JP2694047B2 - 磁気記録再生装置 - 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係り、特にヘリカルス
キャン方式のビデオテープレコーダ（以下、VTRとい
う）の高速特殊再生方式及びトラッキング制御方式及び
テンション制御方式に関するものである。

［従来の技術］ ヘリカルスキャン方式のVTRにおける、従来のオート
トラッキング再生装置では、通常、映像信号再生用磁気
ヘッドを電気−機械変換素子（以下、ヘッドアクチュエ
ータと略称する）に取り付けられていた。再生時にヘッ
ドアクチュエータは記録トラックの走行方向に対して垂
直方向に駆動され磁気ヘッドが記録トラックからオフト
ラックしないように自動追尾制御がかけられていた。

ヘッドアクチュエータに取り付けられた磁気ヘッドを
記録トラックに自動追尾させる、いわゆるオートトラッ
キング制御技術については、種々の方法が提案されかつ
既に実用化されている。たとえば8mmVTRフオーマットで
公知であるように、映像信号帯域外の数種類（例えば４
種類）の低い周波数トラッキング用パイロット信号を映
像信号に重畳して、数トラック（４トラック）にわたっ
て別々のパイロット信号が隣り合うように記録される。
このパイロット方式では、再生時に左右トラックからの
クロストークレベルの違いによってトラックエラー信号
が検出される。

また、アンペックス社の１インチVTRやソニー社のＤ
−２フォーマットディジタルVTR DVR−10等で実用化さ
れたウォブリング方式では、磁気ヘッドがトラック幅方
向に一定周波数のいわゆるウォブリング周波数で強制的
に微小振動される。そのときの磁気ヘッドからの再生エ
ンベロープ信号はウォブリング周波数で同期検波され、
トラックエラー信号が検出される。

更に、松下電器産業（株）社のVHS VTR,NV−10000
や、三菱電機（株）のVHS VTR,HV,F75等で実用化されて
いる山登り方式では、磁気ヘッドからの再生エンベロー
プ信号が読み出されたフィールドの中央部でサンプルホ
ールドされる。次にアクチュエータに与える印加電圧も
しくはキャプスタンモータの回転位相を１ステップ変化
させて（たとえば増やして）、次フレームのエンベロー
プレベルと前記サンプルホールド値とが比較され、この
一連の動作が、次フレームのエンベロープが小さくなる
まで続けられる。そして、次フレームのエンベロープが
小さくなれば、印加電圧の方向を反転させて同様の動作
を続けることにより、再生エンベロープレベルが上登り
式に最大値に向って収れんされる。。

従来のオートトラッキング再生装置は、上述したよう
な種々のトラックエラー検出法によってトラックエラー
を検出して、回転ドラムに内蔵されたヘッドアクチュエ
ータにトラックエラーをフィードバックすることによっ
て実現されている。

一般にこの様な可動ヘッドは、通常速度再生時のトラ
ックエラー補正のためのダイナミック・トラック・フォ
ローイング（以下、DTFと略称する）制御に使用される
だけはなく、特殊再生時（高速再生・スロー再生・スチ
ル再生）にも使用されることが多い。そこで、このよう
な可動ヘッドをノイズレス特殊再生に利用した一例とし
て、ナショナル・テクニカル・レポート（National Tec
hnical Report）Vol.28,No.3 1982年６月号の第41ペー
ジに掲載されたものを第75図にシステム概略図で示す。

これらの従来技術による高速特殊再生法を簡単に説明
すると、第76図のブロック図で示すようになる。第76図
において、回転する磁気ヘッド（１）はヘッドアクチュ
エータ（２）にてテープ走行方向と垂直方向に駆動され
る。磁気ヘッド（１）の再生エンベロープ信号からはト
ラッキングエラー量がトラッキングエラー検知器（３）
にて検知され、トラックエラー信号が出力される。磁気
ヘッド（１）がテープ（図示しない）上を走査する角度
を、記録トラック（図示しない）の角度と一致するよう
に、傾斜補正パターン発生器（４）はテープ速度情報か
ら傾斜補正を行い、磁気ヘッド（１）のトラックトレー
スパターンを発生する。トラッキングエラー検知器
（３）からのトラックエラー信号と傾斜補正パターン発
生器（４）からの傾斜補正パターンとは加算器（５）に
より加算される。

次に従来方式の動作について説明する。通常速度再生
（１倍速）時に、磁気ヘッド（１）がテープ上をトレー
スする角度は、記録トラックの角度と同じである。しか
しながら、異速度再生を行うと磁気ヘッド（１）がトレ
ースする角度は記録トラックの角度と一致しなくなるた
め、トラックずれ（以下、傾斜エラーという）が生じ、
再生画上でノイズを発生してしまう。一例として、第77
図に正方向、第78図に逆方向の５倍速再生時のテープ上
の記録トラックパターンと磁気ヘッド（１）のヘッド軌
跡との関係を表した概略図を示す。両図において、Ａは
通常再生時の磁気ヘッド（１）の軌跡、Ｂは５倍速再生
時の磁気ヘッド（１）の軌跡、Ｃは５倍速逆再生時の磁
気ヘッド（１）の軌跡を示す。両図を見るとわかるよう
に、ノイズレス再生を行うためには、磁気ヘッド（１）
の軌跡をＢ及びＣからＡに補正しなければならない。

第79図はｎ倍速再生（ｎは任意の実数）時における磁
気ヘッド（１）の傾斜エラーパターンの概略図を示す。

今、アジマス・ロスの利用によるガードバンドレス記
録方式のVTRを想定し、Ｔを回転ドラムの1/2周期、t_pを
トラックピッチとすると、ｎ倍速再生時における傾斜エ
ラーはtp（ｎ−１）；（ｎは整数）で表される。このよ
うに傾斜エラーパターンは、ｎをパラメータとする関数
として表される。換言すれば、傾斜エラーパターンはテ
ープ走行速度に依存して変化することがわかる。第76図
中の傾斜補正パターン発生器（４）では、テープ速度情
報、例えば、キャプスタンFG信号等を利用することによ
って傾斜補正パターンを発生する構成になっている。

この傾斜補正パターンをヘッドアクチュエータ（２）
に加えると、磁気ヘッド（１）は異速度再生時において
も記録トラックの軌跡に対して平行に動くように傾斜が
補正されることになる。しかしながら、単に磁気ヘッド
（１）を記録トラックの角度に追従して変位させただけ
では、記録トラックと磁気ヘッド（１）の軌跡の直線
性、あるいはトラックの位相ずれ等により、更にトラッ
クずれが生じる。このトラックずれを防止するために、
通常、第75図の点線で囲んだ閉ループによるオートトラ
ッキング制御系が付け加えられる。

このオートトラッキング制御系の制御方法として、前
述したパイロット方式、ウォブリング方式、山登り方式
等いかなる方式でも良いが、異速度再生時においても高
品位な映像を得たい場合には、記録トラックの非直線性
（以下、トラック曲りという）に追従させる必要がある
ため、制御帯域が比較的広くとれるパイロット方式、も
しくはウォブリング方式をとることが望ましい。また、
このオートトラッキング制御系の制御方法及び動作は、
すでに公知になっているので、ここでは詳細な説明を省
略する。

次に従来のテープテンション制御について説明する。

第80図は例えば横山著磁気記録技術入門総合電子出版
社編の187ページに記載された磁気記録再生装置として
のVHS方式ビデオテープレコーダの磁気テープ走行系の
構成図である。

第80図においてビデオテープ（磁気テープ）は供給リ
ール（６）から送り出され、磁気テープ走行系のテンシ
ョンがバックテンションポスト（７）で検出される。ビ
デオテープ上に記録された情報は一旦全幅消去ヘッド
（８）で消去される。磁気テープ走行系はインピーダン
スローラ（９）、（10）で安定化されている。回転ドラ
ム（11）は上シリンダ（12）と下シリンダ（13）を含
み、上シリンダ（12）にはビデオヘッド（14）が固定さ
れている。ビデオテープ上のリニアトラックの音声信号
は音声消去ヘッド（15）にて消去され、次に音声コント
ロールヘッド（16）により上記リニアトラックに音声及
びコントロールパルスが記録される。キャプスタン軸
（17）とビデオテープをある一定の押圧ではさみ込むた
めにピンチローラ（18）が設けられ、ビデオテープを走
行させビデオテープ上のビデオトラックと、ビデオヘッ
ド軌跡とのトラックずれをコントロールするために、キ
ャプスタン（17）がピンチローラ（18）と対向して設け
られている。ビデオテープを巻き取るために巻き取りリ
ール（19）が設けられてる。

第81図は従来のテンション制御機構（テンションサー
ボ機構）の構成図である。第81図において供給リール
（６）の回転はバンドブレーキ（20）により抑えられて
いる。磁気テープ走行系の張力すなわちテンションはテ
ンション制御アーム（21）にて検出される。テンション
制御アーム（21）の変位量に比例した力がバネ（22）に
よりバンドブレーキ（20）に印加され、このバネ（22）
はテンション制御アーム（21）に加える力を可変する。
そして、テンション制御機構の基準テンションを調整す
るためにテンション調整レバー（23）がバネ（22）に接
続されている。

次にこの従来例の動作について説明する。

供給リール（６）から供給されるビデオテープは、ピ
ンチローラ（18）とキャプスタン軸（17）で挟まれ、キ
ャプスタン軸（17）の回転により引っ張られる。この後
ビデオテープは巻き取りリール（19）に巻き取られる。
この際、ビデオテープは、全幅消去ヘッド（８）、ビデ
オヘッド（14）、音声消去ヘッド（15）、音声コントロ
ールヘッド（16）に対して、スペーシング量が最適にな
るように磁気テープ走行系のテンションが一定値に制御
されなければならない。

当然その走行系テンションを強くするとヘッドとテー
プ間のスペーシング量は少なくなり、記録再生系の高周
波特性は向上するが、テープの傷が増加し、また同一ト
ラックを連続して再生するスチル状態の耐久性が劣化す
る。またヘッドの磨耗等が増加する。逆に走行系テンシ
ョンを弱くすると、スペーシグ量が増加するため、記録
再生系の高周波特性が劣化する。このため従来のVTRに
おいては、第81図に示すようなテンション制御機構が装
備されている。

第81図において、例えば磁気テープ走行系のテンショ
ンが増加すると、テンション制御アーム（21）とバネ
（22）のつり合い点がずれるためバネ（22）がのびる方
向に移動する。この時バンドブレーキ（20）がゆるみ、
供給リール（６）の回転はフリーになり、ビデオテープ
の送り出し量が多くなるため、磁気テープ走行系のテン
ションが元にもどり、このようにして磁気テープ走行系
のテンションが一定に保たれる。

［発明が解決しようとする課題］ ハイビジョンや、映像信号及び音声信号をディジタル
化して記録再生するディジタルVTR等においては、記録
する信号の情報量が大幅に増大するため、限られたサイ
ズのカセットテープに対しても長時間記録を可能にする
ためには、高密度記録及び高精度DTF制御による再生技
術が不可欠となる。

従来のVTRにおけるDTF装置は、トラックエラー補正手
段がドラムに内蔵された可動ヘッドのみであったので、
DTF制御性能は可動ヘッドを移動させるヘッドアクチュ
エータの性能で決定されていた。

そこで、一般に高精度広帯域なDTF制御に用いるヘッ
ドアクチュエータ（２）としては、比較的高周波数、例
えば1KHz〜数KHz付近まで位相シフトがないものが、制
御性が良いので選ばれる。高い周波数まで位相シフトが
生じないためには、高い周波数まで共振しない機械特性
が要求される。一般にアクチュエータの機械特性の一次
の共振周波数は、アクチュエータバネ定数をアクチュエ
ータ可動部質量で割ったものの平方根を２πで割ったも
ので与えられるので、一次共振周波数を高くするには、
可動部質量を軽くするか、もしくはアクチュエータバネ
定数を高くするという方法によって実現できる。

また、前述した様に、一般に可動ヘッドは、通常速度
再生時のDTF制御に使用されるだけではなく、特殊再生
にも使用されることが多い。従来のVTRにおける高速ノ
イズレス再生装置は、磁気ヘッドをヘッドアクチュエー
タで記録トラックの幅方向に移動させることによってト
ラックエラーを補正している。従って、補正可能なトラ
ックエラー量はヘッドアクチュエータの可動範囲内に限
定されてしまう。そのため、磁気ヘッドを駆動するヘッ
ドアクチュエータの可動範囲はできる限り広い方が望ま
しい。しかし、従来構成ではヘッドアクチュエータは規
格によって外径が定まっている回転ドラムに内蔵されな
くてはならず、必然的に小型のものが要求される。

そこで、小型でかつ、可動範囲が広くとれるように、
貼り合せ型圧電素子（以下バイモルフと略称する）や、
積層型圧電素子にテコや座屈バネといった変位拡大機構
を取り付けたものや、磁気回路中にバネ支持されたムー
ビングコイルを電磁駆動するもの（以下、電磁アクチュ
エータと略称する）がヘッドアクチュエータとして提案
され、あるものは実用化されている。

以下にそれぞれのヘッドアクチュエータをDTF制御用
及び高速ノイズレス再生用に使用した場合を考える。

まず、ヘッドアクチュエータをバイモルフに想定した
場合を考えてみる。バイモルフは前述のとおり、圧電素
子の中でも駆動電圧の割に振幅量が大きくとれる素子と
して知られている。そしてバイモルフの変位量ξは次式
で与えられる。

ただし ξ：変位,V:印加電圧，d₃₁：圧電定数 l:有効長,t:圧電体１枚当りの厚み S_k：電極係数（0.94〜0.95） R:ロスファクタ（0.9） ここで、圧電定数d₃₁は印加電圧Ｖの関数であり、Ｖ
が大きいときにはd₃₁も大きくなる関数になっている。
また、S_k,Kはバイモルフの電極形状で決まる定数であ
る。

さて、バイモルフの変位量ξは、このようにさまざま
な要因によって決まるものであることがわかった。

ここで、DTF制御用としてバイモルフを見ると、機械
的な一次共振周波数を高くするためには、圧電体１枚当
りの厚みｔを大きく、有効長ｌを小さくする、すなわち
l/tを小さくする必要がある。しかし、l/tを小さくすれ
ばバイモルフの変位量ξはl/tの２乗で小さくなる。こ
れは振幅量を必要とする高速特殊再生用としてのバイモ
ルフの使用の立場から見ると、相反する要求であり、問
題がある。そこで、一般には、DTF制御用、高速特殊再
生用のどちらかを重視してシステム構成する場合が多
い。

例えば現行民生VTRの方式であるVHSやβ、８ミリとい
ったトラックピッチが広いテープフォーマットにおいて
は比較的高精度なDTF制御を必要としないので、ヘッド
アクチュエータは主に従来例で示したように高速特殊再
生用として使用される。

この場合は、大振幅でかつ機械的共振ゲインが低くと
れるように、圧電定数d₃₁の大きいものが選ばれる。し
かしながら、変位ξに主に影響するのは２乗の項である
バイモルフの有効長ｌであり、ｌを長くすればそれだけ
変位量ξは大きくとれることになる。

前述したようにヘッドアクチュエータは限られた回転
ドラム系内に内蔵されるため、有効長ｌも制限されてし
まう。そこで有効長ｌを長くする様々な工夫がなされる
ことになる。例えば特開昭55−22285号公報に開示され
かつ第82図の平面図で示されたヘッド（14a）、（14b）
を担持したリング状バイモルフ（2a）や、特公昭63−41
130号公報に開示されかつ第83図の平面図で示されたリ
ーフ状バイモルフ（2b）、（2c）等がある。しかし、こ
のようにして有効長ｌを長くして変位ξをかせいだとし
ても、次のような問題点がある。

第84図はバイモルフの有効長と磁気ヘッドの傾きとの
関係を示す図である。このように、大振幅時にはヘッド
傾きが大きくなるため、画質の劣化はまぬがれない。

また一方、ハイビジョンVTRやディジタルVTRといった
トラックピッチの狭いテープフォーマットにおいては、
高精度広帯域なDTF制御が必須となるため、上述した高
速特殊再生における可能な倍速速度を下げても、機械的
一次共振周波数の高いバイモルフが選定される。

以上のように、バイモルフにおいては、高精度広帯域
DTF制御性能と高速特殊再生性能の両者を同時に満たす
ことは不可能であった。

次に、積層型圧電素子に変位拡大機構を取り付けたヘ
ッドアクチュエータの場合を考える。このヘッドアクチ
ュエータの一例として、例えばNEC技報、Vol.40,No.5
（1987年）の第118〜122ページに掲載されたものが挙げ
られる。この例では、バイモルフのように変位時にヘッ
ド傾きが生じることはなくなるが、駆動素子として変位
量が小さい積層型圧電素子を用いているため、変位量が
大きくとれないという問題がある。テコや座屈バネによ
って変位を大幅に拡大したとしても、VTRの回転ドラム
に内蔵させた場合、拡大機構が機械的に行われているた
め遠心力の影響をうけて変位にオフセットが生じてしま
うという問題がある。

次に、電磁アクチュエータの場合を考える。電磁アク
チュエータの例としては、例えば特開昭63−173219号公
報に開示されたものがある。電磁アクチュエータは、上
述した２つのアクチュエータと比べて、比較的変位量が
大きくとれるアクチュエータとして知られている。その
構成を第85図に示す。

図において、ヘッド（14）は可動コイル（24）に担持
され、この可動コイル（24）が永久磁石（25）の周囲に
軸方向移動自在に支持されている。従って、可動コイル
（24）に適当な駆動電流を供給することによって、ヘッ
ド（14）の位置を任意に調整可能である。

