JP6816908B1 - トーンアーム及びレコードプレーヤ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、トラッキングエラーとインサイドフォースを抑制できるトーンアーム及びレコードプレーヤを提供する。【解決手段】レコードプレーヤにおいて、トーンアームは、レコードの水平面方向に沿って回転軸周りに回転する第１アーム１ａと、第１アームの回転に応じて第１アームの自由支点周りに回転する第２アーム１ｂと、第１アームを回転駆動するモータ１３と、レコードの再生中に、第２アームの先端部分に取り付けられる触針とレコードの溝との接触位置における溝の接線方向に第２アームの長手方向が配置されるように、モータの位相角度を制御する制御部１４とを備える。【選択図】図３

Description

本開示は、触針をレコードの溝に接触させるトーンアーム及びレコードプレーヤに関する。

レコードを再生するにあたり、その音溝の変位情報を電気変化として検出する機械変位・電気信号のエネルギー変換機構が必要であり、その為の装置はカートリッジと呼ばれている。

レコードの情報は、その回転面に対して法線方向の変位が音響信号として記録されているので、そこから得られる音楽としての電気情報は、溝の振幅の時間当たりの変化として取り出される速度信号である。

カートリッジの触針（スタイラス）はレコードの溝（以下、音溝と呼ぶこともある）の振幅に沿うようにして常に摩擦接触する。また、レコードは円盤である為、触針は円弧状の音溝をトレースしながらレコードの回転中心に向かって移動する。

レコードの再生時には、レコードの溝を刻む装置（カッティングレース）と同様に、触針をレコードの径方向へ直線移動させるのが理想的であるが、一般的なレコードプレーヤはカートリッジを先端部に取り付けたトーンアームを備えており、トーンアームの後端部の回転軸を回転させることにより、触針をレコードの溝に沿って移動させてレコードを再生する。

このような構造のトーンアーム３１の先端部に取り付けられたカートリッジ３２は、図８に示すように、レコードの所定半径以外の外側付近と内側付近では、触針の移動方向とレコードの溝が直角せずに角度に差異が生じることになる。この差異は、一般的にトラッキングエラーと呼ばれている。

トラッキングエラーを最小化する目的で、図９に示すように、トーンアーム３３にカートリッジ３４を傾けて配置する構成が広く実用化されている。カートリッジ３４の傾き角度はトラッキング角と呼ばれている。然しながら、この方式においてもトラッキングエラーが常に無くなる訳ではない。

トラッキング角を付すことにより、トラッキングエラーを抑制できるが、カートリッジ３４をレコード内周へ引き込む力であるインサイドフォースが発生してしまう。触針は音溝の振幅方向に弾性支持されており、カートリッジ３４には、音溝の周方向に沿って触針を移動させる際に生じる摩擦により発生する引っ張り力（トレース力）が発生する。この力はトーンアーム３３の回転軸芯から上述したトラッキング角だけオフセットした方向の偶力として働くので、その成分の一部はトーンアームの回転力として作用する。上述した引っ張り力の成分で、トーンアームをレコードの中心方向へ向かわせようとする力は、インサイドフォースと呼ばれている。

インサイドフォースとは、前記した通り、レコードが回転し、カートリッジの触針をレコードの溝に接触させたとき、触針がターンテーブルの回転中心に近い方向へ引っ張られようとする力の成分のことを指す。

ここで、図１０に示すように、音溝の周方向に沿って触針を移動させる際に生じる摩擦により発生する引っ張り力（トレース力）Ｆの分力Ｆ₁はアームの旋回中心方向の張力Ｆ₃と釣り合う。しかし、分力Ｆ₂は触針をアームの旋回方向もしくはターンテーブルの中心に近い方向へ針を引っ張ろうとする。このＦ₂がアナログレコードプレーヤの分野では一般的にインサイドフォースと呼ばれている。このインサイドフォースにより、触針は溝の径方向とは異なる方向に引っ張られるため、インサイドフォースによる音質への弊害はレコードプレーヤの業界において古くから指摘されており、ステレオ信号の左右のバランスを損なって音質の劣化が生じると言われている。他にも、音に歪みなどの障害が発生することが考えられる。

