JP2690838B2

JP2690838B2 - テープ走行装置

Info

Publication number: JP2690838B2
Application number: JP4134933A
Authority: JP
Inventors: 哲也重枝; 一夫森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH05325338A

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等のヘリカル
スキャン方式の記録再生装置のテープテンション制御装
置、再生時のトラッキング制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平1-151044号公報で示されたトラッ
キング装置について説明する。図23にトラッキング装置
の構成を、図24にトラッキング装置の制御系のブロック
図を示す。図23において、１はテープ４を排出する供給
リール、２は供給リール１を駆動するリールモータ、３
はリールモータ２に電力を供給するリールモータ駆動回
路、５はテンションアーム、６はテンションアーム５に
取り付けられたばね、７はテンションアーム５に取り付
けられた磁石、８は磁石７に対向して設置された磁気セ
ンサ、９はテンションアーム５の回動軸、10はテンショ
ンアーム５に取り付けられたテンションピン、11は回転
ドラム、12は回転ドラム11に取り付けられたヘッド、13
はトラッキングアクチュエータ、14はトラッキングアク
チュエータ13に取り付けられた磁石、15は磁石14に対向
して設置された磁気センサ、16はトラッキングアクチュ
エータ13に取り付けられたトラッキングガイドポスト、
17はテープ４を移送するキャプスタン、18はキャプスタ
ン17に対向して設置されたピンチローラである。

【０００３】図24において、19はヘッド12の出力を入力
とするトラッキング誤差検出回路、20はトラッキング誤
差検出回路20の出力であるトラッキング誤差信号をハイ
パスフィルタ及びローパスフィルタで高周波成分と低周
波成分に分離する帯域分離手段、21はトラッキング誤差
信号の帯域分離手段20の出力のうち高周波成分と磁気セ
ンサ７の出力を入力とするトラッキングアクチュエータ
駆動手段、２２はトラッキング誤差信号の帯域分離手段
20の出力のうち低周波成分をトラッキング誤差信号とし
て入力するキャプスタンモータ駆動回路、23はキャプス
タンモータ駆動回路22によって電力を供給されるキャプ
スタンモータである。

【０００４】上記のように構成されたテープ走行装置の
テープテンション制御のためのテンション検出器につい
て説明する。このテンション検出器は、テンションアー
ム５、ばね６、磁石７と、磁気センサ８により構成され
る。テープ４はテンションピン10に巻き付く為、テンシ
ョンアーム５は、ばね６とテープテンションの釣り合う
位置まで移動する。この変位を磁石７と、磁気センサ８
からなる位置センサにより検出し、変位出力をテープテ
ンション値とするテープテンション検出器である。上記
テープテンション検出器の周波数特性は、ばね６とテー
プテンションの釣り合う位置をテープテンション値とし
て出力する為、ばね６とテンションアーム５で決まる共
振周波数に大きいピークをもつ。

【０００５】上記のように構成されたテンション検出器
をもつテープ走行装置のテープテンション制御について
説明する。テープ４は、キャプスタン17、ピンチローラ
18の圧接により定速で移走される。この時、テープ４の
テンション値は、上記テープテンション検出器により検
出され、このテープテンション値をリールモータ駆動回
路に負帰還し、テンション制御を行っている。この時の
帰還利得は、上記テープテンション検出器の周波数特性
に大きいピークがあるため共振周波数より十分に低く制
限される。

