JP2656389B2

JP2656389B2 - 磁気記録再生装置における可動ヘッドの位置制御装置

Info

Publication number: JP2656389B2
Application number: JP3017443A
Authority: JP
Inventors: 雅人長沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH04255906A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオテープレコー
ダ、ディジタルオーディオテープレコーダなどのよう
に、回転ドラム内に可動ヘッドを備えた磁気記録再生装
置に関し、詳しくは可動ヘッドの位置制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のヘッド構造図２７は従来の磁気記録再生装置の主要部を示す断面
図、図２８は台座を取り除いた図２７の２８−２８線矢
視図である。

【０００３】図において、（１）は固定ドラム、（２）
はこの固定ドラムに取り付けられた軸受、（３）はこの
軸受（２）に支承されて回転する回転軸、（４）はこの
回転軸（３）の一端に嵌着された台座、（５）はこの台
座（４）にネジ（６）を用いて取り付けられた回転ドラ
ム、（７）は回転ドラム（５）にネジ（８）を用いて取
り付けられたアクチュエータ、（９）は固定ドラム
（１）に取り付けられた下トランス、（１０）は台座
（４）に取付けられた上トランス、（１１）は回転ドラ
ム（５）に取付けられた配線板、（１２）はアクチュエ
ータ（７）に制御電流を供給するための回転しない接触
子、（１３）は接触子（１２）と摺接するように台座
（４）の一部に設けた回転する電極、（１４）は接続部
で、この電極（１３）から接続部（１５）及び配線板
（１１）を経由してアクチュエータ（７）に電気接続す
る、（１６）はアクチュエータ（７）に取り付けられて
いる磁気ヘッド（以下、「可動ヘッド」という）であ
り、接続部（１７）、配線板（１１）、接続部（１５）
を経てアクチュエータ制御部に電気的に接続されてい
る。（１８）はアクチュエータ（７）を収納するため回
転ドラム（５）の一部に設けた凹所であり、可動ヘッド
（１６）の位置調整ができるようにアクチュエータ
（７）より大きく形成されている。（１９）は可動ヘッ
ド（１６）の位置調整のための複数の位置調整用孔、
（２０）は磁気テープで、固定ドラム（１）及び回転ド
ラム（５）の外周面に巻きつけられて走行し、可動ヘッ
ド（１６）と摺接する。

【０００４】図２９はアクチュエータ（７）の平面図、
図３０は図２９の３０−３０線矢視断面図、図３１は図
２９の３１−３１矢視側面図で、（２１）は磁性材料か
らなる第１ヨーク、（２２）は第１ヨーク（２１）に固
着された柱状の第１永久磁石、（２３）は内周の一部に
凸形状部（２３ｂ）を有していて第１ヨーク（２１）に
取付けられた磁性材料からなる第２ヨーク、（２４）は
第２ヨーク（２３）に取付けられた磁性材料からなる第
３ヨーク、（２５）は第１永久磁石（２２）と同一の磁
極を対向させて第３ヨーク（２４）に固着された柱状の
第２永久磁石、（２６）は第２永久磁石（２５）と第１
永久磁石（２２）の間にあって、いずれか一方に固着さ
れた磁性材料からなるポールピース、（２７）は薄板の
非磁性材料からなる板バネであって、第１ヨーク（２
１）と第２ヨーク（２３）で周縁が挟持されて保持され
るとともに、その延在部（２７ａ）が第１ヨーク（２
１）及び第２ヨーク（２３）に設けられている窓（２１
ａ）、（２３ａ）を通って外方に突出しており、その先
端に可動ヘッド（１６）が取付けられている。（２８）
は薄板の非磁性材料からなる板バネで、第２ヨーク（２
３）と第３ヨーク（２４）で挟持されて保持されてい
る。（２９）は板バネ（２７）、（２８）にそれぞれ保
持されている固定部材、（３０）はボビンで、内周が第
１永久磁石（２２）、第２永久磁石（２５）及びポール
ピース（２６）の外周との間にギャップを有する位置に
おいて固定部材（２９）に接着剤（３２）を用いて固着
されている。（３１）はこのボビン（３０）に巻回され
た被覆材を有する電線からなるコイルで、第２ヨーク
（２３）の凸形状部（２３ｂ）との間で形成されている
環状のギャップ（Ｇ）内に保持されている。

【０００５】図３２は、回転ドラム（５）に搭載されて
いる磁気ヘッドを、現行ＶＨＳフォーマットに基づいた
磁気テープ装置の場合についてみたもので、可動ヘッド
（１６）は、特殊再生モード（記録されている映像情報
を早送りしたり、スロー再生したりするモード）専用の
一対の磁気ヘッドとして用いられる。（３５）はビデオ
テープに長時間の映像情報を録画するため、狭いトラッ
ク幅の長時間モード用の一対のＥＰヘッド、（３６）
は、通常の映像情報を録再用のトラック幅の広い一対の
ＳＰビデオヘッド、（３７）はオーディオ情報を録再す
るための一対のオーディオヘッド、（３８）は、つなぎ
録りの時に記録トラックを１本づつ消去するためのＦＥ
ヘッドである。

【０００６】従来の制御系図３３は従来の制御系のブロック回路図、図３４はこの
従来例の磁界発生装置の配設位置を示す斜視図である。
図において、（４０）は可動ヘッド（１６）に周波数の
異なる２つの磁界Ｂ_f1，Ｂ_f2をあたえる交流磁界発生装
置であって、この交流磁界発生装置（４０）は磁気テー
プ（２０）が巻き付けられていない側の回転ドラム
（５）と固定ドラム（１）の外周面に沿う位置に配設さ
れており、その位置は調整可能に構成されている。この
交流磁界発生装置（３９）は回転ドラム（５）の軸方向
に２つの交流磁界発生コイル（４５），（４５ａ）が回
転軸方向に配列されており、それぞれ異なった周波数ｆ
₁，ｆ₂の磁界Ｂ_f1，Ｂ_f2を発生するように構成されて
いる。（４２）はｆ₁の成分を通過させるバンドパスフ
ィルタ、（４３）はｆ₂の成分を通過させるバンドパス
フィルタ、（４４）は差動アンプである。

【０００７】図３５は第２の従来例のブロック回路図で
あって（４６）はコイル（４５）に電流を供給するドラ
イバ、（４７）は交流電圧を発生するための発振回路で
ある。（４８），（４９）は回転ドラム内の磁気ヘッド
との信号を受けわたしするためのロータリートランス、
（５０），（５１）はオーディオヘッド及びビデオヘッ
ドからの信号を増幅したり、記録電流を供給するための
録再アンプ、（５２）は回転ドラム（５）内に固定され
たヘッドであるオーディオヘッド（３７）から再生され
る発振コイル（４５）からの電磁誘導による信号のみを
通過させるバンドパスフィルタ、（５３）は可動ヘッド
（１６）から再生される発振コイル（４５）からの電磁
誘導による信号のみを通過させるバンドパスフィルタ、
（５４）は回転ドラム（５）の１回転おきに再生される
オーディオヘッド（３７）からの発振コイル（４５）の
電磁誘導出力の増幅値を、ホールドするためのサンプル
ホールド回路、（５５）は回転ドラム（５）の１回転お
きに再生される可動ヘッド（１６）からの発振コイル
（４５）の電磁誘導出力の増幅値をホールドするための
サンプルホールド回路、（５６）は、サンプルホールド
回路（５４），（５５）の差を取るための差動アンプ、
（５７）は位置固定制御ループにおける安定性を確保す
るためのローパスフィルタ等で構成されるサーボ補償回
路、（５８）はアクチュエータ（７）に駆動電流を供給
するためのドライバである。

【０００８】図３６は、交流磁界発生コイル（４５）の
断面図で、（４５Ｃ）はコイル磁束を集中させるため磁
心、（４５Ｕ）は交流電流を流し磁心（４５Ｃ）に交流
磁束を発生させるためのコイル、（４５Ｌ）はコイル
（４５Ｕ）と磁界の発生の向きが逆になっているコイ
ル、（４５ｂ）はコイル（４５Ｕ）及び（４５Ｌ）を収
納するためのコイルホルダ、（１００）は交流磁界発生
コイル（４５）を固定するための取付け部材である。図
３７は交流磁界発生コイル（４５）の発生磁束方向を図
示したものである。

【０００９】図３８は、第３の従来例のブロック回路図
で、各々のヘッドの感度バラツキ等の影響を受けないよ
うに構成した２つの交流磁界発生コイル（４５），（４
５ａ）を回転ドラム（５）の周方向に配設したもので、
（５９）は第１の割算器で２つの交流磁束発生コイルか
らの固定ヘッド再生出力振幅の比を求めるためのもの、
（６０）は第２の割算器で、２つの交流磁界発生コイル
（４５），（４５ａ）からの可動ヘッド（１６）の再生
出力振幅の比を求めるためのものである。

【００１０】アクチュエータによる磁気ヘッドの高さ調
整次に、磁気ヘッドアクチュエータ（７）の動作を説明す
る。

【００１１】第１永久磁石（２２）はポールピース（２
６）、第２ヨーク（２３）及び第１ヨーク（２１）で作
る閉磁路により磁束Ｄを発生する。

【００１２】同様に、第２永久磁石（２５）はポールピ
ース（２６）、第２ヨーク（２３）及び第３ヨーク（２
４）で作る閉磁路により上記磁束Ｄと逆向きの磁束Ｅを
発生する。

【００１３】このように発生された磁束Ｄ及び磁束Ｅは
ともに環状ギャップＧを同一の方向に横切り、コイル
（３１）に第１永久磁石（２２）と第２永久磁石（２
５）の合計した磁束が横切る。

【００１４】この状態で、コイル（３１）に接触子（１
２）から電極（１３）、接続部（１５），（１４）を経
て電流を流すと、コイル（３１）とボビン（３０）と可
動ヘッド（１６）は一体となって上下方向軸方向に移動
する。

【００１５】これにより、可動ヘッド（１６）は磁気テ
ープ（２０）の幅方向に変位し、磁気記録跡を精度よく
トレースできる。

【００１６】図３９は磁気ヘッドアクチュエータ（７）
の駆動電流と可動ヘッド（１６）の変位量の間のヒステ
リシス特性を示し、図４０はこのようなヒステリシス特
性を有する磁気ヘッドアクチュエータ（７）を用いて記
録した時の磁気テープ（２０）上の記録トラックパター
ンを示している。

【００１７】図３９、図４０から明らかなように、初期
段階で磁気ヘッドアクチュエータ（７）を調整しただけ
の場合は、図３９のようなヒステリシス特性により、可
動ヘッド（１６）の基準位置が変化し、記録トラックＴ
がαだけ重なり合う。

【００１８】可動ヘッド（１６）は、交流磁界発生装置
（４０）の近傍を通過するたびに交流磁界発生コイル
（４５），（４５ａ）によって形成されている磁界
Ｂ_f1，Ｂ_f2を検出し、その磁界の強さに比例した検出信
号を出力する。バンドパスフィルタ（４２）は周波数ｆ
₁の信号成分Ｓを通過させ、バンドパスフィルタ（４
３）は周波数ｆ₂の信号成分Ｔを通過させる。