このような電磁アクチュエータを高速特殊再生用とし
て使用すれば駆動電圧は数Ｖですむこと、ヒステリシス
がないこと、ヘッド傾きも生じないこと、高信頼性が確
保されること、経時劣化がないこと、安価であること
等、利点が多い。特に最後に述べた安価であることから
民生用VTRの実用化に適している。しかしながら一般に
特殊再生用としての電磁アクチュエータは、第86図のよ
うな周波数応答特性をしている。すなわち、特殊再生用
として電磁アクチュエータを使用する場合は、コイルで
発生する力に対して、変位量がかせぐためバネ定数を弱
く設定するので機械的１次共振周波数は低く、また駆動
時の駆動コイルから発生する磁界の影響をさけるため、
駆動コイルと磁気ヘッドをある部材を介して十分に離す
必要がある。その部材に起因する２次共振周波数が上述
した１次共振周波数の比較的近くにあるため、１次共振
周波数より低い帯域で制御をかける共振外補償によって
DTF制御系を構築せねばならず、結局、制御帯域が広く
とれないため、高精度広帯域なDTF制御系は実現できな
い。

そこで、DTF制御用として、バネ定数を高くしてやれ
ば、高精度広帯域なDTF制御系の構築は可能となる。し
かし、これを特殊再生用に使用することを考えると、大
振幅の変位を得るには駆動コイルが発生する力を大きく
する必要があり、そのためには大きな電流を流さなけれ
ばならなくなり、発熱等の点から大きな問題となる。

結局、電磁アクチュエータにおいても、DTF制御性能
と高速特殊再生性能とを両立させることは困難である。

以上の説明をまとめると、従来の装置では、例えば制
御帯域が数百Hzであるような高精度広帯域なDTF制御と
数十倍速といったノイズレス高速再生の両者を同時に実
現することは不可能であるという問題があった。

次に、従来の磁気記録再生装置におけるテンション制
御装置の問題点について説明する。

第87図及び第88図は実開昭64−56036号公報で示され
た従来の磁気記録再生装置、特にテープテンション制御
装置を示す図である。第87図は記録再生状態、第88図は
高速テープ走行状態である。

磁気テープがテープカセットから引き出されて第87図
に示すようなテープ走行経路が形成される。テンション
レバー（28）、アーム（29）及びアーム（30）は回転支
点（31）を支点として一体的に回転可能である。

記録、再生時には、スライダ（32）により、第87図に
示すように、テンションポスト（33）を磁気テープに当
接させると同時に、テンションバンド（34）が供給側リ
ール（35）に接触される。磁気テープはキャプスタンに
より一定速度で巻取側リール（36）方向に送られ、供給
側リール（35）より送り出される。この時、テンション
解除レバー（37）とテンションレバー（28）のアーム間
にあるスプリング（38）によって発生するテンションレ
バー（28）のモーメントと、テープガイド（39），（4
0）間の張力によりテンションポスト（33）に加わる力
によって発生するテンションレバー（28）のモーメント
とテンションバンド（34）と供給側リール（35）間の摩
擦力によって発生するモーメントの合力とはつりあって
いる。磁気テープのテンションは、主に、テンションバ
ンド（34）により供給側リール（35）に与えられる摩擦
力によって制御される。

例えば、外乱によりテープテンションが上記つりあい
値より大きくなった場合、テンションポスト（33）から
見て供給側のテープガイド（39）と巻取側のテープガイ
ド（40）間のテープテンションも大きくなる。この結
果、テンションポスト（33）は第87図に示すつりあいの
位置より左側へ押し出される。すると、テンションレバ
ー（28）は回転支点（31）を支点として反時計方向に回
転し、同時にアーム（30）も反時計方向に回転し、テン
ションバンド（34）と供給側リール（35）との接触力の
減少に伴い摩擦力が小さくなり、その結果テンションは
緩み、ついにはつりあい位置まで復帰する。

一方、外乱によりテープテンションがつりあい値より
小さくなった場合には、上記とは逆に、テンションバン
ド（34）と供給側リール（35）との摩擦力が大きくな
り、その結果テンションは、増えてつりあい位置まで復
帰する。

上記のようにして記録、及び再生時にはテープテンシ
ョンが一定に保たれる。

次に、高速テープ走行時には、スライダ（32）によ
り、第88図に示すように、テンションポスト（33）は磁
気テープと当接しない位置まで移動される。また、テン
ションバンド（34）は供給側リール（35）と当接しない
位置まで緩み、上述のようなテンション制御機構がテー
プ走行系から切り離される。またキャプスタン（41）と
ピンチローラ（42）も離される。供給側リール（35）か
ら巻取側リール（36）に高速テープ走行させる場合、巻
取側リール（36）を所望の速度で回転させて磁気テープ
を巻き取り、供給側リール（35）には磁気テープがたる
みを発生しない程度に一定の負荷をかける。逆に巻取側
リール（36）から供給側リール（35）に高速テープ走行
させる場合、供給側リール（35）を所望の速度で回転さ
せて磁気テープを巻き取り、巻取側リール（36）の磁気
テープがたるみを発生しない程度に一定の負荷をかけ
る。

従来の磁気記録再生装置におけるテープテンション制
御機構は以上のように構成されているので、高速テープ
走行時はテープ送り方向と逆方向にある一定の負荷をか
けるのみで特別なテープテンション制御を行っていな
い。従って、過渡的なテンション変動には応答できずに
テープに損傷を与えたり、またテンション変動に伴う磁
気ヘッドとテープとの接触状態変化により出力変動が発
生し情報の劣化が起こり易い等の問題点があった。

更に、従来のテンション制御装置は、テンション制御
帯域が狭く、数Hz以下のテンション変動しか抑圧するこ
とができなかった。よって、ディジタルVTR等の高密度
記録再生を行うVTRにおいては、磁気ヘッドと磁気テー
プとの間の最適なスペーシング量を常に保つことは不可
能であり、良好な記録再生が行え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
たもので、制御帯域が数百Hzといった広帯域でのDTF制
御を高速度で行いながら、かつ数十倍速といったノイズ
レス高速再生を画像の劣化なく同時に実現した磁気再生
装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は高精度広帯域なテンション
制御によって常に最適なヘットとテープとのコンタクト
を実現し、良好な記録再生が可能な磁気再生装置を得る
ことにある。

［課題を解決するための手段及び作用］ 上記目的を達成するために、本発明に係る磁気再生装
置は、磁気ヘッドをテープ走行方向と直交する方向に移
動させる従来のヘッドアクチュエータに加えて、磁気テ
ープ走行路中のヘッドが設けられた回転ドラムの磁気テ
ープ出口側と入口側のそれぞれにテープ引きアクチュエ
ータ及びテープテンションアクチュエータを設けたこと
を特徴とする。

これらの両テープアクチュエータは互いに差動的に動
作し、テープのヘッド面での走行速度を自由に変化させ
ることができる。

従って、このようなテープアクチュエータを用いるこ
とにより、本発明によればDTF制御とテンション制御を
それぞれ単独にあるいは組合わせて広周波数帯域で高精
度のトラック制御及びテンション制御を可能とする。

前記両テープアクチュエータは、それぞれテープを引
きあるいは押しするローラと、このローラを所定回転軸
に対して回動自在に担持するアームと、このアームを駆
動する駆動部と前記アーム駆動部の変位位置を検出する
位置センサを含むことが好適である。また、本発明にお
ける前記両テープアクチュエータはそれぞれの電気的特
性及び機械的特性を等しく設定することが前記差動的な
働きを得るために好ましい。

本発明において、前記ヘッドアクチュエータとテープ
引きアクチュエータとは共通のDTF制御系の中で結合さ
れ、可動ヘッドのトラッキングエラー信号を両アクチュ
エータに負帰還させて両アクチュエータの協働によって
トラッキングエラーを解消する制御ループを構成する。

そして、本発明においては、ヘッドアクチュエータは
トラッキングエラーの高周波帯域の小振幅補償を行い、
一方においてテープ引きアクチュエータが低周波帯域に
おける大振幅補償を受け持つ。

本発明において、前記DTF制御にテンション制御を組
合わせるため、前述したテープ引きアクチュエータのト
ラッキング制御ループから発生する制御電圧は前記テー
プテンションアクチュエータに供給され、両テープアク
チュエータの差動動作によって所望の安定したテープテ
ンションを得、テープとヘッドとの良好なコンタクトを
実現している。

前記テープテンションアクチュエータを正しく制御す
るため、このテープテンションアクチュエータの動特性
が電気的に推定され、このためにテンションアクチュエ
ータへの入力電圧とテンションアクチュエータの変位と
の関係を電気的に模擬したテンション推定器を設けるこ
とが好ましい。この関係は（入力電圧）／（変位）伝達
特性として示され、これによって、テンションアクチュ
エータに加わる外乱テンションを推定することができ
る。

従って、この推定テンションがあらかじめ定められた
基準テンションと一致するようにテンションエラー信号
の高域成分をテープテンションアクチュエータに負帰還
し、また前記テンションエラー信号低域成分を磁気テー
プ送り側のリールモータに負帰還させ、広帯域にテンシ
ョン制御を行うことができる。

従って、本発明によれば、通常の再生モード時に、大
きな高周波数帯域ゲインを持ったヘッドアクチュエータ
と大きな低周波数帯域ゲインを持ったテープアクチュエ
ータとの協働によって高精度、広帯域かつ広ダイナミッ
クレンジのトラッキング制御を可能とする。この周波数
帯域分割により、トラックピッチの狭いテープフォーマ
ットにおいても、広帯域のトラッキング制御が実現でき
た。

また、本発明によれば、テープアクチュエータは引き
アクチュエータとテンションアクチュエータの差動動作
によってテープの走行速度を変化させるので、テンショ
ン変動は両テープアクチュエータによって抑制される。

そして、テープアクチュエータ対が往復動作するとき
にアクチュエータ自体の電気的あるいは機械的な特性及
び外乱により生じるテンション変動はテンション推定器
から発生する信号をテープテンションアクチュエータ及
びテープ巻出しリールモータにフィードバックすること
により抑制される。

従って、このようなDTF制御とテンション制御を同時
に行うことによって、通常の再生動作時にトラッキング
エラーがなくまたテープとヘッドとの良好なコンタクト
が得られ、高品質の信号再生が可能となる。

また、高速再生モードにおいては、テープを高速走行
させながら、前記テープアクチュエータテンション対で
回転ドラムの入口出口間でテープに揺動運動を与え、ヘ
ッドに対して相対的にテープ速度が低下した状態で信号
再生を間欠的に行う。

従って、テープの高速走行状態においても、高品質の
再生画像を間欠的に見ることができる。

前記テープアクチュエータ対に揺動運動を与えるた
め、両アクチュエータには回転ドラムの回転周波数の1/
m（ｍは正の整数）に同期した周波数の三角波が与えら
れる。

このような特殊高速ノイズレス再生時にも、テープテ
ンションアクチュエータ及びテープ巻出しリールモータ
にはテンション制御をかけることが好適である。

本発明は、さらに前述したテープテンションアクチュ
エータを用いて記録あるいは再生時におけるテンション
を最適値に制御することを特徴とする。

従って、本発明においては、DTF制御とは別個に前記
テープテンションアクチュエータによるテンション制御
が独立して実現可能である。このために、テープテンシ
ョンアクチュエータは回転ドラムのテープ入口側におい
てテープに所望のテンションを与え、このテンション制
御系はテンションアクチュエータの（入力電圧）／（変
位）伝達特性を用いる。従って、このテンション制御系
は、テープテンションアクチュエータがテープ走行系か
らうけるテンションを推定し、この推定テンションが基
準テンションと一致するようにテープテンションアクチ
ュエータ及びテープ巻出しリールモータをフィードバッ
ク制御する。

以上のようにして、本発明によれば、テープテンショ
ンを広い周波数帯域で高精度に制御することができ、記
録時及び再生時のいずれにおいても、最適なテープテン
ションを得ることが可能となる。

［実施例］ 以下に本発明の好適な実施例を図を参照して説明す
る。

第１実施例の概略構造 第１図には本発明に係る磁気再生装置の好適な第１実
施例が概略的に示されている。図において、磁気テープ
（50）に巻き付けられる回転ドラム（51）は２個の磁気
ヘッド（52a）、（52b）を内蔵している。前記磁気テー
プ（50）は巻出しリール（53）から巻き出され、巻取リ
ール（54）に巻き取られ、両リール（53）、（54）はそ
れぞれモータ（55）、（56）によって駆動されている。
磁気テープ（50）をその走行方向に一定速度で送るた
め、キャプスタン（57）とこのキャプスタ（57）と共に
テープ（50）を挟むピンチローラ（58）が設けられ、前
記キャプスタン（57）はキャプスタンモータ（59）によ
って駆動されている。テープ（50）を回転ドラム（51）
に対して所定の傾斜角で巻き付けるため、回転ドラム
（51）の入口側及び出口側にはそれぞれスラントポール
（60a）、（60b）が設けられている。

本発明において特徴的なことは、前記回転ドラム（5
1）の出口側及び入口側にそれぞれテープ引きアクチュ
エータ（61）、テープテンションアクチュエータ（62）
が設けられていることにある。

テープ引きアクチュエータ（61）はテープ（50）と接
触する可動テープパスローラ（63）を含み、このパスロ
ーラ（63）を担持したローラアーム（64）は駆動部（6
5）によって揺動されている。前記ローラアーム（64）
の揺動角は位置センサ（66）により検出される。

前記可動パスローラ（63）の揺動軌跡の両側には固定
テープパスローラ（67）、（68）が設けられ、両ローラ
（67）、（68）間を可動テープパスローラ（63）が通り
抜けられるように、両固定テープパスローラ（67）、
（68）間の間隙が定められている。本実施例において、
パスローラ（63）は固定パスローラ（67）、（68）の中
間点を通過し、このときにローラ（63）と固定ローラ
（67）、（68）とのギャップが等しくなる。

前述したテープ引きアクチュエータ（61）と同様に、
テープテンショアクチュエータ（62）も可動テープテン
ションローラ（69）、（70）、駆動部（71）そして位置
センサ（72）を含み、前記可動テンションローラ（69）
の通過軌跡両側には固定テープパスローラ（73）、（7
4）が設けられている。

高速特殊再生の動作原理 第２図は本発明の高速特殊再生時における動作原理を
説明するための斜視図である。

図において、装置各部の速度と磁気テープの速度が模
式的に表されており、V_Aは回転ドラム（51）上での磁気
テープ（50）の速度、V_Bはテープ引きアクチュエータ
（61）の可動テープパスローラ（63）の移動速度、V_Cは
キャプスタンモータ（59）もしくは巻き取りリールモー
タ（56）によって駆動された磁気テープ速度である。

高速特殊再生は、任意の倍速走行を行いながら、画面
を間欠的に再生するものであり、従来においては、この
倍速再生時のヘッドのトラック追従をヘッドアクチュエ
ータのみで行っていたので、再生可能なテープ倍速度が
低く制限されていた。

本発明において、この課題を解消するために、回転ド
ラム（51）の出側及び入り側にそれぞれ設けられたテー
プ引きアクチュエータ（61）、テープテンションアクチ
ュエータ（62）を差動的に動かすことにより、高速走行
時においてもヘッド（52）に対して相対的にテープ（5
0）の走行速度が低い期間を作り、この期間中に再生を
行うので、高速走行中でありながら品質の良い再生を可
能とする。

今、仮に固定テープパスローラ（67）、（68）と可動
テープパスローラ（63）の位置関係が第３図の概略図の
ようになっている場合を考える。すなわち、図は２つの
固定テープパスローラ間（67）、（68）の距離ｄ′が可
動テープパスローラ（63）の直径ｄと等しい場合を示
す。

ます最初に、理解しやすいように静止系を考える。す
なわち第３図のように、仮に磁気テープ（50）の一端を
固定し、可動テープパスローラ（63）を時間Δｔ内に距
離Δｘだけ移動させた場合を想定する。自由端側の磁気
テープ（50）の任意の点D₀は、２×Δｘ離れた点D₁に移
動する。よって、その時の点D₀の移動速度は、可動テー
プパスローラ（63）の速度の２倍となる。すなわち、可
動テープパスローラ（9b）の速度をV_Bとすると、自由端
側の磁気テープ（50）の速度は２×V_Bという関係になる
ことがわかる。なお、第１図を見るとわかるように、テ
ープローディングを行うために、２つの固定テープパス
ローラ（67）、（68）間のすきまを可動テープパスロー
ラ（63）が通過しなければならないので ｄ′＞ｄ でなければならない。ただし、ｄとｄ′の差をΔｄとす
ると、Δｄはできるだけ小さい方が望ましい。というの
は、Δｄが大きくなればなるほど、先ほど述べた、自由
端側の速度と可動テープパスローラ（63）の移動速度の
線形性がくずれ、制御性が劣化するためである。よっ
て、本実施例の原理説明においてはΔｄ≒０とし、線形
性がくずれないものとして説明し、後にΔｄを考慮した
説明を行う。

次に、第４図の概略図で示すように、キャプスタンモ
ータ（59）によって磁気テープ（50）が定常速度V_Cで動
かされている場合を考える。これは先ほど第３図につい
て述べた磁気テープ（50）の固定端が速度V_Cで動いてい
ると考えられるので、他端側の磁気テープ（50）の速度
V_Aは、 V_A＝V_C＋２×｜V_B｜ と表される。また、回転ドラム（51）の入り側における
固定テープパスローラ（73）、（74）及び可動テンショ
ンローラ（69）についても、前記出側と同様の関係を満
たすようにする。

以上から、第２図の可動テープパスローラ（63）、
（69）の速度V_Bと回転ドラム（51）の磁気テープ（２）
の速度V_Aとの関係がわかった。

もう一度第２図に戻って説明を進めると、テープ速度
V_Cが回転ドラム（51）内の従来例で説明したヘッドアク
チュエータによるダイナミックトラックフォローイング
（DTF）追従可能速度より大きくなった場合、磁気テー
プ（50）の速度を下げるために、テープをゆるめる方向
に可動テープパスローラ（63）を、またテープを引張る
方向に可動テープパスローラ（63）を動作させる。すな
わち可動テープパスローラ（63）と（69）を逆相に同量
ずつ差動動作させることにより、ある一定の期間だけ速
度V_AをヘッドアクチュエータがDTF追従可能な速度に低
下できる。可動テープパスローラ（63）と（69）を逆相
に同量移動させることによりテンション変動を防止でき
る。