【０００６】次に、上記のように構成されたテープ走行
装置の再生時のトラッキング制御について説明する。ト
ラッキング制御を行なっているとき、テープ４はキャプ
スタン17とトラッキングアクチュエータ13により駆動さ
れる。図25は記録トラック24が理想的な場合のヘッド12
による再生の様子である。図26は記録トラック24にトラ
ック曲がりのある時の様子である。ヘッド12は記録トラ
ック24からΔｔ外れている。このΔｔはトラック誤差検
出回路19により検出される。このときテープ４をΔｔだ
けテープの走行方向とは反対に引っ張るとヘッド12は記
録トラック24上を走行し、トラッキング状態となる。テ
ープをΔｔだけ移動する為に、トラッキングガイドポス
ト16を図27の状態から図28の状態にし、テープパス長を
Δｔだけ短くなるようトラッキングアクチュエータ13を
制御する。テープテンションは制御されているのでテー
プ４はΔｔだけテープの走行方向とは反対に移動する。
テープパス長の変化は図29より、 Δｔ＝２（（ｌ ²＋ｘ²）^1/2−（ｌ ²＋（ｘ−Δｘ）²）^1/2） ≒４ｘΔｘ／（ｌ ²＋ｘ²）^1/2 ………………… （１）となる。１およびｘはテープ走行装置によって決まる
値、Δｘはトラッキングガイドポスト16の位置変化量で
ある。そこで Δｘ＝（（ｌ ²＋ｘ²）^1/2／４ｘ）×Δｔ ………… （２）となるようにトラック誤差検出器の出力Δｔにあわせて
トラッキングガイドポスト16およびキャプスタン17を制
御する。この時、トラッキング誤差信号を帯域分離手段
20により、低周波成分と高周波成分とに分離し、低周波
成分はキャプスタン17に、高周波成分はトラッキングア
クチュエータ13に負帰還し、上記トラッキング誤差信号
にしたがってテープ長手方向に変位させ、上記トラッキ
ング誤差信号を零にする事で、トラッキングを行ってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような式におい
ては、（１）再生時のトラッキング制御において、トラッキン
グ誤差信号を単に低周波成分と高周波成分とに分離し
て、低周波成分をキャプスタンに高周波成分をトラッキ
ングアクチュエータに帰還するとあるが、キャプスタン
制御系とトラッキングアクチュエータ制御系が反共振を
おこし、トラッキング制御として不安定となることがあ
る。（２）テープテンションをばね支持されたアームの変位
で検出するため、ばねのもつ大きいピークのある共振の
ため、この共振周波数付近において、アームの変位はテ
ープテンション値に比例せず、テープテンション値より
大きい値を示す。この為、帰還利得は、その利得が零と
なる周波数を共振周波数より十分に低く設定される。（３）テープテンションの制御帯域が低いため、トラッ
キング時に起こるテープテンション変動を抑制出来な
い。という問題があった。本発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたトラッキング装置およびテープ
テンション制御装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１は、
第１の課題を解決するための手段であり、トラッキング
装置として、回転ドラムの出口に可動テープガイド機構
を設け、テープを長手方向に変位させトラッキング制御
を行なう制御回路と、キャプスタンをふくむ制御回路内
に可動テープガイド機構の駆動入力対位置出力を電気的
に模擬した回路を設け、キャプスタンを上記回路の位置
出力に応じて駆動する駆動回路を設け、キャプスタン制
御系とトラッキングアクチュエータ制御系の位相が原理
的に90°以上外れないようにしたものである。請求項２
〜請求項４は、第２の課題を解決するための手段であ
り、テンション制御装置として、回転ドラムの入口に可
動テープガイド機構を設け、テープテンションの検出に
可動テープガイド機構の駆動電圧と位置検出器出力とを
入力とする可動テープガイド機構の駆動入力対位置出力
を電気的に模擬した回路からなる状態推定器を用い、検
出したテープテンション値を可動テープガイド機構に負
帰還する制御装置を設けたものである。請求項５は、第
３の課題を解決するための手段であり、トラッキング時
に必然的に起こるテープテンション変動に対応して、請
求項２と請求項３に示すテンション制御装置を設けたも
のである。

【０００９】

【作用】この発明は、請求項１の手段により、再生時に
は、トラッキング誤差信号検出手段で検出されたトラッ
キング誤差信号によりドラム出口側の可動テープガイド
を駆動し、キャプスタンは上記トラッキング誤差信号を
可動テープガイド機構の駆動入力対位置出力を電気的に
模擬した回路に入力したときの位置信号に応じた指令に
より駆動し、テープを長手方向に変位させ、上記トラッ
キング誤差信号を零にする制御を行う。請求項２〜請求
項４の手段により、テープテンションを一定に保つ手段
として、可動テープガイド機構の状態推定器の推定した
テープテンションをゲイン補償回路と遅れ補償回路から
なる補償回路を通して可動テープガイド機構に帰還し、
さらに、可動テープガイド機構に帰還する信号をゲイン
補償回路と遅れ補償回路からなる第２の補償回路を通し
てリール駆動手段に帰還することでテープテンション制
御を行う。請求項５の手段により、トラッキング時に起
こるテープテンション変動に対応して広帯域にテンショ
ン制御を行なう。

【００１０】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の第１の実施例のトラッキング
制御系をもつテープ走行装置について説明する。図１
は、本発明の実施例の要部構成図である。本実施例にお
いて、テープ４は、キャプスタン17とピンチローラ18に
より定速で移送される。さらに、テープ４は、回転ドラ
ム11の出口側に設置された、可動テープガイド機構28に
より、テープの長手方向に移送することができ、回転ド
ラム11に取り付けられたヘッド12の位置において、テー
プ速度を変える事ができ、テープ４とヘッド12の相対位
置を変化する事が可能である。

【００１１】可動テープガイド機構28の構成について図
２を用いて説明する。図２は、本発明の可動テープガイ
ド機構28の構成の上面図である。34は可動テープガイド
26と一体に取り付けられたコイルであり、マグネット35
とともに、ボイスコイル型リニアモータを成す。38は可
動テープガイド26と一体に駆動される鏡であり、レーザ
ダイオード37の発したレーザ光をレーザ光の経路39に沿
って反射し、レーザ光をラインセンサ29に当てる。レー
ザダイオード37、ラインセンサ29、鏡38は反射型の位置
センサを成し、可動テープガイド26の位置を検出する。
この可動テープガイド機構28を回転ドラム11の出口側
に、ガイドローラ25とガイドローラ27の間に設置する。
可動テープガイド機構28により、可動テープガイド26を
駆動すると、テープパスが変化し、テープ４とヘッド12
の相対位置が変化する。