一般的に、このインサイドフォースを回避する手法として、殆どのトーンアームにはインサイドフォースキャンセラーと呼ばれる機構が付加されているが、どれも錘やバネ、及び磁力等を用いてＦ₂と反対方向へトーンアームを引っ張る対処療法的な機構であり、インサイドフォース発生を相殺する機構ではない。

その他に、インサイドフォースを嫌い、根本的に回避もしくは縮小することを目的としたトーンアーム機構が幾つか提案され商品化されている。その代表的な例であり、理論的に正しい方式は、図１１に示すようなリニアトラッキング方式による構成である。

カートリッジ３５を保持するトーンアーム３６の支持部３６ａをトーンアーム３６の上下方向の自由度を保持したまま、リニアガイド３７を用い、カートリッジ３５の触針を常にターンテーブルの中心方向に移動させる構成である。トーンアーム３６をスライドさせるリニアガイド３７に、すべり案内や転がり案内を用いる場合には摩擦抵抗が問題になるので、究極的な方法として摩擦抵抗が無い空気静圧軸受けを用いる物が市販されているが、構造も複雑で且つ非常に高価な装置になる。付帯設備として圧縮空気供給装置が必要になり、相応のメンテナンスを要する為、保守性及びコストの観点で、トーンアーム３６に適用するのは現実的ではない。

その他、パラレルリンク構成（並行する２本のアームを用いて、オフセットアングルを可変させる機構させ、音溝の法線方向にカートリッジの姿勢を維持する構成）でインサイドフォースの値を僅少させた例などもあるが、インサイドフォースの発生は阻止できない。

特開昭５１−１１７００３号公報

上記の例を含め、トラッキングエラーやインサイドフォースを抑制する提案は様々に試行されている。しかしながら実際にはインサイドフォースを多少抑制する程度のインサイドフォースキャンセラー以外には、あまねく普及し評価される機構は極めて少ない。

本発明の一態様では、簡易な構成でありながら、トラッキングエラーとインサイドフォースを抑制できるトーンアーム及びレコードプレーヤを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、レコードの水平面方向に沿って回転軸周りに回転する第１アームと、
前記第１アームの回転に応じて前記第１アームの自由支点周りに回転する第２アームと、
前記第１アームを回転駆動するモータと、
前記レコードの再生中に、前記第２アームの先端部分に取り付けられる触針と前記レコードの溝との接触位置における前記溝の接線方向に前記第２アームの長手方向が配置されるように、前記モータの位相角度を制御する制御部と、を備える、トーンアームが提供される。

前記第２アームは、前記自由支点に取り付けられた回動自在の関節機構を有し、
前記関節機構は、前記第１アームの回転と、前記レコードの溝に沿った前記触針の移動とに応じて回転してもよい。

前記制御部は、前記レコードの再生中に、前記第２アームにおける前記接触位置と前記自由支点とを結ぶ線分の方向が前記溝の接線方向に平行になるように、前記モータの位相角度を制御してもよい。

前記制御部は、前記接触位置においてインサイドフォース及びトラッキングエラーを発生させないように、前記モータの位相角度を制御してもよい。

前記第１アームの回転角度を検出する第１角度検出器と、
前記第２アームの回転角度を検出する第２角度検出器と、を備え、
前記制御部は、前記第１角度検出器により検出された前記第１アームの回転角度と、前記第２角度検出器により検出された前記第２アームの回転角度とに基づいて、前記接触位置における前記溝の接線方向に前記第２アームの長手方向が配置されるように前記モータの位相角度を制御して前記第１アームの回転角度を調整してもよい。

前記制御部は、前記第２角度検出器で検出される前記第２アームの回転角度が、前記第１角度検出器で検出される前記第１アームの回転角度と、前記レコードを回転させるターンテーブルの回転中心位置から前記回転軸までの距離と、前記ターンテーブルの回転中心位置から前記自由支点までの距離と、前記第１アームの長さと、前記第２アームの長さとに基づいて計算される回転角度に一致するように、前記モータの位相角度を制御してもよい。