次に、可動テープパスローラ（63）、（69）をそれぞ
れテープ引きアクチュエータ（61）、テープテンション
アクチュエータ（62）で駆動して、回転ドラム（51）上
での磁気テープ（50）の速度V_Aを、ヘッドアクチュエー
タによるDTFのノイズレス再生可能速度に抑制する方法
について述べる。

VTR記録フオーマットの一例が第５図の概略図に示さ
れ、通常再生時の磁気テープ速度をｖとすると、 ｖ＝ｆα （m/sec） となる。

ただし、ｆは回転ドラム（50）の回転周波数（Hz）で
ある。また、α＝（２×T_p）／（sinθ）である。

ただし、Tpはトラックピッチ、θはトラック角であ
る。回転ドラム（51）に搭載されたヘッド・アクチュエ
ータによる従来のDTFサーボ系が追従可能なテープ速度
Ｖ′を仮にｎ倍速すると、 Ｖ′＝nv （ｎは整数） となる。前述したように、V_C＞＞Ｖ′のとき、すなわち
高速再生時、可動テープパスローラ（63）、（69）と、
速度V_Bで互いに同量ずつ逆相に動かすことにより、回転
ドラム（51）上での磁気テープ（50）の速度V_Aを間欠的
に低くし、この速度V_Aを従来のDTFが追従可能な速度
Ｖ′まで落とす。こうすることによって、従来ノイズレ
ス再生が不可能であった高速再生が間欠的に可能とな
る。

尚、本実施例のテープアクチュエータ（61）、（62）
の変位角とトルクの特性は第６図に示されるように若干
の非直線性を有する。

テープ引きアクチュエータ（61）、テープテンション
アクチュエータ（62）の駆動速度V_Bは、再生可能期間が
できる限り長くなるように、また回転ドラム（51）上で
のテープ速度の減速比を考えると、第７図の概略図で示
すようなデューティ50％の三角波信号による駆動が望ま
しい。

この場合、上式V_A＝V_C＋２×｜V_B｜から回転ドラム
（51）上での磁気テープ（50）の速度V_Aは、第７図の概
略図に示すようになる。

第７図において、回転ドラム（51）上でのテープ速度
V_AがヘッドアクチュエータによるDTF追従可能速度Ｖ′
になるよう、V_Aを選べばV_Aは最小となり最も効率が良い V_A（min）＝V_C−２×V_B＝Ｖ′ この場合、V_Bは第４図において逆方向を向くので、−
V_Bになる。ただし、そのときのノイズレス再生可能期間
Ｔ′、すなわち第７図で示した矩形状波形V_AがV_A＜Ｖ′
となっている期間は、少なくとも磁気ヘッド（52）が１
画面を再生できる期間、すなわち1/f秒以上必要であ
る。よって、ノイズレス再生可能期間Ｔ′中に必ず１画
面以上の再生を可能にするには、第７図で示した矩形状
波形の１サイクルタイムＴを、ドラム回転周期1/fの整
数倍（少なくとも２倍以上）にしなくてはならない。こ
れによりテープアクチュエータ駆動とドラム回転駆動が
同期される。

以上のようにして、高速再生時に間欠的にノイズレス
再生できることが原理的にわかった。またノイズレス再
生した画面を画像メモリーに記憶しておき、ノイズレス
再生できない期間に前記記憶した画像を出力するように
すれば、飛ばし見的ではあるが、画面中断のない連続的
なフルタイムノイズレス高速再生が可能になる。

高速再生のサーボシステム 次に、本発明の磁気再生装置における、上記動作原理
を実現するためのサーボシステムについて説明を行う。
第１図を参照するとわかるように、テープ引きアクチュ
エータ（61）及びテープテンションアクチュエータ（6
2）は、動作原理で説明したような直線運動ではなく、
円弧運動するアクチュエータから成る。よってこの構造
では、原理的に円弧運動を直線運動に近似させるときに
非線形な誤差が生じる。この誤差を示すため、本発明の
第１実施例のテープパスローラ（63）、（69）と固定テ
ープパスローラ（73）、（74）、（67）、（68）の位置
関係を表した模式図を第８図に示す。ここで、ｒはアー
ム（70）（64）のうで長さ、βはアーム変位角度を示
す。

各要素が第８図のように位置関係にある場合の可動テ
ープパスローラ（69）の変位角度βとテープ（50）の引
き出し長さとの関係を第９図に示す。第９図から、Δｄ
＝0mmのアイディアルの場合はほぼ線形特性が得られる
がΔｄが大きくなるにつれ、可動テープパスローラ（6
9）が固定テープパスローラ（73）、（74）に近い領域
（第９図でいえば変位角度βが０〜10°程度の領域）に
おいて非線形性が顕著となる。よって本発明の実施例に
おいては、Δｄ＝1mmに設定してシステムを構成し、非
線形性がほぼ無視できるようにしている。

しかしながら、デッキの機械的制約や、機械的取付け
精度のバラツキ等によってこの非線形誤差量が増大する
場合が一般的であり、これを考慮した制御システムの構
築をする必要がある。例えば第10図は、第９図の特性と
比べて非線形誤差量が大きい実施例を示す。このときの
機械的特性Ｅを第11図の符号（75）で示し、これが第10
図のような非線形であると、第11図のDTF制御系では、
その非線形誤差がヘッドアクチュエータ（76）の追従補
正可能範囲を超えてしまう危険性がある。よって、従来
例のDTF制御よりも、本発明ではより高精度広帯域広ダ
イナミックレンジなDTF制御方式が必要となる。

そこで本発明では、トラックエラーをダイナミックレ
ンジの狭いヘッドアクチュエータだけ補正するのではな
く、このヘッドアクチュエータに加えてダイナミックレ
ンジの広いテープアクチュエータを設け、これら両者で
分担して補正するようにした。

第12図は本発明のサーボシステムの簡単なブロック図
を示す。

第12図に、第１図の装置に高速再生制御・DTF制御テ
ンション制御を施した場合の具体的な信号の流れを含む
概略図を示す。

DTF制御の構成を簡単に以下に述べる。磁気ヘッド（5
2a）、（52b）で再生されたエンベロープ信号はDTF回路
に供給される。DTF回路でエンベロープ信号からトラッ
クエラー信号を得、その高周波成分をヘッドアクチュエ
ータ（76）に、同じくその低周波成分をテープ引きアク
チュエータ（61）に、また直流成分はキャプスタンモー
タ（59）またはリールモータ（56）にフィードバックす
る。また、テープ引きアクチュエータ（61）のDTF動作
に基づくテンション変動を防止するため、テープ引きア
クチュエータ（61）の駆動信号は加算器（91）を介して
テープテンションアクチュエータ（62）にも供給され
る。

テンション制御の構成を簡単に以下に述べる。可動ロ
ーラ（69）の位置を検出するポジションセンサ（72）か
らの可動ローラ位置信号と、テンションアクチュエータ
（62）に供給される駆動信号は、テンション推定器（9
2）に供給される。テンション推定器（92）では、上記
２つの信号から可動ローラ（69）部でのテープテンショ
ンを推定し、推定テンション信号を出力する。この信号
はテンションサーボ回路（83）に供給される。テンショ
ンサーボ回路（83）では、上記推定テンション信号と基
準テンション信号との比較をし、テンションエラー信号
を得る。そしてテンションエラー信号の低周波成分はリ
ールモータ（55）に、高周波成分はテープテンションア
クチュエータ（62）にフィードバックされる。

また、高速再生制御の構成を簡単に以下に述べる。テ
ープ走行速度を表すキャプスタンFG信号（高速再生時
等、リールモータ駆動時にはリールFG信号）とドラムPG
信号の２つの信号は特殊再生用信号発生器（80）に供給
される。特殊再生用信号発生器（80）ではこの２つの信
号から、テープ引きアクチュエータ（61）及びテープテ
ンションアクチュエータ（62）を動作させる特殊再生信
号を出力する。

なお、各々の制御の詳細については後述する。

次に動作について説明する。まず、通常再生時の説明
をする。磁気テープ（50）が通常再生速度で走行してい
る場合には、特殊再生用信号発生器（80）は特殊再生用
信号を発生せず、テープ引きアクチュエータ（61）は所
定の位置に固定される。この固定方法としては、機械的
に行ってもよいが、テープ引きアクチュエータ（61）に
ポジションセンサ（図示しない）を設け、クローズドル
ープによるポジション制御回路にて、電気的に位置を固
定することが望ましい。

テープテンションアクチュエータ（62）は、アクチュ
エータ（61）と同様に、初期状態においては所定の位置
に固定されるが、磁気テープ（50）のテープテンション
変動を抑えて一定値にするためのクローズドループによ
るテンション制御を行う。

このように、テンション制御をクローズトループによ
って構成したので、従来の機械的テンション制御より広
帯域となり、性能が向上している。なお、テンション制
御の原理の構成の動作の詳細は後述する。

次に、磁気テープ（50）の速度がヘッドアクチュエー
タ（76）によって補正可能な速度の領域でのDTF動作
は、いわば従来行われてきた高速特殊再生と全く同様の
方法で行われるので、その説明は省略する。この場合
も、特殊再生用信号発生器（80）は特殊再生用信号を出
力しない。ただ、従来例と異なるのは、トラックエラー
補正をヘッドアクチュエータ（76）とテープ引きアクチ
ュエータ（61）の両者で協働して行うためダイナミック
レンジの広いDTF制御となっている点である。

さて、この発明の主要部となる、磁気テープ（50）の
速度がヘッドアクチュエータ（76）によって補正不可能
な高速度の領域での動作について説明する。磁気テープ
（50）の速度がヘッドアクチュエータ（76）によって補
正不可能な高速度で動作している場合、従来の装置で
は、ノイズバーもしくはモザイクが再生画面に生じてい
た。

そこで、テープ引きアクチュエータ（61）及びテープ
テンションアクチュエータ（62）を、前述した原理に従
って動作させることにより、回転ドラム（51）上での磁
気テープ（50）の速度を、ヘッドアクチュエータ（76）
が補正可能な速度の領域まで、同期的に落とす。磁気テ
ープ速度がヘッドアクチュエータ（76）の補正可能な速
度の領域になっている期間、すなわち、原理説明で前述
した再生可能期間Ｔ′の間、第12図中の後に詳しく述べ
る広ダイナミックレンジなDTFで囲まれた一点鎖線、例
えばウォブリング法やパイロット法等の方式で構成され
た従来のオートトラッキング制御系により、磁気テープ
（50）上の記録トラックと磁気ヘッド（51）との相対位
置ずれ量、すなわちトラッキングエラーを補正する。な
お、トラックエラー信号は、既に公知であるウォブリン
グ法やパイロット法等によって得る。こうすることによ
り、再生可能期間Ｔ′においては、トラックずれによる
ノイズのない、良好な再生画面が得られることになる。

なお、再生可能期間Ｔ′においては、少なくとも１画
面を再生できる期間、すなわち1/f（秒）以上となって
いることは原理説明で既に述べたとおりである。

テープ引きアクチュエータ（61）及びテープテンショ
ンアクチュエータ（62）を駆動するための特殊再生用信
号は特殊再生用信号発生器（80）から出力されている。
例えばキャプスタンFG信号等のキャプスタンのテープ速
度信号とドラムPG信号を入力として、この２つの入力か
ら、特殊再生用信号発生器（80）は磁気テープ速度がヘ
ッドアクチュエータ（76）の補正不可能な速度になった
場合を検知する。そして、原理説明で述べた原理に基づ
いて、第７図に示したような速度パターンになるよう
に、テープ引きアクチュエータ（61）及びテープテンシ
ョンアクチュエータ（62）を動作する駆動電圧パターン
を出力する。

また、再生可能期間Ｔ′以外の期間では、再生画像が
得られないため、１サイクル周期毎に再生可能期間Ｔ′
で再生した良好な画面を画像メモリ等に再生しておき、
再生可能期間Ｔ′以外の期間中、記憶した画像を出力し
続ければ連続的な高速再生を可能とする。このようにす
れば、飛ばし見的、紙芝居的ではあるが、従来のサーボ
システムではノイズレス再生不可能であったテープ速度
においても、ノイズのない良好な再生画面が連続的に得
られる。

また、前述したようにテープテンションアクチュエー
タ（62）は、クローズドループにより、従来の機械式の
ものより広帯域なテープテンションサーボで常に動作し
続けているので、どのような状態においても磁気テープ
（50）が最適なテープテンションに保たれている。その
効果もあって、この発明の磁気再生装置は、低速から高
速まで広いテープ速度範囲において良好な再生画像を得
ることが可能となる。

なお、テープアクチュエータ（61）、（62）の運動は
第13図に示すように円弧状の運動をする構成になっても
かまわない。

DTF制御 以下に、この発明のDTF制御の動作を説明する。

第14図は本発明によるDTF制御の一例を示すブロック
図である。本発明では、磁気ヘッド（52）から得られる
再生信号から、従来例で示したパイロット方式によって
トラックエラー信号を検出し、このトラックエラー信号
にてヘッドアクチュエータ（76）及びテープ引きアクチ
ュエータ（61）を電気的に結合させてトラッキング制御
する２段結合制御方式を用いている。

第14図において、アクチュエータ（76）、（61）によ
るDTF制御出力は目標トラック位置と加算器（85）によ
り加算され、トラッキングエラー信号が補償器（86）を
介して両アクチュエータへ供給される。

前記補償器（86）の出力はヘッドアクチュエータ（7
6）へ直接供給されると共に、第14図において、ヘッド
アクチュエータ等価回路（87）及び補償器（88）そして
加算器（89）を通ってテープ引きアクチュエータ（61）
へ供給される。従って、等価回路（87）の出力はヘッド
アクチュエータ（76）の推定値を示すこととなる。ま
た、加算器（89）の他の入力には特殊再生信号が供給さ
れている。

一方、テンション制御系は、第12図に示したテンショ
ン推定器（92）及びテンションサーボ回路（83）を含
み、テンション推定器（92）による推定テンション信号
がテンションサーボ回路（83）に供給され、また前記DT
F制御系のテープ引きアクチュエータ（61）への駆動信
号がテンションサーボ回路（83）の出力と共に加算器
（91）に供給されている。

加算器（91）の出力はアクチュエータ（62）へ供給さ
れると共にアクチュエータ（62）のテンションローラが
テープから受ける推定テンションを出力するためのテン
ション推定器（92）へ出力されている。このテンション
推定器（92）の出力が前記減算器（90）に供給されてい
る。

テンション推定器（92）はテープテンションアクチュ
エータ（62）の入力電圧とテンションローラ（69）の変
位との関係を電気的に模擬し、実施例においては（入力
電圧）／（変位）伝達特性を用いて模擬が行われてい
る。

このような２段結合制御方式は、例えば1985年12月12
−13日に開催された光メモリシンポジウム′85の論文集
P203〜P208で公知となっており、光ディスクのトラッキ
ング制御の分野では、高精度広帯域で広ダイナミックレ
ンジな制御として知られている。

しかしながら、VTRのトラッキング制御の分野におい
ては、従来ではトラックエラー補正がドラム（50）に内
蔵されたヘッドアクチュエータ（76）のみで行われてい
たため、このような２段結合制御方式は応用不可能であ
った。本発明では、トラックエラー補正手段として新た
にテープ引きアクチュエータ（61）を設けたので、２段
結合制御方式の応用が可能となり、高精度広帯域かつ広
ダイナミックレンジなDTF制御系の構築が可能となっ
た。

第14図で示した実施例は、本発明をディジタルVTRに
適用した場合である。ディジタルVTRは記録情報量が増
大するため、高画質化、多機能化、長時間記録化といっ
た要求を実現するには、狭トラックピッチ化による高密
度記録が不可欠となる。一般に記録トラックは、主に機
械的要因によって生じるトラックの非直線性（以下、ト
ラック曲りという）をもっており、このような狭トラッ
ク化が進むと、トラックピッチがトラック曲り量より小
さくなるため、狭トラックを正確にトレースするために
は、少なくともトラック曲りの基本周波数の10倍以上の
制御帯域を持ったDTF制御に要求される。トラック曲り
の基本周波数は、ドラム回転周波数に依存するため例え
ばドラム回転周波数が1800rpmの場合、DTF制御系の要求
される制御帯域は300Hz以上となる。

そこで、制御帯域を広くとるために制御性の良いヘッ
ドアクチュエータ（76）が必要となり、本実施例では第
15図で示した電磁アクチュエータを用いている。

磁気ヘッド（52）は板バネ（93）によってコイルボビ
ン（94）に支持され、このコイルボビン（94）には励磁
コイル（95）が巻回されている。

コイルボビン（94）はその両端がシンバルバネ（9
6）、（97）により円筒状ヨーク（98）及び円板状ヨー
ク（99）、（100）に軸方向移動自在に支持されてい
る。コイルボビン（94）と各ジンバルバネ（96）、（9
7）の結合部には高分子材料からなるマウント部材（10
1）が設けられている。

前記コイルボビン（94）の内部には円柱型永久磁石
（102）、（103）が前記ヨーク（99）、（100）の間に
固定され、また両永久磁石間にはセンターヨーク（10
4）が設けられている。

従って、図示したヘッドアクチュエータ（76）は第85
図に示した従来のアクチュエータと同様に励磁コイル
（105）への励磁電流を適当に制御することによって所
望のヘッド（52）の移動を行うことができる。