【００１２】本発明のトラッキング制御における、テー
プ４とヘッド12の相対位置の変化について説明する。図
３のように記録トラック24にトラック曲がりがあり、ヘ
ッド12は記録トラック24からΔｔ外れているとする。テ
ープ４をΔｔだけ移動する為に、可動テープガイド26を
図４の状態から図５の状態にし、テープパス長をΔｔだ
け短くなるよう可動テープガイド26を制御する。テープ
テンションは制御されているのでテープ４はΔｔだけテ
ープの走行方向200 とは反対に移動する。テープパス長
の変化は図６より、 Δｔ＝２（（ｌ ²＋ｘ²）^1/2−（ｌ ²＋（ｘ−Δｘ）²）^1/2） ≒４ｘΔｘ／（ｌ ²＋ｘ²）^1/2 ………………… （１) となる。１およびｘはテープ走行装置によって決まる
値、Δｘは可動テープガイド14の位置変化量である。そ
こで、 Δｘ＝（（ｌ ²＋ｘ²）^1/2／４ｘ）×Δｔ ………… （２) となるようにトラック誤差検出器の出力Δｔにあわせて
可動テープガイドを制御する。

【００１３】本発明のトラッキング制御に可動テープガ
イド機構28を用いるが、可動テープガイド機構28の入力
電流対可動テープガイド位置の周波数特性を改善する為
に、状態推定器を用いる。この状態推定器について説明
する。図７は、本発明の可動テープガイド機構28を一次
のばねマス系で近似した場合の状態推定器のブロック線
図である。Ｚ₁（Ｓ）は可動テープガイド機構（以下、
機構系）のコイルインピーダンス、Ｋ₁（Ｎ／Ａ）は機
構系の力定数、ｍ₁（ｇ）は機構系の質量、ｃ₁（Ｎ・
ｓｅｃ／ｍ）は粘性定数、ｋ₁（Ｎ／ｍ）はばね定数で
ある。粘性定数はｃ₁は主に逆起電力定数Ｇ（Ａ・ｓｅ
ｃ／ｍ）で決まり、ばね定数ｋ₁はばね36で決まる。図
７の破線内に状態推定器自身のブロック線図を示す。図
中、Ｚ₂、Ｋ₂、ｍ₂、ｃ₂、ｋ₂は機構系の各定数に
対応した状態推定器内の定数であり、ｆ₁、ｆ₂は状態
推定器の帰還利得である。また、Ｓ、Ｔ、Ｐ、Ｖｅ、Ｐ
ｅ、Ｔｅ、は状態量であり、Ｓ（Ｖ）は入力電圧、Ｔ
（Ｎ）はテープテンション、Ｐ（ｍ）は位置（位置セン
サ出力）、Ｖｅ（ｍ／ｓｅｃ）は推定速度Ｐｅ（ｍ）は
推定位置、Ｔｅ（Ｎ）は推定テープテンションである。
状態推定器32により、可動テープガイドの位置および速
度を少ないノイズで検出でき、さらに、テープテンショ
ン検出の周波数特性を、可動テープガイド機構のばね定
数に依らず、平坦にすることができる。

【００１４】この状態推定器32により可動テープガイド
機構28の入力電流対可動テープガイド位置の周波数特性
の改善を行なう。図８に可動テープガイド機構28の入力
電圧対可動テープガイド位置の周波数特性のボード線図
を実線で示す。このとき、可動テープガイドが入力電圧
に対し直線的に動くのは、ν₁（ｒａｄ／ｓｅｃ）以下
である。可動テープガイド機構の入力に状態推定器32の
出力である位置および速度を負帰還すると、可動テープ
ガイド機構の粘性定数およびばね定数を大きくする事と
等価なので、図８の点線に示す周波性特性にできる。こ
のとき、可動テープガイドが入力電圧に対し直線的に動
くのは、ν₂（ｒａｄ／ｓｅｃ）以下とν₁に対し拡大
できる。一般には、可動テープガイド機構28の入力電流
対可動テープガイド位置の周波数特性の改善を行なうた
めに、可動テープガイドの位置である位置センサ出力を
位相進み補償をほどこして可動テープガイド機構の入力
に負帰還するが、この負帰還の帯域は位置センサのセン
サノイズにより制限される。状態推定器32により、ノイ
ズの少ない位置および速度を検出できるので、周波数特
性の改善は、位相進み補償による場合より、大幅に改善
される。

【００１５】さらに、この状態推定器32のテープテンシ
ョン検出値を帰還し、可動テープガイド機構28の入力電
流対可動テープガイド位置の特性の改善を行なってもよ
い。図９をもちいて、テンション正帰還による特性の改
善を説明する。テープ４は可動テープガイド26に摺接す
るため、テープテンションにより可動テープガイド26は
移動する。状態推定器32のテープテンション検出値を帰
還し、テープテンションが力として可動テープガイド26
に働く量を、可動テープガイド機構の発生する力で打消
す制御を行なう。

【００１６】以上のように特性改善を行なわれた可動テ
ープガイド機構28を用いた、本発明のトラッキング制御
をブロック図（図１０）を用いて説明する。ヘッド12と
記録トラック24との差Δｔは、トラック誤差検出回路19
により検出される。テープ４をΔｔだけ移動する為、ト
ラック誤差信号は、可動テープガイド補償回路30を通し
て、可動テープガイド駆動回路31に負帰還され、可動テ
ープガイド26を駆動する。可動テープガイド26の位置
は、ラインセンサ29で検出され、このセンサ出力と可動
テープガイド駆動回路31の出力が状態推定器32に入力さ
れ、ノイズの少ない可動テープガイド位置を出力され
る。このノイズの少ない可動テープガイド位置をキャプ
スタン補償回路33を通して、キャプスタン駆動回路22に
負帰還され、キャプスタン17を駆動する。

