり、こ
れは駆動素子上にある回転ヘツドと再生すべきト
ラツクとのトラツキング状態を常にモニターし、
トラツキングエラーを生じないようにエラー情報
を駆動素子の駆動信号へフイードバツクするシス
テムであつて、エラー情報には駆動素子自身の特
性変化も含まれるため、駆動素子がもつ特性変化
の補正は必要としない。しかしながら、駆動素子
は速い応答が要求されるため、特に大きな変位を
得たい時などには実施し難い。

第２の方法は、オープン制御形、またはオープ
ン制御と平均値フイードバツクの組合せ形であ
る。オープン制御形は、フイードバツク系をもた
ず、あらかじめ決まつている変位を与えるもので
ある。例えばスチル再生において、記録されてい
るトラツクに対し、再生時の回転ヘツドの走査軌
跡はテープが停止しているため、１トラツクピツ
チだけ角度が異なる。この時、回転ヘツドを完全
に記録トラツクに一致するように走査させて、ノ
イズの生じないスチル画像を得るには、回転ヘツ
ドの走査期間に１トラツクピツチの傾斜をもつ機
械的変位を与えてやればよい。この変位を与える
ために、駆動素子にあらかじめ設定した傾斜波形
を駆動用信号電圧として印加すればよい。

このオープン制御形では、電気−機械変換素子
の入力信号対出力変位の特性が変化すると、直接
トラツキング状態に影響を及ぼし、再生画像の
SN比を劣化させてしまう。つまり、スチル再生
を例にとると、例えば温度上昇によつて駆動素子
の入力信号対出力変位の感度が低下すると、当
初、１トラツクピツチの変位があつて完全トラツ
キングしていたものが、温度上昇によつて１トラ
ツクピツチの変位より小さくなつてしまい、トラ
ツキングが悪化して再生画面にノイズを生じてし
まうことが起る。

また、オープン制御と平均値フイードバツクの
組合せ形でも同様なことが起る。これは、トラツ
クずれの平均的な値を何らかの手段で検出し、ほ
ぼトラツクの中心と回転ヘツドの再生軌跡の中心
が一致するような変位を与える直流電圧を形成
し、この直流電圧と前述したようなプリセツト傾
斜波を加え合わせて電気−機械変換素子に加えて
回転ヘツドを駆動するものである。この方法で
は、トラツクずれの平均的な情報はフイードバツ
クされるため、トラツク中心付近のトラツキング
状態は良好になるが、傾斜変位を与える変位まで
も補正することはできない。したがつてオープン
制御形と同様、感度変化によるトラツキング状態
の悪化を防ぐことができない。

本発明は上述したような従来例がもつ問題点を
解決するものであり、実用的であるオープン制御
形またはオープン制御と平均値フイードバツクの
組合せ形における電気−機械変換素子が有する温
度変化による感度変化を効果的に補正する手段を
提供せんとするものである。以下、本発明を図示
の実施例に基いて説明する。第１図は、ヘツド駆
動素子として用いる電気−機械変換素子の一例を
示す図である。これは、短冊状の圧電素子１およ
び２の両面に電極をそれぞれ装着してなる２枚の
圧電屈曲型振動子を貼合わせた構造のいわゆる圧
電バイモルフ素子である。厚さ方向が分極の方向
とされているため、各圧電素子１，２に装着され
た電極より取り出された端子３，４間に電圧を供
給すると、その印加電圧の大きさに応じて圧電素
子は分極方向にたわむことになり、例えば圧電バ
イモルフ素子の左端を固定支持して右端を自由端
（可動端）としておけば、右端では印加電圧に応
じた機械的変位が得られる。

一般に圧電素子を用いた電気−機械変換素子の
温度特性は、ほぼ圧電素子の材料定数で決まり、
第２図に示すように、温度に対する変位量の変化
は正の傾斜を呈す。すなわち、一定量の変位を与
えるべく一定電圧を印加しておき、素子の置かれ
ている周囲の温度を変化させると、その変位量は
温度上昇に対しほぼ直線的に増加し、その増加量
は０℃〜55℃の範囲で20℃の変位量に対し、約15
％の変化を示す。このような電気−機械変換素子
を利用してVTRのスローモーシヨンやスチル再
生を、例えばオープン制御形で行うと、常温にお
けるトラツキングが良好であつても高温、低温で
のトラツキングが悪くなり、再生画像にノイズを
生じてしまう。