【００１９】この２つの信号成分Ｓ、Ｔのレベルは、図
４１に示すように、可動ヘッド（１６）を回転ドラム
（５）の軸方向に移動させた時、つまり可動ヘッド（１
６）の高さ位置の変化に伴って変化する。いま、この２
つの信号成分Ｓ、Ｔが同じレベルとなる可動ヘッド（１
６）の高さ位置をｍとし、そのときの両信号成分Ｓ、Ｔ
のレベルをｌとする。減算器（４４）は、この２つの信
号成分Ｓ、Ｔを減算してその差をとり、その差分信号を
アクチュエータ（７）にフィードバックし、その差分が
零となる方向に可動ヘッド（１６）を移動させる。つま
り、図４１において２つの信号成分ＳとＴが同じレベル
となるように、すなわち可動ヘッド（１６）の高さ位置
がｍになるように可動ヘッド（１６）を移動させる。交
流磁界発生コイル（４５），（４５ａ）の位置等を変え
ることによって２つの信号成分ＳとＴの交点ｌの位置を
変えることができ、可動ヘッド（１６）の高さ位置ｍを
変えることができるので、可動ヘッド（１６）の高さの
基準位置を自由に定めることができる。

【００２０】なお、上記従来例では、一つの可動ヘッド
の制御について説明したが、複数の可動ヘッドを備えた
装置では、各可動ヘッドについて同様の制御動作を行う
ことによって各可動ヘッドの記録時のチャンネル間の段
差をなくすことができる。

【００２１】図４２に示すように、交流磁界発生コイル
（４５）の２つのコイル（４５Ｕ），（４５Ｌ）で発生
した周波数ｆ₁の交流磁束は、対向する部分で反発し、
上下方向に対して磁束密度の高い部分と、低い部分が形
成される。

【００２２】この交流磁束は、可動ヘッド（１６）や、
オーディオヘッド（３７）がその交流磁界内を通過した
とき再生され、ロータリートランス（４８），（４９）
を介して再生アンプ（５０），（５１）より再生され
る。この時、発振回路（４７）の発振周波数ｆ₁は、ロ
ータリートランス（４８），（４９）の低周波側の周波
数特性に起因する減衰周波数限界以上で、かつ交流磁界
発生コイル（４５）のインダクタンスにより駆動電流が
供給しにくくなる周波数以下の周波数に選定される。一
般的には、ロータリートランス（４８），（４９）の減
衰周波数限界は数１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚとなってお
り、例えばコイル（４５Ｕ），（４５Ｌ）の巻数が数百
ターンでインダクタンスによる減衰開始周波数が１ＭＨ
ｚあるとすると、発振周波数ｆ₁は、例えば、１００Ｋ
Ｈｚ＜ｆ₁＜１ＭＨｚの間に選定される。

【００２３】図３５において、磁気ヘッド（１６），
（３７）が交流磁界発生コイル（４５）の近傍を通過す
る時に、再生アンプ（５０），（５１）から出力される
周波数ｆ₁の再生信号の振幅は、例えば交流磁界発生コ
イル（４５）の２つのコイル（４５Ｕ），（４５Ｌ）の
中間の位置が、オーディオヘッド（３７）のヘッド高さ
位置もしくは可動ヘッド（１６）の中立位置におけるヘ
ッド固定高さよりも高い位置に取り付けてある場合、可
動ヘッド（１６）を上方向（デッキベースよりはなれる
方向）に動かすと、大きくなり、可動ヘッド（１６）を
下方向に動かすと小さくなり、取付位置が上記と逆の場
合は再生信号の減衰方向も逆になる。いま、固定ヘッド
（オーディオヘッド）（３７）からの再生信号として再
生アンプ（５０）から出力される信号検出感度と、可動
ヘッド（１６）からの再生信号として再生アンプ（５
１）から出力される信号検出感度とが等しいか、また
は、再生アンプ（５０）または（５１）のゲイン調整に
より等しくなるように調整されているものとする。再生
アンプ（５０）と（５１）の再生出力は、周波数ｆ₁の
みを通過させるバンドパスフィルタ（５２），（５３）
を通されて不要なノイズが除去され、この２つの再生出
力レベルが最大になる値をサンプルホールド回路（５
４），（５５）でサンプルホールドされるか、ピークホ
ールドされた後、そのレベル差が差動アンプ（５６）で
取り出され、可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）
のヘッド段差が電圧の関数として取り出される。これ
を、ローパスフィルタ等の制御系位相補償回路（５７）
に通した後、ドライバ（５８）によってヘッド段差がな
くなる方向に制御ループが閉じられることによって記録
時においても可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）
との段差が生じないように保持される。

【００２４】同様に、２つの可動ヘッド（１６）が回転
ドラム（５）上に１８０ｄｅｇ対向に取り付けられてい
る場合、それぞれのチャンネル間のヘッド段差も、それ
ぞれのアクチュエータにおいて、上述したヘッド高さ位
置固定制御系を構成することにより実現できる。

【００２５】この場合、位置固定制御ループのサーボ帯
域は、可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）のヘッ
ド段差や２つの可動ヘッド（１６）の間の高さずれを補
正するだけであるので、それほど広くする必要はなく、
ヘッド高さや段差ずれの検出も、回転ドラム（５）の１
回転おきに行われるため、ドラム回転数が１８００ｒｐ
ｍの場合３０Ｈｚのサンプリングによる無駄時間のた
め、制御帯域を数Ｈｚ以下に設定しないと、制御系が発
振する。そのため補償回路（５７）にて、制御帯域が数
Ｈｚで位相余裕が６０ｄｅｇ以上確保されるように補償
回路（５７）のローパスフィルタの時定数や、ゲインが
決定される。

【００２６】なお、当然ではあるが、記録時におけるヘ
ッド高さ制御は、可動ヘッド（１６）がドラム（１），
（５）に磁気テープ（２０）が巻き付けられている側を
走行中は記録、再生アンプ（５１）が記録アンプとして
働き、可動ヘッド（１６）が磁気テープ（２０）が巻き
付けられていない交流磁界発生コイル（４５）の近傍を
走行中には再生アンプとして動作するようにしなければ
ならない。

【００２７】このようにヘッド高さ位置制御系が構成さ
れているが、図３５の従来例では、各ヘッド（１６），
（３７）から再生アンプ（５０），（５１）までの検出
感度が等しいか、等しく調整されなければならない。こ
れは実際には、固定ヘッド（３７）と可動ヘッド（１
６）とのヘッドのターン数のちがいやヘッドコアの透磁
率のちがいや、アンプゲインのバラツキや温度特性の差
等により等しくすることができない場合が多い。

【００２８】この従来例のように２つの交流磁界発生コ
イル（４５），（４５ａ）を配設して、各々の発振周波
数を変えてｆ₁とｆ₂、拡大図Ａに示すように、かつ、
一方の交流磁界発生コイル（４５）は、２つのコイル
（４５Ｕ）と（４５Ｌ）の中間高さ位置が、固定ヘッド
（３７）の高さ位置より高い位置に他方の交流磁界発生
コイル（４５ａ）内の２つのコイル（４５Ｕ），（４５
Ｌ）の中間高さ位置か固定ヘッド（３７）の高さ位置よ
りも低い位置に固定する。この時、固定ヘッド（３７）
によって再生される発振コイル（４５）からの電磁誘導
による再生アンプ（５０）からの周波数ｆ₁の再生出力
と、発振コイル（４５ａ）からの周波数ｆ₂の再生出力
との振幅比が、可動ヘッド（１６）の再生出力の振幅比
と等しくなるように可動ヘッド（１６）の高さを制御す
れば、各ヘッドから再生アンプまでの周波数ｆ₁、ｆ₂
における周波数特性に固定ヘッド系と可動ヘッド系が大
きくずれていないかぎりヘッドターン数の違いや、ヘッ
ドコアの透磁率のちがいや、アンプゲインのバラツキや
温度特性等にかかわらず、可動ヘッド（１６）と固定ヘ
ッド（３７）の段差をなくすることができる。そのた
め、可動ヘッド再生出力周波数ｆ₁またはｆ₂のみを通
過させるバンドパスフィルタ（５３）と（５３ａ）の再
生信号振幅をサンプルホールド回路（５５），（５５
ａ）もしくはピークホールド回路により取り出し、割算
器（６０）に入力して取り出した割算信号と、同様に固
定ヘッド（３７）の再生出力中の周波数ｆ₁またはｆ₂
の信号成分の振幅の比をバンドパスフィルタ（５２），
（５２ａ）、サンプルホールド回路（５４），（５４
ａ）で取り出して割算器（５９）に入力して取り出した
割算信号との差を、差動アンプ（５６）で取ることによ
り可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）との段差ず
れの方向と量を検出することができる。例えば可動ヘッ
ド（１６）のヘッド高さが、固定ヘッド（３７）のヘッ
ド高さよりも高い方にずれている（デッキベースより遠
ざかる方向にずれている）場合、可動ヘッド（１６）の
再生信号は固定ヘッド（３７）の再生信号より周波数ｆ
₁の成分の方がｆ₂の成分よりも振幅が大きく再生され
る。従って、差動アンプ（５６）の出力信号は負とな
り、可動ヘッド（１６）を下方向に動かして段差が無く
なる位置に固定する。

【００２９】以上のようにして、各ヘッド（１６），
（３７）間やヘッドアンプ（５０），（５１）間の感度
バラツキがあっても正確なヘッド高さ制御が行われるわ
けであるが、図３８の従来例の場合は、精度の良い割算
器（５９），（６０）を必要とするので、コストアップ
になる場合がある。

【００３０】図４３は割算器を用いない第４の従来例の
ブロック回路図で、図において、（６１）はスイッチ回
路、（６２）はサンプルホールド回路（５５）のホール
ドタイミングを制御するためのタイミングコントロール
回路である。

【００３１】この第４の従来例は、固定ヘッド（３７）
の再生アンプ（５０）出力をさらに周波数ｆ₁，ｆ₂の
みを通すバンドパスフィルタ（５２），（５２ａ）の出
力を、調整用端子で、再生信号の出力レベルを見なが
ら、周波数ｆ₁（＝１５０ＫＨｚ）とｆ₂（＝２００Ｋ
Ｈｚ）の出力信号の振幅が等しくなるように交流磁界発
生コイル（４５），（４５ａ）の取付位置やドライバ
（４６），（４６ａ）の駆動出力電圧を調整する。この
ようにすれば、可動ヘッド（１６）による再生出力の周
波数ｆ₁とｆ₂の再生信号成分の振幅が等しくなるよう
に、高さ位置を制御すれば、割算器を用いずとも、可動
ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）のヘッド段差がな
くなるようら制御することができる。

【００３２】可動ヘッド（１６）が回転ドラム（５）に
１８０ｄｅｇ対向して２つ取り付けられているこの従来
例においては、バンドパスフィルタ（５３），（５３
ａ）の後にアナログスイッチ（６１）で４つのサンプル
ホールド回路（５５），（５５ａ）に、各々のチャンネ
ルの再生信号を分配することにより対応が可能であっ
て、この時は、差動アンプ（５６），（５６ａ）、補償
回路（５７），（５７ａ）、ドライバ（５８），（５８
ａ）は、それぞれ２個ずつ必要である。このような多チ
ャンネル化に対する対応は図３５，図３８の従来例にお
いても同様に適用できる。制御帯域の設定については、
図３５及び図３８の従来例も図４３の従来例と全く同じ
で、補償回路（５７），（５７ａ）にてゲイン、位相が
補償される。なお、一般に磁気ヘッドは、回転ドラム
（５）の円周の接続方向の磁束を拾うため、交流磁界発
生コイル（４５），（４５ａ）の形状が、図３６のよう
な場合、図４４のような再生エンベローブとして取り出
される。なお、図４３の構成の場合、固定ヘッド（３
７）の再生出力は、ｆ₁とｆ₂が等しくなるよう調整さ
れているため、図４４（ａ）のようになり、可動ヘッド
系とのヘッド−ヘッドアンプ間感度がずれていても制御
後は、図４４（ｃ）のようにｆ₁、ｆ₂成分のレベルが
等しくなるとヘッド段差がなくなる。