【００１７】可動テープガイド機構28は特性の改善を行
なわれている。そこで、可動テープガイド補償回路30を
除く可動テープガイド機構28によるトラッキング制御系
の周波数特性は、制御を行う帯域で平坦となっている。
可動テープガイド補償回路30をＫ_g／（１＋Ｔ_gｓ）と
する。但し、Ｋ_gは可動テープガイド補償回路30の直流
利得、Ｔ_gは可動テープガイド補償回路30の遅れ補償の
時定数である。また、ｓはラプラス変換における複素周
波数であり、以下の各補償回路の説明においても、同様
である。このとき、可動テープガイド制御系の開ループ
は、可動テープガイド機構28の周波数特性は平坦なの
で、可動テープガイド補償回路30の直流利得Ｋ_gを直流
利得Ｋ_gと可動テープガイド機構の直流利得Ｋ_hに変え
たＫ_h／（１＋Ｔ_gｓ）となる。したがって、可動テー
プガイド制御系の開ループの位相は原理的に90°以上遅
れないので、可動テープガイド機構の制御系は安定であ
る。実際の構成においても、可動テープガイド制御系の
開ループの位相を180 °以上遅れない様に、容易に構成
でき、制御系を安定にできる。

【００１８】ヘリカルスキャン方式の記録再生装置にお
いて、一般に、キャプスタン17は速度制御されている。
そこで、状態推定器32の出力であるノイズの少ない可動
テープガイド位置をキャプスタン補償回路33を通して、
速度基準入力に帰還する。このとき、キャプスタン補償
回路33は、速度基準入力に対してキャプスタン17の位相
は、キャプスタン17が速度制御されている帯域にて、１
次遅れ特性を示すので、ゲイン補償とする。この結果、
キャプスタン17の位相は、可動テープガイド26の位置に
対して、原理的に90°以上遅れない。したがって、可動
テープガイド機構の制御系とキャプスタンの制御系と
は、反共振を起こす事はない。また、キャプスタンの制
御系の安定性は可動テープガイド機構の制御系で決まる
ので安定である。

【００１９】本実施例の可動テープガイド機構28に代え
て、図１１に示す可動テープガイド機構を用いてもよ
い。図１１は、可動テープガイド機構の斜視図である。
可動テープガイド26は、回動軸40を中心に回動し、テー
プ４を長手方向に移送する。34は可動テープガイド26の
取り付けられたベースに取り付けられたコイル、35はコ
イル34に対向して設置された磁石であり、コイル34と磁
石35は対向型ボイスコイルモータを成し、コイル34に加
えられる信号により、可動テープガイド26を回動軸40を
中心に回動させる。37は可動テープガイド26の取り付け
られたベースに取り付けられたレーザダイオード、29は
レーザダイオード37に対向して設置されたラインセンサ
であり、可動テープガイド26を回動軸40を中心に回動さ
せたときの回動角を回動する部分に取り付けたレーザダ
イオード37とラインセンサ29のなす位置センサにより検
出する。回動部は、ばね36により支持されている。

【００２０】本実施例では、位置センサとして光センサ
を用いたが、レーザダイオード37に換えて発光ダイオー
ドを用いたもの、また、ラインセンサ29に換えて二分割
センサ、四分割センサを用いたものを使用してもよい。
また、光センサに換えて磁石とホール素子等を用いた磁
気センサを使用してもよい。また、本実施例では、コイ
ルと磁石によるボイスコイルモータにより、可動テープ
ガイド26を駆動したが、バイモルフ等の圧電素子により
駆動してもよい。

【００２１】実施例２．以下、本発明の第４の実施例の
テープテンション制御系をもつテープ走行装置について
説明する。図１２は、本発明の第２の実施例の要部構成
図およびテンション制御系のブロック図である。本実施
例の機構の構成について説明する。41は、回転ドラム11
の入口側に設置された可動テープガイド、42は、可動テ
ープガイド41を駆動する可動テープガイド機構であり、
実施例１で示した可動テープガイド機構28と同一の構成
である。43は、可動テープガイド41の位置を検出するた
めのラインセンサである。テープ４は供給リール１より
供給され、可動テープガイド41に摺接し、回転ドラム11
に至り、キャプスタン17により定速で移送される。

【００２２】本実施例においてテープテンションの検出
は回転ドラム入口側の可動テープガイド機構42の状態推
定器45により行われる。以下、テンション制御のための
テンション検出について図１３〜１７を用いて説明す
る。図１３は可動テープガイド機構42の状態推定器のブ
ロック線図、図１４はテンション検出の周波数特性を示
す図、図１５は可動テープガイド機構42の駆動入力対位
置の周波数特性を示す図、図１６は速度負帰還をほどこ
したときの可動テープガイド機構42の駆動入力対位置の
周波数特性を示す図、図１７は状態推定器のテンション
検出の周波数特性を示す図である。

