JPH04255906A - 磁気記録再生装置における可動ヘッドの位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

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

【０００６】従来の制御系 図３３は従来の制御系のブロック回路図、図３４はこの
従来例の磁界発生装置の配設位置を示す斜視図である。 図において、（４０）は可動ヘッド（１６）に周波数の
異なる２つの磁界Ｂｆ１，Ｂｆ２をあたえる交流磁界発
生装置であって、この交流磁界発生装置（４０）は磁気
テープ（２０）が巻き付けられていない側の回転ドラム
（５）と固定ドラム（１）の外周面に沿う位置に配設さ
れており、その位置は調整可能に構成されている。この
交流磁界発生装置（３９）は回転ドラム（５）の軸方向
に２つの交流磁界発生コイル（４５），（４５ａ）が回
転軸方向に配列されており、それぞれ異なった周波数ｆ
１　，ｆ２　の磁界Ｂｆ１，Ｂｆ２を発生するように構
成されている。（４２）はｆ１　の成分を通過させるバ
ンドパスフィルタ、（４３）はｆ２　の成分を通過させ
るバンドパスフィルタ、（４４）は差動アンプである。

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

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

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

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

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

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

【００１３】このように発生された磁束Ｄ及び磁束Ｅは
ともに環状ギャップＧを同一の方向に横切り、コイル（
３１）に第１永久磁石（２２）と第２永久磁石（２５）
の合計した磁束が横切る。

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

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

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

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

【００１８】可動ヘッド（１６）は、交流磁界発生装置
（４０）の近傍を通過するたびに交流磁界発生コイル（
４５），（４５ａ）によって形成されている磁界Ｂｆ１
，Ｂｆ２を検出し、その磁界の強さに比例した検出信号
を出力する。バンドパスフィルタ（４２）は周波数ｆ１
　の信号成分Ｓを通過させ、バンドパスフィルタ（４３
）は周波数ｆ２　の信号成分Ｔを通過させる。

【００１９】この２つの信号成分Ｓ、Ｔのレベルは、図
４１に示すように、可動ヘッド（１６）を回転ドラム（
５）の軸方向に移動させた時、つまり可動ヘッド（１６
）の高さ位置の変化に伴って変化する。いま、この２つ
の信号成分Ｓ、Ｔが同じレベルとなる可動ヘッド（１６
）の高さ位置をｍとし、そのときの両信号成分Ｓ、Ｔの
レベルをｌとする。減算器（４４）は、この２つの信号
成分Ｓ、Ｔを減算してその差をとり、その差分信号をア
クチュエータ（７）にフィードバックし、その差分が零
となる方向に可動ヘッド（１６）を移動させる。つまり
、図４１において２つの信号成分ＳとＴが同じレベルと
なるように、すなわち可動ヘッド（１６）の高さ位置が
ｍになるように可動ヘッド（１６）を移動させる。交流
磁界発生コイル（４５），（４５ａ）の位置等を変える
ことによって２つの信号成分ＳとＴの交点ｌの位置を変
えることができ、可動ヘッド（１６）の高さ位置ｍを変
えることができるので、可動ヘッド（１６）の高さの基
準位置を自由に定めることができる。