【００３３】図４５は第５の従来例のブロック回路図
で、一般的に微小変位計測器として用いられている差動
トランスの構成と同じように、交流磁界発生コイル（４
５）の２つのコイル（４５Ｕ），（４５Ｌ）の中間高さ
位置が、可動ヘッド（１６）の高さと等しくなるように
配置し、可動ヘッド（１６）が上下方向にずれたとき、
図４６に示すように再生信号の振幅とともに位相がずれ
ることを同期検波回路（６３）により検出することによ
りヘッド段差の方向とずれ量とを検出するようにしたも
のである。この場合も同期検波サンプルホールド後の処
理は、図３５、図３８、図４３の従来例と同じである。
このように、記録時において、可動ヘッド（１６）と固
定ヘッド（３７）のヘッド段差が常になくなるように制
御できれば、記録専用の固定ヘッド（３５），（３６）
を回転ドラム（５）に取り付ける必要がなくなり、アク
チュエータ（７）に搭載された可動ヘッド（１６）で例
えば映像信号の記録、再生、特再が可能になるほか、固
定ヘッド（３７）との高さが調整されるため、図４７に
示すように、ＶＨＳフォーマットにおけるハイファイオ
ーディオ（３７）や、つなぎ取りのためのイレーズヘッ
ド（３８）を、回転ドラム（５）上に配置し、ＥＰヘッ
ド（３５）、ＳＰヘッド（３６）をアクチュエータ
（７）に搭載してもよく、従来の図３９に示したヘッド
配置構成に比べきわめて簡略化された構成とすることが
できる。

【００３４】なお、図４３の従来例では、交流磁界発生
コイル（４５）の取付位置の調整や、駆動電圧レベルの
調整によって固定ヘッド（１６）再生出力の周波数ｆ₁
とｆ₂の再生信号振幅が等しくなるようにすることが可
能である場合を示したが、取付位置の調整や、駆動電圧
レベルの調整によっては等振幅に追い込めない場合や、
温度特性、経時変化等により初期調整だけでは実用でき
ない場合がある。

【００３５】図４８は、第６の従来例のブロック回路図
で、交流磁界発生コイル（４５），（４５ａ）の取付位
置の調整によっては固定ヘッド（３７）の再生出力の振
幅が等しくならない場合に、これを電気的に自動調整
し、再生出力の振幅が等しくなるようにする交流発生磁
界制御系を設けたブロック回路図で、図において（６
５），（６５ａ）は、コイル（４５），（４５ａ）が発
生する交流磁界のレベルを制御するための可変ゲインア
ンプである。

【００３６】この従来例は、可変ゲインコントロールア
ンプ（６５），（６５ａ）を挿入して、固定ヘッド（１
６）の再生出力のバンドパスフィルタ（５２），（５２
ａ）の出力信号振幅レベルが常に一定になるように、サ
ンプルホールド回路（５４），（５４ａ）の出力を可変
ゲインコントロールアンプ（６５），（６５ａ）のゲイ
ンコントロール入力端に入力して、固定ヘッド（１６）
の再生出力のｆ₁及びｆ₂の振幅が常に一定になるよう
に制御するもので、交流磁界発生コイル（４５），（４
５ａ）の機械的位置調整のバラツキや温度特性、経時変
化等に対しても常に振幅が一定（この場合は、固定ヘッ
ド（１６）の再生出力のｆ₁とｆ₂の再生振幅が常に等
しく）制御される。

【００３７】図４９は第７の従来例のブロック回路図
で、図４８の従来例における磁界レベル制御を一方の交
流磁界発生コイル（４５ａ）のみの調整で行う構成とし
たもので、（６６）は差動アンプである。

【００３８】この従来例は、固定ヘッド（３７）の再生
出力のうち周波数ｆ₁、ｆ₂の信号成分をバンドパスフ
ィルタ（５２），（５２ａ）で抜き出してそれぞれサン
プルホールド回路（５４），（５４ａ）でサンプルホー
ルドした値を差動アンプ（６６）にて差分を取ることに
より、一方の交流磁界発生コイル（４５ａ）の駆動電圧
レベルを、可変ゲインコントロールアンプ（６５）に入
力し、他方の交流磁界発生コイル（４５）からの再生出
力のレベルと、一方の交流磁界発生コイル（４５ａ）か
らの再生出力のレベルとが、等しくなるよう制御したも
ので、図４８の従来例と同様の効果が得られる。

【００３９】以上のような交流磁界発生コイル（４
５），（４５ａ）の発生磁界制御系を新たに加えたこと
により、図４３に示した従来例において交流磁界発生コ
イル（４５），（４５ａ）の取付位置の調整のバラツキ
や、電磁誘導レベルの経時変化、温度特性による変化等
があっても、可動ヘッドの高さ位置制御系の追従精度を
維持することができる。

【００４０】なお、図３５〜図４９においては、アナロ
グ回路で構成した従来例についてのべたが、再生アンプ
（５０），（５１）出力もしくは、バンドパスフィルタ
（５２），（５３）の出力をアナログ−デジタル変換
し、ディジタル回路や、マイクロコンピュータ内のソフ
トウェアによる処理で差動、サンプルホールド、補償フ
ィルタ処理等を行った後、ディジタルーアナログ変換し
てアクチュエータ（７）をドライブする構成としても良
いことは言うまでもない。

【００４１】交流磁界発生手段次に、上記のような磁界を発生させるための交流磁界発
生コイル（４５）の構成について詳しく述べる。

【００４２】磁束密度を場所によって急激に変化させる
ためには、まず、磁束を集中させることが必要となる。
磁束を集中させることが可能な例として、図３７に示す
ようにコイルを対向させて、お互いに反発しあうような
電流を通電する方法がある。図４２に示すように（２
７）コイル間の領域において磁束が集中し、さらにコイ
ル磁心から距離が離れると急激に磁束は発散するため、
磁束密度は小さくなり、位置によって磁束密度が急激に
変化するので都合が良い。ただし、ここでいう磁束密度
の変化は、その位置における磁束の本数ではなく、可動
ヘッドの移動方向すなわち回転ドラムの回転軸方向に関
して、可動ヘッドが検知できる方向の磁束の磁束密度の
変化をとしているのは前述した通りである。よって交流
磁界発生コイル（４５）の磁束の方向について検討を行
う必要がある。図５０は交流磁界発生コイル（４５）の
磁界分布を調べるための座標面を示す模式図を示す。図
中（４５Ｕ），（４５Ｌ）はコイル、（４５ｃ）は軟鉄
等の軟磁性体で造られた磁心、（４６）は２つのコイル
に通電するための交流電源であり、図中Ａ面は磁心（４
５ｃ）の中心軸Ｌを法線にもつ面であり、かつ、２つの
コイル（４５Ｕ），（４５Ｌ）の間の中心を横切る面で
ある。Ｂ面はＡ面と平行であり、Ａ面から微小距離ｄ離
れた面、Ｃ面はＡ面、Ｂ面と平行でありＢ面から微小距
離ｄ、Ａ面から微小距離２ｄ離れた面である。Ｄ面は磁
心（４５ｃ）の中心軸Ｌと同一方向に中心軸を持つ半径
Ｒの円筒側面の一部である。なおＤ面は回転ドラム
（５）の側面を表し、Ｄ面と他の平面との交線は、可動
ヘッドの軌跡を表すものとして考える。

【００４３】コイル（４５Ｕ）及び（４５Ｌ）には、実
際は、交流電流を通電するのであるが、ここでは原理説
明のため、直流電流を通電した場合を考えてみる。図５
１にコイル（４５Ｕ）及び（４５Ｌ）にお互いに極が反
発しあうように直流電流を通電した時の各平面上の磁束
をベクトル表示した模式図を示す。なお、図中の円は磁
心（４５ａ）の断面を、Ｘ−Ｘ´の曲線は各面と曲面Ｄ
面との交線を表す。

【００４４】まず、Ａ面を見ると、磁心（４５ｃ）に近
い領域においはＡ面上の磁束ベクトルの大きさは大き
く、磁心（４５ｃ）から離れるにつれ、磁束がまわり込
むため、Ａ面上の磁束ベクトルは急激に小さくなってゆ
く。

【００４５】Ａ面からｄだけ離れたＢ面においては、磁
束がまわり込む効果のため、Ｂ面上の磁束ベクトルは磁
心（４５ｃ）からある程度離れた領域で最大となる。

【００４６】Ｃ面もＢ面で述べた状態と同様であるが磁
束がまわり込み、Ｃ面上の磁束ベクトルは次第に零に近
づくためベクトルの絶対値はＢ面よりは小さくなる。

【００４７】さて、先ほど述べたように、図５１の各面
における曲線Ｘ−Ｘ´は可動ヘッドの軌跡を表してお
り、また、可動ヘッドが検知可能な磁束の方向は曲線Ｘ
−Ｘ´上の点の接線となる。図５１中の磁束を交流磁束
とし、曲面Ｄ面を平面に展開したものが図５２である。
図中の矢印はＤ面と各面との交線でのＤ面上の磁束ベク
トルを表す。交流磁束なので矢印の向きは逆転したもの
が一対となっている。

【００４８】図５３は、同図左側の磁束分布の場合にお
ける可動ヘッドがＡ面及びＢ面及びＣ面とＤ面との交線
を通過した場合の可動ヘッドの誘導起電力による出力波
形である。この出力波形を見てわかるように、各面にお
いてピークレベルが異なり、この例ではＢ面のピークレ
ベルが最大となっている。換言すれば、ピークレベルは
可動ヘッドの回転ドラムの回転軸方向の変位量に依存す
る非線形関数となっている。よって、出力波形のピーク
レベルを検知することによって、可動ヘッド自信の絶対
位置を知ることができる。

【００４９】なお、可動ヘッドを位置センサとして位置
制御をかけることを考慮すると、センサ感度を高くとる
ためにヘッド高さの変化に対する、出力波形のピークレ
ベル変化率の大きい領域、図５２でいえばＡ面とＢ面の
間の領域もしくはＢ面とＣ面の間の領域に可動ヘッドを
固定できるように交流磁界発生コイル（４５）を取り付
ければよい。

【００５０】また、いままで説明してきた磁界分布のよ
うすは、ある特定の交流電圧で交流磁界発生コイル（４
５）を駆動した場合を示したが、この磁界分布の関係は
電圧振幅値にも依存する関数となっている。そのためこ
の電圧値は、先ほどのべたヘッド高さ変化に対する出力
波形のピークレベル変化率が最大になるように調整すれ
ばよい。

【００５１】また、このように交流磁界発生コイル（４
５）を、ドラムデッキ中に設けると、リニアオーディオ
ヘッドにノイズとして飛び込んだり、磁気テープの情報
を消去したりという悪影響をおよぼす恐れがある。そこ
で図５４に示すように磁界発生素子の一部を軟磁性体
（４５ｓ）でつつむことによって磁気シールドをする方
法がある。図５５は図５４の５５−５５線矢視断面図
で、このようにすれば、上記のような悪影響は解消され
る。