【００２３】可動テープガイド機構42は一次のばねマス
系で近似した場合のブロック線図（図１３）において、
Ｚ_j（Ｓ）はコイルインピーダンス、Ｋ_j（Ｎ／Ａ）は
力定数、ｍ_j（ｇ）は機構系の質量、Ｋ_j（Ｎ／ｍ）は
ばね定数、Ｇ_j（Ａ・ｓｅｃ／ｍ）は逆起電力定数であ
る。ｊ＝３で機構系の定数、ｊ＝４で第１の状態推定器
の定数、ｊ＝５で第２の状態推定器の定数を示す。
ｆ₃、ｆ₄は第１の状態推定器の帰還利得であり、
ｆ₅、ｆ₆は第２の状態推定器の帰還利得である。図
中、点線内に機構系、一点破線内に第１の状態推定器、
破線内に第２の状態推定器を示す。

【００２４】第１の状態推定器で入力と逆起電流から速
度を検出し、この速度を利得Ｇ_vで負帰還する。第２の
状態推定器は、速度帰還を施した機構系（二点破線内）
の状態推定器であり、Ｇ_v≒Ｇ_wである。

【００２５】実施例１で示したブロック線図（図７）を
参照し、テープテンションＴｅの検出の周波数特性につ
いて説明する。図１３中、二点破線内を機構系と考える
ことは、本来の機構系の粘性定数ｃ₁（Ｎ・ｓｅｃ／
ｍ）を大きくすることに相当する。これに対応して、Ｇ
_wは状態推定器内の粘性定数ｃ₂を決める。

【００２６】状態推定器によるテープテンション検出の
周波数特性は、機構系の定数と状態推定器内の定数との
不一致を考慮するとＴｅ（ｓ）＝（（ｍ₂ｓ²＋ｃ₂ｓ＋ｋ₂）／（ｍ₁ｓ²＋ｃ₁ｓ＋ｋ₁）） ×（ｆ₂／（ｍ₂ｓ²＋ｍ₂ｆ₁ｓ＋ｆ₂））×Ｔ（ｓ） ────（３）となる。

【００２７】まず、状態推定器によるテープテンション
検出が、釣合位置によるテンション検出より広帯域なる
ことを説明する。従来はテープテンションとばねの力の
釣合位置をテープテンションＴｅとして検出していた
為、テンション検出器としての周波数特性はＴｅ（ｓ）＝（ｋ₁／（ｍ₁ｓ²＋ｃ₁ｓ＋ｋ₁））×Ｔ（ｓ） ──（４）となり、ボード線図で示すと図１４の実線の様になる。
即ちテープテンション検出帯域はω₁＝（ｋ₁／ｍ₁）
^1/2（ｒａｄ／ｓｅｃ）以下になる。

【００２８】状態推定器によるテープテンション検出に
ついて、機構系の周波数特性と状態推定器内フィルタ回
路の周波数特性が一致しているとき、式１の第１項は１
となり、テンション検出器としての周波数特性はＴｅ（ｓ）＝（ｆ₂／（ｍ₂ｓ²＋ｍ₂ｆ₁ｓ＋ｆ₂））×Ｔ（ｓ）──（５）となり、ボード線図で示すと図１４の点線の様になる。
この時、テープテンション検出帯域はω₂＝（ｆ₂／ｍ
₂）^1/2（ｒａｄ／ｓｅｃ）以下になる。この様に、状
態推定器によるテープテンション検出は釣合位置による
テンション検出より広帯域となる。

【００２９】式３の第１項において、機構系の周波数特
性と状態推定器内フィルタ回路の周波数特性に不一致が
生じた場合、特に、共振点の周波数に不一致が生じた場
合について考察する。粘性定数ｃ_j（ｊ＝１，２）が小
さい時、即ち速度帰還をしない時、機構系の周波数特性
と状態推定器内フィルタ回路の周波数特性に共振点の不
一致があるとする。それぞれの周波数特性（ｍ_jｓ²＋ｃ_jｓ＋ｋ_j）^-1 （ｊ＝１，２） ─────（６）を図１５に示す。図中、実線は機構系の周波数特性であ
り、点線は状態推定器内フィルタ回路の周波数特性であ
る。機構系の共振点ω_m、状態推定器内フィルタ回路の
共振点ω_obsは、ω_m＜ω_obsとする。この時、テープ
テンション検出の周波数特性の第１項（ｍ₂ｓ²＋ｃ₂ｓ＋ｋ₂）／（ｍ₁ｓ²＋ｃ₁ｓ＋ｋ₁）──（７）は、図１７の実線の様になる。これに対して、粘性定数
ｃ_j（ｊ＝１，２）が大きい時、即ち速度帰還をした
時、機構系の周波数特性と状態推定器内フィルタ回路の
周波数特性はそれぞれ図１６の実線と点線である。テー
プテンション検出の周波数特性の第１項は、図１７の点
線の様になる。

【００３０】この様に速度帰還を施すことにより、共振
点の不一致を原因とするテープテンション検出の周波数
特性のあばれを減少することができる。このように、図
１３の構成の状態推定器を用いると、広帯域かつ高精度
にテープテンションの検出ができる。