また、図から明らかなごとく、ヘッド位置検知手段
（105）によってヘッド（52）の位置が常時光学的ある
いは電磁的に検出されている。

第15図において、制御性が良ければヘッドアクチュエ
ータ（76）として、バイモルフや他の素子を用いても何
ら問題はないが、本実施例は民生用ディジタルVTRであ
るので、安価なこと、信頼性が高いこと等を重視して電
磁アクチュエータを用いる。従来例で前述したように、
電磁アクチュエータを用いてもDTF性能と特殊再生性能
の両立は不可能である。ここで用いた電磁アクチュエー
タはDTF性能に重点をおいて構成となっている。すなわ
ち、第15図でいうジンバルバネ（96）、（97）の弾性係
数を大きくすることによって、機械的１次共振周波数を
上げて、1KHz程度の周波数まで位相０°フラットの特性
を得ている。しかしながら、このようにジンバルバネ
（96）、（97）の弾性係数を高くすると、共振ピークゲ
インが大きくなってしまい、制御性が劣化する。そこ
で、本実施例においては第15図で示すようなヘッドアク
チュエータ可動部の位置情報を位置検知手段（105）に
よって検知する。この位置信号とヘッドアクチュエータ
駆動電圧とを、ヘッドアクチュエータの（入力電圧）／
（変位）伝達特性を電気的に模擬した回路による速度推
定器に入力して、電磁アクチュエータ可動部の速度を推
定する。そして、この推定速度を電磁アクチュエータ駆
動コイル（95）に負帰還して電気的にダンピングをかけ
ることによって、高い周波数まで制御性のよいアクチュ
エータとしている。

このようなアクチュエータをヘッドアクチュエータ
（76）として従来のようなDTF制御性を構築すれば、た
しかに高精度広帯域なDTF制御系が実現されるが、DTF制
御性能を重視してジンバルバネの弾性係数を上げたた
め、大振幅駆動時には大電流が必要となり、その時の発
熱等の問題から可動振幅は狭く制限されてしまう。換言
すれば、ダイナミックレンジは下がってしまう。

そこで、本発明では、ヘッドアクチュエータには小振
幅補償を主として受け持たせ、新たに設けられたテープ
アクチュエータが大振幅補償を受け持つように、テープ
引きアクチュエータ（61）の構成を低域ゲインが大きく
とれる第16図に示すような支持バネのないボイスコイル
型電磁駆動アクチュエータとした。このテープ引きアク
チュエータ（61）の構成はハードディスクドライブ装置
のトラッキングアクチュエータであるスイングアームア
クチュエータで実用化されている磁気回路と同様なもの
である。第17図にテープ引きアクチュエータ（61）の磁
気回路、第18図に駆動原理そして第19図にはテープ引き
アクチュエータの断面が示されている。

ローラアーム（64）は駆動部（65）のヨーク（106）
に回動自在に軸支されており、このヨーク（106）には
永久磁石（107）が固定されている。

第17、18図から明らかなように、永久磁石（107）は
左右の着磁方向が逆となるように着磁されている。前記
アーム（64）の一端には可動コイル（108）が固定され
ており、このコイル（108）が永久磁石（107）の着磁方
向と垂直に移動可能である。

従って、コイル（108）に適当な電流を供給すれば、
コイル（108）と永久磁石（107）との電磁作用によって
パスローラ（63）を任意位置へ回動することができる。

図には、テープ引きアクチュエータ（61）を例示して
いるが、テープテンションアクチュエータ（62）も同様
の構造とすることが好ましい。

第21図にはアクチュエータのローラ位置センサの一例
が示されている。図において、アクチュエータの回動軸
（109）には鏡面部（109a）が設けられ、光源（110）か
らの光を鏡面（109a）にて反射し受光器（111）にてこ
れを受光する。

前記光源（110）はレーザ発振器とコリメータとの組
合わせ等から構成することが好適である。

従って、第20図から明らかなように、アクチュエータ
回動軸の回動角度が受光器（111）によって検出され、
これによってローラ（63）の位置を知ることができる。

このような構成のテープアクチュエータのトルク特性
は、第６図に示すように、変位角によらずほぼフラット
で、また、第21図のようにテープアクチュエータの（変
位角）／（電圧）周波数特性は高域まで機械共振がな
く、制御性が非常に良好となる。

本発明では以上のような、ヘッドアクチュエータ（7
6）とテープアクチュエータ（61）とを共通の制御系で
制御してトラックエラー補正を行うわけだが、この２段
結合制御の結合周波数（両アクチュエータによる各々の
制御ループのゲインが等しくなる周波数）は以下のよう
に決定される。広ダイナミックレンジが必要な高速特殊
再生時における機械的特性Ｅ（75）に起因する非線形誤
差によるトラックエラーの基本周波数は、主にテープ引
きアクチュエータ（61）の駆動パターン周波数によって
決定される。テープ引きアクチュエータ（61）は前述し
たように特殊再生時においてドラム回転周波数に同期し
た周波数、例えばXHzの三角波信号で駆動されるため、
トラックエラーのXHz以下の低域成分の振幅は大きくな
り、よってこの成分は主に可動範囲の広いテープ引きア
クチュエータ（61）が補正するようにしなくてはならな
い。

以上の理由から本実施例においては、結合周波数をXH
z付近にとる構成にした。本実施例においてＸ＝7.5Hzで
ある。逆に言えばこのように共通周波数を選べば、トラ
ックエラーの高域周波数成分は主に高域追従能力の高い
ヘッドアクチュエータ（76）に、低域周波数成分は主に
低域トルクが大きく低域追従能力が高いテープ引きアク
チュエータ（61）に分担させることができる。このよう
に、２段結合制御系は、１つの制御目標に対し、２つの
アクチュエータが同時に追従し、目標追従のための制御
能力が２つに周波数分割された構成になるので結合周波
数において各々のアクチュエータ制御系の位相差が180d
egであると全体のゲインが−∞dBとなる（反共振とい
う）問題がある。本実施例においては、テープ引きアク
チュエータ（61）の動きをヘッドアクチュエータ（76）
の動きに追従させる構成とし、さらに結合周波数での位
相補償量を極配置によって決定し系の安定化を図ってい
る。

なお、第14図に示した制御システムでは、トラックエ
ラー信号の直流成分あるいは低周波成分をテープ引きア
クチュエータ（61）のみが補正するので、補正量が制約
される場合がある。第22図は低周波成分の補正をテープ
引きアクチュエータ（61）とキャプスタンモータ（59）
またはリールモータ（56）で分担した実施例である。図
の制御システムでは、可動テープパスローラ（63）の位
置を検知し、その基準位置（例えば可動範囲の中心点）
からの誤差の直流成分をキャプスタンモータ（59）もし
くはリールモータ（56）にフィードバックする構成とな
っている。こうすれば、２段結合系の２つのアクチュエ
ータ（76）、（61）はそれらのの可動範囲内で常に動作
することになる。

DTF制御の動作 以上本発明のDTF制御の原理について述べたが、次に
動作について第14図のDTF制御系を書き直した第23図の
ブロックダイヤグラムを参照しながら述べる。

第23図は本発明の実施例におけるDTF制御を伝達関数
で表示したブロック図であり、ｓはラプラス演算子であ
る。

図において、（120）はトラックエラー信号を低域周
波数成分と高域周波数成分に帯域分離する手段を表す伝
達関数であり、高域成分はDTF制御系へ、低域成分はキ
ャプスタンモータ（59）またはリールモータ（56）へフ
ィードバックされる。符号（86）は補償フィルタを表す
伝達関数でありf₁（ｓ）＝1/（１＋T₁S）で表される一
次のローパスフィルタからなる。符号（121）はDTF制御
のサーボゲインを調整するアンプゲインを表す伝達関数
である。ヘッドアクチュエータ（76）は（入力電圧）／
（変位）特性を表す伝達関数で示され、K_Hzはトルク定
数、R_Hはコイル抵抗、m_Hは可動部質量、C_Hは粘性係数、
R_Hは弾性係数を示す伝達係数である。（87）はヘッドア
クチュエータ（76）の周波数特性を電気的に模擬したフ
ィルタの伝達関数であってアクチュエータ（76）の等価
回路を表す。（88）は補償器を示す伝達関数であり、 f₂（ｓ）＝（１＋n₂T₂S）／（１＋T₂S）で表されるリー
ド・ラグフィルタである。（122）はアンプゲインを示
す伝達係数である。テープ引きアクチュエータ（61）は
（入力電圧）／（変位角度）特性を表す伝達関数で示さ
れ、K_Hzはトルク定数、R_Tはコイル抵抗、J_Tは回動部イ
ナーシャ、C_Tは回動部の粘性係数を示す。（75）は第10
図で示したテープ引きアクチュエータ（61）の変位角と
記録トラック幅方向の変位量との関係を示す回動角βに
関する非線形関数であり、回動角が限定された狭い範囲
例えばアクチュエータ（76）の変位角と記録トラック幅
方向のβ₀付近で使用する場合、f₃（β）＝｛df
₃（β₀）｝/dβ＝constsntと近似可能である。ポジショ
ンセンサ（66）は（電圧）／（変位角度）特性を表すセ
ンサゲインを示す伝達係数で表される。（124）はテー
プ引きアクチュエータ（61）を電気的に位置固定するた
めのポジション制御ループを安定化するための補償フィ
ルタを表す伝達関数であり、f₄（ｓ）＝（１＋n₄T₄S）
／（１＋T₄S）で表されるリード・ラグフィルタであ
る。（125）は上記ポジション制御ループのループゲイ
ンを決めるアンプのアンプゲインを表す伝達係数であ
る。

DTF制御の動作 磁気ヘッドの再生信号からパイロット方式等によって
得られたトラックエラー信号は、カットオフ周波数が数
Hzのローパスフィルタ（120）を通って、その低域成分
がキャプスタンモータ（59）またはリールモータ（56）
へフィードバックされる。また、同時にトラックエラー
信号は数Hzの低域カットオフ周波数をもった一次遅れフ
ィルタからなる補償器（86）によって位相補償され、増
幅器（121）によって増幅され、ヘッドアクチュエータ
（76）のドライブアンプ（図示しない）に供給され、ヘ
ッドアクチュエータ（76）をドライブする。この結果、
磁気ヘッド（52）が移動され、第１の制御ループが閉じ
ている。また増幅器（121）の出力はヘッドアクチュエ
ータ（76）の（入力電圧）／（変位）特性を電気的に模
擬したフィルタ、ここではカットオフ周波数がヘッドア
クチュエータ（76）の一次共振周波数となる２次遅れフ
ィルタであるヘッドアクチュエータ等価回路（87）に入
力される。その出力信号は、第１の制御ループを含む２
段制御ループが安定になるように、補償器（88）へ送ら
れる。

例えばこの信号は第24図に示すように制御系の極がす
べて負のリアル軸領域に配置されるように（収束ポール
ポジッショニング）、伝達関数T₂及びn₂を定められたフ
ィルタ、f₂（ｓ）＝（１＋n₂T₂S）／（１＋T₂S）からな
る補償器（88）に送られる。補償器（88）の出力は前述
した第１のループとXHzで結合するようなゲインに増幅
器（122）によって増幅される。そして、この出力はテ
ープ引きアクチュエータ（61）の位置制御ループの加算
器（123）、特殊再生用信号加算器（89）を介してドラ
イブアンプ（図示しない）に供給され、テープ引きアク
チュエータ（61）をドライブする。この結果、第14図で
示した機械的特性Ｅ（75）を介して磁気テープ（50）が
送行方向に移動されトラックエラーが補正されるように
第２の制御ループが閉じていることが理解される。

本発明では以上の２つの電気的に結合された２段階結
合制御ループによって、高精度広帯域かつ広ダイナミッ
クレンジなDTF制御が実現される。そのオープンループ
特性を第25図に示す。

本発明の実施例である第23図のシステムにおいては、
トラックエラーの直流成分の一部をテープ引きアクチュ
エータ（61）が補正する構成になっている。そして、テ
ープ引きアクチュエータ（61）の可動範囲が限られてい
るため、トラックエラーの直流成分の残りはキャプスタ
ンモータ（59）もしくはリールモータ（56）にフィード
バックされている。もちろん、その際のサーボゲインは
テープ引きアクチュエータ（61）のみの２段結合制御系
よりもハイゲインになるように構成される。

こうすれば２段結合制御系の２つのアクチュエータ
（76）、（61）は、直流成分の補正をほとんどなくてす
むため常に可動範囲内で動作する。

しかしながら、本発明の実施例によれば、トラックエ
ラーの低域成分をテープ引きアクチュエータ（61）にフ
ィードバックして磁気テープ（50）を走行方向に移動さ
せてDTF制御を行うため、原理的にテンション変動が生
じる。そこで本発明の実施例においては、第14図に示す
ようにテープ引きアクチュエータ（61）のドライブ電圧
をテープテンションアクチュエータ（62）にも加える。
これによっていかなるモード（例えば通常再生モードや
高速特殊再生モード）においても２つのテープアクチュ
エータ（61）、（62）が差動動作するように構成してい
る。これは、すなわちテープ引きアクチュエータ（61）
のトラッキング動作に起因するテンション変動を抑圧す
るためである。しかし２つのテープアクチュエータ（6
1）、（62）の電気−機械特性及び各ローラ、ガイドピ
ン配置が完全に等しい場合には正しい抑圧ができるが、
実際は種々の電気的、及び機械的なバラツキによって２
つのテープアクチュエータ（61）、（62）に等しい電圧
を加えたとしても一般的には全く同じように動作させる
ことは不可能である。よって実際にはテンション変動が
生じる。本発明ではこの後に詳細に説明を行うクローズ
ドループによるテンション制御方式によって上記テンシ
ョン変動を補正し、いかなるモードにおいても最適テン
ション値に制御する。

テンション制御動作 次に本発明の実施例のテンション制御の動作について
説明する。

従来のテンション制御においては、第84図のテンショ
ン制御アーム（21）がバネ（22）の力とテープのテンシ
ョンとでつり合う事により、テンション制御アーム（2
1）の変位量がテンションに相当するとして、この変位
量を検出テンション値としてリールモータ（６）にフィ
ードバックしている。

しかし厳密に言うと、バネ支持されたテンション制御
アーム（21）の変位がテープテンションに比例するの
は、バネ支持されたテンション制御アーム（21）のバネ
共振周波数までで、バネ共振周波数を超えると、テンシ
ョン制御アーム（21）に加わるテンション変動と、テン
ション制御アーム（21）の位置変動の位相がずれてく
る。実際にはバネ共振周波数において90度、さらに高い
周波数では180度ずれる。このため従来のテンション制
御は、テンション制御アーム（21）を含むバネ支持系の
位相シフトにより制御帯域が制限されていた。これは、
すなわち、テンション制御アーム（21）で検出できるテ
ンションが、テンション制御アーム（21）を含むバネ支
持系のバネ共振周波数以下であることを示している。も
ちろんこのバネ共振周波数を上げるためにテンション制
御アームを軽くしたり、バネ定数を強くしたりすること
が考えられる。しかしながら、テンション制御アームを
軽くするには限界があり、また、バネ定数を大きくする
と、テンション変動があっても、テンション制御アーム
（21）があまり動かなくなるため、検出精度が劣化す
る。

そこで、本発明の実施例ではテンション制御アームを
機械的なバネ支持をせず、電気的に位置制御をかけるこ
とによって、いわば電気的なバネ支持をした。また、電
気的な位置制御の制御帯域と無関係にテンションを広帯
域に検出可能とし、この結果、てテンション制御も高精
度に行った。この方法を第26図に示した。

第26図は本発明の実施例によるテンション制御方式を
示すブロック図である。図において、（126）は（発生
トルク）／（入力電圧）特性を示すテンションアクチュ
エータ（62）の電気的特性である。（127）は（変位角
度）／（供給トルク）特性を示すテンションアクチュエ
ータ（62）の機械特性である。（128）はテンションア
クチュエータ（62）のアーム（70）のうで長さやテンシ
ョンローラ（69）と固定テープパスローラ（73）、（7
4）との幾何学的位置関係及び磁気テープ（50）の長さ
方向の（応力）／（ひずみ）特性及び磁気テープ（50）
の断面積等の諸特性によって定まるテーア機械特性Ｆで
ある。（129）は固定テープパスローラ（73）、（74）
とテンションローラ（69）との幾何学的位置関係及び磁
気テープ（50）とテンションローラ（69）との力のつり
あい及びテンションローラ（69）とテンションアクチュ
エータ駆動部（71）の回動軸との幾何学的位置関係等の
諸特性によって定まる走行パス機械特性である。

（130）はテンションアクチュエータ（62）を基準位
置に電気的に固定するための位置制御回路である。（13
1）はテープテンションアクチュエータ（62）を駆動す
るためのドライバである。（132）はテープテンション
アクチュエータ（62）に入力される駆動電圧もしくは駆
動電流とポジショセンサ（72）からの検出変位量よりテ
ープテンションを電気的に推定するテンション推定器で
ある。（133）及び（134）はテンション推定器（132）
からの推定テンション値と基準テンション値との差出
力、すなわち外乱テンション量をループが安定になるよ
うにテンションアクチュエータ（62）及び供給リールモ
ータ（55）にフィードバックするための補償回路であ
る。（135）は供給リールモータ（55）を駆動するため
のドライバである。

（136）はリールモータ（55）の回転角度変化がおよ
ぼすテープテンション変動特性を表すテープ機械特性Ｇ
である。（137）はテンション推定器（132）からの推定
テンション値と基準テンション値との差をとる減算器で
ある。（138）はポジション制御回路（130）からの位置
制御信号と補償回路（133）からのテンション制御信号
とを加算する加算器である。

第26図において、テンションアクチュエータ（62）の
角度変化によるテンション値変動とリールモータ（55）
の回転角変化によるテンション変動との合計したもの
に、テンション外乱（テープが受ける軸及びドラムから
の動摩擦や、テープの摩擦係数変動によって発生するも
の、及び外部からのテープ長さ方向の外乱力）を加えた
ものがトータルの磁気テープ走行系のテンションとな
る。従って、このテンションに基づいて、テープテンシ
ョンアクチュエータ（62）が変位される。