前記第１アーム及び前記第２アームは、前記接触位置と前記自由支点とを結ぶ線分が前記ターンテーブルの回転中心位置と前記回転軸とを結ぶ線分に交差しないように配置されてもよい。

前記第１アーム及び前記第２アームは、前記接触位置と前記自由支点とを結ぶ線分が前記ターンテーブルの回転中心位置と前記回転軸とを結ぶ線分に交差するように配置されてもよい。

本発明の他の一態様では、レコードを回転させるターンテーブルと、
前記ターンテーブル上で回転する前記レコードの溝に触針を接触させるトーンアームと、を備え、
前記トーンアームは、
前記レコードの水平面方向に沿って回転軸周りに回転する第１アームと、
前記第１アームの回転に応じて前記第１アームの自由支点周りに回転する第２アームと、
前記第２アームの先端部分に取り付けられ、前記レコードの溝に接触する触針と、
前記第１アームを回転駆動するモータと、
前記レコードの再生中に、前記レコードの溝と前記触針との接触位置における前記溝の接線方向に前記第２アームの長手方向が配置されるように、前記モータの位相角度を制御する制御部と、を備える、レコードプレーヤが提供される。

本発明によれば、簡易な構成でありながら、トラッキングエラーとインサイドフォースを抑制できる。

本実施形態によるトーンアーム１を備えたレコードプレーヤ２の外観図。 トーンアーム１周辺の平面図。 トーンアーム１の制御系のブロック図。 コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの幾何学配置を示す図。 コントロール アーム１ａの回転角度θを複数通りに変化させた場合にピックアップ アーム１ｂの回転角度φが変化する様子を示す図。 線分ＯＳがピックアップ アーム１ｂと交差するようにコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂを配置したトーンアーム１の幾何学配置を示す図。 コントロール アーム１ａの回転角度θを複数通りに変化させた場合にピックアップ アーム１ｂの回転角度φが変化する様子を示す図。 トラッキングエラーを説明する図。 トラッキングエラーを最小化したトーンアームの一例を示す図。 インサイドフォースを説明する図。 リニアトラッキング方式を説明する図。

以下、図面を参照して、トーンアーム及びレコードプレーヤの実施形態について説明する。以下では、の主要な構成部分を中心に説明するが、には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。

図１は本実施形態によるトーンアーム１を備えたレコードプレーヤ２の外観図、図２はトーンアーム１周辺の平面図である。

図１及び図２に示すように、レコードプレーヤ２は、トーンアーム１とターンテーブル３を備えている。ターンテーブル３は、レコード４を載置した状態で、中心の回転軸周りにレコード４を回転させる。トーンアーム１の先端部分には触針５が取り付けられている。トーンアーム１は、ターンテーブル３上で回転するレコード４の溝に触針５を接触させる部材である。触針５は、トーンアーム１に対して着脱自在のカートリッジ６に取り付けられている。ターンテーブル３の回転機構部とトーンアーム１の回転機構部は、レコードプレーヤ２の筐体部７に内蔵されている。この他、筐体部７には、電源ユニットとモータ駆動部も内蔵されている。

本実施形態によるトーンアーム１は、コントロール アーム（第１アームとも呼ぶ）１ａとピックアップ アーム（第２アームとも呼ぶ）１ｂを備えている。コントロール アーム１ａはトーンアーム１の後端側に設けられており、ピックアップ アーム１ｂはトーンアーム１の先端側に設けられている。

コントロール アーム１ａは、レコード４の水平面方向に沿って回転軸周りに回転する。コントロール アーム１ａの回転軸は、トーンアーム１の後端部付近に設けられており、後述するようにモータにより回転駆動される。回転軸の回転方向及び回転速度に応じてコントロール アーム１ａは、水平面方向に沿って回転する。コントロール アーム１ａの回転軸には、回転軸の回転角度を常時検出するためのセンサ（例えば、ロータリエンコーダ）が設けられている。本明細書では、このセンサを第１角度検出器と呼ぶことがある。