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

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

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

【００２３】図３５において、磁気ヘッド（１６），（
３７）が交流磁界発生コイル（４５）の近傍を通過する
時に、再生アンプ（５０），（５１）から出力される周
波数ｆ１　の再生信号の振幅は、例えば交流磁界発生コ
イル（４５）の２つのコイル（４５Ｕ），（４５Ｌ）の
中間の位置が、オーディオヘッド（３７）のヘッド高さ
位置もしくは可動ヘッド（１６）の中立位置におけるヘ
ッド固定高さよりも高い位置に取り付けてある場合、可
動ヘッド（１６）を上方向（デッキベースよりはなれる
方向）に動かすと、大きくなり、可動ヘッド（１６）を
下方向に動かすと小さくなり、取付位置が上記と逆の場
合は再生信号の減衰方向も逆になる。いま、固定ヘッド
（オーディオヘッド）（３７）からの再生信号として再
生アンプ（５０）から出力される信号検出感度と、可動
ヘッド（１６）からの再生信号として再生アンプ（５１
）から出力される信号検出感度とが等しいか、または、
再生アンプ（５０）または（５１）のゲイン調整により
等しくなるように調整されているものとする。再生アン
プ（５０）と（５１）の再生出力は、周波数ｆ１　のみ
を通過させるバンドパスフィルタ（５２），（５３）を
通されて不要なノイズが除去され、この２つの再生出力
レベルが最大になる値をサンプルホールド回路（５４）
，（５５）でサンプルホールドされるか、ピークホール
ドされた後、そのレベル差が差動アンプ（５６）で取り
出され、可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）のヘ
ッド段差が電圧の関数として取り出される。これを、ロ
ーパスフィルタ等の制御系位相補償回路（５７）に通し
た後、ドライバ（５８）によってヘッド段差がなくなる
方向に制御ループが閉じられることによって記録時にお
いても可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）との段
差が生じないように保持される。

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

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

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

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

【００２８】この従来例のように２つの交流磁界発生コ
イル（４５），（４５ａ）を配設して、各々の発振周波
数を変えてｆ１　とｆ２　、拡大図Ａに示すように、か
つ、一方の交流磁界発生コイル（４５）は、２つのコイ
ル（４５Ｕ）と（４５Ｌ）の中間高さ位置が、固定ヘッ
ド（３７）の高さ位置より高い位置に他方の交流磁界発
生コイル（４５ａ）内の２つのコイル（４５Ｕ），（４
５Ｌ）の中間高さ位置か固定ヘッド（３７）の高さ位置
よりも低い位置に固定する。この時、固定ヘッド（３７
）によって再生される発振コイル（４５）からの電磁誘
導による再生アンプ（５０）からの周波数ｆ１　の再生
出力と、発振コイル（４５ａ）からの周波数ｆ２　の再
生出力との振幅比が、可動ヘッド（１６）の再生出力の
振幅比と等しくなるように可動ヘッド（１６）の高さを
制御すれば、各ヘッドから再生アンプまでの周波数ｆ１
　、ｆ２　における周波数特性に固定ヘッド系と可動ヘ
ッド系が大きくずれていないかぎりヘッドターン数の違
いや、ヘッドコアの透磁率のちがいや、アンプゲインの
バラツキや温度特性等にかかわらず、可動ヘッド（１６
）と固定ヘッド（３７）の段差をなくすることができる
。そのため、可動ヘッド再生出力周波数ｆ１　またはｆ
２　のみを通過させるバンドパスフィルタ（５３）と（
５３ａ）の再生信号振幅をサンプルホールド回路（５５
），（５５ａ）もしくはピークホールド回路により取り
出し、割算器（６０）に入力して取り出した割算信号と
、同様に固定ヘッド（３７）の再生出力中の周波数ｆ１
またはｆ２　の信号成分の振幅の比をバンドパスフィル
タ（５２），（５２ａ）、サンプルホールド回路（５４
），（５４ａ）で取り出して割算器（５９）に入力して
取り出した割算信号との差を、差動アンプ（５６）で取
ることにより可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）
との段差ずれの方向と量を検出することができる。例え
ば可動ヘッド（１６）のヘッド高さが、固定ヘッド（３
７）のヘッド高さよりも高い方にずれている（デッキベ
ースより遠ざかる方向にずれている）場合、可動ヘッド
（１６）の再生信号は固定ヘッド（３７）の再生信号よ
り周波数ｆ１　の成分の方がｆ２　の成分よりも振幅が
大きく再生される。従って、差動アンプ（５６）の出力
信号は負となり、可動ヘッド（１６）を下方向に動かし
て段差が無くなる位置に固定する。