テープテンションアクチュエータ駆動部（71）の磁気
回路は既に第17図で示したが、以下に更に詳しく説明す
る。可動コイル（108）の回動面と垂直な方向に着磁さ
れ、可動コイル（108）の回動アーク方向に対して着磁
方向が逆に２分割された永久磁石（107）とヨーク（10
6）によって磁気回路が閉じている。従って可動コイル
（108）の回動面と垂直な方向に高磁束密度が得られ
る。この可動コイル（108）に電流を流すと第18図の（1
08a）、（108b）で示した部分に生じたフレミングの左
手の法則による力によって可動コイル（108）は回動す
る。さらにアーム（70）あるいはテンションローラ（6
9）の変位量を計測するために、前述した第20図のよう
な光学的な位置センサが設けられている。

この第20図で示した構成は、テンション変動基本波が
高周波でかつ広ダイナミックレンジな場合に好適であ
る。テンション変動基本波が比較的低周波でかつ振幅が
小さい場合は発光部（110）をより安価なLEDにしたり、
受光部（111）をより安価な２分割検知器にしたりして
もよいことはいうまでもない。また、第27図、28図に示
すようにより安価な磁気的手段によって位置を検知して
もよい。

第27図において、励磁コイル（108）と一体にホール
素子（140）がアームに設けられ、第12図に示した永久
磁石（107）と協働してテンションローラ（63）の回動
位置を電気的に検出することができる。

また、第28図においては、前記駆動コイル（108）に
は回動軸（109）の反対側でホール素子（141）が設けら
れ、位置検出用に固定された永久磁石（142）と前記ホ
ール素子（141）とが協働してテンションローラ（63）
の位置を電気的に検出することができる。

以上のような構成によってテープテンションアクチュ
エータ（62）は電磁力により駆動されかつ自身の変位量
を検出することができる。

本発明の実施例では、上記テンションアクチュエータ
（62）の伝達特性（駆動電流／変位）を電気的に内含す
る（現代制御理論）同一次元オブザーバを構成（以下テ
ンション推定器と称することにより、上記テンションア
クチュエータ（62）に加わるテープテンションを従来の
第81図に示すような機械式テンション検出機構に比べ十
分広帯域に検出することが可能となる。

以上の原理をさらに詳しく説明する。上記テンション
推定器（132）の伝達関数が第29図に示される。

第29図は第26図のテンション制御装置のブロック図を
制御理論の伝達関数に直したものであり、ｓはラプラス
演算子である。

（126）はテンションアクチュエータ（62）における
コイル抵抗Ｒと電磁駆動部の力定数K_τとを含む伝達関
数、（127）はテンションアクチュエータ（62）の可動
部イナーシャＪ粘性係数Ｃを含む伝達関数、（128）は
テンションアクチュエータ（62）の回転角変動に対する
テープテンション変動の伝達特性を示す伝達関数、（13
1）はテープテンションがテンションアクチュエータ（6
2）に与えるトルクの伝達特性を示す伝達関数である。

（130a）はテンションアクチュエータを基準位置に電
気的に固定するためのポジション制御ループの位置セン
サ（72）からの位置信号と基準位置信号P_Nとの差である
位置誤差信号を補償するための補償回路である位相進み
フィルタ、（130b）はポジション制御フィードバックル
ープのループゲインを定めるアンプゲインである。（13
3a）はテンション制御系における制御帯域内の比較的高
い周波数成分をテンションアクチュエータ（62）にフィ
ードバックするための補償回路（133）の１部であるハ
イパスフィルタ、（133b）はテンションアクチュエータ
（62）に対するフィードバックループのループゲインを
定めるためのアンプゲインである。（134a）は上記テン
ション制御系における制御帯域内の比較的低い周波数成
分を供給リールモータ（55）にフィードバックするため
の補償回路の１部であるローパスフィルタ、（134b）は
リールモータ（55）に対するフィードバックループのル
ープゲインを定めるためのアンプゲインである。（55
a）はリールモータ（55）のコイル抵抗R_Lとトルク定数K
_LZとを含む伝達係数、（55b）はリールモータ（55）の
回転イナーシャJ_Lを含む伝達関数である。（136）はリ
ールモータ（55）の角度変化がテープテンションに及ぼ
す影響を表す（テープテンション）／（角度）特性を示
す伝達関数である。

（150）は上記伝達関数（126）を電気的に模擬した伝
達関数、（151）は伝達関数（152）と共に制御論理の等
価変換により上記伝達関数（127）を電気的に模擬した
伝達関数である。（153）及び（154）はテープテンショ
ンアクチュエータ（62）の特性を電気的に模擬した伝達
関数（150）、（151）、（152）の動特性を実際のテン
ションアクチュエータ（62）と一致させるためにポジシ
ョンセンサ（72）の出力と伝達関数（150）、（151）、
（152）の出力との差が零に収束するようにフィードバ
ックされたオブザーバ（テンション制御系）のフィード
バックゲインである。（155）は伝達関数（131）の逆特
性で表される伝達関数である。

第29図において、テンションアクチュエータ（62）に
入力される駆動電圧を、コイル抵抗Ｒ、力定数K_τを模
擬したブロック（150）に入力すると、テンション推定
器（132）内の出力ｂ′は実際のテンション制御機構の
駆動力ｂを推定した値となっている。伝達関数（151）
及び（152）をまとめると となる。伝達関数（151）及び（152）はテンションアク
チュエータ（62）の機械特性伝達関数（127）を模擬し
ており、伝達関数（150）の出力であるｂ′を入力する
と（152）の出力であるｄ′はテンションアクチュエー
タ機構部（127）の回転角ｄを推定した値となるはずで
ある。しかし伝達関数（151）及び（152）は内部に積分
器をもっており、周波数特性上ではテンションアクチュ
エータ（62）内の伝達関数（127）の特性と同じであっ
ても、動特性が、上記積分器の初期値の違い等によって
同じにならない。そこでポジションセンサ（72）で検出
した実際の変位量ｄ″とテンション推定器（132）内の
推定値ｄ′との差ｅをゲインF₁及びF₂でフィードバック
して、周波数特性のみならず、動特性も実際のテンショ
ンアクチュエータ（62）に一致するように構成した。

以上の構成は、現代制御理論の同一次元オブザーバの
構成としてよく知られている。テンションアクチュエー
タ（62）のモデルにおける積分器（ラプラス変換におけ
る1/S）を含む伝達関数（151）と（152）の入力にそれ
ぞれF₁、F₂のゲインのループでフィードバックしている
のは、オブザーバの収束性を自由に決定するためであ
る。一般的に、制御対象の駆動電圧と変位を入力とする
同一次元オブザーバは、その内部の推定速度を求めるた
めに使用される。制御対象にオブザーバの動特性及び静
特性（周波数特性）が適合した状態において、同一次元
オブザーバのフィードバックゲインF₁、F₂を、制御対象
の極を示す第30図の（156）に比べてオブザーバの極（1
57）が十分大きく（負の実数の値が大きく）なるよう
に、ハイゲイン（F₁、F₂の値を大きく）にすると、テン
ションを推定できる。この時、動特性が一致しているた
め変位出力であるｄ′は ｄ′≒ｄ …（２） が成立する。

第30図は本制御系の極配置を示す図で、（156）はテ
ンションアクチュエータ（62）の極、（158）は本制御
系の位置制御フィードバックループの極、（159）は本
制御系のリールモータ（55）へのフィードバックループ
の極、（160）は本制御系におけるテンションアクチュ
エータ（62）へのフィードバックループの極、（157）
はテンション推定オブザーバの極であり、横軸は実数
値、縦軸は虚数軸を示す。

また伝達関数及びそのモデル（150）には積分器が含
まれないため駆動力ｂ′は ｂ′≒ｂ …（３） が成立している。また制御対象と、オブザーバ内モデル
の動特性が一致していることから、変位のみならず、速
度及び加速度も一致しており、このことより加速度をＭ
倍した値であるテンションアクチュエータ（62）のアー
ムに加わる力ｃ′も ｃ′≒ｃ …（４） が成立する。

もともとのテンションアクチュエータ（62）において
は、 駆動力ｂにテンションによるトルクａを加えるとテン
ションローラ（69）に加わるトルクｃと成る ｂ＋ａ＝ｃ …（５） が成立しているため 式（２）〜式（５）より ｂ′＋ａ＝ｃ′ ……（６） となりｂ′−ｃ′＝ａすなわち ａ′＝ａ …（７） となる。このことは、オブザーバ内の信号経路ａ′はテ
ンションによるトルクを表していることとなり、これを
取り出すことにより、テンションによるトルクを検出す
ることができる。

テープテンションと、テープテンションがテンション
アクチュエータ機構部に与えるトルクとの関係は第31
図、及び第32図に示すようになる。

第31図はテンションローラ（69）と磁気テープ（50）
との力のつりあいを示す概略図であり、図中K₁は磁気テ
ープ（50）の長手方向の縦弾性係数、C₁は磁気テープ
（50）の粘性係数を示す。またT_Nはテンション値、T_Gは
外乱テンション値を示す。

第32図はテンションローラ（69）と固定テープパスロ
ーラ（73）、（74）との位置とアーム（70）のうで長さ
の機械的位置関係を示す図である。

静的にみれば、第31図に示すように、可動テンション
ローラ（69）がテープ（50）から受けめる力は２（T_N＋
T_G）で与えられる。しかし、実際の磁気テープ（50）は
剛体ではなく、粘弾性体と考えられるので、テープテン
ション値も時間と場所をパラメータとして変化する関数
として考える必要がある。本発明の実施例の場合、この
ようなテープの長さ方向の動特性の影響をできる限り受
けないよに第１図に示すようにテンション制御したい回
転磁気ヘッド（52）と実際に制御する作用点であるテン
ションローラ（69）間のテープ長さを短くする構成をと
っていることも特徴の１つである。また実際のテンショ
ンローラ（69）と磁気テープ（50）との関係は第31図の
ように180°巻き付けでかかっているのではなく第32図
のように180°未満の巻き付け角でかかっている。この
巻き付け角を18°−２θ₁（θ₁は正の角度）とすると、
テンションローラ（69）にかかる力は2cosθ₁（T_N＋
T_G）となる。また同図に示すようにテンションローラ
（69）はうで長さｒのアーム（70）を介してアクチュエ
ータ駆動部（71）の回転軸に連結されているので、この
テンションローラ（69）にテープテンションによってか
かるトルクは で表される。よって第29図の外乱テンションを含むテー
プテンション値aa（＝T_N＋T_G）とテープテンションがア
クチュエータ（62）に与えるトルクａとの関係は ａ＝2r cos θ₁aa …（９） で与えられる。逆に推定テープテンショントルクａ′に
よるテープテンション推定値ａ′ａ′はａ′に（131）
のf₈の逆特性をかけてやれば良いので、 となる。

以上のようにして、テンションを推定によって検出す
ることができる。なお、テンション推定器（132）のテ
ンション推定能力はオブザーバがモデルマッチングして
いるとき、２つのフィードバックゲインF₁、F₂に依存
し、 となる。主にF₁は推定可能な周波数を定めF₂はオブザー
バループの安定性を定める。本実施例のテンション推定
器（132）のテンション推定能力を第33図を示す。この
場合外乱推定能力は約1KHz程度となっている。

推定したテンションaa′はテンションの最適値である
基準テンションT_Nと比較され、テンションエラーすなわ
ち外乱テンションT_Gが検出される。外乱テンションT_Gの
高周波成分のみをハイパスフィルタ（133a）によって取
り出し、位相補償及び増幅を含んだ伝達関数f₅でテンシ
ョンアクチュエータ（62）にフィードバックする。また
同時に低域成分をローパスフィルタ（134a）で取り出
し、ゲインG₆で供給側リールモータ（55）にフィードバ
ックする。ここで以上のように周波数帯域を分けたの
は、一般的にテンションアクチュエータ２（62）はリー
ルモータ（55）に比べ機械的時定数が小さく高帯域な制
御に向いている反面、可動範囲が制限されており、直流
近くの大きなテンション変動の制御ができないからであ
る。この際の上記伝達関数f₅（Ｓ）及びf₆（Ｓ）は第30
図の極配置において例えばテンションアクチュエータ
（62）へのテンション制御ループ極（160）、リールモ
ータ（55）へのテンション制御ループ極（159）がオブ
サーバの極（157）よりも原点に近い位置になるように
選ばれる。

またこの時の推定外乱量の過渡的な挙動は第34図のよ
うになり、一定時間後に実際のテンション値（Tr）と推
定量（Tp）とが一致する。

第34図はテンション推定器（132）の推定テンション
量（Tr）と実際のテープテンション変動（Tp）とを、テ
ンション推定器（132）の動作開始からの過渡特性を見
たもので、横軸は時間、縦軸はテンション力を示す。

第35図は本テンション制御系のオープンループ特性図
であり、第35図は縦軸がゲイン、横軸が周波数、第35図
は縦軸が位相、横軸が周波数を示す。

以上、本発明の実施例に係るテンション制御の原理及
び説明を行った。

以上のようなテンション外乱を推定する方法を用いて
テンション制御すると、推定テンションが従来のテンシ
ョン制御機構におけるテンション制御アームの変位量で
代用するよりも、はるかに高い周波数まで正確に検出し
ていることになるため、極めて広帯域なテンション制御
が実現できる。

また、このようなテンション制御は、単純な１入力１
出力のフィードバックループと異なり、ループが複雑に
からみあっているため演算量が多い。もちろんオフセッ
トやドリフトの少ないオペアンプ等を用いて積分器、ア
ンプ、加減算器をアナログ回路で構成することも可能で
あるが、オフセットやドリフトの少ないオペアンプが高
価であることや、回路規模が大きくなることからマイク
ロコンピュータ等でディジタル的に演算する方が望まし
い。

そこで第29図の制御システムをマイクロコンピュータ
で構成した場合、ハードウェア構成は第36図のようにな
り、きわめて少ないハードウェアで実現できる。第36図
において（161）はセンサーアンプ、（162）はセンサー
アンプ（161）からのアナログ信号をディジタル信号に
変換するためのアナログ／ディジタル変換器、（163）
は第29図の伝達関数に基づいてテンション推定や補償を
ディジタル的に行うマイクロコンピュータ等で実現され
る高速演算回路である。（164）はテンション制御機構
の駆動電流を電圧として取り出すための電流／電圧変換
回路、（165）は電流／電圧変換回路（164）のアナログ
出力をディジタル信号に変換するためのアナログ／ディ
ジタル変換器である。（166）、（167）は高速演算回路
にて演算された結果をアナログ出力に変換するためのデ
ィジタル／アナログ変換器である。

第36図で示した構成において、高速演算回路（163）
でのディジタル演算において演算されるテンション推定
のアルゴリズムを示すフローチャートの一例を第37図に
示す。なお、第37図で示した積分要素Σは第38図のブロ
ック図の構成でもって実現される。

以上説明したように上記実施例によれば、テンション
アクチュエータ（62）によりテンション変動の高周波領
域を抑圧し、リールモータ（55）によりテンション変動
の低周波領域を抑圧するのでテンション制御精度が向上
し、高精度広帯域かつ広ダイナミックレンジなテンショ
ン制御系が実現できる。

このように、本発明では、第14図に示すように２段結
合制御方式によるDTF制御と外乱オブザーバを用いたテ
ンション制御を用いて、各々の制御系を高精度広帯域か
つ広ダイナミックレンジ化しているので、通常再生モー
ド時だけでなく高速特殊再生モード時においても良好な
再生が可能である。

なお、上記実施例においては、テンションアクチュエ
ータ（62）はVTRデッキの表側（回転ドラムがある側）
に設置されている例を示したが、デッキサイズの制約等
を考慮して、第39図に示すようにデッキの裏面に設置し
ても良い。またテンションアクチュエータ（62）の磁気
回路をデッキ内蔵にして、コンパクトな構成にしても同
様の効果が得られる。

次に、この発明の主要部となる磁気テープ（50）の速
度がヘッドアクチュエータ（76）によって補正不可能な
高速特殊再生時の動作について説明する。

磁気テープ（50）の速度がヘッドアクチュエータ（7
6）によって補正不可能な高速度で動作している場合、
従来の装置では、ノイズバーが再生画面に生じる、もし
くはモザイク画面となっていた。そこで、テープ引きア
クチュエータ（61）及びテープテンションアクチュエー
タ（62）を、前述した原理に従って動作させることによ
り、回転ドラム（51）上での磁気テープ（50）の速度を
ヘッドアクチュエータ（76）が補正可能な速度の領域ま
で、例えば通常再生速度まで間欠的に落とす。磁気テー
プ速度がヘッドアクチュエータ（76）の補正可能な速度
の領域になっている期間、すなわち、原理説明で前述し
た再生可能期間Ｔ′の間、例えば第10図の機械特性によ
って速度が変動し、トラックエラーパターンがヘッドア
クチュエータ（76）の補正可能領域を超える最悪の場合
においても、前述した本発明の２段結合によるDTF制御
方式によってトラックエラーの補正が可能となる。

こうすることによって、再生可能期間Ｔ′において
は、トラックずれによるノイズのない良好な再生画面が
得られる。なお、再生可能な期間Ｔ′においては、少な
くとも１画面を再生可能な期間、すなわちm₀/f（m₀は２
以上の整数）（秒）以上となっていることは原理説明で
既に述べたとおりである。また、テープアクチュエータ
（61）、（62）を駆動するための特殊再生用信号を出力
するのが特殊再生用信号発生器（図示しない）である。
ここでは例えばキャプスタンFG信号等のキャプスタン部
でのテープ速度情報とドラムPG信号を入力して、この２
つの入力信号から原理説明で述べた原理に基づいて、第
７図に示した速度パターンになるように、ディジタル的
にテープアクチュエータ（61）、（62）を動作させる駆
動電圧パターンを出力する。この特殊再生用信号発生器
のハード構成は簡単なディジタル回路にて実現できるが
ここではその説明は省略する。