【００５２】なお、上記従来例では、交流磁気発生コイ
ル（４５）の構成を磁束を集中させるために図５のよう
にした例を示したが、他に、例えばセンサ感度は落ちる
が、図５６または図５７に示すような構成であってもよ
い。

【００５３】以上のように従来の実施例においては、例
えば図３４において、磁界発生コイル（４０）の機械的
取付精度が、経時的、温度的変化を考慮しても十分であ
る。すなわち、可動ヘッド（１６）の位置固定許容精度
よりもコイル（４０）の取付精度の方が十分小さい場合
は、磁界発生コイル（４０）の取付位置により定められ
た位置に可動ヘッド高さを上記方法で定めることができ
る。

【００５４】もしくは、コイル（４０）の取付精度が悪
い場合でも図３４のように可動ヘッドが複数個存在する
回転ドラムを用いる場合、各々の可動ヘッドの相対的高
さを等しくすることが可能である。（この場合は回転ド
ラム（５）を支持しているデッキベースからの可動ヘッ
ドの絶対高さに基づいてヘッド高さを制御することはで
きない。）またもしくは、回転ドラム上の他の固定ヘッ
ドとの高さを等しくすることも可能である。

【００５５】このようにして、従来の方法においては、
磁界発生コイル（４０）の取付高さもしくは、他の固定
ヘッドの絶対高さに等しい絶対高さ位置に制御するか、
もしくは、各々のヘッドの相対高さを等しくするように
制御することが可能となった。しかし、現行システム例
えばＶＨＳフォーマットかＢフォーマット等において
は、他の固定ヘッドに対し同じ高さになるよう可動ヘッ
ド高さを制御するのではなく、他の固定ヘッドの高さか
ら少しずれた高さに可動ヘッドを位置制御しなければな
らない場合がある。又他のシステム例えば８ｍｍビデオ
や、Ｄ−１、Ｄ−２等のディジタルＶＴＲ等のシステム
においても、可動ヘッドを、デッキベースからの絶対高
さにおいて、所定の高さに制御することができれば、記
録時において、各々のテープフォーマットに基づいて正
確に記録トラックを形成することが可能となる。しか
も、コイル（４０）の取付精度は、温特、経時変化を考
慮して、あまり厳密な精度を必要としない方がコイル
（４０）の工作精度や調整の容易さ等を考えると、安価
にシステムが構成できるため、可動ヘッドが所定の高さ
にあるかどうか検出する手段が望まれていた。

【００５６】さらに、本システムでは、ドラム１回転毎
に、決まったポイントでのヘッド高さしか検出できない
ため、装置振動や、テープのテンション変動等による、
テープヘッド間の摺動摩擦の変化により、ドラム１回転
内で可動ヘッドが動いてしまったり、機械振動を起す等
の問題があるため、可動ヘッドアクチュエータ（図２
７）のジンバルバネの剛性を上げ、機械共振を小さく抑
える等の考慮が必要であった。

【００５７】

【発明が解決しようとする課題】従来の可動ヘッド位置
制御装置は、以上のように構成されているので、デッキ
ベースからの絶対高さに制御しようとすると、交流磁界
発生用コイルの取付精度がきびしくなり、又、現状のシ
ステムにおける固定ヘッドを利用すると、現行システム
における固定ヘッドと同じ高さにしか制御できない。
又、可動ヘッドアクチュエータの可動部剛性を考慮しな
いと、１回転のうち、１箇所でしかヘッド高さを検出し
ていないため、振動等により１回転内の記録トラックが
曲がってしまう等の問題があった。

【００５８】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、可動ヘッドが記録時において
位置決めされるべき所定の絶対高さ（デッキベースから
のヘッド高さ）に、交流磁界発生コイルの取付精度に無
関係に制御でき、１回転内の可動ヘッドの高さずれや、
振動をも抑えて、様々なトラックフォーマットの磁気テ
ープ装置において可動ヘッドを用いて理想的な記録トラ
ックパターンを形成することができる位置制御装置を得
ることを目的とする。

【００５９】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転ドラム内
に設けられたアクチュエータにより上記回転ドラムの回
転軸に平行な方向に変位可能で、テープへ記録再生する
信号録再用可動ヘッドと、上記アクチュエータに内蔵さ
れ上記アクチュエータの高さ方向の位置を検出する位置
検出器とを備え、上記アクチュエータの駆動電圧もしく
は駆動電流と、上記位置検出器の検出変位量が入力さ
れ、上記アクチュエータの機械特性である２次積分特性
を模擬するための２つの積分フィルタおよび２つのフィ
ードバックループを含む演算回路にて構成され、可動ヘ
ッドの速度についての速度推定信号を出力する速度推定
手段と、上記速度推定信号の直流成分を除去するための
直流成分除去手段と、により、上記アクチュエータに対
し速度フィードバックループを構成したことを特徴とす
る。

【００６０】また、速度推定手段を構成する電気回路
が、上記回転ドラム内に構成されていることを特徴とす
る。また、位置フィードバックループと速度フィードバ
ックループの２つのフィードバックループを設け、位置
フィードバックループの制御帯域よりも速度フィードバ
ックループの制御帯域が高く、上記位置フィードバック
ループの制御帯域よりも十分に低い周波数領域におい
て、上記速度フィードバックループよりも位置フィード
バックの制御ゲインが大きくなるように、上記２つのフ
ィードバック手段の補償回路を設けたことを特徴とす
る。位置および速度のフィードバックループの演算をデ
ィジタル演算回路に行うとともに、このディジタル演算
回路は１回の巡回サイクルで２つのフィードバックルー
プのための演算を行うことを特徴とする。また、本発明
は、位置フィードバックループに積分特性を有する低域
補償手段を設けたことを特徴とする。

【００６１】

【作用】本発明によれば、アクチュエータの動作を模擬
する速度推定手段を設けたため、アクチュエータの制御
をより適確なものにできる。アクチュエータの機械特性
を模擬することにより、アクチュエータ特性を加味した
好適な制御を行うことができる。

【００６２】また、速度フィードバックループと位置フ
ィードバックループの特性を適正なものとするため、制
御の精度が向上する。

【００６３】

【実施例】図１は、現行のＶＴＲシステムにおいて長時
間モード用の狭トラックヘッド（３５）と、広トラック
ピッチ用ヘッド（３６）をジンバルバネ（２７）の上に
スペーサ（７２）を介して取り付けた図である。

【００６４】図２は、回転ドラム（５）上に取り付けら
れた絶対高さ検出素子（７３）の外観図で、（７４）は
検出コイルである。

【００６５】図３は、絶対位置検出回路の検出信号増幅
部の回路図で、図において（７５）はハンドパスフィル
タ、（７６）はスイッチング用トランジスタである。

【００６６】図４は図３のスイッチング用トランジスタ
（７６）の動作モードで、ドラムの１回転につき表した
ものである。

【００６７】図５は、ホールセンサによるアクチュエー
タ可動部の位置検出構成例で、図において、（５０１）
は磁気ヘッド（１１２）への漏れ磁束を小さくするため
のマグネットホルダー、（５０２）は磁束を発生させる
マグネット、（５０３）はマグネット（５０２）の磁束
の大小を検出するホールセンサ、（５０４）はホールセ
ンサ（５０３）からの微小信号を増幅して位置信号を得
るための差動増幅器である。

【００６８】図６は、図５の変形例で、図において、
（５０５）はマグネット、（５０６）はホールセンサ、
（５０７）はホールセンサ（５０６）を固定するための
基板である。

【００６９】図７は、光センサによる位置検出手段をア
クチュエータに取り付けた一例で、図において、（６０
１）は平行光を出射する発光部、（６０２）はフォトダ
イオード等で構成された２分割検知器（受光部）であ
る。図８は図７の変形例で、図において、（６０３）は
ＬＥＤ等で構成される発光素子（６０５）からの光を平
行光にするためのレンズ、（６０４）は出射窓（しぼ
り），（６０６）はレンズ（６０３）からの平行光を反
射するためのミラーである。図９は図８における光セン
サの可動部変位量の検出原理を表す図で、（６０７）は
２分割検知器（６０２）における光電流の差動をとり、
増幅するための差動増幅器である。

【００７０】図１０はオブザーバ（状態観測器）の伝達
関数ブロック図で、図において、（３０１）は可動磁気
ヘッド（１１２）を動かすアクチュエータ機構部の伝達
関数表現、（３０２）はアクチュエータのコイル抵抗、
（３０３）はドライブアンプのゲインである。（３０
４）〜（３１０）は本発明の速度推定手段に相当するオ
ブザーバ（４０２）の伝達関数表現で、（３０４）はア
クチュエータモデルにおけるバネ定数を等価している部
分、（３０５）はアクチュエータコイル抵抗、アクチュ
エータトルク定数、ドライブアンプゲインをまとめて等
価している部分、（３０６）はアクチュエータの粘度定
数と可動部質量を等価している部分、（３０７）は積分
特性の伝達関数表現、（３０８）は、上記（３０４）〜
（３０７）までの状態モデルと実測との誤差が収束する
ループの安定化を図るために挿入されたオブザーバゲイ
ン、（３０９）はオブザーバゲイン（３０８）と同様な
誤差を収束させるためのオブザーバループゲイン、（３
１０）は推定した速度をフィードバックするための速度
フィードバックゲインである。

【００７１】図１１はオブザーバによるダンピングルー
プをかけた場合と、かけない場合のアクチュエータ伝達
特性（ゲイン特性及び位相特性）の比較図である。

【００７２】図１１は上述のオブザーバの回路構成の一
例である。図において、（８０１）はアクチュエータ駆
動電圧の交流成分のみを取り出すためのコンデンサ、
（８０２）はオブザーバ内フィードバック信号と駆動電
圧とを加算し、増幅するための増幅器、（８０３）はオ
ブザーバ内のバネ定数を模擬したループをフィードバッ
クするための増幅器、（８０４）はオブザーバ内のアク
チュエータ粘性及び質量を模擬した伝達特性を実現する
ためのフィルタ、（８０５）はオブザーバ内の積分器を
構成するフィルタ、（８０６）は、位置情報とオブザー
バの推定位置情報との差を取り出すための比較回路、
（８０７）は位置情報に含まれる交流成分のみを取り出
すためのコンデンサ、（８０８）は推定速度情報に含ま
れる交流成分のみを出力させるためのコンデンサであ
る。

【００７３】図１３は、上述のアクチュエータ可動部の
位置センサ（図５〜図９）と、上述の速度推定オブザー
バ（１０３）を用いてダンピングループ及び位置ループ
を構成し、さらに従来例にある交流磁界発生器（４５）
と、交流磁界検出回路（図３）を用いた絶対高さ検出セ
ンサ（１０６）の出力に基づいて従来例の図３５もしく
はこれを改良した図３８、図４３、図４５、図４８にお
ける絶対高さ検出回路（１０５）を用いて図１３の位置
制御ループの低減（直流成分）を補償するように構成し
た、本発明の実施例のブロック図である。

【００７４】図１４（ａ）は、図１３のブロック図にお
けるオープンループ特性を表した図で、図１４（ｂ）
は、図１３のブロック図の図１４（ａ）とは別の補償方
式で構成された場合のオープンループ特性である。