コントロール アーム１ａの後端部と反対側の端部付近には、ピックアップ アーム１ｂを回動自在に支持する自由支点Ｑが設けられている。この自由支点Ｑには、ピックアップ アーム１ｂをレコード４の水平面方向に回動自在に支持する関節機構１ｃが設けられている。この関節機構１ｃは、ピックアップ アーム１ｂを水平面方向に回転させる回転軸と、回転軸の回転角度を読み取るセンサ（例えば、ロータリエンコーダ）とを有する。このセンサは、ピックアップ アーム１ｂの回転角度を常時検出することができる。本明細書では、このセンサを第２角度検出器と呼ぶこともある。関節機構１ｃは、コントロール アーム１ａの回転と、レコード４の溝に沿った触針５の移動とに応じてピックアップ アーム１ｂを回転させる。

ピックアップ アーム１ｂは、コントロール アーム１ａの回転に応じてコントロール アーム１ａの自由支点Ｑ周りに回転する。自由支点Ｑは、ピックアップ アーム１ｂの後端側に配置されており、先端側には触針５を搭載したカートリッジ６が取り付けられている。ピックアップ アーム１ｂは、触針５をレコード４の溝に接触させた状態で、コントロール アーム１ａの回転に同期して、レコード４の水平面方向に沿って回転する。

図３はトーンアーム１の制御系のブロック図である。図３に示すように、トーンアーム１は、第１角度検出器１１と、第２角度検出器１２と、モータ１３と、制御部１４と、モータ駆動部１５と、電源ユニット１６とを備えている。トーンアーム１の制御系は、例えば、図１のターンテーブル３を支持する筐体部７に内蔵されている。

第１角度検出器１１は、コントロール アーム１ａの回転角度を検出する。第１角度検出器１１は、上述したように例えばロータリエンコーダで構成される。第２角度検出器１２は、ピックアップ アーム１ｂの回転角度を検出する。第２角度検出器１２も、上述したように例えばロータリエンコーダで構成される。モータ１３は、コントロール アーム１ａを回転駆動する。モータ１３は、コントロール アーム１ａの回転角度が所望の値になるように、コントロール アーム１ａを駆動する。モータ１３は、モータ駆動部１５により駆動制御される。制御部１４は、コントロール アーム１ａの回転角度が所望の値になるように、モータ駆動部１５に対して指令信号を送る。モータ駆動部１５は、指令信号に従って、モータ１３を駆動制御する。

制御部１４は、レコード４の再生中に、レコード４の溝と触針５との接触位置における溝の接線方向にピックアップ アーム１ｂの長手方向が配置されるように、モータ１３の位相角度を制御する。すなわち、制御部１４は、レコード４の再生中に、ピックアップ アーム１ｂにおける接触位置Ｐと自由支点Ｑとを結ぶ線分の方向が溝の接線方向に平行になるように、モータ１３の位相角度を制御する。制御部１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などで構成されている。

制御部１４は、触針５とレコード４の溝との接触位置においてインサイドフォースとトラッキングエラーを発生させないように、モータ１３の位相角度を調整する。また、制御部１４は、モータ１３の位相角度を調整することにより、第１基準方向に対するコントロール アーム１ａの回転軸周りの回転角度と、第２基準方向に対するピックアップ アーム１ｂの自由支点Ｑ周りの回転角度とを制御する。また、制御部１４は、第１角度検出器１１により検出されたコントロール アーム１ａの回転角度と、第２角度検出器１２により検出されたピックアップ アーム１ｂの回転角度とに基づいて、接触位置Ｐにおける溝の接線方向にピックアップ アーム１ｂの長手方向が配置されるようにモータ１３の位相角度を制御してコントロール アーム１ａの回転角度を調整する。