また、再生可能期間Ｔ′以外の期間では、再生画像が
得られないため、１サイクル周期毎に再生可能期間Ｔ′
で再生した良好な画面を画像メモリに記憶しておき、再
生可能期間Ｔ′以外の期間中、記憶した画像を出力し続
ければ良い。このようにすれば、飛ばし見的、紙芝居的
ではあるが、従来のサーボシステムではノイズレス高速
再生不可能であったテープ速度においても、ノイズのな
い良好な再生画面が連続的に得られることになる。ま
た、前述したようにテープテンションアクチュエータ
（62）は、クローズドループにより、従来の機械式のも
のより広帯域なテープテンションサーボで常に動作し続
けている。従って、どのような状態においても磁気テー
プ（50）が最適なテープテンションに保たれているのは
いうまでもない。その効果もあって、この発明の磁気再
生装置は、低速から高速まで広いテープ速度範囲におい
て良好な再生画像を得ることが可能となる。

第２実施例 次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第40図は本発明の第２の実施例を示すDTF制御系のブ
ロック図である。本発明の第１の実施例と異なる点はテ
ープ引きアクチュエータ（61）に、本発明の第１の実施
例でテンション検出に使用した現代制御理論の外乱オブ
ザーバで構成されるテンション推定器（132）と同じも
のを設けた所である。

この外乱オブザーバをテープ引きアクチュエータ外乱
推定器（170）とする。この外乱推定器（170）の原理・
構成は第41図に示すように、第１の実施例でのテンショ
ン推定器（132）と全く同じであるのでその説明を省略
する。

テープ引きアクチュエータ外乱推定器（170）の出力
であるアクチュエータ駆動部（65）に加わる推定外乱ト
ルクは、その外乱トルクが打ち消されるように回路（17
1）でテープ引きアクチュエータ電気特性K_Tτ／R_Tの逆
特性回路（149）で（Ｒ′_T）／（Ｋ′_Tτ）倍されて正
帰還される。その時の外乱抑圧特性は第42図に示すよう
になる。

このようにテープ引きアクチュエータ（61）に外乱を
打ち消すように新たに外乱抑圧ループを構成すると、VT
Rデッキが例えば車載されて揺すられる場合等の外部か
らの外乱に対いて、外乱抑圧ループの抑圧制御帯域まで
の外乱（第42図の例では約1KHz）に対してはテープ引き
アクチュエータ（61）はあたかも外乱がないかのように
位置固定される。テープ引きアクチュエータ（61）はヘ
ッドアクチュエータ（76）に比べ、可動部質量も大き
く、また外乱を受けやすい片持ちアーム方式であり、か
つバネ支持されていないので、外部外乱に対して弱い系
であるので、この方式は特に有効である。

このように制御系に構成すれば、デッキが揺すられる
といった突発的な外乱に対してもテープアクチュエータ
（61）は振れることがなくなるのでDTF制御が常に安定
に動作する。

以上のように、この発明によればトラックエラー補正
手段を新たにドラム外のテープ走行経路中の可動ローラ
として設けられている。また、DTF制御方式を高精度広
帯域でかつ広ダイナミックレンジな２段結合方式で行っ
ている。更にテンション検知を外乱オブザーバによって
行い高精度広帯域かつ広ダイナミックレンジなテンショ
ン制御を構成している。従って、通常再生において良好
な再生が可能なだけでなく、広範囲の異速度再生におい
ても同様に良好な再生が可能なシステムが得られる利点
がある。

第３実施例 前述した各実施例において、テープ引きアクチュエー
タとテープテンションアクチュエータによって、磁気ヘ
ッドのDTF制御を補助し、あるいは高速ノイズレス再生
動作を行うことが理解されたが、本発明は、前記テープ
テンションアクチュエータのみを用いて最適なテンショ
ン制御を行うことができ、以下にこのテープテンション
制御の好適な第３実施例を説明する。

第３実施例においても、テープテンションアクチュエ
ータの構造は前記各実施例と同様であり、またテンショ
ン制御も前記各実施例と同様に入力電圧と変位の関係を
推定した、フィードバック系を作ることにより広帯域で
かつ高精度の制御が行われる。

テープテンションアクチュエータの構造 第43図には前述した実施例におけるテープテンション
アクチュエータ（62）と同様の構成が示されている。

図において、テープ供給リール（200）から巻き出さ
れたテープ（201）は固定パスローラ（202）、（203）
を通って回転ドラム（204）に導かれている。

テープテンションアクチュエータ（205）は揺動アー
ム（206）を含み、その一端に設けられたテンションロ
ーラ（207）が図の矢印方向に移動してこれに接触する
テープ（201）のテンションを任意に調整することがで
きる。

揺動アーム（206）の回転軸は符号（208）で示されて
おり、またその他端には永久磁石（209）が接続されて
おり、この永久磁石（209）の周囲には励磁コイル（21
0）が固定配置されており、この結果、励磁コイル（21
0）に所定の励磁電流を供給することによって、永久磁
石（209）は任意位置に移動制御される。

図において、励磁コイル（210）はヨーク（211）に固
定されており、このヨーク（211）が外部への洩れ磁束
を防ぐ磁気シールド効果も有する。前記揺動アーム（20
6）はジンバルバネ（212）等によって揺動自在に支持さ
れている。

図において、このようなテンションアクチュエータ
（205）は模式的に示されているが、その具体的な構造
は、前述した第15、16、19図と同様の構成とすることが
できる。

第44図には本実施例の他の変形例が示されている。こ
の変形例は、永久磁石（209）にテンションアーム（21
2）が直接接続されていることであり、テンションアー
ム（212）及びテンションローラ（207）は図示の如く直
接運動をする。

本実施例においても、テンションローラ（207）の位
置は常に検出され、これを基準値あるいは外乱推定出力
と比較して所定のテンション制御が行われる。第45図は
前記第43図に示したテープテンションアクチュエータ
（205）の位置センサを示す。

位置センサ（214）はレーザダイオードあるいはLEDな
どからなる発光器（215）とフォトダイオードなどから
なる二分割受光器（216）を含む。

また、揺動アーム（206）には前記発光器（215）から
の光を反射する反射ミラー（217）が設けられており、
この反射光がレンズ（218）によって平行光に変換され
受光器（216）に入射する。

従って、揺動アーム（206）の揺動によって、受光器
（216）への入射光量あるいは位置が異なり、これによ
ってテンションローラ（207）の位置を電気的に検出す
ることができる。

第46図は位置センサの他の実施例であり、位置センサ
（214）は発光器（219）、コリメータレンズ（220）そ
して受光器（221）を含み、これらの各部はホルダ（22
2）によって固定支持されている。

一方、揺動アーム（206）には光遮蔽部（207a）が設
けられ、この光遮蔽部（207a）が発受光器間をインタラ
プトすることによって電気的な位置検出を行うことがで
きる。

前記位置検出は磁気センサによっても可能であり、第
47図にはこのような磁気的位置センサの一例が示されて
いる。

図において、揺動アーム（206）には永久磁石（223）
が固定されており、この磁石（223）近傍には２個のホ
ール素子（224）、（225）が固定され、両素子の出力を
差動アンプ（226）によって比較することにより、所望
の位置信号を得ることができる。

このような磁気的位置センサは第48図に示されるよう
にテンションアクチュエータ（205）に組み込まれる。

すなわち、図のアクチュエータ（205）は第44図と同
様であり、そのテンションアーム（213）に固定された
テンションローラ（207）の一部に磁石（223）が固定さ
れる。

テンション制御系 以上のテープテンションアクチュエータ（205）及び
位置センサ（214）を用いてテンション制御を行う制御
系の一例が第49図に示されており、前述した第１実施例
を示す第26図と類似する。

本図において特徴的なことは、テンションアクチュエ
ータ（205）の入力電圧と位置センサ（214）から検出さ
れるテンションローラ変位とによってテンション外乱量
を電気的に推定することであり、このために、外乱テン
ション推定器（230）が設けられている。

本発明においてさらに特徴的なことは、前記推定値と
基準テンション値とが比較された後のテンションエラー
を高周波数成分と低周波数成分とに分け、前者をテンシ
ョンアクチュエータ（205）へ供給しまた後者をテープ
供給側リールモータへ供給することである。

前記広域エラーは補償回路及びドライバ（231）から
テンションアクチュエータ（205）へ供給され、また低
域エラーは補償回路及びドライバ（232）からリールモ
ータ（233）へ供給される。

また、前記テンションアクチュエータ（205）及びリ
ールモータ（233）がエラー修正を行うと、これらのテ
ンション変動はそれぞれ特性回路（234）、（235）によ
り置換され、これらの変動がテンションアクチュエータ
（205）にフィードバックされる。

従って、第49図において、テンションアクチュエータ
（205）の変位によりテンション変動と、リールモータ
（233）の変位によるテンション変動とがまず加算さ
れ、次にこれらの加算値にテンション外乱例えばテープ
がうける軸やドラムとの摩擦、テープの摩擦係数の変動
により発生する外乱を加え、テンションアクチュエータ
（205）にフィードバックされることが理解される。す
なわち、これらのフィードバック合計値が磁気テープ走
行系の全テンションを表すこととなり、このようなすべ
ての要素を考慮したテンションエラーによって本発明で
は広帯域高精度のテンション補正が可能となる。

（236）はテンションアクチュエータ（205）のコイル
抵抗Ｒと電磁駆動部の力定数Ｋ_τとを含む伝達係数、
（237）はテンションアクチュエータ（205）のバネ定数
ｋ及び可動部質量Ｍを含む伝達関数である。

（238）は上記伝達関数（236）を電気的に模擬した伝
達関数、（239）は伝達関数（240）、（241）と共にフ
ィードバックループを構成し、制御理論の等価変換によ
り上記伝達関数（237）を模擬した伝達関数である。（2
42）、（243）は、テンションアクチュエータ（205）の
特性を模擬した伝達関数（238）〜（241）までの動特性
を実際のテンションアクチュエータ（205）と一致させ
るために、位置センサ（214）の出力と、伝達関数（23
6）〜（241）の出力との差がゼロに収束するようにフィ
ードバックされたオブザーバ（テンション制御系）のフ
ィードバックゲインである。

（244）は本制御系における制御帯域内の比較的高い
周波数成分をテンションアクチュエータ（205）にフィ
ードバックするための補償回路の１部であるハイパスフ
ィルタ、（245）は上記帯域内の比較的低い周波数成分
をリールモータ（233）にフィードバックするための補
償回路の１部であるローパスフィルタである。（246）
はテンションアクチュエータ（205）に対するフィード
バックループのループゲインを定めるためのアンプゲイ
ンである。（247）はリールモータ（233）に対するフィ
ードバックループのループゲインを定めるためのアンプ
ゲインである。（248）はリールモータ（233）のコイル
抵抗R_Lとトルク定数K_t1を表す伝達関数、（249）はリー
ルモータ（233）の回転イナーシャＪを表す伝達関数で
ある。

第３実施例の動作 次に本発明の第３実施例の動作について説明する。従
来のテンション制御においては、第81図のテンション制
御アーム（21）がバネ（22）の力とテープテンションと
がつり合うことを想定する。このため、テンション制御
アーム（21）の変位量がテンションに相当するとして、
この変位量を検出テンションとしリールモータ（61）に
フィードバックしている。

しかし厳密に言うと、バネ支持されたテンション制御
アーム（21）の変位がテンションに比例するのは、バネ
支持されたテンション制御アーム（21）のバネ共振周波
数までである。バネ共振周波数以上では、テンション制
御アーム（21）に加わるテンション変動と、テンション
制御アーム（21）の位置変動の位相がずれてくる。実際
にはバネ共振周波数において90度、さらに高い周波数で
は180度ずれる。このため従来のテンション制御は、テ
ンション制御アーム（21）を含むバネ支持系の位相回り
により制御帯域が制限されていた。これは、すなわち、
テンション制御アーム（21）で検出できるテンション
が、テンション制御アーム（21）を含むバネ支持系のバ
ネ共振周波数以下であることを示している。

もちろんこのバネ共振周波数を上げるために、テンシ
ョン制御アームを軽くしたり、バネ定数を強くしたりす
ることが考えられるが、テンション制御アームを軽くす
るには限界があり、また、バネ定数を大きくすると、テ
ンション変動があっても、テンション制御アーム（21）
があまり動かなくなるため、検出精度が劣化する。

本実施例では、テンション制御アームのバネ共振周波
数に無関係にテンションが広帯域に制御できることを特
徴とする。

本実施例は、上記テンションアクチュエータ（205）
の伝達特性（駆動電流または入力電圧／変位）を電気的
に模擬した、現代制御理論で言う、同一次元オブザーバ
を構成（以下テンション外乱推定器と称する）すること
を特徴とする。この結果、上記テンションアクチュエー
タ（205）に加わるテープ走行系テンションを、従来の
第81図のような機械式テンション検出機構に比べて十分
広帯域に検出することができる。

以上の原理をさらに詳しく説明する。上記テンション
外乱推定器の伝達関数は、第50図に示されている。図に
おいて、テンションアクチュエータ（205）に入力され
た駆動電圧を、コイル抵抗Ｒ、力定数K_tを模擬した回路
に入力すると、テンション外乱推定器（230）内のｂ′
は、実際のテンション制御機構の駆動力ｂを推定した値
となる。フィードバッククループを構成している伝達関
数（239）、（240）、（241）は制御理論により等価変
換すると となるため、伝達関数（239）、（240）、（241）は、
テンションアクチュエータ（205）の伝達関数（237）を
模擬することとなる。従って伝達関数（238）の出力で
あるｂ′を入力すると、伝達関数（239）、（240）、
（241）を伝達した出力ｄ′は、テンションアクチュエ
ータ（205）の出力ｄを推定した値となるはずである。
しかし伝達関数（239）、（240）、（241）は、内部に
積分器を持っており、周波数特性上ではテンションアク
チュエータ（205）の伝達関数（237）の特性と同じでも
動特性が上記積分器の初期値の違いにより同じにならな
い。そこで位置センサ（214）で検出した実際の変位量
ｄ″と、テンション外乱推定器（230）の推定変位量
ｄ′との差ｅをゲインf₁及びf₂でフィードバックして、
周波数特性のみならず、動特性も実際のテンションアク
チュエータ（205）に一致させた。

以上の構成は、現代制御理論の同一次元オブザーバの
構成としてよく知られている。テンションアクチュエー
タ（205）のモデルにおける積分器（ラプラス変換にお
ける1/S）を含む伝達関数（239）と（240）の入力側に
それぞれf₁、f₂でフィードバックしているのは、オブザ
ーバの収束性を自由に決定するためである。一般的に、
制御対象の駆動電圧と変位を入力とする同一次元オブザ
ーバは、その内部の推定速度を取り出すために使用され
る。この同一次元オブザーバは、制御対象及び動特性
（周波数特性）が一致した状態において、オブザーバフ
ィードバックゲインf₁、f₂を制御対象の極に比べてオブ
ザーバの極が十分大きく（負の実数の値が大きく）なる
ように、ハイゲイン（f₁、f₂の値を大きく）にすると、
テンション推定できる。この場合、動特性が一致してい
るため ｄ′≒ｄ …（21） が成立する。

前記極の関係は第１実施例の第30図と同様である。

また伝達関数（236）及びそのモデル（238）には積分
器が含まれないため駆動力ｂ′は ｂ′≒ｂ …（22） が成立している。また制御対象と、オブザーバ内モデル
の動特性が一致していることから、変位のみならず、速
度及び加速度も一致しており、このことより加速度をＭ
倍した値であるテンションアクチュエータ（205）のテ
ンションローラに加わる力ｃ′も ｃ′≒ｃ …（23） が成立する。

もともとのテンションアクチュエータ（205）におい
ては、駆動力ｂにテンションによるトルクａを加えると
テンションローラに加わる力ｃとなるので、 ｂ＋ａ＝ｃ …（24） 式（21）〜（24）より ｂ′＋ａ＝ｃ′ …（25） となり、 ｂ′−ｃ′＝ａすなわち ａ′＝ａ …（26） となる。このことは、オブザーバ内の信号経路ａ′はテ
ンションを表していることとなり、これを取り出すこと
により、テンション機構のバネ共振等に無関係にテンシ
ョンを検出することができる。

推定したテンションａ′は基準テンション値と比較さ
れ、高周波成分のみを、バイパスフィルタ（244）を介
して取り出し、ゲインf₃でテンションアクチュエータ
（205）にフィードバックする。また同時に低域成分を
ローパスフィルタ（245）で取り出し、ゲインf₄で、リ
ールモータ（233）にフィードバックする。ここで以上
のように周波数帯域を分けたのは、一般的にテンション
アクチュエータは、リールモータに比べ機械的時定数が
小さく広帯域な制御に向いている反面、可動範囲が制限
されており、直流に近い制御値となる大きなテンション
変動の制御ができないからである。

この際上記フィードバックゲインf₃、f₄は、極配置に
おいて例えばテンションアクチュエータへのループの
極、リールモータへのループの極がオブザーバの極より
も虚軸に近い位置になるように選ばれる。例えば実数部
の値が1/10程度に選ばれる。この関係も第１実施例の第
30図と同様である。

またこの時の推定外乱量の挙動も、前記した第34図の
ようになり、一定時間後に実際のテンション外乱と推定
値が一致する。

以上、本発明の第３実施例に係るテンション制御の原
理及び説明を行ったが、実際のテンションアクチュエー
タには、第43図のマグネット（209）、電磁コイル（21
0）、ヨーク（211）等が、スペース的またはコスト的に
搭載できない場合もある。

本発明のテンション制御においては、このように電磁
駆動装置でテンションローラを制御できない場合におい
ても、リールモータの制御のみで、従来のテンション制
御に比べて広帯域のテンション制御を行うことが可能で
ある。この時の一例を第51図に示す。第51図は、第50図
におけるテンションアクチュエータの入力電圧を常にゼ
ロと置き換えたもので、テンション外乱推定器（230）
内においても同様である。