【００７５】図１５は、図１３のブロック図における低
域補償回路（１０１）のブロックの細部を表したもの
で、（ａ）〜（ｂ）は、各々の細部のブロックにおける
補償フィルタの伝達特性を表したものである。

【００７６】図１６は図１３のブロック図における位置
制御補償器（１０２）の細部を表したもので（ａ）〜
（ｂ）は細部のブロックにおける各々の補償フィルタの
伝達特性を表したものである。

【００７７】図１７は、図１３のブロック図における本
発明の実施例の制御系をソフトウェアによる演算によっ
て実現した場合のメインプログラムのフローを表したも
のである。

【００７８】図１８は、図１３のブロック図における速
度推定オブザーバ（１０３）のソフトウェアによる演算
を表した速度推定オブザーバのサブルーチンプログラム
のフローである。図１９は図１３のブロック図における
位置制御補償器（１０２）のソフトウェアによる演算を
表した、位置制御補償器のサブルーチンプログラムのフ
ローである。

【００７９】図２０は、図１３における絶対高さ補正ル
ープのソフトウェアによる演算を表した絶対高さ補正サ
ブルーチンプログラムのフローである。

【００８０】図２１は、上記ホールセンサによる位置検
出によって上記オブザーバを用いた制御システムを構成
した例で、図において、（５０８）はドラム内に内蔵さ
れた基板である。

【００８１】図２２は、光センサによるアクチュエータ
の位置検出を用いて、上述のオブザーバ回路及びドライ
バ回路を回転ドラムに内蔵しない場合の構成例を示した
もので、図において、（６０８）は検波回路である。

【００８２】図２３は、アクチュエータ及びトラッキン
グ制御システム及びオブザーバの極配置表したものであ
る。

【００８３】図２４は、本発明の実施例における回転ド
ラム上の磁気ヘッド及び絶対高さ検出ヘッドのヘッド配
置を表した図である。

【００８４】図２５は、本発明の実施例における回転ド
ラム内の信号伝送用の平盤形ロータリートランスのチャ
ンネル配置の一例を表したものである。

【００８５】図２６は、図２４における各ヘッド及び絶
対高さ検出素子の配置によるテープとの接触期間をドラ
ム１回転に対し（２ＨＲ）のヘッドを基準に表したもの
である。

【００８６】従来例におけるシステムの場合は、交流磁
界発生器（４５）の取付位置が、デッキベースからの可
動ヘッド高さの絶対位置を表していた。

【００８７】すなわち、従来においては、磁気ヘッドか
ら再生される２つの交流磁界発生器（４５），（４５
ａ）の出力レベルが等しくなる位置を所望の磁気ヘッド
高さとした場合、交流磁界発生器（４５），（４５ａ）
のデッキベース上での取付位置精度によって基準の絶対
高さがバラツイてしまう。また、他の固定ヘッドの高さ
を可動ヘッドの絶対高さ基準として用いることも可能で
あるが、この場合、他の固定ヘッド例えば、オーディオ
ヘッド等と同じ高さにしか制御できない。これらは、従
来例においても述べたように交流磁界発生器（４５）の
発生磁界や、磁気ヘッド−ヘッドアンプの検出感度が温
度等によってバラツクため、２つの検出信号の差がゼロ
になる位置に制御するような構成とすることによって上
記バラツキの影響を除去するようにしたためである。

【００８８】次に、現行のＶＴＲにおける様々な記録フ
ォーマットに対応しテープ上にフォーマット通りの記録
パターンを形成させるためには、可動ヘッドの高さを他
の固定ヘッドに対して同じ高さに制御するのではなく、
他の固定ヘッド高さからすこしずれた高さに制御しなけ
ればならない場合も生じる。この場合まず考えられるこ
とは図１にあるように２つの磁気ヘッドの高さをスペー
サ（７２）を介して取り付け、例えば、広トラックピッ
チ用ヘッド（３６）で磁気記録を行う場合狭トラックピ
ッチ用磁気ヘッド（３５）で従来の高さ検出用交流磁界
を再生することで従来の磁気ヘッド高さ制御系を閉じる
ことにより狭トラックモード用ヘッド（３５）と基準と
なる固定ヘッド（例えばオーディオ用磁気ヘッド）を同
じ高さにし、図１のスペーサ（７２）の高さ分だけ広ト
ラックピッチ用ヘッドの制御後の基準高さをずらすこと
ができる。

【００８９】このような方法の他にも、高さ検出用の交
流磁界再生ヘッドは、実際にテープ上への磁気記録再生
を行う必要がないため、図２にあるような簡単な構成の
磁界検出器でも良く、図中のギャップやドラム表面から
のつき出し量も厳密に定める必要がない。ただし、磁気
テープをいためたりするほどつき出し量を大きくとって
はならないのは言うまでもない。このような簡単な構成
の磁界検出器（７３）を可動ヘッドが制御されなければ
ならない所望の高さに機械的に取付調整を行い、記録再
生時において上記検出器（７３）と可動ヘッドの高さが
等しくなるよう従来例の制御方式で制御することによっ
て、可動ヘッドの高さを所望の絶対高さにもってくるこ
とができる。

【００９０】以上のような手段でもって精度良く所望絶
対高さに可動ヘッドがきているかどうかを検出すること
が可能となる。

【００９１】以上のような交流磁界による絶対高さの検
出は外部の磁界発生コイルに流す電流をＶＴＲ内のヘッ
ドアンプ等への電磁的飛び込みによって信号劣化を生じ
させない範囲で大きくすることができる。上記のように
磁界発生コイルの発生磁界を大きくすると、検出する絶
対高さの検出感度を高めることができるため、制御シス
テムの目標値への追従精度が向上する。しかしこの場合
従来からのＶＴＲシステムに内蔵されている信号再生ア
ンプを用いると、再生アンプのダイナミックレンジによ
って信号が飽和してしまう場合が生じる。これは、磁気
テープから再生される微小磁界よりも上記交流磁界発生
コイルからの磁界の方が極めて強いためである。そのた
め図３にあるようにロータリートランスを介して得られ
る高さ検出用交流信号を従来の再生アンプとは別のアン
プで増幅する必要がある。図３は、そのための増幅回路
図で、高さ検出信号は、検出ヘッドが、磁気テープと接
触していないドラムか裏側で得られるため、図中（７
６）のスイッチング用トランジスタを介して取り出すこ
とが可能となる。

【００９２】さらに図中４個のスイッチング用トランジ
スタ（７６）を図中のモードのように切り換えることに
よって増幅システムを記録再生、検出、非動作とするこ
とができる。

【００９３】なお、記録、再生時の上記スイッチング用
トランジスタのモードは、検出ヘッドの回転位置によっ
て図４のように切り換えれば良い。なお、上述した高さ
検出信号のみしか再生しない簡単な検出器（７３）の場
合の増幅回路は、図３のような構成にする必要はなく、
単にバンドパスフィルタと位置検出信号アンプの組み合
せで可能となることは当然である。

【００９４】また、この時のロータリートランスにおけ
るドラム上の各ヘッド並びに絶対高さ検出用ヘッドのチ
ャンネル配置は、ＶＴＲの記録時においてテープと接触
している側の記録ヘッドに記録電流が流れているため、
ロータリートランスのチャンネル間クロストークにより
上述の交流磁界発生コイルによる絶対高さ検出信号が乱
される場合が生じる。このため、記録電流を流している
チャンネルと絶対高さを検出するチャンネルとをロータ
リートランス上で離しておく必要がある。

【００９５】例えば、現行ＶＨＳ、ＶＴＲにおいて図２
４のようなヘッド配置を有するシステムの場合例えばロ
ータリートランスのチャンネル配置は図２５のようにな
る。この時上述した記録電流を流すチャンネルと高さ検
出のチャンネルとの関係をわかりやすくするため、図２
５のヘッド配置におけるヘッドとテープの摺動区間をヘ
ッド２ＨＲを基準に表したのが図２６の模式図である。
図２６において、２ＨＲ、６ＨＬ、ＡＲは、ほぼ同時に
テープと摺動しており、２ＨＬ、６ＨＲ、ＡＬもほぼ同
時であることがわかる。よって２ＨＲ、６ＨＬ、ＡＲが
記録中に、２ＨＬ、６ＨＲ、ＡＬが高さ検出できるよう
（２ＨＬ、６ＨＲ、ＡＬが記録中は上記の逆）に２Ｈ
Ｌ、６ＨＲ、ＡＬと２ＨＲ、６ＨＬ、ＡＲとをロータリ
ートランスのチャンネル上で離しておく必要がある。ま
た一般的にオーディオヘッドとビデオヘッドとはクロス
トークの影響をさけて離されるのが普通であるので、通
常再生時においては使わないフライングイレーズヘッド
のチャンネルや高さ検出専用の２ＨＳ、６ＨＳのチャン
ネルとを間にはさみ、再生時はこのチャンネルのロータ
リートランス端子をショートさせることにより、現行Ｖ
ＴＲで用いられているロータリートランスチャンネル間
クロストーク防止用のショートリングの代りとして用い
ることが可能となる。なお、ここにおいて２ＨＳは、可
動ヘッド２Ｈの基準高さに調整された検出器で６ＨＳは
可動ヘッド６Ｈの基準高さに調整された検出器である。

【００９６】従来のシステムにおいては、可動ヘッドの
高さを検出する箇所がドラム１回転中１箇所しかないた
め、ドラム１回転につき１回の制御しかかけられない。
例えば、装置全体が外部振動にさらされるように車載の
システムや、携帯用のシステムにおいては、ドラム１回
転内に可動ヘッドが振動したりずれたりしてテープフォ
ーマット通りの記録ができなくなる場合も考えられる。

【００９７】特にこれは、今後磁気記録の記録密度が向
上しトラックピッチが極めて狭くなった場合に特に問題
となってくる。そこでドラム１回転に１回の絶対高さ制
御以外に通常の可動ヘッド高さを固定し、振動等の影響
を受けにくい構成とする必要が生じる。このためには、
ドラム１回転に１回ではなく、常に可動ヘッドの高さが
検出できる手段が必要である。しかしこの場合、上述し
たドラム１回転に１回の絶対高さ検出手段をも有してい
れば特に上記常に高さが検出できるセンサの絶対値が正
確でなくてもよい。すなわち、絶対的な高さは、上記の
交流磁界発生コイルからの磁界再生によって行い１回の
絶対高さ検出から次の絶対高さ検出までの間上記常に可
動ヘッドの高さが検出できるセンサの出力が一定となる
ようにコントロールすれば、ドラム回転中の振動等に起
因するヘッドの高さずれを防ぐことが可能となるのであ
る。