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

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

【００３１】この第４の従来例は、固定ヘッド（３７）
の再生アンプ（５０）出力をさらに周波数ｆ１　，ｆ２
　のみを通すバンドパスフィルタ（５２），（５２ａ）
の出力を、調整用端子で、再生信号の出力レベルを見な
がら、周波数ｆ１　（＝１５０ＫＨｚ）とｆ２　（＝２
００ＫＨｚ）の出力信号の振幅が等しくなるように交流
磁界発生コイル（４５），（４５ａ）の取付位置やドラ
イバ（４６），（４６ａ）の駆動出力電圧を調整する。 このようにすれば、可動ヘッド（１６）による再生出力
の周波数ｆ１　とｆ２　の再生信号成分の振幅が等しく
なるように、高さ位置を制御すれば、割算器を用いずと
も、可動ヘッド（１６）と固定ヘッド（３７）のヘッド
段差がなくなるようら制御することができる。

【００３２】可動ヘッド（１６）が回転ドラム（５）に
１８０ｄｅｇ対向して２つ取り付けられているこの従来
例においては、バンドパスフィルタ（５３），（５３ａ
）の後にアナログスイッチ（６１）で４つのサンプルホ
ールド回路（５５），（５５ａ）に、各々のチャンネル
の再生信号を分配することにより対応が可能であって、
この時は、差動アンプ（５６），（５６ａ）、補償回路
（５７），（５７ａ）、ドライバ（５８），（５８ａ）
は、それぞれ２個ずつ必要である。このような多チャン
ネル化に対する対応は図３５，図３８の従来例において
も同様に適用できる。制御帯域の設定については、図３
５及び図３８の従来例も図４３の従来例と全く同じで、
補償回路（５７），（５７ａ）にてゲイン、位相が補償
される。なお、一般に磁気ヘッドは、回転ドラム（５）
の円周の接続方向の磁束を拾うため、交流磁界発生コイ
ル（４５），（４５ａ）の形状が、図３６のような場合
、図４４のような再生エンベローブとして取り出される
。なお、図４３の構成の場合、固定ヘッド（３７）の再
生出力は、ｆ１　とｆ２　が等しくなるよう調整されて
いるため、図４４（ａ）のようになり、可動ヘッド系と
のヘッド−ヘッドアンプ間感度がずれていても制御後は
、図４４（ｃ）のようにｆ１　、ｆ２　成分のレベルが
等しくなるとヘッド段差がなくなる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【００４２】磁束密度を場所によって急激に変化させる
ためには、まず、磁束を集中させることが必要となる。 磁束を集中させることが可能な例として、図３７に示す
ようにコイルを対向させて、お互いに反発しあうような
電流を通電する方法がある。図４２に示すように（２７
）コイル間の領域において磁束が集中し、さらにコイル
磁心から距離が離れると急激に磁束は発散するため、磁
束密度は小さくなり、位置によって磁束密度が急激に変
化するので都合が良い。ただし、ここでいう磁束密度の
変化は、その位置における磁束の本数ではなく、可動ヘ
ッドの移動方向すなわち回転ドラムの回転軸方向に関し
て、可動ヘッドが検知できる方向の磁束の磁束密度の変
化をとしているのは前述した通りである。よって交流磁
界発生コイル（４５）の磁束の方向について検討を行う
必要がある。図５０は交流磁界発生コイル（４５）の磁
界分布を調べるための座標面を示す模式図を示す。図中
（４５Ｕ），（４５Ｌ）はコイル、（４５ｃ）は軟鉄等
の軟磁性体で造られた磁心、（４６）は２つのコイルに
通電するための交流電源であり、図中Ａ面は磁心（４５
ｃ）の中心軸Ｌを法線にもつ面であり、かつ、２つのコ
イル（４５Ｕ），（４５Ｌ）の間の中心を横切る面であ
る。Ｂ面はＡ面と平行であり、Ａ面から微小距離ｄ離れ
た面、Ｃ面はＡ面、Ｂ面と平行でありＢ面から微小距離
ｄ、Ａ面から微小距離２ｄ離れた面である。Ｄ面は磁心
（４５ｃ）の中心軸Ｌと同一方向に中心軸を持つ半径Ｒ
の円筒側面の一部である。なおＤ面は回転ドラム（５）
の側面を表し、Ｄ面と他の平面との交線は、可動ヘッド
の軌跡を表すものとして考える。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【００５６】さらに、本システムでは、ドラム１回転毎
に、決まったポイントでのヘッド高さしか検出できない
ため、装置振動や、テープのテンション変動等による、
テープヘッド間の摺動摩擦の変化により、ドラム１回転
内で可動ヘッドが動いてしまったり、機械振動を起す等
の問題があるため、可動ヘッドアクチュエータ（図２７
）のジンバルバネの剛性を上げ、機械共振を小さく抑え
る等の考慮が必要であった。