【００３１】次に、テンション制御について図１２のテ
ンション制御系のブロックを用いて説明する。テープ４
は、可動テープガイド41に摺接している為、可動テープ
ガイド41は、テープテンションにより移動する。この移
動量をラインセンサ43により検出し、この検出値と可動
テープガイド機構42の駆動電圧を状態推定器45に入力
し、状態推定器45はテープテンション値を出力する。こ
のテープテンション値は、可動テープガイド補償回路46
を通ったのち可動テープガイド機構駆動回路44に負帰還
される。さらに、可動テープガイド補償回路46の出力は
リールモータ補償回路47を通ってリールモータ駆動回路
３に負帰還される。

【００３２】本テンション制御系では、状態推定器45を
用いる事により、広帯域かつ高精度にテープテンション
の検出が行われる為、テープテンション検出器としての
周波数特性はテンション制御をする帯域で平坦である。
そこで、可動テープガイド補償回路46は伝達関数がＫ_gt
／（１＋Ｔ_gt s) となる様に設計する。但し、Ｋ_gtは可
動テープガイド補償回路46の直流利得、Ｔ_gtは可動テー
プガイド補償回路46の遅れ補償の時定数である。テンシ
ョン制御系で、可動テープガイド機構42を含むループの
開ループ特性はテンション制御をする帯域では、可動テ
ープガイド補償回路46で決まる。したがって、この開ル
ープ特性をＫ_gt／（１＋Ｔ_gt s）として考察する。この
伝達関数Ｋ_gt／（１＋Ｔ_gt s）のボード線図を図１８に
示す。この開ループにおいて、位相は原理的に90°以上
遅れない為、可動テープガイド41によるテンション制御
は、安定に行われる。

【００３３】さらに、本テンション制御系では、リール
モータ２を駆動して、テンション制御を行う。リールモ
ータ２を制御するためのリールモータ補償回路47の伝達
関数をＫ_kt／（１＋Ｔ_ktｓ）となる様に設計する。但
し、Ｋ_ktはリールモータ補償回路47の直流利得、Ｔ_ktは
リールモータ補償回路47の遅れ補償の時定数である。こ
こで、１／Ｔ_kt＜１／Ｔ_gtとしておく。リールモータ補
償回路47の伝達関数のボード線図を図１８に示す。リー
ルモータ２を制御するための補償の全体は可動テープガ
イド補償回路とリールモータ補償回路47の積となり、補
償全体のボード線図を図１８中、破線で示す。リールモ
ータ２を含むループの開ループ特性は可動テープガイド
補償回路46とリールモータ補償回路47の積で決まる為、
この開ループを可動テープガイド補償回路46とリールモ
ータ補償回路47の積として考察する。低い周波数におい
て、リールモータ２の制御系は大きい利得をもつ。テン
ション制御の安定性は、利得がゼロになる周波数で決ま
るが、リールモータ２の制御系にて利得がゼロになる周
波数は、可動テープガイド41による制御系にて利得がゼ
ロになる周波数より、低い為、制御の安定性は可動テー
プガイド41による制御系の安定性できまる。可動テープ
ガイド41によるテンション制御は安定に行われる為、テ
ンション制御は安定に行われる。したがって、この補償
により、広帯域かつ高精度のテンションが可能になる。

【００３４】実施例３．以下、本発明の第３の実施例の
テープテンション制御系をもつテープ走行装置について
説明する。本実施例は実施例２において、テンション制
御系の補償回路を変更したものである。テンション制御
装置のブロック図を図１９に示す。なお、実施例２（図
１２）と同一または相当部分に同一符号を付して説明を
省略する。48は、状態推定器45により検出されたテープ
テンション値を高周波成分と低周波成分に分割する帯域
分割回路である。

【００３５】帯域分割回路48は、ハイパスフィルタとロ
ーパスフィルタで構成される。帯域分割回路48で帯域分
割されたテープテンション値の高周波成分は可動テープ
ガイド補償回路46を通ったのち可動テープガイド駆動回
路４４に負帰還される。テープテンション値の低周波成
分はリールモータ補償回路47を通ったのちにリールモー
タ駆動回路３に負帰還される。この様にして、テープテ
ンションは高周波成分を可動テープガイド41によって、
低周波成分をリールモータ２によって制御される。

【００３６】実施例４．以下、本発明の第４の実施例の
テープテンション制御系をもつテープ走行装置について
説明する。本実施例は実施例２において、テンション制
御系の補償回路を変更したものである。本実施例におい
て、リールモータ２の回転角速度は検出可能とする。テ
ンション制御装置のブロック図を図２０に示す。なお、
図１２と同一または相当部分に同一符号を付して説明を
省略する。

【００３７】実施例２との違いを示すために、実施例２
における性能限界を示す。実施例２のリールによるテー
プテンション制御において、テープの巻き径により、負
帰還ゲインが変化するといった問題点がある。つまり、
テープの巻き径（半径）をｒ、リールモータトルクを
Ｌ、テープテンションをＴとすると、Ｌ＝Ｔ×ｒ ───────────（７）が成り立つ。リールモータ補償回路47をＫ_kt／（１＋Ｔ_ktｓ） ───────────（８）とすると、テンション制御系としての負帰還ゲインは、Ｋ_kt／（１＋Ｔ_ktｓ）×１／ｒ ─────────（９）となる。リールモータ補償回路47はテープの巻き径ｒが
いかなる値においても安定とするために、テープの巻き
径ｒが最小のとき安定となるように、直流ゲインＫ_ktを
設定する。テープの巻き径ｒが大きくなったとき、直流
ゲインＴ_ktを大きくしてもリールによるテープテンショ
ン制御系は安定であるが、直流ゲインＫ_ktは低く固定さ
れたままである。