より具体的には、制御部１４は、第２角度検出器１２で検出されるピックアップ アーム１ｂの回転角度が、第１角度検出器１１で検出されるコントロール アーム１ａの回転角度と、レコード４を回転させるターンテーブル３の回転中心位置からコントロール アーム１ａの回転軸Ｓまでの距離と、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏから自由支点Ｑまでの距離とコントロール アーム１ａの長さと、ピックアップ アーム１ｂの長さとに基づいて計算される回転角度に一致するように、モータ１３の位相角度を制御する。

図４はコントロール アーム１ａピックアップ アーム１ｂの幾何学配置を示す図である。図４では、ターンテーブル３の回転中心位置をＯ、触針５とレコード４の溝との接触位置をＰ、ピックアップ アーム１ｂの自由支点Ｑの回転軸をＱ、レコード４の溝の半径をＲ、コントロール アーム１ａの旋回半径をｒ＝線分ＱＳ、ピックアップ アーム１ｂの回転軸をＳ、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏとコントロール アーム１ａの回転軸Ｓとの距離をＭ＝線分ＯＳ、接触位置Ｐと回転軸Ｑとの距離をＬ＝線分ＰＱとしている。また、図４では、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏと回転軸Ｓとを結ぶ線分ＯＳの方向を基準とするコントロール アーム１ａの回転角度をθとしコントロール アーム１ａの長手方向を基準とするピックアップ アーム１ｂの回転角度、すなわちコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度をφとしている。

制御部１４は、ピックアップ アーム１ｂの回転軸Ｑの回転角度を第２角度検出器１２で検出した値に基づいて、回転中心位置Ｏと接触位置Ｐとの線分ＯＰと、接触位置Ｐと回転軸Ｑとの線分ＰＱとの為す角度∠ＯＰＱが９０度になるように、コントロール アーム１ａの旋回目標角度をモータ１３に指令する。すなわち、制御部１４は、線分ＰＱが接触点Ｐにおいてレコード４の接線になるように、コントロール アーム１ａの旋回目標角度をモータ１３に指令する。レコード４の再生中に常に線分ＯＰと線分ＰＱが直角になるということは、レコード４の溝の接線方向に触針５を移動させることを意味する。

レコード４の再生中に常に線分ＯＰと線分ＰＱが直角になるように制御することで、図２に示すように、触針５に掛かる摩擦力Ｆは、ピックアップ アーム１ｂに掛かる張力Ｆ’と打ち消し合う。このため、インサイドフォースが発生しなくなる。また、常にレコード４の溝の接線方向に触針５が移動するため、トラッキングエラーも発生しない。

次に、図４に基づいて、触針５とレコード４の溝との接触位置Ｐ、コントロール アーム１ａの回転角度θ、及びピックアップ アーム１ｂの回転角度φの幾何学関係を説明する。本実施形態では、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏからトーンアーム１の回転軸Ｓまでの距離Ｍ＝線分ＯＳと、ピックアップ アーム１ｂの長さＬ＝線分ＰＱとコントロール アーム１ａの回転軸Ｓからピックアップ アーム１ｂの回転軸Ｑまでの距離ｒ＝線分ＳＱとを、予め定めた固定値（設計パラメータ）としている。また、レコード４の溝の半径Ｒは、レコード４の再生位置によって変化する値であり、一般には、６０ｍｍ＜Ｒ＜１５０ｍｍ程度である。

ターンテーブル３の回転中心位置Ｏと、ピックアップ アーム１ｂの回転軸Ｑとを結ぶ線分ＯＱの長さをＮとすると、以下の式（１）が成り立つ。

△ＯＳＱに着目すると、三角形の余弦法則から、以下の式（２）が成り立つ。

ここで、φ’＝∠ＳＱＯは△ＳＱＯに着目し余弦法則から式（３）で表され、φ”＝∠ＯＱＰは式（４）で表される。

したがって、φ＝ピックアップ アーム１ｂの回転軸Ｑの回転角度φは、以下の式（５）で表される。

式（５）を変形すると、コントロール アーム１ａの回転軸Ｓの回転角度θは、以下の式（６）で表される。

式（１）より、Ｎ＝線分ＯＱは、レコード４の溝の半径Ｒの関数になる。式（２）及び式（５）より、コントロール アーム１ａの回転角度θとピックアップ アーム１ｂの回転角度φも、レコード４の溝の半径Ｒの関数になる。Ｒとθの関係、Ｒとφの関係、及びθとφの関係はそれぞれ、２次式で近似できることから、取扱が容易になる。