【００５７】

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

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

【００５９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る可動ヘッ
ドの位置制御装置は、回転ドラム上に配置された絶対高
さ基準値検出器によりドラムの１回転毎に所定の基準高
さを検出し、可動ヘッド高さを上記所定の基準高さに制
御するようにしたものである。

【００６０】また、この発明に係る可動ヘッド位置制御
装置は、可動ヘッドアクチュエータ内に配置された可動
ヘッド位置検出器により、ドラム回転中の可動ヘッドの
動きを検出し、上記検出値による位置制御ループにより
ヘッド高さを固定すると共に、上記検出位置から電気的
に推定した速度推定値による速度制御ループを構成する
ことにより記録時における振動等による高さずれを防止
するようにしたものである。

【００６１】

【作用】この発明における絶対高さ基準値の検出は、回
転ドラム上に配置された、交流磁界検出手段により検出
され、上記交流磁界検出手段と同じ高さに可動ヘッド高
さが制御される。

【００６２】また、この発明におけるドラム１回転以内
の可動ヘッドの位置固定は可動ヘッドアクチュエータ内
に配置された可動ヘッドの位置検出手段により、位置固
定されると同時に、電気的な速度推定手段によりアクチ
ュエータにダンピングがかけられ、振動等による位置ず
れが防止される。

【００６３】

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

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

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

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

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

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

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

【００７０】図１０はオブザーバ（状態観測器）の伝達
関数ブロック図で、図において、（３０１）は可動磁気
ヘッド（１１２）を動かすアクチュエータ機構部の伝達
関数表現、（３０２）はアクチュエータのコイル抵抗、
（３０３）はドライブアンプのゲインである。（３０４
）〜（３１０）は本発明の速度推定手段に相当するオブ
ザーバ（４０２）の伝達関数表現で、（３０４）はアク
チュエータモデルにおけるバネ定数を等価している部分
、（３０５）はアクチュエータコイル抵抗、アクチュエ
ータトルク定数、ドライブアンプゲインをまとめて等価
している部分、（３０６）はアクチュエータの粘度定数
と可動部質量を等価している部分、（３０７）は積分特
性の伝達関数表現、（３０８）は、上記（３０４）〜（
３０７）までの状態モデルと実測との誤差が収束するル
ープの安定化を図るために挿入されたオブザーバゲイン
、（３０９）はオブザーバゲイン（３０８）と同様な誤
差を収束させるためのオブザーバループゲイン、（３１
０）は推定した速度をフィードバックするための速度フ
ィードバックゲインである。