第３図は、上述した圧電バイモルフ素子を用い
て回転ヘツドを駆動し、オープン制御で変速再生
を行う場合、圧電バイモルフ素子がもつ温度特性
を補正し、周囲温度が変化してもトラツキング状
態を良好に保ちうる本発明の実施例の構成図であ
る。同図において、入力端子５には、例えばスチ
ル再生の駆動電圧（通常、1/60秒で１トラツクピ
ツチの傾斜をもつ三角波でよい。）が印加され、
これは、演算増幅器６と抵抗７，８およびサーミ
スタ９よりなる可変利得回路で増幅され、圧電バ
イモルフ素子１０の両端子間（第１図の端子３，
４間に相当）に供給される。圧電バイモルフ素子
１０は、上下方向に屈曲するため、その可動端に
取付けられた回転ヘツド１１を上下に駆動し、磁
気テープ上のトラツクに合致して走査させること
ができる。上記可変利得回路の利得Ｇは、抵抗７
の抵抗値をR₇、抵抗８の抵抗値をR₈、サーミス
タ９の抵抗値をＲ_thとすると、次式で与えられ
る。

Ｇ＝１＋Ｒ_８＋Ｒ_ｔｈ／Ｒ_７ ここで、Ｒ_thは温度感応性抵抗であつて、例え
ば負の温度係数をもつものを選ぶと、利得Ｇは温
度に対し減少することになり、圧電バイモルフ素
子に与えられる印加電圧は温度の上昇に対して小
さくなるように変化する。これは、第２図に示し
た圧電バイモルフ素子自身の温度特性とは逆方向
の変化であり、結局、印加電圧に応じた機械的変
位量が温度変化に関係なく一定値で得られ、周囲
温度変化に対して安定なトラツキング状態を実現
することができる。

なお、サーミスタ９の温度係数に対し、抵抗７
および８を値を適当に設定する配慮が必要であ
る。

第４図は本発明の別の実施例の回路構成図であ
り、すでに述べたオープン制御と平均値フイード
バツクの組合せ形に温度補正を施したものであ
る。同図において、入力端子１７には、スローや
スチル再生の各モードに適合する傾斜波が与えら
れる。これは、トランジスタ２０，２１および１
９で構成される差動増幅回路で増幅され、更に増
幅器２４を経て加算器２５に至る。加算器２５に
は、回転ヘツド１１が走査する際、記録されてい
るトラツクとの間のトラツクずれを検出するトラ
ツクずれ検出器２７の出力に基ずき平均的な直流
電圧に変換する制御電圧発生器２８の出力も加え
られる。すなわち、平均的なトラツクずれに応じ
た電圧と、使用モードに応じてプリセツトされた
傾斜電圧を加算し、駆動増幅器２６を経て圧電バ
イモルフ素子１０に印加し、回転ヘツド１１を駆
動する。ここで、トラツクずれ検出器２７、制御
電圧発生器２８によりフイードバツクグループが
構成されるが、トラツクずれの平均的なずれに応
動するものであつて、圧電バイモルフ素子１０の
感度変化などについては補正できない。したがつ
て圧電バイモルフ素子１０が第２図に示したよう
な温度特性を呈する場合、再生画像の劣化をきた
すので、本実施例ではトランジスタ２０，２１お
よび１９を含めて構成される差動増幅回路の利得
を温度に対して変化させることにより補正を行つ
ている。トランジスタ２０および２１のコレクタ
には各々負荷抵抗２２，２３が接続され、差動増
幅用トランジスタの両エミツタには電流源を形成
するトランジスタ１９のコレクタが接続され、そ
のエミツタは抵抗１８を経て接地される。この差
動増幅回路の利得は、電流源用トランジスタのコ
レクタ電流に対し、ほぼ直線的に変化させ得るこ
とは周知の通りである。トランジスタ１９のコレ
クタ電流は、そのベースに印加される電圧がトラ
ンジスタのベース・エミツタ間電圧に比較して十
分大きい場合は、ベース電圧に比例する。したが
つて、トランジスタ１９のベース電圧を温度に対
して変化させるように制御すれば、差動増幅回路
の利得が温度に対して変化するこことになり、圧
電バイモルフ素子１０の感度に対する温度特性を
補正することができる。