その動作は第50図の場合と同じであり、式（20）〜式
（26）において、ｂ＝０ ｂ′＝０としたことに他なら
ない。この場合でもテンション外乱推定器（230）内の
示し経路ａ′はテンション外乱を推定している。従っ
て、これを基準テンションと比較した後、ゲインf₄でリ
ールモータ（233）にフィードバックすることにより磁
気テープ走行系のテンション変動を、従来のテンション
機構に比べ広帯域に抑圧することが可能である。

以上のようなテンション外乱を推定する方法を用いて
テンションをコントロールすると、推定テンションが、
従来のテンション機構におけるテンション制御アームの
変位量で代用するよりも、はるかに高い周波数まで正確
に検出していることになる。このためきわめて広帯域な
テンション制御が実現できる。

第50図のテンション制御における制御系は、オープン
ループ特性を、第25図のようにすることが可能である。
すなわち、高周波領域にてテンション制御機構のループ
をリールモータのループよりハイゲインにして、20dB/d
edとすることにより、位相回り量を制御帯域内において
90度までに抑えて、全体の安定性を確保するようにすれ
ばリールモータループのゲインを低域で確保することが
できる。

このようなテンション制御方式は、単純な１入力１出
力のフィードバックループと違い、演算が複雑である。
もちろんオフセットや、ドリフトの少ないオペアンプ等
を用いて積分器、アンプ、加減算器を構成しアナログ回
路で構成することも可能であるが、オフセットやドリフ
トの少ないオペアンプが高価であることや、回路規模が
大きくなることからマイクロコンピュータ等の演算で行
う方が望ましい。そこで、第50図の制御システムをマイ
クロコンピュータで構成した場合、ハードウェア構成は
第１実施例の第36図のようになり、きわめて少ないハー
ドウェアで実現できる。

以上説明したように上記実施例によれば、テンション
アクチュエータによりテンション変動の高周波領域を抑
圧し、リールモータによりテンション変動の低周波領域
を抑圧するので、テンション制御精度が向上する。

なお、本実施例のアクチュエータは圧電素子等のセラ
ミックアクチュエータや回転モータ、超音波モータ等同
等の性能が得られる。

以上のように、本発明によれば、テンション制御系に
よりテンションローラが磁気テープ走行系から受けるテ
ンションを推定し、この推定テンションが基準テンショ
ンに一致するようにテンションアクチュエータとリール
モータとのいずれか一方または両方に位置センサの出力
信号に基づく駆動信号をフィードバックする。従って、
テンション制御帯域が広くできるとともに、テンション
変動の抑圧量が大きく取れるようになり、テンション制
御精度が向上する。これにより磁気ヘッドの記録密度が
高く、磁気ヘッドと磁気テープ間のスペーシングを常に
一定に管理する必要がある。例えばディジタルVTRやハ
イビジョンVTRにおけるテンション制御には特に有効的
であるという効果が得られる。

テープアクチュエータの構造 前述した各実施例に用いられるテープ引きアクチュエ
ータあるいはテープテンションアクチュエータの具体的
な構造を以下に示す。

第53〜56図には位置センサが組み込まれたテープアク
チュエータの具体的な構成が示されている。VTR基板（2
50）にはヨークホルダ（251）が固定され、さらにこの
ホルダ（251）にはヨーク（252）が一体的に固定されて
いる。前記ヨークホルダ（251）には支軸（253）が植立
され、この支軸（253）に上下の軸受け（255）、（25
6）によってローラアーム（257）が回動自在に軸支され
ている。そして、このローラアーム（257）の先端には
テープパスローラ（258）が回転自在に軸支され、図示
していない磁気テープとローラ（258）が接触して、前
述した如くテープに所定の引き／緩めあるいは所望のテ
ンション値を与えることができる。ローラ（258）のロ
ーラ軸（259）はネジ（260）によって前記アーム（25
7）にしっかりと固定され、またローラ（258）の高さ方
向の調整は前記軸（259）に設けられたネジ（259a）に
よって行われている。

アーム（257）の他端に設けられたコイルホルダ（26
1）には駆動コイル（262）が固定されており、前記ヨー
クホルダ（251）に固定された磁石（263）と協働して、
前述した如くローラ（258）を軸（253）を中心として任
意角度変位させることができる。

図において、アーム（257）の変位位置を知るため
に、アーム（257）にはレーザダイオード等の発光器（2
64）が設けられており、スリット板（265）を通して絞
られた光が第52図の矢印のようにエミットされる。

前記照射された光線（266）は前記ヨーク（252）に固
定された一次元型受光器（267）にて受光され、アーム
（257）の変位位置を電気的に検出することができる。

第54図から明らかなように、前記永久磁石（63）はセ
クタ形状からなり、コイル（262）の回動方向に沿って
逆極性に２分割されている。

第55図は前記受光器（264）及びスリット板（265）を
示し、レーザダイオード等の発光素子（268）から放射
されたレーザ光はコリメータレンズ（269）にて平行光
線に変換される。そして、この平行光線はスリット板
（265）のスリット（265a）から細長断面の光線（266）
として放出される。

第56図は一次元型受光器（267）の受光面（267a）に
照射されるスリット光（266）を示し、図から明らかな
ように、スリット光（266）が図の左右方向に移動する
ことによって、ローラ（258）の位置を知ることが可能
となる。

なお、前記発光器としてはレーザダイオードばかりで
なくLEDを用いても良い。

第57図には、前記第52図と類似するアクチュエータの
他の実施例が示されている。第57図において、第52図と
同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

第57図の実施例では、位置センサが光学的ではなく、
磁気的な素子が用いられている。

すなわち、アーム（257）の尾端（257a）にはホール
素子（270）が固定されており、このホール素子（270）
と対向する基板側には磁石（271）が固定されている。
従って、アーム（257）の回動に従ってホール素子（27
0）と磁石（271）の相対関係が変位し、これによってロ
ーラ（258）の位置を電気的に検出することができる。
第58図にはさらに他の位置センサの例が示されており、
アーム（258）の回動軸上に反射ミラー（272）が固定さ
れ、発光器（273）から放射されたレーザ光がミラー（2
72）によって反射され受光器（274）に受光され、アー
ム（257）の回動角度が電気的に検出される。

第59図は前述した第54図と類似する永久磁石（263）
の他の例を示す。図から明らかなように、磁石（263）
は２個の台形を連結した構造からなる。

第60図は前述した第52図と類似した他の例を示し、前
記スリット板（265）及び受光器（267）が遮蔽板（27
5）によって光遮蔽され、外部からの光ノイズの侵入を
防いでいる。

さらに、第61、62図はそれぞれホール素子（276）と
磁石（277）とを組合せた位置センサの他の例を示す。
第61図では、ホール素子（276）はアーム（257）に固定
されている。また第62図ではホール素子（267）はアー
ム（257）の尾端に設けられた突出部（257b）に設けら
れている。

テープアクチュエータが組み込まれたVTRの構造 以上説明したように、本発明においては、回転ドラム
の入り側及び出側のいずれか少なくとも一方にテープテ
ンションアクチュエータを配置し、DTF制御、高速ノイ
ズレス再生あるいはテープテンション制御を行うことが
できる。

前述した各テープアクチュエータをディジタルVTR等
に組み込んだ好適な実施例を以下に説明する。

第63図には回転ドラムの入り側及び出側にそれぞれテ
ープテンションアクチュエータ及びテープ引きアクチュ
エータが設けられたディジタルVTRの概略構成が示され
ている。

VTRデッキの基板（300）にはテープカセット（301）
が装着され、そのテープ（302）が磁気ヘッド（303
a）、（303b）を内蔵した回転ドラム（304）にロードさ
れる。

カセット（301）の供給側リール（305）及び巻取側リ
ール（306）を駆動するため、カセットデッキには供給
側リールモータ（307）及び巻取側リールモータ（308）
が設けられている。

第63図にはテープがロードされた状態を示され、供給
側リール（305）から巻き出されたテープ（302）はガイ
ド（309）、（310）から後述する固定ピン（311）、テ
ンションローラ（312）、固定ピン（313）そしてスラン
トピン（314）から回転ドラム（304）に導かれる。

一方、回転ドラム（304）の出側では、テープ（302）
はスラントピン（315）、固定ピン（316）、テープ引き
ローラ（317）、固定ピン（318）を通ってキャプスタン
（319）に導かれる。キャプスタン（319）にはピンチロ
ーラ（320）が圧接されており、テープ（302）はさらに
ガイド（321）、（322）を介して前記巻取リール（30
6）に導かれている。

テープテンションアクチュエータは符号（323）で示
され、支軸（324）に揺動自在に支持されたテンション
アーム（325）の先端に前述したようにテンションロー
ラ（312）が支持されている。テンションアクチュエー
タ（323）に内蔵された位置センサ（326）からの信号は
前述したようにテンション制御回路へ供給され、またリ
ールモータ制御回路（327）から供給側リールモータ（3
07）へ制御信号を供給している。

一方、テープ引きアクチュエータ（328）は支軸（32
9）で軸支された揺動アーム（330）を有し、このアーム
（330）の先端に前記テープパルスローラ（317）が固定
されている。アクチュエータ（328）に内蔵された位置
センサ（331）から得られた信号はアクチュエータ制御
回路及びキャプスタン制御回路に供給されると共に、リ
ールモータ制御回路（332）へ供給され、巻取側リール
（308）を制御する。

以下、第63図は通常の記録再生時、第64、65図は両テ
ープアクチュエータを差動的に動作させる特殊再生状態
を示し、以下にこれらの動作を説明する。

通常の記録再生時には第57図に示すように、従来と同
様のテープ走行経路が形成され、供給側リール（305）
から巻取側リール（306）に向って、キャプスタン（31
9）により一定速度で磁気テープ（302）は送られる。

テープアクチュエータ（328）の巻取側可動テープパ
スローラ（317）は所定の位置に機械的もしくは電気的
に固定される。一方、テンションアクチュエータ（32
3）のテンションローラ（312）は磁気テープ（302）に
一定の力で押し当てられる。同時に、磁気テープ（30
2）のテンションが所望の値となるように、供給側リー
ルモータ（307）が制御され、その結果、テンションロ
ーラ（312）は所望のテンションとなる位置で釣り合
う。なお、上記釣合位置は位置検出手段（326）により
テンションローラ（312）の基準位置として検出され
る。第56図に示したように、発光部からの光を細長ある
いは楕円光にすることにより、検出感度をあげ、かつ、
テンションローラ（312）の回動方向と直角方向に対し
て光線（266）と受光器（267）との相対位置関係をルー
ズにできる。磁気テープ（302）の走行に伴ってリール
巻径が変化すると、テンションは変化し、それに伴いテ
ンションローラ（312）の位置は上記基準位置からずれ
る。位置検出手段（326）は上記移動量を検知しつつ、
基準位置に復帰するよう供給側リールモータ（307）を
制御する。

また、外乱によってテンションが変化すると、力の釣
り合いがくずれて、テンションローラ（312）が基準位
置から移動する。上記移動量も位置検出手段（326）に
よって検知され、所定のテンションとなるように、言い
換えればテンションローラ（312）が基準位置に戻るよ
うに、供給側リールモータ（307）が制御される。

また、供給側リール（305）から巻取側リール（306）
への高速テープ送り時（早送り時）においても、同様な
方法にてテンションの制御が行われる。このとき上記記
録再生時とは設定テンション値を換えてもよい。

巻取側リール（306）から供給側リール（305）への高
速テープ送り時（巻戻し時）においては、上記早送り時
の供給側と巻取側を逆にしてテンションの制御が行われ
る。すなわち、テンションローラ（312）を所定の位置
に固定するとともに、可動テープパスローラ（317）の
所定位置からの移動量を位置検出手段（331）によって
検知し、巻取側リールモータ（308）を制御してテンシ
ョンを一定に保つ。

次に、磁気テープ（302）を記録時のテープ送り速度
から変化させた状態で特殊再生を行う場合を説明する。

特殊再生時には、磁気ヘッド（303）自身をトラック
幅方向に移動させて磁気テープ（302）上の記録トラッ
クをトレースする方法と、上記磁気ヘッド（303）自身
を移動させると共に可動ローラ（312）、（317）を移動
させる方法があり、テープ送り速度によって切り替えら
れる。

磁気ヘッド移動のみの場合、磁気テープ（302）を供
給側リール（305）から巻取側リール（306）に送る場合
は、上記早送り時と同様にテンションを制御し、磁気テ
ープ（302）を巻取側リール（306）から供給側リール
（305）に送る場合は上記巻戻し時と同様にテンション
を制御する。

磁気ヘッド移動と可動テープパスローラ移動の両方を
行う場合には、第58図と第59図に示すように、テンショ
ンローラ（312）と可動テープパスローラ（317）とを、
互いに連動して逆相に同距離移動させる。

以上のようにして、本発明に係るテープアクチュエー
タをディジタルVTRデッキに組み込んだ構造が理解され
る。

本発明においては、両テープアクチュエータの可動パ
スローラ及びテンションローラが固定パスローラに対し
て移動するので、テープをその走行方向及び高さ方向に
対して正しく位置規制して回転ドラムのシリンダ溝に送
り込まなければならない。また、テープカセットから磁
気テープを引き出して記録再生のために回転ドラムにロ
ードするための高精度でかつ簡単な構造が望まれる。

本発明においては、このような要求に答えるため、新
たなテープロード機構を提供し、その好適な実施例が第
66〜69図に示されている。

第66図は前述した第63図の要部を再掲したものであ
り、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

第66図がテープロード後の記録再生状態を示し、また
第67図はテープロード前のカセット挿入時を示す。

入り側ガイド（310）、出側ガイド（321）そしてピン
チローラ（320）は従来と同様にテープロード前後にお
いて移動可能であり、この詳細は省略する。

同様に、入り側固定テープパスローラ（311）、（31
3）及びスラントピン（314）もテープ（302）をカセッ
トから引き出して回転ドラム（304）の入り側に導くた
めにテープロードの前後において移動しなければなら
ず、本発明において特徴的なことはこれらの両ローラ
（311）、（313）及びスラントピン（314）が１個のテ
ープローダ（340）に固定されており一体的に移動する
ことであり、これによって、各テープガイドの位置決め
を正しく行うことができる。

同様に、回転ドラム（304）の出側においても、スラ
ントピン（315）、固定テープパスローラ（316）、（31
8）は１個の出側テープローダ（341）に固定されてお
り、一体にテープローディングを行うことができ、出側
のテープ位置決めを正しく行うことが可能である。

図には詳細に示していないが、入り側テープローダ
（340）及び出側テープローダ（341）はそれぞれ、デッ
キベース（300）に設けられたガイド溝（342）、（34
3）に導かれ、テープ（302）を回転ドラム（304）に導
き、またテープカセット（301）のテープ（302）を引っ
掛けるためにこれらのテープローダ（340）、（341）が
上下方向に移動可能である。

デッキ基板（302）は、さらにに入り側キャッチ（34
4）、及び出側キャッチ（345）が設けられ、それぞれ第
63図で示されるようにロード後において固定テープパス
ローラ（313）及び（316）を正しく位置決め規制するこ
とができる。

第68図にはテープ（302）の走行パスが展開して示さ
れ、図はロード後の状態を示している。

図から明らかなように、回転ドラム（304）の入り側
においては、テープテンションアクチュエータのテンシ
ョンローラ（312）に対してテープ（302）を正しく位置
決めするため、固定パスローラ（311）、（313）及びス
ラントピン（314）が単一の入り側テープローダ（340）
で位置決めされていることが理解される。

同様に、回転ドラム（304）の出側においても、出側
テープローダ（341）がスライドピン（315）、固定パス
ローラ（316）、（318）を正しく位置決めしている。

さらに、本実施例において特徴的なことは、テープ
（302）の幅方向を位置規制するため、入り側及び出側
において、固定パスローラ対がテープ（302）の上下端
をフランジによって位置規制していることであり、これ
によって、テープ（302）は回転ドラム（304）の所定シ
リンダ溝に正しく送り込まれ、これによってトラッキン
グエラーの発生を減少させている。

第69図には出側テープローダ（341）の拡大図が示さ
れており、固定パスローラ（316）の上側フランジ（316
a）がテープの上側端を規制し、また固定パスローラ（3
18）の下側フランジ（318a）がテープ（302）の下側端
を規制している。

従って、テープ（302）は上下方向を正しく位置決め
された状態で走行パスを通過することができる。

前述固定パスローラ（316）、（318）のフランジ位置
を正しく定めるため、各ローラ（316）、（318）の固定
部には高さ調整ネジ（316b）、（318b）が設けられてお
り、これによって、組み立て時の高さ調整が行われる。

回転ドラム（304）の入り側における入り側テープロ
ーダ（340）に設けられている固定パスローラ（311）、
（313）も同様にテープ（302）の上下端を規制する。こ
のために、第68図に示されるように、固定パスローラ
（311）の下側フランジ（311a）がテープ（302）の下端
を規制し、同様に固定パスローラ（313）の上側フラン
ジ（313a）がテープ（302）の上側端を規制する。この
テープローラ（340）における各ローラ高さ調整は第69
図に示した出側と同様に行われる。

以上説明したように、本発明に係るテープアクチュエ
ータはディジタルVTRデッキに装着される。

しかしながら、前記実施例では、各アクチュエータと
テープローダとが共にデッキ基板の上側に装着されるの
で、これらの部品を狭い空間内に配置することが困難と
なる場合がある。

従って、本発明では、各テープアクチュエータとテー
プローダとを基板の上下に振り分けて配置することが好
適であり、これによってスペースユーティリティを高め
ることができる。

第70〜74図にはこのようなデッキベースの両面に配置
した本発明の好適な実施例が示されている。

これらの図において、前述した第66図の実施例と同一
部材には同一符号を付して説明を省略する。

第70図はテープロードが完了した記録再生状態を示
し、また第71図はテープカセット（301）がデッキに挿
入されてテープロード前の状態が示されている。

まず、本実施例におけるテープアクチュエータの構造
を説明する。

第72図は本実施例におけるテープテンションアクチュ
エータ（350）の好適な実施例が示されており、テープ
引きアクチュエータ（351）も同一の構成を有するもの
で詳細な説明は省略する。