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

【００７２】図１１は上述のオブザーバの回路構成の一
例である。図において、（８０１）はアクチュエータ駆
動電圧の交流成分のみを取り出すためのコンデンサ、（
８０２）はオブザーバ内フィードバック信号と駆動電圧
とを加算し、増幅するための増幅器、（８０３）はオブ
ザーバ内のバネ定数を模擬したループをフィードバック
するための増幅器、（８０４）はオブザーバ内のアクチ
ュエータ粘性及び質量を模擬した伝達特性を実現するた
めのフィルタ、（８０５）はオブザーバ内の積分器を構
成するフィルタ、（８０６）は、位置情報とオブザーバ
の推定位置情報との差を取り出すための比較回路、（８
０７）は位置情報に含まれる交流成分のみを取り出すた
めのコンデンサ、（８０８）は推定速度情報に含まれる
交流成分のみを出力させるためのコンデンサである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【００９１】以上のような交流磁界による絶対高さの検
出は外部の磁界発生コイルに流す電流をＶＴＲ内のヘッ
ドアンプ等への電磁的飛び込みによって信号劣化を生じ
させない範囲で大きくすることができる。上記のように
磁界発生コイルの発生磁界を大きくすると、検出する絶
対高さの検出感度を高めることができるため、制御シス
テムの目標値への追従精度が向上する。しかしこの場合
従来からのＶＴＲシステムに内蔵されている信号再生ア
ンプを用いると、再生アンプのダイナミックレンジによ
って信号が飽和してしまう場合が生じる。これは、磁気
テープから再生される微小磁界よりも上記交流磁界発生
コイルからの磁界の方が極めて強いためである。そのた
め図３にあるようにロータリートランスを介して得られ
る高さ検出用交流信号を従来の再生アンプとは別のアン
プで増幅する必要がある。図３は、そのための増幅回路
図で、高さ検出信号は、検出ヘッドが、磁気テープと接
触していないドラムか裏側で得られるため、図中（７６
）のスイッチング用トランジスタを介して取り出すこと
が可能となる。

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

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

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

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

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

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

【００９８】上述のようなドラム１回転内の位置制御系
可動ヘッドのポジションを検出するためのポジションセ
ンサが不可欠である。図５はその一例で、可動ヘッド（
１１２）の動きを検出するため、可動部（２０３ｂ）に
マグネット（５０２）を接続し、ホールセンサ（５０３
）にて、可動部（２０３ｂ）におけるマグネット（５０
２）が近づいたり遠ざかったりすることによる磁束密度
の値を検出し、増幅器（５０４）の出力として取り出す
ことにより、可動部の位置を検出することができる。 この際、マグネット（５０２）は、透磁率の高い部材で
構成されたマグネットホルダー（５０１）にて囲われ、
漏れ磁束が磁気ヘッド（１１２）へ影響しないような構
成としている。さらに、図６は図５の変形例で、アクチ
ュエータの可動部のうち磁気ヘッドがついていない側の
ジンバルバネ（２０３ａ）にマグネット（５０５）を固
定し、ヨーク（２０２）にあけた穴からアクチュエータ
外部に漏れてくるマグネット（５０５）の磁束を、基板
（５０７）上に固定したホールセンサ（５０６）により
検出する構成としている。ここにおいて、マグネット（
５０５）からの磁束の強さが可動部の位置を表すことに
なり、これは図５の場合と同じである。この変形例では
磁気ヘッド（１１２）へのマグネット（５０５）の漏れ
磁束の影響は考えなくても良い。