【００９８】上述のようなドラム１回転内の位置制御系
可動ヘッドのポジションを検出するためのポジションセ
ンサが不可欠である。図５はその一例で、可動ヘッド
（１１２）の動きを検出するため、可動部（２０３ｂ）
にマグネット（５０２）を接続し、ホールセンサ（５０
３）にて、可動部（２０３ｂ）におけるマグネット（５
０２）が近づいたり遠ざかったりすることによる磁束密
度の値を検出し、増幅器（５０４）の出力として取り出
すことにより、可動部の位置を検出することができる。
この際、マグネット（５０２）は、透磁率の高い部材で
構成されたマグネットホルダー（５０１）にて囲われ、
漏れ磁束が磁気ヘッド（１１２）へ影響しないような構
成としている。さらに、図６は図５の変形例で、アクチ
ュエータの可動部のうち磁気ヘッドがついていない側の
ジンバルバネ（２０３ａ）にマグネット（５０５）を固
定し、ヨーク（２０２）にあけた穴からアクチュエータ
外部に漏れてくるマグネット（５０５）の磁束を、基板
（５０７）上に固定したホールセンサ（５０６）により
検出する構成としている。ここにおいて、マグネット
（５０５）からの磁束の強さが可動部の位置を表すこと
になり、これは図５の場合と同じである。この変形例で
は磁気ヘッド（１１２）へのマグネット（５０５）の漏
れ磁束の影響は考えなくても良い。

【００９９】以上のような磁気的な位置検出手段以外に
も、光学的な位置検出手段による方法もある。例えば、
図７はその一例で、アクチュエータの固定側に取り付け
られた発光部（６０１）からの光（この場合は、レンズ
により平行光になっている）を、可動部に取り付けられ
た２分割フォトダイオードなどによる受光部（６０２）
により検出している。可動部が動くと２分割のフォトダ
イオード（６０２）の片側に当たる光量がもう一方より
多くなることから、それぞれのフォトダイオード（６０
２）の光電流の差を取ることにより可動部の位置を検出
することが可能である。さらに、図７を変形した例が図
８で、可動部には光を反射するミラー（６０６）が取り
付けられているだけで、発光部（６０１）とフォトダイ
オードなどによる受光部（６０２）は、固定側に付いて
いる。この場合もＬＥＤあるいは半導体レーザ等により
構成される発光素子（６０５）からの光はレンズ（６０
３）により平行光になされる。この時、平行光を得るた
めには発光素子（６０５）はレンズ（６０３）の後方焦
点位置に配置する必要がある。図８の光学式センサは図
９のような原理で位置検出がなされる。

【０１００】図９において、可動部と一体となっている
ミラー（６０６）が平行に移動すると（この場合、ジン
バルバネ等により一軸方向のみしか動かないように規制
されているため）、出射される平行光は受光部（６０
２）上を可動部の移動と共に平行移動するため、図７と
同様に例えば２分割フォトダイオード（６０２）のそれ
ぞれの光電流量に差が生じ、差動増幅器（６０７）の出
力として位置検出信号が得られる。光学的位置検出手段
は、上述のような方法以外にも、発光部を可動部に取り
着け、受光側が固定部にあっても同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。

【０１０１】また、上述のような磁気的あるいは光学的
位置検出手段の他にも、可動ヘッドアクチュエータの板
バネ、あるいはジンバルバネに、歪むと磁気抵抗が変化
する。一般的に歪ゲージと呼ばれる素子を貼り付けるこ
とによって、板バネもしくはジンバルバネの変形を抵抗
値の変化として検出し、例えば、上述の歪ゲージに一定
電流を流した時の電圧の変化を読むか、一定電圧を加え
た時に歪ゲージと直列に挿入した電流検出用抵抗の両端
の電圧を読むなどして、可動部の位置を検出する方法も
可能である。また、可動部付近に容量を検出するセンサ
を用意し、さらに上記容量センサと可動部との距離が、
可動部の移動に伴い変化するように配置し、容量センサ
の容量を電気的に検出することにより可動部の位置を検
出することも可能である。また、従来のバイモルフ型ア
クチュエータを用いる場合においては、従来例で示すよ
うにバイモルフの一部を切ることによりバイモルフ変位
量における直流成分以外の量を取り出すことが可能であ
ることも言うまでもない。この場合、変位出力に直流成
分は含まれないが、ドラム１回転内の可動ヘッドの位置
制御において必ずしも直流成分を必要としないため、位
置制御に用いる位置検出信号として入力することが可能
である。

【０１０２】また、上記のような可動ヘッドの高さを常
に検出できる位置センサの出力を利用し、以下のような
電気的な速度推定手段によりダンピングループを構成
し、アクチュエータの有する機械共振を抑圧し、可動ヘ
ッドの高さを制御する時の制御性を向上させ外部振動に
対して振動しにくくすることも可能である。特に、上述
した常に検出できる位置センサの出力に基づいて構成し
た位置制御ループにおいて、可動ヘッドアクチュエータ
の機械共振により位置ループの制御帯域が低く制限され
てしまうのを防ぐ効果がある。

【０１０３】さらにドラム内で磁気ヘッドを動かすに
は、１軸方向、すなわちドラムの回転軸と平行な方向に
のみ動かしてやることが必要で、従来例で示したバイモ
ルフ型や電磁駆動型にみられるような片持ち部材もしく
は板バネ形状のような構成とし、駆動部と磁気ヘッドを
離したり、もしくは、板状の先端にヘッドを取り付ける
必要があった。

【０１０４】このため、従来例のバイモルフ型アクチュ
エータの場合や電磁駆動型アクチュエータの場合におけ
るアクチュエータの伝達特性（変位−駆動電圧もしくは
電流特性）に見られるように、板バネ構成特有の大きな
機械共振が存在していた。

【０１０５】この大きな機械共振は、共振周波数付近に
おいて位相を１８０°回すため、例えば位相遅れ補償を
施した位置制御システムを構成する場合、１次共振周波
数より十分低い周波数、一般的には１次共振周波数の１
／１０〜１／数１０程度までしか制御帯域が取れなかっ
た。何故ならば、第１には、上記共振付近の位相回りの
影響によって制御系の位相余裕が十分に確保できず、第
２に共振ピークゲインが大きいと、制御帯域周波数以降
におけるゲイン余裕量（一般的には、制御帯域周波数よ
り高い周波数領域における位相が−１８０°となる周波
数での制御系オープンループゲインが−１０〜−２０ｄ
Ｂになる必要がある）が共振ピークゲインにより小さく
なり、これらにより制御システムが不安定となるからで
ある。また、位相進み補償を施して１次共振と２次との
間に制御帯域を持ってくる場合は、１次機械共振周波数
と２次共振もしくは***振周波数が十分に離れている必
要があり、ＶＴＲの可動磁気ヘッドのアクチュエータに
見られるような板バネ形状の可動部を有するシステムで
は、１次共振と２次以降との周波数差が取れず、上記進
み補償はあまり用いられない。そこで、ＶＴＲの可動磁
気ヘッドアクチュエータ特有の大きな機械共振特性を電
気的にダンピングして制御性の良いアクチュエータに変
える必要が生じる。しかし、従来例にみられるように微
分回路で構成したのでは、位置センサのノイズを増幅
し、却ってトラッキング制御性能が劣化してしまってい
た。そこで、図１０にみられるように、積分回路を用い
た状態推定器（以下オブザーバと略す）によってアクチ
ュエータ速度を推定すれば、ノイズを増幅することもな
く、また、後述する理由で、高次機械共振の影響も取り
除くことができる。図１０の伝達関数表現されたオブザ
ーバは、現代制御理論における同一次元オブザーバの構
成の一例で、オブザーバ回路内においては、ドライブア
ンプ（３０３）〜アクチュエータ機構部（３０１）まで
の特性を模擬する等価回路（３０５）〜（３０７）が挿
入されている。図において、実際のドライブアンプ（３
０３）に入力する駆動電圧は、オブザーバ内の上記等価
回路にも入力され、等価回路出力として図中ａ点にアク
チュエータの位置を等価回路入力から推定した信号が出
力される。一方、実際のアクチュエータの変位を、後述
するセンサ等で実測した信号が図中ｂ点に出力され、そ
の差、すなわちｂ−ａが推定誤差として取り出される。
オブザーバ内で等価回路を形成している回路の伝達特性
は、この場合２次の積分特性を有しており、初期状態ま
でも実際のアクチュエータにおける積分特性を模擬して
いないことや、実際のアクチュエータには積分特性の手
前に外乱が入力されるにも拘らず、等価回路では外乱ま
で模擬できない等の理由から、周波数特性に関しては、
実際のアクチュエータ特性と等価回路が同じでも、動特
性（等価回路の出力値における各時間経過毎の値）は同
じにならない。このため、上記推定誤差が収束してゼロ
になるよう、Ｆ１とＦ２のゲイン（３０８），（３０
９）によりフィードバックがかけられている。従って、
ある時間経過後は、オブザーバ内フィードバックゲイン
の作用により推定誤差がゼロに収束するため等価回路出
力である推定位置ａと実測位置ｂは等しくなり、この
時、積分器（３０７）の手前、すなわち１／（Ｃ＋Ｍs
）のブロック（３０６）の出力であるアクチュエータ
速度に相当する部分（回路上、位置の微分となっている
ため速度に相当する）は、実際のアクチュエータ速度に
等しくなっている。

【０１０６】上述のような原理で推定したアクチュエー
タ速度を、Ｆ３のゲイン（３１０）で元の制御ループに
フィードバックすると、速度フィードバックループが新
たに構成されたこととなり（現代制御理論におけるレギ
ュレータの構成と同じ）、アクチュエータの機械共振特
性にダンピングがかかる。図１１は、上記のことを証明
するアクチュエータ周波数特性の実測図で、オブザーバ
を構成し、速度フィードバックを施した場合の特性は、
ダンピングがかかり、共振ピークゲインが小さくなる。
以上の速度推定オブザーバは、現代制御理論の同一次元
オブザーバで構成した場合について説明したが、最小次
元オブザーバで構成しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。この場合、上述したような等価回路と
いったものは存在せず、アクチュエータ特性を状態方程
式で表現した式を、一般的な最小次元オブザーバ構成ア
ルゴリズム（例えばゴピナスの最小次元オブザーバ）に
よって解いた結果をそのまま回路で実現する。また、こ
こにおいて、同一次元オブザーバにおけるＦ１ゲイン
（３０８）、Ｆ２ゲイン（３０９）の設定は、Ｍ：アクチュエータ可動部ｋ：アクチュエータ質量Ｃ：アクチュエータ粘性（ｘ₁〜）：アクチュエータ推定位置（ｘ₂〜）：アクチュエータ推定位置ｕ：入力Ｃ_e：推定誤差（ｙ〜）：オブザーバ出力とすると、アクチュエータ状態方程式は

【０１０７】

【数１】

【０１０８】となり、現代制御理論における任意極配置
の定義によりオブザーバの極を−α₁、−α₂とする
と、Ｆ１，Ｆ２の値は

【０１０９】

【数２】

【０１１０】を満たすＦ１，Ｆ２を求めれば良いことに
なる。

【０１１１】しかし、オブザーバ内におけるＦ１ゲイン
（３０８）を含むループとＦ２ゲイン（３０９）を含む
ループの収束は、トラッキング制御系全体の収束よりも
十分速い必要があるため、式２におけるα₁とα₂の値
は、図２３の極位置（制御理論においてシステムの応答
を表現する図）において、レギュレータシステムの極
（トラッキング制御システムの極）よりも十分左側（負
の実数値が大きい側＝収束が速い側）に設定する必要が
ある。

