CN1057169C

CN1057169C - 用于ｖｃｒ的跟踪控制方法及其设备

Info

Publication number: CN1057169C
Application number: CN93112786A
Authority: CN
Inventors: 金廷泰
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 2000-10-04
Anticipated expiration: 2013-12-23
Also published as: RU2155995C2; JP2730855B2; CA2112184A1; EP0604229B1; EP0604229A2; KR940016220A; DE69324339D1; DE69324339T2; EP0604229A3; CN1090077A; US6282048B1; KR0155737B1; CA2112184C; JPH06223450A

Abstract

用于图象记录装置/重放装置的跟踪控制方法及其设备，跟踪控制方法包括通过在跟踪误差上执行预定增益控制来获得跟踪控制度、产生其中能反映跟踪误差的主动轮速度指令通过比较主动轮速度指令和实际的主动轮马达旋转速度以获得主动轮马达的速度误差度、以及通过在速度误差上执行预定的增益控制以获得其中能反映跟踪误差的主动轮马达速度控制。

Description

用于ＶＣＲ的跟踪控制方法及其设备

本发明涉及一种跟踪控制方法及使用该方法的设备，它是通过在一种可反映跟踪误差量的图象记录/重放装置中利用可变的主动轮速度指令来控制主动轮速度的，由此可执行正确的跟踪。

当跟踪不能被很好地控制时，所述的图象记录/重放装置例如VCR或摄像机会在屏幕上产生脉动(beat)而造成劣化的屏幕显示。因此，好的跟踪控制对获得良好的屏幕显示是必要的。

跟踪控制操作是这样一种技术，其中，磁头要被正确地加以控制以便对预定磁迹进行扫描，由此，在重放过程中得到最大的包络输出。

一个分离的控制信号被用于跟踪控制。在VHS-VCR中，是利用由所述固定磁头记录在磁带的控制磁迹上的控制信号来进行跟踪的。另外，在8mm VCR系统中，称之为自动跟踪探测(ATF)具有4种不同频率的导频信号被记录在磁带上，然后，它以这样一种方式用于重放，即跟踪误差，例如此时磁头扫描时从磁迹上偏离的程度，被检测和减小。

这时，所检测的跟踪误差可以通过控制主轮马达的旋转速度来减到最小。这样，跟踪控制的对象就是主动轮马达的旋转速度。

下面是普通跟踪控制方法，参照附图说明。

图1A和图1B示出了普通VCR的磁头扫描行程与跟踪误差的关系，其中，为简便起见，正误差的产生表示磁头位于欲被扫描的磁迹之前，而负误差的产生表示磁头位于被扫描的磁迹之后。

下面说明跟踪控制的基本原理。参照图1当磁头在所述预定磁迹之前时，也就是说，当磁头位于P1级磁迹时，可通过使主动轮马达的速度慢下来来使磁带慢进。当磁头落后于预定磁迹时，也就是说，当该磁头位于P2级磁迹时，可通过使主动轮马达的速度增加来使磁带快进。因此，磁头被控制以能正确地扫描预定的磁迹。

跟踪控制的上述基本原理对于普通方法以及对于本发明都是适宜的。

用于跟踪控制的主动轮伺服机构的普通结构如图2所示。

参照图2，施加给主动轮马达驱动器18的主动轮马达20的速度控制信号计算分别由跟踪控制器12检测的主动轮速度控制量和由主动轮控制器14检测的跟踪控制量，然后将上述两个量用加法器16相加。

图3示出了一个实施例，其中，示于图2的主动轮伺服机构被应用于一个VHS-VCR。

这里，主动轮速度控制量的计算是在这样一种假设下进行的，即有一个预定的正常磁迹，主动轮速度指令(f)对应于当磁头在上述正常磁迹上正确运动时所需的主动轮马达正常的旋转速度，主动轮速度指令(f)是一个参考值。上述参考值与当主动轮马达27旋转时由一频率发生器29实际测量的主动轮马达的实际速度在主动轮速度误差检测器21上作比较。然后，将从这一比较中计算出的误差程度转换成在主动轮速度控制器22上的主动轮马达77的速度控制度，它与用于补偿跟踪误差的跟踪控制度无关。