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

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

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

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

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

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

【０１０５】この大きな機械共振は、共振周波数付近に
おいて位相を１８０°回すため、例えば位相遅れ補償を
施した位置制御システムを構成する場合、１次共振周波
数より十分低い周波数、一般的には１次共振周波数の１
／１０〜１／数１０程度までしか制御帯域が取れなかっ
た。何故ならば、第１には、上記共振付近の位相回りの
影響によって制御系の位相余裕が十分に確保できず、第
２に共振ピークゲインが大きいと、制御帯域周波数以降
におけるゲイン余裕量（一般的には、制御帯域周波数よ
り高い周波数領域における位相が−１８０°となる周波
数での制御系オープンループゲインが−１０〜−２０ｄ
Ｂになる必要がある）が共振ピークゲインにより小さく
なり、これらにより制御システムが不安定となるからで
ある。また、位相進み補償を施して１次共振と２次との
間に制御帯域を持ってくる場合は、１次機械共振周波数
と２次共振もしくは反共振周波数が十分に離れている必
要があり、ＶＴＲの可動磁気ヘッドのアクチュエータに
見られるような板バネ形状の可動部を有するシステムで
は、１次共振と２次以降との周波数差が取れず、上記進
み補償はあまり用いられない。そこで、ＶＴＲの可動磁
気ヘッドアクチュエータ特有の大きな機械共振特性を電
気的にダンピングして制御性の良いアクチュエータに変
える必要が生じる。しかし、従来例にみられるように微
分回路で構成したのでは、位置センサのノイズを増幅し
、却ってトラッキング制御性能が劣化してしまっていた
。そこで、図１０にみられるように、積分回路を用いた
状態推定器（以下オブザーバと略す）によってアクチュ
エータ速度を推定すれば、ノイズを増幅することもなく
、また、後述する理由で、高次機械共振の影響も取り除
くことができる。図１０の伝達関数表現されたオブザー
バは、現代制御理論における同一次元オブザーバの構成
の一例で、オブザーバ回路内においては、ドライブアン
プ（３０３）〜アクチュエータ機構部（３０１）までの
特性を模擬する等価回路（３０５）〜（３０７）が挿入
されている。図において、実際のドライブアンプ（３０
３）に入力する駆動電圧は、オブザーバ内の上記等価回
路にも入力され、等価回路出力として図中ａ点にアクチ
ュエータの位置を等価回路入力から推定した信号が出力
される。一方、実際のアクチュエータの変位を、後述す
るセンサ等で実測した信号が図中ｂ点に出力され、その
差、すなわちｂ−ａが推定誤差として取り出される。 オブザーバ内で等価回路を形成している回路の伝達特性
は、この場合２次の積分特性を有しており、初期状態ま
でも実際のアクチュエータにおける積分特性を模擬して
いないことや、実際のアクチュエータには積分特性の手
前に外乱が入力されるにも拘らず、等価回路では外乱ま
で模擬できない等の理由から、周波数特性に関しては、
実際のアクチュエータ特性と等価回路が同じでも、動特
性（等価回路の出力値における各時間経過毎の値）は同
じにならない。このため、上記推定誤差が収束してゼロ
になるよう、Ｆ１とＦ２のゲイン（３０８），（３０９
）によりフィードバックがかけられている。従って、あ
る時間経過後は、オブザーバ内フィードバックゲインの
作用により推定誤差がゼロに収束するため等価回路出力
である推定位置ａと実測位置ｂは等しくなり、この時、
積分器（３０７）の手前、すなわち１／（Ｃ＋Ｍｓ　）
のブロック（３０６）の出力であるアクチュエータ速度
に相当する部分（回路上、位置の微分となっているため
速度に相当する）は、実際のアクチュエータ速度に等し
くなっている。

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

【０１０７】

【数１】

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

【０１０９】

【数２】

【０１１０】を満たすＦ１，Ｆ２を求めれば良いことに
なる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【０１３１】

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

【図面の簡単な説明】

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

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

【図３】本発明における絶対位置検出回路の検出信号増
幅部の回路図である。

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

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

【図６】図５の変形例であって、ホールセンサの要部拡
大断面図である。

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

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

【図９】光センサの可動部変位量の検出原理を示す説明
図である。

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

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

【図１２】オブザーバの回路構成の一例を示す回路図で
ある。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【図２９】図２８におけるアクチュエータの底面図であ
る。