【０１１２】実際のオブザーバ回路は、例えば、アナロ
グ回路で構成した場合、図１２のように実現される。ア
ナログ差動増幅器等では温度ドリフト等によりオフセッ
トが発生しやすいため、アナログ回路で構成する場合、
オブザーバ回路へのアクチュエータ駆動電圧入力や、位
置センサからの位置情報入力において直流成分を除去す
るコンデンサ（８０１），（８０７）を挿入した方が望
ましい。何故なら、トラッキング制御システムにおいて
主にダンピングをかける必要がある周波数領域は、機械
共振が存在する周波数付近であるため、直流分は必要な
いからである。図１２の回路は、図１０のオブザーバ伝
達特性をそのまま模擬したもので、図１０中のＲ、Ｋ
ｄ、Ｋｔ、ｋ、Ｆ１、Ｆ２は、そのままオペアンプの増
幅ゲインとして図１２中に存在し、１／（Ｃ＋Ｍs ）の
ブロック（３０６）はオペアンプ（８０４）のアクティ
ブフィルタで構成され、積分器（３０７）はオペアンプ
（８０５）の積分器として構成されている。また、図１
０中のａ−ｂの減算部分はオペアンプ（８０６）にて構
成され、オペアンプ（８０６）の出力がそれぞれ図１０
のＦ１、Ｆ２に相当するゲインを有し、オブザーバ等価
回路のオペアンプ（８０２）〜（８０５）にフィードバ
ックされる構成となっている。また、図１２の構成にお
いては、オペアンプ（８０３），（８０４）を１つのア
クティブフィルタとして構成し、オペアンプを１つ省略
することも可能である。

【０１１３】上記の構成はアナログ回路でオブザーバを
構成した一例について示したが、後述するようにマイク
ロコントローラ等におけるソフトウェアにて図１０の伝
達関数表現をソフトウェアで記述しても同様の効果が得
られる。

【０１１４】以上のようにして可動ヘッドの高さを検出
するセンサと交流磁界発生コイルを用いた絶対高さ検出
センサの両方を用いて構成される可動ヘッドの高さ制御
方式のブロック図は、図１３のように表される。図中速
度推定オブザーバ（１０３）によるダンピングループに
よりアクチュエータ（１０７）の制御性が向上され、こ
れに位置制御補償器を有する位置制御ループが構成され
る。さらに位置制御ループの直流成分である絶対高さ
は、交流磁界発生コイル等で構成される絶対高さ補正ル
ープにより補正される。

【０１１５】当然ながら、図１３のシステムにおいて、
位置制御ループとダンピング制御ループがない場合、ド
ラム１回転毎の絶対値高さ制御のみとなり１回転中の高
さずれが生じやすくなる。また、ダンピングループのみ
がない場合位置制御ループの帯域が上げられず、１回転
中の高さずれ抑圧率が弱まり、振動しやすくなる。ま
た、位置制御ループのみがない場合は振動はしにくいが
１回転中の高さずれ抑圧率はほとんどなくなる。しかし
上述したように絶対高さ補正ループに対し、上記２つの
マイナーループが各々削除されても、アクチュエータ可
動部の器械的特性が、剛性が高かったり、粘性が大きか
ったりした場合は、問題がなく、上記したような図１３
における各々のマイナーループが削除された場合でも実
現できる。図１３のシステムにおいては、絶対高さの補
正ループと、ダンピングループ込みの位置制御ループの
オープンループのゲイン特性を、低周波側で絶対高さ補
正ループの方を大きく、高周波側で任意ループ系を大き
くすることにより、可動ヘッドがドラム回転中常に絶対
高さに制御されるシステムが実現できる。

【０１１６】この場合、図１４（ａ）のように絶対高さ
制御ループのゲインを２次遅れ形として低域補償する方
法と図１４（ｂ）のように位置制御ループの直流成分を
カットし、低域側でゲインを下げる方法とがある。

【０１１７】例えば図１４（ａ）のようなオープンルー
プ特性を実現するためには図１３の低域補償回路におい
て例えば図１５のような周波数特性を有するフィルタを
挿入する必要がある。

【０１１８】これは各々の（ａ）ラグリードフィルタ（ｂ）ローパスフィルタ（１次）（ｃ）ローパスフィルタ（２次）であり、一般的に良く知られているものである。また位
置制御補償器においても例えば図１６のように構成する
必要があり図中（ａ）ローパスフィルタ（ｂ）ハイパスフィルタとして良く知られているものである。これらはコンデン
サと抵抗によるアナログ回路や、ディジタルフィルタに
よって容易に実現できることは言うまでもない。また各
々の補償器においては、ゲイン補償用のアンプゲインを
記入していないか、図１４を実現するためには所望のゲ
イン補償が各々必要であることは言うまでもない。

【０１１９】図１３のシステムはアナログ回路でもって
構成できることは勿論であるが、高速なディジタル演算
器例えばマイクロプロセッサ等を用いてソフトウェア上
で制御系を実現することも可能である。例えば図１７
は、図１３の位置制御システムをソフトウェアで構成し
た場合のブロック図のメインフローで計算の周期を指令
するクロック毎に速度推定オブザーバの計算サブルーチ
ン、位置制御系特に位置制御補償器の計算サブルーチ
ン、絶対高さ補正系特に絶対高さ検出及び低域補償の計
算サブルーチンを順次計算し、最初の２つのサブルーチ
ンの計算結果を絶対高さ補正指令より減算することで、
アクチュエータドライブ指令値を得る構成となってい
る。

【０１２０】各々のサブルーチンについては以下のよう
に計算される。まずオブザーバの計算が図１８に表わさ
れるようにＫ₁〜Ｋ₅に定数（Ｋｄ・Ｋ_A）／Ｒ、Ｋ、
Ｆ₁、Ｆ₂，Ｆ₃を設定し順次変数Ａ〜Ｂを計算する手
順となっている。変数Ａ〜Ｂは図１０のオブザーバブロ
ック図における各信号ライン上の表示値Ａ〜Ｂに相当す
る。

【０１２１】図１９は位置制御補償部（１０２）のサブ
ルーチンで、アクチュエータ高さ情報を２つのディジタ
ルフィルタを通して計算して出力する構成となってい
る。

【０１２２】図２０は絶対高さ補正のサブルーチンでカ
ウンタ値Ｐを用いて絶対高さを情報Ｚ₁−Ｚ₂の値をＰ
回平均した後ディジタルフィルタにより低域補償し、出
力する構成となっている。

【０１２３】ここにおいて上記のＺ₁、Ｚ₂は、従来例
の２つの交流磁界発生コイル出力を、実施例の絶対高さ
検出用ヘッド（７３）及び可動ヘッド等で拾い、図３の
増幅回路で増幅後検波し、ピークホールドもしくはサン
プルホールドしたものを上記２つの交流磁界発生コイル
の各々につきＺ₁及びＺ₂として上記マイクロプロセッ
サにＡ／Ｄ変換して入力したものである。

【０１２４】以上のような可動ヘッドの位置制御システ
ムは、例えば図２１のようなハードウェアで構成するこ
とが可能である。可動ヘッドのポジションをポジション
センサで検出する場合、ポジションの検出信号が、ロー
タリートランスのチャンネル数の制限や、スリップリン
グ（４１１）に介在する摺動ノイズの影響を考えてドラ
ム外に取り出すことができない場合がある。この場合、
図２１のようにドラム内蔵の回路基板内にアクチュエー
タのドライバ（４０１）と、上述の速度推定オブザーバ
（４０２）を構成し、電気的ダンピング込みのアクチュ
エータをスリップリング（４１１）を介してドラム外か
ら制御する形として実現することができる。

【０１２５】一方、位置検出信号を回転ドラム外に取り
出し、位置制御回路及びドライバをドラム外で構成する
ことも可能である。例えば、図２２がその一例で、光セ
ンサの発光素子（６０５）であるＬＥＤもしくはレーザ
を図中の駆動信号により点滅駆動させる。この際、点滅
の周波数は、オブザーバ帯域よりも十分高く、また、ロ
ータリートランス（４１２）の通過可能周波数範囲とす
る。図では、スリップリング（４１１）により発光素子
（６０５）の駆動信号を送っているが、容量の大きなロ
タリートランスにて駆動信号を伝送するか、電源のみ別
の手段（容量の大きいロータリートランスもしくはスリ
ップリング）にて供給し、指令信号のみを送る方法でも
同様に点滅駆動させることができる。

【０１２６】このようにして点滅駆動された光は、ミラ
ー（６０６）を介して受光素子（６０２）にて交流の光
電流に変換される。この光電流はロータリートランス通
過可能な周波数領域における光電流信号であるため、容
易にロータリートランス（４１２）を通過し、回転ドラ
ム外の検波回路（６０８）にて受光素子（６０２）の受
光光量に変換され、差動アンプ（６０７）にてアクチュ
エータ可動部の変位量として取り出すことができる。

【０１２７】また、図２２のような光センサの場合でな
くても、上述した容量式センサの場合は、センサの持つ
容量とコイルを用意し、ＬＣ発振回路となるような構成
とし、上記発振回路からの交流信号をロータリートラン
ス外に取り出した後、周波数−電圧変換（Ｆ／Ｖ変換）
を行い、可動部位置信号を取り出してもよい。また、こ
のような方法以外にも、ドラム内に用意した電圧−周波
数変換（ＦＭ変調）回路、もしくは電圧−パルス幅変換
（ＰＷＭ変調）回路、もしくは電圧−交流振幅変換（Ａ
Ｍ変調）回路等により、ロータリートランス（４１２）
を介してドラム外に取り出しても同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。

【０１２８】以上のように可動部の位置信号が常にロー
タリートランスの外部に取り出される場合は、上述した
ソフトウェアのアルゴリズムでも実現できるしアナログ
回路による構成も可能である。しかし、回転ドラム上に
配置したオブザーバ回路と位置制御回路で実現する場合
は、回路規模の制約からアナログ回路で構成しなければ
ならない場合が生じ、この時オブザーバアナログ演算値
にドリフト等が生じないようオブザーバの位置信号入力
の直流成分をカットする必要がある。

【０１２９】ただし、この時、オブザーバの駆動電圧入
力においても同様に直流分をカットしておかないと、推
定誤差に直流的な予測誤差が生じて、オブザーバが動作
しなくなることは言うまでもない。

【０１３０】このような構成にしても、上記オブザーバ
は位置制御システムの高周波域を受け持っているため何
ら問題が生じない。これは、図２３の極配置がほとんど
変わらないのと等価である。

【０１３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、可動ヘ
ッドの高さを所望の絶対高さに制御することができ、絶
対高さ検出用の交流磁界の電磁誘導信号も、ロータリー
トランス上において記録信号電流からのクロストークに
疎外されることなく、また高さ検出信号増幅器のアンプ
ゲインを、情報信号増幅器のゲインと別々にすることが
できるため正確な高さ検出が可能となる。同時に、ドラ
ム回転中は、アクチュエータに内蔵された位置センサに
より構成された位置制御により固定され、速度推定オブ
ザーバによりダンピング制御されるため、装置振動等に
よる可動ヘッドの振動や位置ずれをも防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘッド位置制御装置の要部を示す
回転ドラムの一実施例とそのジンバルバネに設けられた
２個のヘッド構造を拡大して示す本発明の好適な実施例
の断面図及び拡大図である。