トーンアーム１は、コントロール アーム１ａの回転軸Ｓ周りにコントロール アーム１ａを旋回させ、これにより、ピックアップ アーム１ｂの関節機構１ｃを介して、ピックアップ アーム１ｂの長手方向（線分ＰＱの方向）をレコード４の溝の接線方向に配置させる。ピックアップ アーム１ｂの長さは常に一定である。

したがって、レコード４の溝の接線方向に触針５を移動させるには、ピックアップ アーム１ｂの回転角度（コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度）φと、コントロール アーム１ａの回転角度θが常に式（１）〜式（６）で算出された適正な角度を有していればよい。

図５は、コントロール アーム１ａの回転角度θを複数通りに変化させた場合にピックアップ アーム１ｂの回転角度φが変化する様子を示す図である。図５は、レコード４の再生開始位置、レコード４の再生中間位置、レコード４の再生終了位置における、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの位置関係を示している。図５では、レコード４の再生開始位置、再生中間位置及び再生終了位置におけるコントロール アーム１ａの回転角度θ₁、θ₂、θ₃のときのピックアップ アーム１ｂの回転角度をφ₁、φ₂、φ₃、レコード４の溝の半径をＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、触針５とレコード４の溝の接触位置をＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、ピックアップ アーム１ｂの回転中心位置をＱ₁、Ｑ₂、Ｑ₃としている。

レコード４を聴く場合、まずカートリッジ６の触針５をレコード４の外側付近の溝Ｐ₁に接触させる。その時、ピックアップ アーム１ｂの長手方向（線分ＰＱの方向）をレコード４の溝の接線方向に一致させるには、ピックアップ アーム１ｂの回転軸を点Ｑ１に配置する必要がある。この場合の１ａの回転軸の回転角度はθ₁、ピックアップ アーム１ｂの回転軸の回転角度（コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度）はφ₁である。

レコード４の再生が進んで、触針５が再生中間位置の溝位置に到達したときのコントロール アーム１ａの回転軸の回転角度はθ₂、ピックアップ アーム１ｂの回転軸の回転角度はφ₂である。さらにレコード４の再生が進んで、触針５が再生終了位置の溝位置に到達したときのコントロール アーム１ａの回転軸の回転角度はθ₃、ピックアップ アーム１ｂの回転軸の回転角度はφ₃である。

図５からわかるように、レコード４の再生が進むに従って、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度は、θ₁→θ₂→θ₃と変化していき、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂとの開き角度は、φ₁→φ₂→φ₃と変化していく。コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度の大きさは、θ₁＞θ₂＞θ₃であり、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度の大きさは、φ₁＜φ₂＜φ₃である。

このように、レコード４の再生が進むに従って、コントロール アーム１ａの回転角度は徐々に小さくなり、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度は徐々に大きくなる。制御部１４は、レコード４の再生中、常に、ピックアップ アーム１ｂの長手方向（線分ＰＱの方向）がレコード４の溝の接線方向に一致するように、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θを制御する。より具体的には、制御部１４は、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θと、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度φとをロータリエンコーダで常時検出して、式（５）及び式（６）を満たすように、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θを制御する。

式（５）及び式（６）は、上述したように、コントロール アーム１ａの長さｒ、ピックアップ アーム１ｂの長さＬ、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏからコントロール アーム１ａの回転軸Ｓまでの距離Ｍを設計パラメータとして、容易に計算することができる。