【００３８】本実施例は実施例２のテープテンション制
御の性能を高めたものである。本実施例においてリール
モータ２の角速度によりリールモータ補償回路47を制御
する。制御方法を図２１を用いて説明する。テープ４は
キャプスタン17により定速で送られている。速度をｖと
する。また、テープテンションをＴ、リール１の回転角
速度をω、リール１のテープの巻き径（半径）をｒ、リ
ールモータ２のトルクをＬとする。このとき、ｖ＝ｒ×ω ───────────（１０）すなわち、ｒ＝ｖ／ω ───────────（１１）が成立する。そこで、図２１のリールモータ補償回路47
をＫ_kt／（１＋Ｔ_ktｓ）×（ｖ／ω） ─────（１２）とする。テンション制御系としての負帰還ゲインは、Ｋ_kt／（１＋Ｔ_ktｓ）×（ｖ／ω）×１／ｒ＝Ｋ_kt／（１＋Ｔ_ktｓ） ────────（１３）となり、テープの巻き径ｒによらず、直流ゲインＫ_ktを
設定できる。

【００３９】以上の制御方法はテープテンションの検
出、リールモータ２のトルク制御等が理想的な場合であ
る。実際には、リール１の回転角速度ωにより、直流ゲ
インＫ_ktを段階的に切り換えることで対応してもよい。

【００４０】実施例５．以下、本発明の第５の実施例の
テープ走行装置について説明する。本実施例は実施例１
のトラッキング制御径と実施例２のテンション制御系を
組み合わせたテープ走行装置である。図２２は第５の実
施例のテープ走行装置の要部構成図である。回転ドラム
11の入口側に可動テープガイド41を、出口側に可動テー
プガイド26を配置し、回転ドラム11の出口側に可動テー
プガイド機構28により、トラッキング制御を行い、回転
ドラム11の入口側に可動テープガイド機構42により、テ
ープテンション制御を行なう。可動テープガイド機構42
により、広帯域なテープテンション制御を行っている
為、可動テープガイド機構28によるトラッキング制御に
伴い必然的に起こる高い周波数のテープテンション変動
に対応してテンション制御を行なうことができる。

【００４１】

【発明の効果】この様なテープ走行装置においては、（１）再生時のトラッキングにおいて、トラッキング誤
差信号を可動テープガイドとキャプスタンを直列に負帰
還し、可動テープガイド制御系とキャプスタン制御系の
２つのトラッキング制御系の位相は、原理的に90°以上
はなれない為、２つのトラッキング制御系が反共振を起
こさない設計が容易である。（２）テープテンションを状態推定器で検出するため、
テンション変動を高い周波数まで検出できる。（３）テープテンションを状態推定器で検出するにおい
て、可動テープガイド機構に速度負帰還を行っている
為、可動テープガイド機構の共振に伴う、状態推定器の
推定誤差を少なくできる。（４）トラッキング時に、必然的に起こるテープテンシ
ョン変動に対応してテンション制御を行なうことができ
る。という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１の実施例のトラッキング装
置の要部構成図