与磁迹起点同步的记录脉冲(后面也称为“控制脉冲”)被记录在控制磁迹上。利用控制脉冲和磁头转换脉冲之间的相位比较，可从主动轮相位比较器23中输出主动轮跟踪误差度，所述控制脉冲是由一固定磁头(称之为“控制磁头”)再生的，所述磁头转换脉冲中提供有预设频率(pre-arranged frequency)。然后，该主动轮误差度用一个预定的增益系数相乘或者微分或积分以便在主动轮相位控制器24上作为主动轮跟踪控制度被输出，例如，一个预定的物理量，因此，为了控制跟踪可执行主动轮马达的相位控制。

主动轮速度控制器22的主动轮速度控制度与主动轮相位控制器24的跟踪控制度可在一加法器25上相加。并且，主动轮马达27由主动轮马达驱动器26驱动。

然而，当用于控制主动轮马达速度的方向和用于控制跟踪的方向不同时，上述的普通方法会产生各种问题。下面参照图2和图4加以解释。

图4示出了当磁头在大大不同于正常磁迹的磁迹上运动时的跟踪情况。

如图4所示，主动轮速度控制器14要控制的磁头的磁迹是预定的正常磁迹(图4中A方向)，但跟踪控制器12要控制的磁头的行程是修改的磁迹(图4中B方向)。

所以，当用于控制主动轮马达20的速度的方向和用于控制跟踪的方向是不同方向时，正确跟踪就是困难的，这是由于速度控制器阻止了主动轮马达20沿着减小跟踪误差的方向移动。

需要用于上述两个方向的控制度的精确增益控制以解决上述问题。因此，跟踪控制器12的增益和主动轮速度控制器14的增益应被精确地控制。然而，除增益控制本身外，增益控制额外所需的装置的设计是困难。即使该设备有增益控制功能，如果记录设备和重放设备是不同的，仍存在这两种设备之间兼容的问题。

在VHS-VCR或8mm VCR中，跟踪元件的劣化不会引起麻烦，因为磁迹的宽度是十分宽的(58μm在VHS中，21μm在8mm VCR中)。然而，对于数字或VCR来说，存在着性能变劣的问题，因为数字VCR需要高密度记录，而如果磁迹宽度小于10μm，则需要非常高性能的跟踪。

因此，本发明的目的是要提供一种方法及其设备，它能够通过使用可变的主动轮速度指令来控制跟踪，其中，从跟踪误差中计算出的跟踪控制度被反映，从而取代了在现有技术中不反映跟踪误差的普通的主动轮速度指令，上述可变的主动轮速度指令作为用于计算主动轮马达速度控制的参数值。

按照本发明的一个方面，提供了一种跟踪控制方法用于一种图像记录/重放装置，它将所施加的跟踪误差转换成主动轮速度控制度，并且，在产生主动轮马达的驱动信号中反映出来，其中，跟踪控制方法包括下列步骤：

计算跟踪控制度，它在跟踪误差上执行预定的增益控制，并且将已控制增益的跟踪误差转换成跟踪控制度；

产生一个速度指令，它产生所述的可变的主动轮速度指令，其中反映了跟踪误差度；

确定一速度误差，它将主动速度指令和主动轮马达的实际旋转速度作比较，然后确定主动轮马达的速度误差度；以及

计算速度控制度，它是在所述的速度误差上执行一预定的增益控制，并计算其中能反映出跟踪误差的主动轮马达的速度控制度。

另外，还提供了一种用于一图象记录/重放装置的跟踪控制设备，它将所施加的跟踪误差转换成主动轮速度控制度并在主动轮马达的驱动信号的产生中反映出来，所述跟踪控制设备包括：

一个跟踪控制器，它从跟踪控制度中输出一可变的主动轮速度指令，所述的跟踪控制度是通过在跟踪误差上来执行一预定增益控制计算出来的；

一个主动轮速度控制器，它利用主动轮马达的速度误差来执行一预定的增益控制，并输出主动轮速度控制度，所述的主动轮马达的速度误差是通过比较实际的主动轮速度和一参考值，即上述的主动轮速度指令，来计算出的。