【図３０】図２９の３０−３０断面図である。

【図３１】図２９の３１−３１線に沿った側面図である
。

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

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

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

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

【図３６】従来における交流磁界発生装置の一例を示す
説明図である。

【図３７】図３６における磁束説明図である。

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

【図３９】従来におけるアクチュエータのヒステリシス
特性図である。

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

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

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

【図４３】従来における高さ制御部の第４の例を示す説
明図である。

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

【図４５】従来における第５の制御回路を示す説明図で
ある。

【図４６】従来におけるヘッド段差と同期検波出力の特
性図である。

【図４７】従来における回転ヘッドに設けられた各ヘッ
ドの配置説明図である。

【図４８】従来における更に他の第６番目の制御回路を
示す説明図である。

【図４９】従来における第７番目の制御回路を示す説明
図である。

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

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

【図５２】図５１の更に詳細な説明図である。

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

【図５４】従来における交流磁界発生コイルの斜視図で
ある。

【図５５】図５４における５５−５５方向から見た要部
断面図である。

【図５６】従来における交流磁界発生コイルの他の例を
示す説明図である。

【図５７】従来における交流磁界発生コイルの更に他の
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　固定ドラム ３　　回転軸 ５　　回転ドラム ７，７ａ，７ｂ　　ボイスコイル型アクチュエータ１６
　　可動ヘッド ２０　　磁気テープ ３７　　固定ヘッド（オーディオヘッド）４０　　交流
磁界発生装置 ４２，４３，５１，５２，５２ａ，５３，５３ａ　　バ
ンドパスフィルタ ４４　　減算器 ４５，４５ａ　　交流磁界発生コイル ４５Ｕ，４５Ｌ　　コイル ４５ｃ　　磁心 ４５ｓ　　シールド ４６，４６ａ，５８，５８ａ，６０，６０ａ　　ドライ
バ４７，４７ａ　　発振回路 ５０，５１　　記録・再生アンプ ５４，５４ａ，５５，５５ａ　　サンプルホールド回路
５６，５６ａ，６６　　差動アンプ ５７，５７ａ　　補償回路 ５９，６０　　割算器 ６１　　スイッチ回路 ６２　　タイミングコントロール回路 ６５，６５ａ　　可変ゲインコントロールアンプ７２　
　スペーサ ７３　　絶対高さ検出素子 ７４　　検出コイル ７５　　バンドパスフィルタ ７６　　スイッチングトランジスタ １０１　　低域補償器 １０２　　位置制御補償器 １０３　　速度推定オブザーバ １０４　　ドライブアンプ １０５　　絶対高さ検出回路 １０６　　絶対高さ検出センサ １０７　　アクチュエータ １０８　　可動部の位置検出手段 ２０１　　マグネット ２０２　　ヨーク ２０３ａ　　ジンバルバネ ２０３ｂ　　板バネ ２０４　　コイルボビン ２０５　　アクチュエータコイル ２０６　　アクチュエータ ２０７，４０６　　ヘッドアンプ ２０８　　ウォブリングサーボ回路 ２０９，４０１，７１７　　ドライバ ３０１　　アクチュエータ機構部 ３０２　　アクチュエータコイル抵抗 ３０３　　ドライブアンプゲイン ３０４，３０５，３０６，３０７　　アクチュエータ等
価回路 ３０８，３０９　　オブザーバフィードバックゲイン３
１０　　速度フィードバックゲイン ４０２　　オブザーバ（速度推定手段）４０３　　ドラ
ム回転制御回路 ４０４　　パイロット信号生成回路 ４０５　　変調回路 ４０７　　トラッキングエラー生成回路４０８　　トラ