【図２】本発明に係わる可動テープガイド機構の構成図

【図３】トラック曲がりのあるトラックの再生を示す模
式図

【図４】可動テープガイドが第１の位置にある時のテー
プパスを示す図

【図５】可動テープガイドが第２の位置にある時のテー
プパスを示す図

【図６】可動テープガイドの移動にともなうテープパス
の変化の概要を示す図

【図７】第１の実施例の可動テープガイド機構の状態推
定器のブロック線図

【図８】可動テープガイド機構の駆動入力対可動テープ
ガイド位置の周波数特性を示す図

【図９】可動テープガイド機構にテンション正帰還をほ
どこした時を示す図

【図１０】第１の実施例のトラッキング制御部のブロッ
ク図

【図１１】第１の実施例における第２の可動テープガイ
ド機構の構成図

【図１２】第２の実施例のテンション制御装置の要部構
成図及び制御系のブロック図

【図１３】第２の実施例の可動テープガイド機構の状態
推定器のブロック線図

【図１４】状態推定器テンション検出器の周波数特性を
示す図

【図１５】可動テープガイド機構の入力対位置の周波数
特性を示す図

【図１６】速度負帰還をほどこしたときの可動テープガ
イド機構の入力対位置の周波数特性

【図１７】実際の状態推定器のテンション検出の周波数
特性を示す図

【図１８】第２の実施例のテンション制御部の補償回路
のボード線図

【図１９】第３の実施例のテンション制御部の要部構成
図及び制御系のブロック図

【図２０】第４の実施例のテンション制御部の要部構成
図及び制御系のブロック図

【図２１】テープテンションとリールモータトルクの釣
合いを示す図

【図２２】第５の実施例のテープ走行装置の要部構成図

【図２３】従来のトラッキング制御機構の要部構成図

【図２４】従来のトラッキング制御機構のブロック図

【図２５】トラック曲がりのないトラックの再生を示す
模式図

【図２６】トラック曲がりのあるトラックの再生を示す
模式図

【図２７】可動テープガイドが第１の位置にある時のテ
ープパスを示す図

【図２８】可動テープガイドが第２の位置にある時のテ
ープパスを示す図

【図２９】可動テープガイドの移動にともなうテープパ
スの変化の概要を示す図

【符号の説明】

１供給リール２供給リールモータ４テープ 11 回転ドラム 12 ヘッド 26、41 可動テープガイド 28、42 可動テープガイド機構 19 トラッキング誤差信号検出器 30 可動テープガイド補償回路 32 可動テープガイド機構の状態推定器 33 キャプスタン補償回路 46 可動テープガイド機構補償回路 47 リールモータ補償回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘッドを具備する回転ドラムと、キャプ
スタンによるテープ移走手段と、前記回転ドラムに設置
されたヘッドの再生信号よりトラッキングずれを検出す
るトラッキング誤差検出手段と、テープを送り出すリー
ル供給手段と、テープを巻き取るリール巻取手段と、テ
ープテンションを一定に保つ手段からなる回転ヘッド式
テープ記録再生装置において、前記回転ドラムと前記リール巻取手段の間に設けた可動
テープガイドと、前記テープを長手方向に変位させる可
動テープガイドの駆動手段と、前記可動テープガイドの
位置を検出する位置検出器と、前記可動テープガイドの
駆動特性を模擬した電気回路からなる状態推定器と、前
記駆動手段と前記位置検出器の出力を入力とする前記状
態推定器の出力を前記駆動手段に帰還して前記可動テー
プガイドの位置制御特性を前記回転ドラムの回転周波数
以上まで平坦にする制御回路からなる可動テープガイド
機構と、前記トラッキング誤差検出手段による出力信号
で前記可動テープガイド機構を駆動する第１の駆動回路
と、前記状態推定器の可動テープガイドの位置に相当す
る出力で前記キャプスタンを駆動する第２の駆動回路を
有するトラッキング制御回路を備えたことを特徴とする
テープ走行装置。
【請求項２】ヘッドを具備する回転ドラムと、キャプ
スタンによるテープ移走手段と、前記回転ドラムに設置
されたヘッドの再生信号よりトラッキングずれを検出す
るトラッキング誤差検出手段と、テープを送り出すリー
ル供給手段と、テープを巻き取るリール巻取手段と、テ
ープテンションを一定に保つ手段からなる回転ヘッド式
テープ記録再生装置において、前記回転ドラムと前記リール巻取手段の間に設けた可動
テープガイドと、前記テープを長手方向に変位させる可
動テープガイドの駆動手段と、前記可動テープガイドの
位置を検出する位置検出器と、前記可動テープガイドの
駆動特性を模擬した電気回路からなる状態推定器と、前
記駆動手段と前記位置検出器の出力を入力とする前記状
態推定器の出力を前記駆動手段に帰還する制御回路から
なる可動テープガイド機構と、前記状態推定器の出力で
あるテープテンション値を入力とするゲイン補償と遅れ
補償からなる第１の補償回路と、前記第１の補償回路の
出力を入力とするゲイン補償と遅れ補償からなる第２の
補償回路と、前記第１の補償回路の出力を前記可動テー
プガイド機構に帰還する第１の回路と、前記第２の補償
回路の出力を前記リール供給手段に帰還する第２の回路
を有するテープテンション制御回路を備えたことを特徴
とするテープ走行装置。
【請求項３】請求項２記載のテープ走行装置におい
て、可動テープガイドの駆動特性を模擬した電気回路か
らなる第１の状態推定器と、第１の状態推定器の出力で
ある可動テープガイドの速度に相当する信号を可動テー
プガイドの駆動手段に帰還する回路と、可動テープガイ
ドに速度帰還をしたときの駆動特性を模擬した電気回路
からなる第２の状態推定器とを備え、前記第２の状態推
定器の出力であるテープテンション値をテープテンショ
ン制御回路に入力するようにしたことを特徴とするテー
プ走行装置。
【請求項４】請求項２記載のテープ走行装置におい
て、第２の補償回路のゲイン補償の値をリール供給手段
の回転角速度に応じた値にする回路を含むテープテンシ
ョン制御回路を備えたことを特徴とするテープ走行装
置。
【請求項５】ヘッドを具備する回転ドラムと、キャプ
スタンによるテープ移走手段と、前記回転ドラムに設置
されたヘッドの再生信号よりトラッキングずれを検出す
るトラッキング誤差検出手段と、テープを送り出すリー
ル供給手段と、テープを巻き取るリール巻取手段と、テ
ープテンションを一定に保つ手段からなる回転ヘッド式
テープ記録再生装置において、前記回転ドラムと前記リール巻取手段の間に設けた可動
テープガイドを有する可動テープガイド機構に請求項１
記載のトラッキング制御回路によってトラッキング制御
を行ない、前記回転ドラムと前記リール供給手段の間に
設けた可動テープガイドを有する可動テープガイド機構
に請求項２記載のテープテンション制御回路によってテ
ープテンション制御を行なうようにしたことを特徴とす
るテープ走行装置。