包括上述设备的本发明是以与普通的跟踪控制方法相似的跟踪控制的基本原理为基础的，作为与普通方法的比较，在普通方法中，主动轮速度控制度是独立地从跟踪控制度中计算出来的，那么，其基本的差别在于本发明的主动轮速度控制度与跟踪误差(或跟踪误差度)有相关关系，这是由于本发明的主动轮速度控制度可由跟踪误差度来反映(或跟踪控制量)。

通过借助于附图对本发明的优选实施例进行详细说明将能使本发明的上述目的和其它的优点变得更加明显，附图为：

图1A和图1B示出了一个VCR的磁头的扫描行程与跟踪误差的关系；

图2是一个框图，示出了用于普通跟踪控制的主动轮伺服系统；

图3说明了一个例子，其中示于图2的主动轮伺服系统被应用到一VHS-VCR上。

图4是用比较的方式说明在正常磁迹上和在修改磁迹上的跟踪；

图5是一个框图，说明了按照本发明的一个VCR的跟踪控制设备的结构；

图6是一个框图，说明了按照本发明的一个VCR的跟踪控制设备的实施例；

图7是一个框图，说明了按照本发明的一个VCR的跟踪控制设备的另一实施例；

图8是一个流程图，说明了按照本发明的一个VCR的跟踪控制方法的过程。

现在将参照附图详细说明本发明。

首先，解释计算跟踪控制度的过程。

计算跟踪控制度的过程是这样的，其中利用一个预定的增益乘以跟踪误差，或使跟踪误差被微分或被积分，由此确定了跟踪控制度，也就是说，完成比例积分微分控制。

这里，表达跟踪误差的物理尺度是可变的。也就是说，所述物理尺度根据计算装置的特征而变化，所述计算装置是从跟踪误差度计算出跟踪控制度的。例如，当跟踪误差是通过将参考信号与正被磁头读取的磁带上的控制脉冲的相位相比较而计算出来的时候，所述跟踪误差将由相位差来解释，这里假定提供有预定频率的磁头转换脉冲是所述的参考信号。当使用提供有四个不同频率的导频信号时，频率差被表示成跟踪误差的尺度。

下面是产生速度指令的过程。

这个过程是用来获得主动轮速度指令的，即用于计算主动轮马达的速度误差所需的一个参考值，更确切地说，是用于获得其中能反映跟踪控制度的一个主动轮速度指令所需的参考值。

用于获得其中能反映跟踪控制度的主动轮速度指令的方法是可以变化的。一种可能的方法是所述的从根据跟踪误差执行的一增益控制中获得的跟踪控制度和当不考虑跟踪误差时所需的主动轮速度指令被相加，其结果用作产生一速度指令的过程的主动轮速度指令。

这里，跟踪误差度不是一个恒定值，并且，主动轮速度指令是一个可变值。

计算跟踪控制量的过程应先于产生其中能生成主动轮速度指令的速度指令的过程。

图5是按照本发明的VCR跟踪控制设备的框图。

标号30、32、34和36分别表示出跟踪控制器、主动轮马达速度控制器、主动轮马达驱动器以及主动轮马达。

这里，跟踪控制器30直接地用于计算跟踪控制度和产生速度指令的过程。

参照图5，从跟踪控制器30获得的主动轮速度指令被用作在估计主动轮马达的速度误差的过程中的一个比较参考值，如前面所述，就像从图2的普通的跟踪控制器12所获得的主动轮速度指令一样。然而，估计主动轮速度指令的过程是不同于普通方法的，本发明的过程与跟踪误差度有密切关系。这就是说，图5的主动轮速度指令是在假设了跟踪控制度被计算的情况下获得的。

同时，从跟踪控制器30获得的主动轮速度指令是一个可变值，它包含着与跟踪误差相关的跟踪控制度并作如下变化。也就是说，当磁头先于欲被扫描的磁迹时(当磁头位于图1中的P1级磁迹时)，即，当磁带速度已被慢下来时，从上述的产生速度指令的过程中获得的主动轮速度指令之值变化到主动轮马达速度减少的方向上。反之，磁头落后于欲被扫描的磁迹时(当磁头位于图1中的P2级磁迹上时)，即，当磁带应快速运行时，上述主动轮速度指令变化到主动轮马达速度增加的方向上。