図４では、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏとコントロール アーム１ａの回転軸Ｓとを結ぶ線分ＯＳがピックアップ アーム１ｂと交差しないように、トーンアーム１のコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂを配置する例を示しているが、線分ＯＳがピックアップ アーム１ｂと交差するようにコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂを配置してもよい。

図６は線分ＯＳがピックアップ アーム１ｂと交差するようにコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂを配置したトーンアーム１の幾何学配置を示す図である。図６のトーンアーム１では、ターンテーブル３の回転中心位置Ｏとコントロール アーム１ａの回転軸Ｓとを結ぶ線分にコントロール アーム１ａが交差している。図６の場合も、上述した式（１）〜（２）の関係が成り立つ。

ここで、φ’＝∠ＱＯＳは式（７）で表され、φ”＝∠ＯＱＰは式（８）で表される。

△ＱＯＳに着目すると、式（９）が成り立つ。

式（９）を変形すると、コントロール アーム１ａの回転軸Ｓの回転角度θは、以下の式（１０）で表される。

式（１）より、Ｎ＝線分ＯＱは、レコード４の溝の半径Ｒの関数になる。式（２）及び式（１０）より、コントロール アーム１ａの回転角度θとピックアップ アーム１ｂの回転角度φも、レコード４の溝の半径Ｒの関数になる。Ｒとθの関係、Ｒとφの関係、及びθとφの関係はそれぞれ、２次式で近似できることから、取扱が容易になる。

図６のトーンアーム１においても、制御部１４は、ピックアップ アーム１ｂの長手方向をレコード４の溝の接線方向に一致するように、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度を制御する。より具体的には、制御部１４は、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θと、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度φが常に式（９）と式（１０）を満たすようにする。

図７は、図６のトーンアーム１において、コントロール アーム１ａの回転角度θを複数通りに変化させた場合にピックアップ アーム１ｂの回転角度φが変化する様子を示す図である。図７は、レコード４の再生開始位置、レコード４の再生中間位置、レコード４の再生終了位置のコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの位置関係を示している。図７では、レコード４の再生開始位置、再生中間位置及び再生終了位置におけるコントロール アーム１ａの回転角度θ₁、θ₂、θ₃のときのピックアップ アーム１ｂの回転角度をφ₁、φ₂、φ₃、レコード４の溝をＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、触針５とレコード４の溝の接触位置をＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、ピックアップ アーム１ｂの回転中心位置をＱ₁、Ｑ₂、Ｑ₃としている。

図７からわかるように、レコード４の再生が進むに従って、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度は、θ₁→θ₂→θ₃と変化していき、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂとの開き角度は、φ₁→φ₂→φ₃と変化していく。コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度の大きさは、θ₁＞θ₂＞θ₃であり、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度の大きさは、φ₁＜φ₂＜φ₃である。

図５のトーンアーム１と同様に、レコード４の再生が進むに従って、コントロール アーム１ａの回転角度は徐々に小さくなり、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度は徐々に大きくなる。制御部１４は、レコード４の再生中、常に、ピックアップ アーム１ｂの長手方向（線分ＰＱの方向）がレコード４の溝の接線方向に一致するように、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θを制御する。より具体的には、制御部１４は、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θと、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度φとをロータリエンコーダで常時検出して、式（９）及び式（１０）を満たすように、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θを制御する。

このように、本実施形態によるトーンアーム１は、回転軸周りに回転するコントロール アーム１ａと、コントロール アーム１ａの自由支点Ｑ周りに回転するピックアップ アームム１ｂとを設け、ピックアップ アーム１ｂに取り付けられた触針５をレコード４の溝に接触させてレコード４を回転させたときに、常にピックアップ アーム１ｂの長手方向がレコード４の溝の接線方向に一致するように、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度を制御する。コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度を制御すると、コントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度も変化し、コントロール アーム１ａの回転軸の回転角度θとコントロール アーム１ａとピックアップ アーム１ｂの開き角度φが、上述した式（５）及び式（６）を満たすか、式（９）及び式（１０）を満たすように制御できる。これにより、トラッキングエラーとインサイドフォースが発生しない。