トランジスタ１９のベースには、抵抗１２とダ
イオード１３による定電圧源の電圧、つまりダイ
オード１３の順方向電圧を演算増幅器１４と抵抗
１５，１６よりなる増幅回路で直流増幅して与え
ている。ここで、シリコンダイオード１３の順方
向電圧は周知の通り、約0.7Vであつて、温度に
対して２ｍＶ／℃の傾斜をもつて第５図のように
変化する。この第５図において、縦軸には絶対電
圧の目盛とともに20℃での電圧を100とした場合
の相対値を併せて示した。

第２図に示した圧電バイモルフ素子の変位量に
対する温度特性と、この第５図に示したシリコン
ダイオードの順方向電圧の温度特性とは、互いに
逆の傾斜であり、その変化量の相対値は極めて良
好にマツチングする。すなわち、シリコンダイオ
ード１３の順方向電圧を用いて圧電バイモルフ素
子１０の変位量に対する温度特性を補正すれば、
周囲温度に対して、ほとんど影響を受けない変位
量を得ることができる。

次に第４図の実施例において、温度が上昇する
時を例にとつて補正動作を説明する。温度上昇に
伴ないダイオード１３の両端電圧は下がり、直流
増幅器を経て電流源用トランジスタ１９のベース
に印加される電圧も低下する。したがつて、差動
トランジスタ２０，２１の電流源の電流は小さく
なり、差動増幅回路の利得が下がる。したがつ
て、入力端子１７に与えられた傾斜波は、その利
得が低温時より小さい状態で加算器２５に加えら
れ、圧電バイモルフ素子１０を駆動する。圧電バ
イモルフ素子は、高温で機械的変位量が増える方
向であるから、温度変化はちようど相殺される形
となつて温度補正が実現される。

なお、この実施例では温度補正の為にダイオー
ドを用いた場合で説明したが、シリコントランジ
スタのベース・エミツタ間電圧も同様な特性をも
つているから、これを利用した補正手段も同様に
実施できる。また、電気−機械変換素子は圧電バ
イモルフ素子に限らず、温度特性をもつものであ
れば同様な補正を行いうることはいうまでもな
い。

以上詳述したように本発明は、電気−機械変換
素子がもつ温度特性に対し、利得が温度に対し逆
特性をもつ回路を介して前記電気−機械変換素子
を駆動することにより、温度に影響しない安定な
変位を得ることができるもので、特にVTRのス
ローモーシヨン再生やスチル再生など、記録トラ
ツクと異なる走査をする回転ヘツドに対して機械
的変位を与えることにより、トラツキングさせる
場合に用いれば、極めて有用な効果を発揮するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用し得る電気−機械変換素
子の一例を示す図、第２図はその温度特性図、第
３図は本発明の一実施例を示す構成図、第４図は
本発明の他の実施例を示す構成図、第５図は同実
施例に用いたシリコンダイオードの温度特性図で
ある。 １，２……圧電素子、６……演算増幅器、７，
８……抵抗、９……サーミスタ、１０……圧電バ
イモルフ素子、１１……回転ヘツド、１３……シ
リコンダイオード、１９……定電流源用のトラン
ジスタ、２０，２１……差動増幅用のトランジス
タ、２５……加算器、２６……駆動増幅器、２７
……トラツクずれ検出器、２８……制御電圧発生
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気信号を供給すると、その電気信号の大き
   さに応じて機械的に変位する電気−機械変換素子
   がもつ温度特性に対し、利得が温度に対し逆特性
   をもつ回路を有し、前記回路を経た電気信号によ
   り前記電気−機械変換素子を駆動するようにした
   ことを特徴とする電気−機械変換素子の駆動装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   回路は可変利得回路を有する増幅器となし、前記
   可変利得回路には温度感応素子が配されているこ
   とを特徴とする電気−機械変換素子の駆動装置。 ３ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   電気−機械変換素子として、圧電セラミツク素子
   を２枚貼り合わせた構造の圧電バイモルフ素子を
   使用し、かつ、前記回路は、前記圧電バイモルフ
   素子の温度対変位特性を、温度対電圧特性が略々
   逆特性を呈するシリコンダイオードの順方向電圧
   とシリコントランジスタのベース・エミツタ間電
   圧のいずれかによつて補正する回路を含めて成る
   ことを特徴とする電気−機械変換素子の駆動装
   置。