ッキング制御補償回路 ４０９　　キャプスタン制御回路 ４１０　　回転ドラム ４１１　　スリップリング ４１２　　ロータリートランス ４１３　　ポジションセンサ（位置検出手段）５０１　
　マグネットホルダー ５０２，５０５　　マグネット ５０３，５０６　　ホールセンサ ５０４，６０７　　差動増幅器（センサアンプ）５０７
　　基板 ５０８　　ドラム搭載基板 ６０１　　発光部 ６０２　　受光部 ６０３　　レンズ ６０４　　出射まど（しぼり） ６０５　　発光素子 ６０６　　反射ミラー ６０８　　検波回路 ７０１　　バンドパスフィルタ ７０２　　同期検波回路 ７０３　　位相器 ７０４　　反転アンプ ７０５　　発振器 ７０７　　減算器 ７０８，７１３，７１４　　ローパスフィルタ７０９　
　固定ヘッド ７１０　　フェイズロックドループ（ＰＬＬ）回路７１
１　　ヘッドアンプ ７１２　　オートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路７
１５　　キャプスタン位相制御回路 ７１８　　キャプスタンモータ ７１９　　リニアトラックヘッド ７２０　　磁気テープ ８０１，８０７，８０８，９１１，９１３　　コンデン
サ８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，９０４，
９０７，９０８，９０９差動増幅器 ９０１　　等価コイル ９０２，９０３　　電流検出抵抗 ９１０，９１２　　フィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ドラム内に設けられアクチュエータに
   より高さ方向に変位可能な磁気テープからの信号録再用
   可動ヘッドと、回転ドラム内に設けられ回転ドラムの所
   定高さに調整された磁界検出素子と、上記ドラムにおけ
   るテープ巻き付き側と反対の側において、上記ドラムを
   支持しているデッキメカニズムに固定されたコイルを少
   なくとも１つ備え、上記コイルに交流電流を流した時に
   、上記ドラムの磁気ヘッドが上記コイル付近を通過した
   際に得られる上記コイルの電磁誘導による再生信号出力
   が上記高さ調整された磁界検出素子と可動ヘッドとにお
   いて等しくなるよう、上記可動ヘッド高さを制御するア
   クチュエータ制御部と、を備えた磁気記録再生装置にお
   ける可動ヘッドの位置制御装置。
2. 【請求項２】上記可動ヘッドの位置を検出する位置検出
   手段と上記位置検出手段による可動ヘッドの位置固定制
   御回路とを備え、さらに回転ドラム外に配置されたコイ
   ルからの交流磁界を回転ドラムに所望高さに調整された
   磁界検出素子と可動ヘッドとによって検出することによ
   り可動ヘッド高さが位置固定されるべき上記ドラムを固
   定しているデッキメカニズムからの所望高さが得られる
   手段とを備え、上記アクチュエータに内蔵された位置検
   出手段により構成される位置制御ループの、制御目標で
   ある位置指令が上記コイルからの交流磁界より得られる
   所望高さになるよう調整されることを特徴とする請求項
   （１）記載の磁気記録再生装置における可動ヘッドの位
   置制御装置。
3. 【請求項３】上記アクチュエータに内蔵された位置検出
   手段により構成された位置制御手段において、アクチュ
   エータ駆動電圧と可動ヘッド位置を入力としアクチュエ
   ータの機械特性を模擬した電気回路を有する可動ヘッド
   の速度推定手段により速度フィードバックループをさら
   に構成したことを特徴とする請求項（２）の磁気記録再
   生装置における可動ヘッドの位置制御装置。
4. 【請求項４】回転ドラム内に配置された固定ヘッド及び
   アクチュエータにより変位可能な可動ヘッドと信号伝送
   用のロータリートランスと再生増幅器とを備え、上記ド
   ラム外に配置された交流磁界発生コイルからの電磁誘導
   を検出する際、信号伝送用ロータリートランスの各チャ
   ンネルの並びを、回転ドラム上のヘッド配置における近
   接して配置されたヘッドをロータリートランスの連続す
   るチャンネルとすると共に上記高さ検出用の交流磁界検
   出専用の検出器のチャンネルを、上記回転ドラムの近接
   していないヘッドのロータリートランスチャンネル間の
   間もしくはオーディオ用ヘッドとビデオ用ヘッドとの間
   に挿入すると共に、上記高さ検出用の交流磁界による電
   磁誘導信号を、再生増幅器側のロータリートランスに接
   続されたスイッチング素子を介して情報信号再生増幅器
   とは別の増幅器でもって得ることを特徴とする請求項（
   １）記載の磁気記録再生装置における可動ヘッドの位置
   制御装置。