这里，表达跟踪控制量和主动轮控制指令的物理尺度是变化的，即，这两个物理量要根据所述过程所用的装置来表达成各种形式。例如，主动轮马达的旋转速度一般表达成从频率发生器(FG)输出的脉冲频率。因此，主动轮速度指令程度去对应于脉冲频率是很方便的。

下面说明确定速度误差的过程。

在确定速度误差的过程中获得的主动轮马达速度误差度是通过比较主动轮速度指令和主动轮马达的实际旋转速度来计算的。也就是说，参考值和实际旋转速度大小之间的差正好是主动轮马达速度误差的量，这里假定主动轮速度指令是一个参考值。

因此，在确定速度误差的过程中计算出来的速度误差度是由除跟踪误差之外的其它原因形成的误差度，并且，将速度误差度加到跟踪控制度上的一般过程是不必要的。

下面说明计算速度控制度的过程。

计算速度控制度的过程是用于计算主动轮马达速度控制度的，主动轮马达速度控制度对于反映从前面过程即确定速度误差的过程中获得的误差度是必须的，以使主动轮马达的旋转速度最稳定，迅速和正确。速度控制度用作由主动轮马达驱动器使用的主动轮马达的驱动信号。

图5的主动轮速度控制器32是用于确定速度误差及计算速度控制度的装置。

下面将参照附图对本发明所希望的实施例加以说明。

图6是框图，说明用于执行本发明方法的设备的实施例，其中，本发明的方法应用在VHS-VCR中。

参照图6，标号41表示主动轮相位比较器，42表示主动轮相位控制器，43表示主动轮速度指令发生器，44说明主动轮速度误差检测器，45表示主动轮速度控制器，46表示主动轮马达驱动器，47表示主动轮马达，48表示固定磁头，49表示频率振荡器。

下面说明图6所示设备的工作情况。

主动轮相位比较器41比较预定频率的磁头转换脉冲和由固定磁头48再生的控制脉冲，然后计算出跟踪误差。

主动轮相位控制器42用一预定的增益系数乘以跟踪误差，或对跟踪误差执行微分或积分，然后，被输出作为与跟踪控制度对应的值。主动轮速度指令发生器43输入可变的主动轮速度指令，该主动轮速度指令相应于由跟踪控制度表征的脉冲频率。

这里，主动轮相位控制器42和主动轮速度指令发生器43对应于图5的跟踪控制器。

当从主动轮相位控制器42输出的跟踪控制度是其大小对应于跟踪误差的电压信号时，主动轮速度指令发生器43能用一个压控振荡器(VCO)构成，它输出与跟踪控制度即电压相应的频率信号。

同时，主动轮速度误差检测器44将由频率振荡器49实际测得的主动轮速度与由主动轮速度指令发生器43提供的主动轮速度指令即参考值相比较，然后计算出主动轮马达的速度误差。主动轮速度控制器45用一个正常的增益系数乘以主动轮马达的速度误差，或者执行一预定的增益控制，例如在主动轮马达的速度误差上执行微分或积分，并且，输出一主动轮速度控制信号。

这里，主动轮速度误差检测器44和主动轮速度控制器45相应于图5的主动轮速度控制器32。

跟踪控制器30和主动轮速度控制器32可以用硬件来执行其功能，也可使用带有能执行上述硬件功能的软件的微机。

图7是按照本发明的跟踪控制设备的另一实施例的框图，即它是应用在8mm VCR上的实施例。

参照图7，标号51表示一个重放头，52表示重放放大器，53表示信号处理部分，54表示AFT控制器，55表示A/D转换器，56表示微机，57表示D/A转换器，58表示主动轮马达驱动器，59表示主动轮马达，60表示频率振荡器。

下面说明图7所示设备的工作情况。

重放放大器52拾取由重放头51记录在磁带上的信号并放大所拾取的信号。

记录在8mm录相带上的信号的频带说明如下。4种导频信号(f1-f4)被记录在100KHz到160KHz的频带上，FM音频(AF-M)信号被记录在1.4MHz到1.6MHz频带上，由AM调制成743KHz的中心频率的彩色信号及4.2MHz-5.4MHz的亮度信号被记录。

