JPH08161701A - 機械的欠陥補償式レコード再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円盤レコードの機械的欠陥を補償し、再生信
号の劣化を防止する。 【構成】 トーンアームに担持されるカートリッジと、
カートリッジの垂直偏差を感知する第１センサと、レコ
ードの垂直偏差を感知する第２センサと、両センサから
の信号を差動的に結合する装置及びカートリッジを制御
するアクチュエータとから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】商業的に製造される円盤レコード
は各種の機械的欠陥を有している。また更にレコードを
再生するために用いる機械的装置に由来するシステムの
欠陥もある。本発明は円盤再生システムの欠陥の一部、
すなわち、レコードプレス雑音を含む、基本的にはレコ
ードのそりおよびランブルに起因するレコードみぞの鉛
直方向の不要偏差に関する。このような欠陥は再生され
た信号の大きな劣化の原因となる。

【０００２】そ り レコードのそりの一般的議論は以下の刊行物に見出され
る。ラリ・ハップおよびフランク・カルロフ、「レコー
ドのそりとシステム再生性能」、ジャーナル・オブ・ザ
・オージオ・エンジニヤリング・ソサイティ誌、24巻、
８号、1976年10月、第630頁から第638頁まで。著者等は
約２分の１Hz（毎分33−1/3回転においては１回転に１
度）から10Hz以上までの範囲でそり周波数を見出してい
るが、そりの95％は８Hz以下であった。そりの物理的振
幅高さのピーク値は、低周波数においては約0.64mm（0.
025インチ）であり、周波数が増大すると減少した。

【０００３】レコードのそりによって各種の問題が生ず
る。針が高さの変化するレコードを追跡しようとすると
きもたらされる鉛直方向の力および、ある範囲までは、
横方向の力のために、トーンアームはレコード面に対し
てはずんだりゆれたりする。これによって、単にトラッ
キング力の変動だけではなく、カートリッジが底に接触
したりあるいは針とみぞとの接触が失われたりする。こ
のようにトラッキング力が最適状態から変動すると、音
声周波数における再生信号がしばしば影響をこうむる。
針およびアームのトラッキングの問題に加えて、針の過
度の偏倚は、幾何学的ひずみやカートリッジの電気機械
的非直線性をもたらす。さらに、そり信号はこのような
低周波数を通過させる電子装置内に増幅器過負荷による
ひずみを生じさせ、また拡声器システムに印加される
と、外部的ノイズやまたドプラひずみを含む高周波数音
声信号のひずみをもたらすウーハー運動を生じる。さら
に、針とレコードみぞの幾何学的関係により、そりの結
果として針尖端が録音済音みぞ上を前後に振動し、その
振動数で再生信号を変調し（前進させたり遅延させ）て
ワウを生じる。ワウはまた、レコードみぞ上の針の荷重
が変化する際の回転速度の変動によっても生じる。

【０００４】そりのあるレコードを満足に追跡するとい
う要請は、先行技術においては、トーンアーム・カート
リッジ・針・レコードの幾何学的関係を極めて注意深く
考慮して最善の組合せを追求することをうながすのであ
るが、これも大抵は、通常生ずるそり周波数以上でしか
も最低の録音済音みぞ周波数以下に制御されたトーンア
ーム共振を提供するように、針とトーンアーム質量、ト
ーンアーム制動、針のコンプライアンスおよび制動、お
よびトラッキング力のような諸因子の妥協となってしま
う。10Hzのアーム共振が若干の設計者によって提唱され
ている。ケイスケ・イケガミおよびススム・ホシミ、
「ターンテーブルおよびトーンアーム設計における進
歩」、ジャーナル・オブ・ジ・オーディオエンジニアリ
ングソサイティ誌、第24巻第4号、第276頁から第280頁
まで、1976年5月、および、ピータロザ、「低慣性トー
ンアーム設計の諸様相」、ジャーナル・オブ・ジ・オー
ディオエンジニアリングソサイティ誌、第25巻第9号、
第550頁から第559頁まで、1977年9月、を参照。

【０００５】原理的にはトーンアームおよびカートリッ
ジのパラメータを適切に選択することによってそりのあ
るレコードを追跡することは可能であるが、実際には利
用できる多種多様なトーンアームおよびカートリッジが
あるので、アームとカートリッジの整合はしばしば複雑
となる。さらに、設計の段階においてすら、そり追跡に
対して選択された最適のトーンアームおよびカートリッ
ジのパラメータは高周波数のみぞ情報を追跡するには最
適でない場合もある。レコードが適切に追跡されるとき
ですら、そりに由来する幾何学的形状およびモータワウ
の問題は依然として残る。