【図２】本発明における絶対高さ検出素子の好適な実施
例を示す拡大平面図である。

【図３】本発明における絶対位置検出回路の検出信号増
幅部の回路図である。

【図４】図３におけるスイッチング用トランジスタの動
作モードをドラム一回転に付き表した説明図である。

【図５】本発明に用いられる絶対高さ検出器が設けられ
たヘッドアクチュエータの好適な実施例を示す断面図で
ある。

【図６】図５の変形例であって、ホールセンサの要部拡
大断面図である。

【図７】本発明における絶対高さ検出器を光センサを構
成した場合のヘッドアクチュエータを示す断面図であ
る。

【図８】光センサを用いた絶対高さ検出器の他の実施例
を示す要部拡大断面図である。

【図９】光センサの可動部変位量の検出原理を示す説明
図である。

【図１０】本発明においてヘッドアクチュエータを駆動
するためのオブザーバの伝達関数ブロック図である。

【図１１】本発明におけるオブザーバによるダンピング
ループの有無におけるアクチュエータ伝達特性の比較図
である。

【図１２】オブザーバの回路構成の一例を示す回路図で
ある。

【図１３】本発明におけるアクチュエータ制御回路の一
例を示すブロック図である。

【図１４】図１３のブロック図におけるオープンループ
特性を表した特性図であり、図４５（ａ）及び図４５
（ｂ）はそれぞれ他の補償方式を持ったオープンループ
特性図である。

【図１５】図１３のブロック図における低域補償回路の
ブロック図及びゲイン伝達特性図である。

【図１６】図１３のブロック図における位置制御補償器
の補償フィルタ伝達特性図である。

【図１７】図１３における本発明の実施例の制御系をソ
フトウエアによって実現した場合のメインプログラムの
フローチャートである。

【図１８】図１３のブロック図における速度推定オブザ
ーバのサブルーチンプログラムのフローチャートであ
る。

【図１９】図１３のブロック図における位置制御補償器
のサブルーチンプログラムのフローチャートである。

【図２０】図１３における絶対高さ補正サブルーチンプ
ログラムのフローチャートである。

【図２１】本発明におけるホールセンサを用いた位置検
出によってオブザーバを構成した制御システムの一例を
示す回転ドラム及び制御部の説明図である。

【図２２】本発明の実施例である光センサを用いたアク
チュエータ位置検出器の全体構成図である。

【図２３】アクチュエータ及びトラッキング制御システ
ム及びオブザーバの極配置を表した説明図である。

【図２４】本発明における磁気ヘッド及び絶対高さ検出
ヘッドのヘッド配置を示す説明図である。

【図２５】本発明における回転ドラム内の信号伝送平板
形ロータリトランスのチャンネル配置を示す説明図であ
る。

【図２６】図２４におけるヘッド及び絶対高さ検出素子
のテープとの接触期間を示す説明図である。

【図２７】従来における回転ドラムの可動ヘッド及びヘ
ッドアクチュエータを示す要部断面図である。

【図２８】図２７において台座を除去した回転ドラム及
び回転ドラムに設けられたアクチュエータを示す図２７
の２８−２８矢視図である。

【図２９】図２８におけるアクチュエータの底面図であ
る。

【図３０】図２９の３０−３０断面図である。

【図３１】図２９の３１−３１線に沿った側面図であ
る。

【図３２】従来における回転ドラムに内蔵された複数の
ヘッドの配置を示す説明図である。

【図３３】従来において可動ヘッド高さを調整するため
の交流磁界発生装置と可動ヘッドがこれらの交流磁界を
検出してアクチュエータを駆動するための制御部を示す
説明図である。

【図３４】従来における交流磁界発生装置と回転ドラム
の関係を示す配置説明図である。

【図３５】従来におけるヘッド高さ調整装置のブロック
回路を示す説明図とアクチュエータへの制御信号を示す
特性図である。

【図３６】従来における交流磁界発生装置の一例を示す
説明図である。

【図３７】図３６における磁束説明図である。

【図３８】従来における前述した図３３の第１従来例及
び図３５の第２従来例と異なる従来における第３従来例
のブロック回路図である。

【図３９】従来におけるアクチュエータのヒステリシス
特性図である。

【図４０】図３９のヒステリシス特性によって従来生じ
ていたトラックエラーを示す説明図である。

【図４１】従来におけるヘッド高さ位置と交流信号を検
出した信号の特性図である。

【図４２】従来における交流磁界発生装置の磁束を更に
詳細に示す説明図である。

【図４３】従来における高さ制御部の第４の例を示す説
明図である。

【図４４】図４３におけるヘッドの高さ位置の違いによ
る再生出力を示す説明図である。

【図４５】従来における第５の制御回路を示す説明図で
ある。

【図４６】従来におけるヘッド段差と同期検波出力の特
性図である。

【図４７】従来における回転ヘッドに設けられた各ヘッ
ドの配置説明図である。

【図４８】従来における更に他の第６番目の制御回路を
示す説明図である。

【図４９】従来における第７番目の制御回路を示す説明
図である。

【図５０】従来における交流磁界発生装置と回転ドラム
との関係を示す説明図である。

【図５１】図５０における磁束と回転ドラムとの関係を
更に詳細に示す説明図である。

【図５２】図５１の更に詳細な説明図である。

【図５３】従来における図５１，図５２における各面で
の再生出力波形を示す説明図である。

【図５４】従来における交流磁界発生コイルの斜視図で
ある。

【図５５】図５４における５５−５５方向から見た要部
断面図である。

【図５６】従来における交流磁界発生コイルの他の例を
示す説明図である。

【図５７】従来における交流磁界発生コイルの更に他の
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１固定ドラム３回転軸５回転ドラム７，７ａ，７ｂボイスコイル型アクチュエータ１６可動ヘッド２０磁気テープ３７固定ヘッド（オーディオヘッド）４０交流磁界発生装置４２，４３，５１，５２，５２ａ，５３，５３ａバン
ドパスフィルタ４４減算器４５，４５ａ交流磁界発生コイル４５Ｕ，４５Ｌコイル４５ｃ磁心４５ｓシールド４６，４６ａ，５８，５８ａ，６０，６０ａドライバ４７，４７ａ発振回路５０，５１記録・再生アンプ５４，５４ａ，５５，５５ａサンプルホールド回路５６，５６ａ，６６差動アンプ５７，５７ａ補償回路５９，６０割算器６１スイッチ回路６２タイミングコントロール回路６５，６５ａ可変ゲインコントロールアンプ７２スペーサ７３絶対高さ検出素子７４検出コイル７５バンドパスフィルタ７６スイッチングトランジスタ１０１低域補償器１０２位置制御補償器１０３速度推定オブザーバ１０４ドライブアンプ１０５絶対高さ検出回路１０６絶対高さ検出センサ１０７アクチュエータ１０８可動部の位置検出手段２０１マグネット２０２ヨーク２０３ａジンバルバネ２０３ｂ板バネ２０４コイルボビン２０５アクチュエータコイル２０６アクチュエータ２０７，４０６ヘッドアンプ２０８ウォブリングサーボ回路２０９，４０１，７１７ドライバ３０１アクチュエータ機構部３０２アクチュエータコイル抵抗３０３ドライブアンプゲイン３０４，３０５，３０６，３０７アクチュエータ等価
回路３０８，３０９オブザーバフィードバックゲイン３１０速度フィードバックゲイン４０２オブザーバ（速度推定手段）４０３ドラム回転制御回路４０４パイロット信号生成回路４０５変調回路４０７トラッキングエラー生成回路４０８トラッキング制御補償回路４０９キャプスタン制御回路４１０回転ドラム４１１スリップリング４１２ロータリートランス４１３ポジションセンサ（位置検出手段）５０１マグネットホルダー５０２，５０５マグネット５０３，５０６ホールセンサ５０４，６０７差動増幅器（センサアンプ）５０７基板５０８ドラム搭載基板６０１発光部６０２受光部６０３レンズ６０４出射まど（しぼり）６０５発光素子６０６反射ミラー６０８検波回路７０１バンドパスフィルタ７０２同期検波回路７０３位相器７０４反転アンプ７０５発振器７０７減算器７０８，７１３，７１４ローパスフィルタ７０９固定ヘッド７１０フェイズロックドループ（ＰＬＬ）回路７１１ヘッドアンプ７１２オートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路７１５キャプスタン位相制御回路７１８キャプスタンモータ７１９リニアトラックヘッド７２０磁気テープ８０１，８０７，８０８，９１１，９１３コンデンサ８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，９０４，９
０７，９０８，９０９差動増幅器９０１等価コイル９０２，９０３電流検出抵抗９１０，９１２フィルタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転ドラム内に設けられたアクチュエー
タにより上記回転ドラムの回転軸に平行な方向に変位可
能で、テープへ記録再生する信号録再用可動ヘッドと、
上記アクチュエータに内蔵され上記アクチュエータの高
さ方向の位置を検出する位置検出器とを備え、上記アク
チュエータの駆動電圧もしくは駆動電流と、上記位置検
出器の検出変位量が入力され、上記アクチュエータの機
械特性である２次積分特性を模擬するための２つの積分
フィルタおよび２つのフィードバックループを含む演算
回路にて構成され、可動ヘッドの速度についての速度推
定信号を出力する速度推定手段と、上記速度推定信号の
直流成分を除去するための直流成分除去手段と、によ
り、上記アクチュエータに対し速度フィードバックルー
プを構成したことを特徴とする、磁気記録再生装置にお
ける可動ヘッドの位置制御装置。
【請求項２】上記位置検出器が上記アクチュエータの
高さ方向の位置を検出するために、発光部と受光部とを
有する光学的位置検出器を備え、上記光学的位置検出器
の発光部をロータリートランスを介した交流電流によっ
て点滅駆動し、受光部での点滅光検知電流を上記ロータ
リートランスを介して電送することにより、上記可動ヘ
ッドの高さ検出情報を回転ドラム外部に取り出し、かつ
上記速度推定手段を構成する電気回路が、上記回転ドラ
ム内に構成されていることを特徴とする、請求項１に記
載の磁気記録再生装置における可動ヘッドの位置制御装
置。
【請求項３】回転ドラム内に設けられアクチュエータ
により上記回転ドラムの回転軸に平行な方向に変位可能
で、テープへ記録再生する信号録再用可動ヘッドと、上
記アクチュエータの高さ方向の位置を検出するための位
置検出器とを備え、上記アクチュエータの速度を上記位
置検出出力から推定することにより、上記アクチュエー
タに対し速度フィードバックループを構成すると共に、
上記速度フィードバックループの他に上記可動ヘッドに
おける回転ドラムの回転軸と平行な高さ方向に位置制御
するための位置フィードバックループを構成した磁気テ
ープ装置において、上記位置フィードバックループの制
御帯域よりも速度フィードバックループの制御帯域が高
く、上記位置フィードバックループの制御帯域よりも十
分に低い周波数領域において、上記速度フィードバック
ループよりも位置フィードバックの制御ゲインが大きく
なるように、上記２つのフィードバック手段の補償回路
を設けたことを特徴とする、磁気記録再生装置における
可動ヘッドの位置制御装置。
【請求項４】上記速度フィードバックループの演算と
上記位置フィードバックループの両方の演算をディジタ
ル演算回路を備え、このディジタル演算回路の１回の巡
回サイクル内において、上記速度フィードバックループ
の演算と、上記位置制御ループの演算の両方を行うこと
を特徴とする、請求項３に記載の磁気記録再生装置にお
ける可動ヘッドの位置制御装置。
【請求項５】上記位置フィードバックループにおける
低周波領域のループゲインを確保するため、この位置フ
ィードバックループに積分特性を有する低域補償手段を
備えたことを特徴とする、請求項３に記載の磁気記録再
生装置における可動ヘッドの位置制御装置。