本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ トーンアーム、２ レコードプレーヤ、３ ターンテーブル、４ レコード、５ 触針、６ カートリッジ、７ 筐体部、１１ 第１角度検出器、１２ 第２角度検出器、１３ モータ、１４ 制御部、１５ モータ駆動部、１６ 電源ユニット、３１ トーンアーム、３２ カートリッジ、３３ トーンアーム、３４ カートリッジ、３５ カートリッジ、３６ トーンアーム、３６ａ 支持部、３７ リニアガイド

Claims (9)

1. レコードの水平面方向に沿って回転軸周りに回転する第１アームと、
   前記第１アームの回転に応じて前記第１アームの自由支点周りに回転する第２アームと、
   前記第１アームを回転駆動するモータと、
   前記レコードの再生中に、前記第２アームの先端部分に取り付けられる触針と前記レコードの溝との接触位置における前記溝の接線方向に前記第２アームの長手方向が配置されるように、前記モータの位相角度を制御する制御部と、を備える、トーンアーム。
2. 前記第２アームは、前記自由支点に取り付けられた回動自在の関節機構を有し、
   前記関節機構は、前記第１アームの回転と、前記レコードの溝に沿った前記触針の移動とに応じて回転する、請求項１に記載のトーンアーム。
3. 前記制御部は、前記レコードの再生中に、前記第２アームにおける前記接触位置と前記自由支点とを結ぶ線分の方向が前記溝の接線方向に平行になるように、前記モータの位相角度を制御する、請求項１又は２に記載のトーンアーム。
4. 前記制御部は、前記接触位置においてインサイドフォース及びトラッキングエラーを発生させないように、前記モータの位相角度を制御する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のトーンアーム。
5. 前記第１アームの回転角度を検出する第１角度検出器と、
   前記第２アームの回転角度を検出する第２角度検出器と、を備え、
   前記制御部は、前記第１角度検出器により検出された前記第１アームの回転角度と、前記第２角度検出器により検出された前記第２アームの回転角度とに基づいて、前記接触位置における前記溝の接線方向に前記第２アームの長手方向が配置されるように前記モータの位相角度を制御して前記第１アームの回転角度を調整する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のトーンアーム。
6. 前記制御部は、前記第２角度検出器で検出される前記第２アームの回転角度が、前記第１角度検出器で検出される前記第１アームの回転角度と、前記レコードを回転させるターンテーブルの回転中心位置から前記第１アームの前記回転軸までの距離と、前記ターンテーブルの回転中心位置から前記自由支点までの距離と、前記第１アームの長さと、前記第２アームの長さとに基づいて計算される回転角度に一致するように、前記モータの位相角度を制御する、請求項５に記載のトーンアーム。
7. 前記第１アーム及び前記第２アームは、前記接触位置と前記自由支点とを結ぶ線分がターンテーブルの回転中心位置と前記第１アームの前記回転軸とを結ぶ線分に交差しないように配置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のトーンアーム。
8. 前記第１アーム及び前記第２アームは、前記接触位置と前記自由支点とを結ぶ線分がターンテーブルの回転中心位置と前記第１アームの前記回転軸とを結ぶ線分に交差するように配置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のトーンアーム。
9. レコードを回転させるターンテーブルと、
   前記ターンテーブル上で回転する前記レコードの溝に触針を接触させるトーンアームと、を備え、
   前記トーンアームは、
   前記レコードの水平面方向に沿って回転軸周りに回転する第１アームと、
   前記第１アームの回転に応じて前記第１アームの自由支点周りに回転する第２アームと、
   前記第２アームの先端部分に取り付けられ、前記レコードの溝に接触する触針と、
   前記第１アームを回転駆動するモータと、
   前記レコードの再生中に、前記レコードの溝と前記触針との接触位置における前記溝の接線方向に前記第２アームの長手方向が配置されるように、前記モータの位相角度を制御する制御部と、を備える、レコードプレーヤ。

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