第72図において、デッキベース（300）には支軸（35
2）が固定されておりこの支軸（352）に軸受け（35
3）、（354）を介してテンションアーム（355）が回転
自在に軸支されている。そしてテンションアーム（35
5）の先端にはテンションローラ（356）が設けられてい
る。本実施例において特徴的なことは、前記テンション
アーム（355）がベース（300）の下面に配置されている
ことにある。そして、テンションローラ（356）はベー
ス（300）の下側から、ベース（300）に設けられたガイ
ド溝（357）を通ってベース（300）の上面に突出してい
る。

従って、本実施例によれば、ベース（300）の上面に
はテープアクチュエータの駆動部が一切配置されず、他
の部品例えばテープローダ等をベース（300）の上面に
容易に装着することが可能となる。

第72図から明らかなように、テンションアーム（35
5）には駆動コイル（358）が一体に回動するように設け
られている。一方、ベース（300）の裏面には、ホルダ
ヨーク（359）が固定され、このホルダヨーク（359）に
は永久磁石（360）が固定され、さらにヨーク（361）が
設けられている。

従って、前述した実施例から明らかなように、駆動コ
イル（358）に所定の電流を供給することによって、永
久磁石（360）との電磁作用によってテンションローラ
（356）を任意に位置決め駆動することができる。

なお、第72図において、ガイド溝（357）は第70図に
示されるように他の溝部より大きな直径を有するローラ
挿入穴（357a）を形成しており、これによって、直径の
大きなローラ（356）を容易にベース（300）の下面から
上面に向って組み付けることが可能となる。

本実施例において、前記ガイド溝（357）がテンショ
ンローラ（356）が移動する通路を形成すると共に、後
述するテープローダの支軸が通過するガイド溝としても
用いられており、両者が連続した溝で形成され、加工を
容易にしている。

テープ引きアクチュエータ（351）側も同様の構成か
らなり、図においてその可動テープパスローラ（362）
が示され、このローラ（362）を通過させる溝がガイド
溝（363）として図示され、またローラ（362）を組み付
けるときの直径の大きなローラ挿入穴が符号（363a）で
示されている。

出側のガイド溝（363）も後述するテープローダの支
軸が通過する溝と兼用されている。

以上説明したように、本実施例によれば、テープアク
チュエータ（350）、（351）はデッキベース（300）の
下面に配置されている。

一方、本実施例におけるテープローダはデッキベース
（300）の上面に配置され、図において入り側テープロ
ーダが符号（364）でまた出側テープローダが符号（36
5）で示されている。

テープローダ（364）には前述した各実施例と同様に
固定テープパスローラ（311）、（313）及びスラントピ
ン（314）が一体的に固定されており、同様に出側テー
プローダ（365）にもスラントピン（315）、固定テープ
パスローラ（316）、（318）が一体的に固定されてい
る。

入り側テープローダ（364）の支軸（366）はガイド溝
（357）に沿って移動し、第70、71図で示されるように
磁気テープ（302）を確実に回転ドラム（304）に導くこ
とによって導かれている。

図から明らかなように、入り側テープローダ（364）
にはテンションローラ（356）が移動できる逃げ溝（364
a）が設けられており、第73、74図で示される高速ノイ
ズレス再生時にテンションローラ（356）が移動するス
ペースを形成している。

同様に、出側テープローダ（365）にも可動テープパ
スローラ（362）が移動可能な逃げ溝（356a）が設けら
れている。

以上のようにして、本実施例によれば、第73、74図の
ように、テンションローラ（356）と可動テープパスロ
ーラ（362）が差動的に移動するときにも、テープロー
ダ（364）、（365）がこれらのローラの移動を邪魔する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による磁気再生装置の構成
を示す概略図、第２図は本発明の原理を説明する斜視
図、第３図及び第４図は本発明のテープアクチュエータ
により磁気テープの走行速度を変える関係を説明する概
略図、第５図はVTRの記録トラックパターンを示す概略
図、第６図は本発明のテープアクチュエータの変位角／
トルク特性を示す図、第７図は本発明の高速ノイズレス
再生時の各部の動作を示すタイムチャート、第８図は本
発明の固定テープパスローラと可動テープパスローラ及
びテープアクチュエータの回動軸との機械的位置関係を
示す模式図、第９図は第８図における変位角度とテープ
引き出し長さとの関係を示す図、第10図は本発明の第１
実施例のテープ引きアクチュエータの変位角と記録トラ
ック幅方向変位量との関係を示す図、第11図は本発明に
よる理想的な機械特性が実現した場合の特殊再生時のト
ラッキング制御系のブロック図、第12図はこの発明の磁
気記録再生装置におけるサーボシステムを示すブロック
図、第13図はこの発明のテープアクチュエータの他の変
形例の構成を示す概略図、第14図は本発明の第１実施例
のDTF制御方式を示すブロック図、第15図は本発明の第
１実施例のヘッドアクチュエータの構成を示す断面図、
第16図は本発明によるテープアクチュエータの概略斜視
図、第17、18図はテープアクチュエータの駆動原理を説
明するための磁気回路の概略図、第19図は本発明による
テープアクチュエータの断面図、第20図は本発明の第１
実施例によるテープアクチュエータのポジションセンサ
の一例を示す図、第21図は本発明によるテープアクチュ
エータの周波数特性図、第22図は制御システムの他の例
を示すブロック図、第23図は本発明のDTF制御回路を伝
達関数で表示したブロック図、第24図は本発明によるDT
F制御系の極配置図、第25図は本発明のDTF制御系のオー
プンループ特性図、第26図は本発明のテンション制御方
式を示すブロック図、第27、28図は本発明のテープアク
チュエータのポジションセンサの他の構成例を示す図、
第29図は本発明のテンション制御回路を伝達関数で表示
したブロック図、第30図は本発明のテンション推定オブ
ザーバの極配置図、第31図及び第32図は可動テープパス
ローラ部の力のつりあいを示す概略図、第33図は本発明
のテンション推定器のテンション推定能力を示す周波数
特性図、第34図は本発明のテンション推定器の過渡特性
を示す図、第35図は本発明のテンション制御系のオープ
ンループ特性図、第36図は本発明のテンション制御系を
マイクロコンピュータ等の高速演算回路にて構成した場
合のハードウェア構成を示すブロック図、第37図は本発
明のテンション推定アルゴリズムのフローチャート図、
第38図は第37図のΣを実現するためのブロック図、第39
図は本発明のテープアクチュエータの実施例を示す斜視
図、第40図は本発明の第２実施例を示すブロック図、第
41図は第40図を伝達関数で表示した図、第42図はテープ
アクチュエータ外乱抑圧ループの外乱抑圧特性図、第43
図はこの発明の実施例に係るテンション制御方式を用い
たテンション制御機構の構成図、第44図は第43図のテン
ション制御機構の変形例の構成図、第45図は第43図中の
テンションアームの変位量を検出するための光センサを
説明するための構成図、第46図は光センサの変形例を説
明するための構成図、第47図は第43図中のテンションア
ームの変位量を検出するための磁気式センサの説明図、
第48図は第44図のテンションアームの変位量を検出する
ための磁気式センサを説明するための図、第49図はこの
実施例におけるテンション制御系のブロック図、第50図
は第49図のテンション制御系を制御理論の伝達関数で表
したブロック図、第51図はこの実施例におけるテンショ
ン制御機構に駆動部がない場合のテンション制御系を制
御理論の伝達関数で表したブロック図、第52図はこの発
明の実施例を示すテープアクチュエータ駆動機構の詳細
断面図、第53図は第52図の一部破断斜視図、第54図は可
動コイル部とマグネットとの位置関係を示す要部平面
図、第55図は発光部の構成を示す要部断面図、第56図は
光線と受光素子との位置関係を示す概略平面図、第57図
は他のテープアクチュエータ機構を示す断面図、第58図
は反射ミラー式位置検出手段を搭載した他のテープアク
チュエータを示す断面図、第59図は第54図の他のマグネ
ット形状を示す要部平面図、第60図は遮蔽板を設けた位
置センサをもったアクチュエータを示す断面図、第61、
62図はホール素子を有する位置センサを含んだテープア
クチュエータの他の例を示す図、第63図〜第65図はこの
機構を搭載した磁気記録再生装置を示す平面図であり、
第63図は記録、再生、及び高速テープ走行時、第64図、
第65図は特殊再生時を示す図、第66図はこの発明の一実
施例による磁気記録再生装置のロード後を示す要部平面
図、第67図はロード前を示す要部平面図、第68図はこの
発明の磁気テープの上下方向の規制手段を示し、磁気テ
ープの走行方向に展開して示した詳細な側面図、第69図
は巻取リール側テープパスローラの上下方向の移動機構
の詳細を示す一部断面図、第70図はこの発明の他の実施
例による磁気記録再生装置のロード後を示す要部平面
図、第71図はロード前を示す要部平面図、第72図はこの
発明のテープアクチュエータをベース下面に配置した詳
細を示す断面図、第73図、第74図はこの発明の特殊再生
時におけるテープアクチュエータの動作を示す平面図、
第75図は従来の磁気再生装置を示すシステム図、第76図
は従来の磁気再生装置の高速特殊再生サーボ系を示す
図、第77図及び第78図は従来の磁気再生装置におけるそ
れぞれ正、逆５倍速時のテープパターンと磁気ヘッドの
走査軌跡との関係を示す図、第79図は従来の磁気再生装
置における磁気ヘッドが追従すべき傾斜エラーパターン
を示す概略図、第80図は従来のVTRの磁気テープ走行系
図、第81図は従来のテンション制御機構図、第82図、第
83図は従来のヘッドアクチュエータを示す平面図、第84
図はバイモルフの有効長と磁気ヘッドとの傾きとの関係
を示す図、第85図は従来のヘッドアクチュエータの断面
図、第86図は第85図の周波数特性図、第87図は従来のビ
デオテープレコーダの他の磁気テープ走行系の構成図、
第88図はこの従来例におけるテンション制御機構の構成
図である。 図において、（50）は磁気テープ、（51）は回転ドラ
ム、（55）は巻き出し側リールモータ、（56）は巻き取
り側リールモータ、（59）はキャプスタンモータ、（6
1）はテープ引きアクチュエータ、（62）はテープテン
ションアクチュエータ、（76）はヘッドアクチュエータ
である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−169886 (32)優先日 平２(1990)６月29日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−173571 (32)優先日 平２(1990)６月29日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−180125 (32)優先日 平２(1990)７月５日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−186485 (32)優先日 平２(1990)７月12日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−186191 (32)優先日 平２(1990)７月13日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 富田 真巳 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電 機株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者 岸川 誠司 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電 機株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者 栗原 信純 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電 機株式会社電子商品開発研究所内

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気テープを用いた磁気記録再生装置にお
   いて、 磁気テープが巻かれた供給リールを回転駆動するリール
   駆動手段と、 磁気ヘッドを搭載した磁気−電気変換手段を介して前記
   磁気テープを前記供給リールから所定速度で引き走行さ
   せるテープ送り手段と、 前記磁気−電気変換手段と前記供給リール間の前記磁気
   テープ走行経路中に設置された前記磁気−電気変換手段
   と前記供給リール間の前記磁気テープ走行経路長を可変
   する第１の可動ピン手段と、 前記第１の可動ピンを所定位置に対してバネ支持的に位
   置固定する位置固定手段と、 前記第１の可動ピン手段を駆動する第１のアクチュエー
   タ手段と、 前記所定位置に対する前記第１の可動ピンの位置変位を
   検出する第１の位置検出手段と、 前記第１の位置検出手段の出力信号と前記第１のアクチ
   ュエータ手段の駆動電圧もしくは駆動電流信号とを演算
   することによって前記磁気テープのテンションを検出す
   るテンション検出手段と、 前記テンション検出手段の出力信号に基づき前記リール
   駆動手段を制御することにより前記テンションを所定の
   値に制御するテンション制御手段とを具備する磁気記録
   再生装置。
2. 【請求項２】磁気テープを用いた磁気記録再生装置にお
   いて、 磁気テープが巻かれた供給リールを回転駆動するリール
   駆動手段と、 磁気ヘッドを搭載した磁気−電気変換手段を介して前記
   磁気テープを前記供給リールから所定速度で引き走行さ
   せるテープ送り手段と、 前記磁気−電気変換手段と前記供給リール間の前記磁気
   テープ走行経路中に設置された前記磁気−電気変換手段
   と前記供給リール間の前記磁気テープ走行経路長を可変
   する第１の可動ピン手段と、 前記第１の可動ピンを所定位置に対してバネ支持的に位
   置固定する位置固定手段と、 前記第１の可動ピン手段を駆動する第１のアクチュエー
   タ手段と、 前記所定位置に対する前記第１の可動ピンの位置変位を
   検出する第１の位置検出手段と、 前記第１の位置検出手段の出力信号と前記第１のアクチ
   ュエータ手段の駆動電圧もしくは駆動電流信号とを演算
   することによって前記磁気テープのテンションを検出す
   るテンション検出手段と、 前記テンション検出手段の出力信号に基づき前記リール
   駆動手段及び前記第１のアクチュエータ手段を協動させ
   ることにより前記テンションを所定の値に制御するテン
   ション制御手段とを具備する磁気記録再生装置。
3. 【請求項３】テンション検出手段は、前記第１のアクチ
   ュエータ手段に供給する駆動電圧若しくは駆動電流と前
   記第１の可動ピンの位置との観測可能な状態量をもとに
   前記第１の可動ピンに加わるテンション力を演算して推
   定する状態推定器として構成されることを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の磁気記録再生装置。
4. 【請求項４】磁気テープを用いた再生速度が可変なヘリ
   カルスキャンタイプの磁気記録再生装置において、 磁気テープが巻かれた供給リールを回転駆動するリール
   駆動手段と、 磁気ヘッドを搭載した回転ドラムを介して前記磁気テー
   プを前記供給リールから所定速度で引き走行させるテー
   プ送り手段と、 前記回転ドラムと前記供給リール間の前記磁気テープ走
   行経路中に設置された前記回転ドラムと前記供給リール
   間の前記磁気テープ走行経路長を可変する第１の可動ピ
   ン手段と、 前記第１の可動ピンを所定位置に対してバネ支持的に位
   置固定する位置固定手段と、 前記第１の可動ピン手段を駆動する第１のアクチュエー
   タ手段と、 前記所定位置に対する前記第１の可動ピンの位置変位を
   検出する第１の位置検出手段と、 前記回転ドラムと前記テープ送り手段間の前記磁気テー
   プ走行経路中に設置された前記回転ドラムと前記テープ
   送り手段間の前記磁気テープ走行経路長を可変する第２
   の可動ピン手段と、 前記第２の可動ピン手段を駆動する第２のアクチュエー
   タ手段と、 前記磁気ヘッドと前記記録トラックとの相対位置誤差を
   検出するトラックエラー検出手段と、 前記第１の位置検出手段の出力信号と前記第１のアクチ
   ュエータ手段の駆動電圧もしくは駆動電流信号とを演算
   することによって前記磁気テープのテンションを検出す
   るテンション検出手段と、 前記トラックエラー検出手段の出力信号に基づき前記テ
   ープ送り手段と前記第２のアクチュエータ手段とを協動
   させて前記トラックエラーを補正するトラッキング制御
   手段と、 前記テンション検出手段の出力信号に基づき前記リール
   駆動手段と前記第１のアクチュエータ手段とを協動させ
   てテンションを所定の値に制御するテンション制御手段
   と、 前記テープ送り手段のテープ送り速度並びに前記回転ド
   ラムの回転周期信号に基づいて第１並びに第２の駆動波
   形パターンを出力する駆動波形発生手段と、 前記駆動波形発生手段の出力に基づいて第１並びに第２
   のアクチュエータを常に差動的に動作させて前記回転ド
   ラム部の前記磁気テープのテープ走行速度を間欠的に任
   意の速度に制御する回転ドラム部テープ速度制御手段と
   を具備した磁気記録再生装置。
5. 【請求項５】前記第１並びに第２のアクチュエータ手段
   は、 デッキベースに固定されたヨークホルダと、 前記ヨークホルダに固定された永久磁石と、 デッキベースあるいはヨークホルダに植立された支軸
   と、 前記支軸に回動自在に軸支され先端に前記第１並びに第
   ２の可動ピン手段を担持したアームと、 前記アームに固定され前記永久磁石と対向して揺動自在
   な駆動コイルと、 前記ヨークホルダに密接され前記駆動コイルと近接して
   配置したヨークとを具備した磁気回路にて駆動する電磁
   駆動の回動型であることを特徴とする請求項４記載の磁
   気記録再生装置。
6. 【請求項６】前記第１並びに第２の可動ピン手段の両側
   の１対の固定テープパスポストの各々の間隔は前記第１
   並びに第２の可動ピン手段のピン径より若干広くとるよ
   うに構成し、その値は前記第１並びに第２の可動ピン手
   段の変位量と前記第１並びに第２の可動ピン手段の移動
   で変化した前記磁気テープ走行長の変化量との関係がそ
   の第１並びに第２の可動ピン手段の各々の可動範囲にお
   いて比例関係と見なせる値に設定されることを特徴とす
   る請求項４記載の磁気記録再生装置。
7. 【請求項７】前記駆動波形発生手段からの出力である駆
   動波形パターンは前記回転ドラムの回転周期の整数倍に
   同期した信号であることを特徴とする請求項４記載の磁
   気記録再生装置。
8. 【請求項８】間欠的に前記磁気テープの走行速度を通常
   再生速度にし、前記トラッキング制御手段によってトラ
   ッキングをとり上記磁気ヘッドから再生信号列を間欠的
   に得、前記再生信号列を記憶する記憶手段に記憶させ前
   記磁気ヘッドが信号再生不可能な期間に前記記憶手段か
   らの出力信号を前記磁気ヘッドの出力とすることを特徴
   とする請求項４記載の磁気記録再生装置。