信号处理器53检测图象信号、音频信号和导频信号，用于对记录这些信号的磁迹加以区分以使它们具有上述规定的频带，然后处理这些信号。

ATF控制器54在从使用导频信号的信号处理器53输出的信号中检测出ATF误差度，并且在A/D转换器上将ATF误差度转换成数字信号的形式，然后，将所转换的信号输出到微机56。

在4个导频信号的规定频率中，f1是102.544KHz，f2是118.951KHz，f3是165.21KHz，f4是148.689KHz。

导频输出电平的差被检查并作为跟踪误差信号。也就是说，下面的表面式获得了跟踪误差信号，磁头偏离磁迹的程度可以根据频谱成份来区别。

|f1-f2||f3-f4|ΔfAfH

|f1-f4||f2-f3|ΔfB3fH

微机56根据ATF误差(跟踪误差)的量来执行预定的增益控制，由此计算出跟踪控制度Δf。微机56然后将这个跟踪控制度加到主动轮速度指令即一个其中不考虑跟踪的固定的主动轮指令值f，或从主动轮速度指令上减去跟踪控制度，由此，转换成主动轮马达59的速度指令f+Δf。

结果，形成一可变的主动轮速度指令f+Δf，然后，它在D/A转换器上被转换成模拟信号。接着，主动轮马达驱动器58控制主动轮59的实际速度以吻合速度指令。

8mm VCR的主动轮马达被控地以一正常速度转动，因此，跟踪控制度被加到速度控制度上，由此整个地驱动主动轮马达。

图8是本发明方法的步骤流程图，其中说明了微机56用作跟踪控制时所需的计算主动轮马达速度控制的过程。

在步骤S100中，所述跟踪误差从微机中读取，在步骤S100之后，通过在上述跟踪误差上执行比例积分微分控制算法来确定必要的跟踪控制度。接着，在步骤步骤102中，跟踪控制度加到主动轮速度指令上，该主动轮速度指定是在无跟踪误差时所需的一速度下转动主动轮马达所需要的，并且产生一新的主动轮速度指令。

然后，在步骤S104中输入实际的主动轮马达转动速度，在步骤S106中可以获得速度误差度，它是通过计算实际转动速度和在步骤S102中产生的主动轮速度指令之间的差(例如脉冲的时钟频率之差)来得到的，然后，通过在上面的速度误差度上执行比例积分微分(PID)控制算法来在步骤108中获得主动轮速度控制信号。在步骤S110中主动轮速度控制信号被输出到主动轮马达驱动器上。步骤S100到S110作为一个过程循环重复。

如上所述，当用于记录和重放的设备是不同的时候，本发明具有跟踪控制上的良好兼容性。当磁迹极为弯曲时，即当磁迹的线性十分差时，正确的跟踪也是可能的。另外，由于控制信号在一个方向上处理，系数控制和系统设计都变得十分容易了。

Claims

1.一种用于图象记录装置/重放装置的跟踪控制方法，它将所施加的跟踪误差转换成主动轮速度控制度并在生成主动轮马达的驱动信号中加以反映，其特征在于所述的跟踪控制方法包括如下步骤：

计算跟踪控制度，即在所述的跟踪误差上执行一预定的增益控制，并将它转换成所述的跟踪控制度；

产生一速度指令，即产生其中能反映所述跟踪控制度的一个可变的主动轮速度指令；

确定速度误差，即将所述的主动轮速度指令和实际的主动轮马达旋转速度相比较，并确定所述的主动轮马达的速度误差；以及

计算速度控制度，即在所述的速度误差上执行预定的增益控制，并计算出其中能反映所述跟踪误差的主动轮马达速度控制度。

2.根据权利要求1的跟踪控制方法，其特征在于，所述速度指令产生步骤的所述可变的主动轮速度指令是将所述的跟踪控制度加到所述的主动轮速度指令上获得的，所述的主动轮速度指令是不考虑跟踪误差时所需要的。

3.根据权利要求1的跟踪控制方法，其特征在于，假定具有一预定频率的磁头转换脉冲是一个参考值，所述跟踪误差可用相位差来表示，所述相位差是比较所述参考信号的相位和记录介质上控制信号的相位来产生的。

4.根据权利要求1的跟踪控制方法，其特征在于，所述跟踪误差可由具有4种不同频率的导频信号的频率差来表示。

5.一种用于图象记录装置/重放装置的跟踪控制设备，它将所施加的跟踪误差转换成主动轮速度控制度并在生成主动轮马达的驱动信号中反映，其特征在于所述跟踪控制设备包括：

一个跟踪控制器，它输出一个来源于跟踪控制度的可变的主动轮速度指令，所述跟踪控制度是在所述跟踪误差上执行一预定的增益控制计算得出的；以及

一主动轮速度控制器，它在主动轮马达速度误差上执行一预定的增益控制并输出所述的主动轮速度控制度，所述的主动轮速度误差是通过比较实际的主动轮速度和一个参考值即所述的主动轮速度指令而计算得出的。

6.根据权利要求5的跟踪控制设备，其特征在于所述的跟踪控制器和主动轮速度控制器都包含在一个微机中，该微机控制所述图象记录装置/重放装置的功能。

7.根据权利要求5的跟踪控制设备，其特征在于，所述的跟踪控制器包括：

一个跟踪控制器，它在所述跟踪误差上执行一预定计算用于增益控制操作，并输出所述的跟踪控制度；以及

一个主动轮速度指令发生器，它输出与所述跟踪控制度相应的可变的主动轮速度指令。

8.根据权利要求7的跟踪控制设备，其特征在于，所述的主动轮速度指令发生器是一个压控振荡器，它输出与跟踪控制度相对应的可变频率信号。

9.根据权利要求5的跟踪控制设备，其特征在于，所述主动轮速度控制器包括：

主动轮速度误差检测器，它将所述的主动轮速度指令与实际的主动轮马达速度相比较，并检测出所述的主动轮速度误差；以及

主动轮速度控制器，它在所述的主动轮速度误差上执行预定的计算用于增益控制，并输出所述的主动轮速度控制度。

10.一种跟踪控制设备，其特征在于包括：

一个主动轮马达，它控制记录介质的运行速度；

一个主动轮相位比较器，它比较有预定频率的磁头转换脉冲的相位和所述控制脉冲的相位，然后输出用相位差表示的所述跟踪误差度；

一个主动轮相位控制器，它在跟踪误差上执行一预定的计算用于增益控制，然后输出所述的跟踪控制度，所述的跟踪误差来自所述的主动轮相位比较器；

一个速度指令发生器，它产生与所述的跟踪控制度相应的所述可变的主动轮速度指令；

一个主动轮速度误差检测器，它比较所述的主动轮速度指令和实际的主动轮速度，然后产生所述的主动轮马达的速度误差；

一个主动轮速度控制器，它在所述主动轮马达的速度误差上执行一预定计算用于增益控制，然后输出所述的主动轮速度控制信号，

一个主动轮马达驱动器，它根据所述的主动轮速度控制器的输出驱动所述的主动轮马达。

11.根据权利要求10的跟踪控制设备，其特征在于，所述主动轮速度指令发生器是一个压控振荡器，它根据所述的跟踪控制度输出一个可变的频率信号。

12.在8mm图象处理装置中的一种跟踪控制设备，它包括一个控制记录介质运行的主动轮马达及一个主动轮驱动器，其特征在于所述的跟踪控制设备包括：

一个检测器，它检测一导频信号用于区分磁迹；

一个音频磁迹探测(ATF)控制器，它根据所述所检测到的导频信号的不同频率输出一个ATF信号作为跟踪误差度；

一个微机，它产生来源于跟踪控制度的主动轮速度指令，所述跟踪控制度是通过在所述跟踪误差上执行预定的增益控制计算而获得的，和在主动轮马达速度误差上执行预定的增益控制，然后输出主动轮速度控制信号给主动轮马达驱动器，其中所述的主动轮马达速度误差是通过比较实际的主动轮速度和所述主动轮速度指令即一参考信号而获得的。