【０００６】そりのあるレコードを追跡する各種の受動
的装置は公知である。これらの装置の典型的なものにお
いては、レコード面に乗りかつピックアップカートリッ
ジあるいはピックアップカートリッジの近傍でトーンア
ームに固定あるいは結合された素子が用いられる。この
ような装置は、被制動素子および無制動あるいは固定素
子の両者を含む。典型的な先行技術の被制動素子装置
は、フィッシャの米国特許第2,572,712号（ばね装着プ
ランジャ）、およびトンプソンの米国特許第2,328,862
号（弾性的に装架された補助針）に開始されている。固
定素子は、アンドリュース等の米国特許第3,228,700号
（ピボット支えされたカートリッジを有するトーンアー
ムの端にあるフェルトパッド）、およびラビノフの米国
特許第3,830,505号（カートリッジに隣接の空気軸受）
に開示されている。振動を制動しかつそりの追跡を助け
るためにカートリッジに隣接してダッシュポットあるい
はブラシを用いることも公知である。さらに、トーンア
ームをレコード面に結合させる比較的固い素子の提案も
公知である。また、そりを排除するためにレコードを周
縁または中心でしめつけたり重みをかけたりすることも
示唆されている。

【０００７】レコードのそりを処理するための能動的先
行技術システムは次の文献に記載されている。すなわ
ち、「レコードのそりおよびレコードにおける低周波数
ターンテーブルランブルの克服」、ケネス・クラニスお
よびミチェル・ジェー・ケリー、ジャーナル・オブ・ジ
・オーディオエンジニアリングソサエティ誌、1975年7
月・8月号、第23巻第6号、第450頁から第458頁まで。こ
のシステムにおいては、カートリッジ出力は、レコード
のそりを追跡するのを助けるために鉛直トーンアーム位
置をサーボ制御するのに用いられる。同様なシステム
は、サカモト等の米国特許第3,623,734号およびラビノ
フの米国特許第3,830,505号に開示されている。アーム
・カートリッジ制動を改良するために、トーンアーム運
動のまわりにのみ閉ループを備えることも公知である。
本発明によりこれらの先行技術のトーンアームシステム
の性能を大幅に改良できる。

【０００８】ランブル ターンテーブルのランブルは、ターンテーブル軸受、電
動機枢動システム、および周囲の振動に由来することが
ある。これらの原因にもとずくランブルを排除するため
の多くの努力がターンテーブル製造者によってなされて
いる。

【０００９】ターンテーブルに関連した他の障害は拡声
器からの音響的帰還（可聴および超可聴）によって生ず
る。これによってターンテーブルまたはレコードは振動
の受容体として作用し、その結果カラレーションあるい
はハウリングが起こる。これらの効果を減少させる装置
には、カワシマの米国特許第3,997,174号に開示された
液体充填ターンテーブルマット、およびマエダの米国特
許第4,054,291号に開示された可撓性ターンテーブル支
持カップが含まれるが、両者共にそりのあるレコードの
下に適切な被制動支持体を提供するものである。

【００１０】これらの努力にもかかわらず、低周波数領
域での問題の主要な源は円盤そのものからくるレコード
プレスランブルあるいは金型粗面雑音である。レコード
プレス雑音の周波数スペクトルは、ジョン・アーグル、
「市販ステレオ円盤の動作特性」ジャーナル・オブ・ジ
・オーディオエンジニアリングソサイティ、1969年8
月、第17巻、第4号、第416頁から第422頁まで、で論じ
られている。金型粗面雑音は一般には数百ヘルツにまで
達する。

【００１１】レコードプレスランブルおよびターンテー
ブルランブルは、慣習的に信号路内の広域フィルタによ
って減少させる。最適のトーンアーム・カートリッジ共
振特性はまた、低周波数ランブル効果を減少させるのに
有用である。

【００１２】そりを処理する先行技術の接近方法は、主
としてそりの徴候に向けられている。例えば、受動的な
トーンアーム対レコード面接触装置や閉ループトーンア
ームシステムは、カートリッジおよびトーンアームのそ
りを単に追跡する性能を高める装置として主に作用す
る。従ってこのような方法はそりの他の効果を補正する
ことはできず、従ってそり周波数以外においてはトラッ
キング性能および信号の質を低下させる。ランブルに関
しては、先行技術は、ランブルの機構そのものを扱うよ
りは主に電気的フィルタに向けられてきた。

【００１３】本発明の方法は、信号チャネル自体の帯域
幅あるいは他の動作特性をまったく劣化させることな
く、そりおよびランブルの効果を減少させることであ
る。

【００１４】本発明は図1aおよび図1bで示し状況の観察
に基づいている。図1aは無音みぞが記録された仮想的レ
コードマスタの上半部の側断面図を示す。みぞの深さ
「ａ」は一定であって、完全な基準路あるいは基準面に
対する瞬時的鉛直信号変調を表わす。基準面は平坦なラ
ッカマスタ盤面でもよいが、円盤上に記録される鉛直情
報がほとんどない周波数領域（例えば30ヘルツ以下）で
は、みぞ自身を基準路として用いる。

【００１５】図1bはマスタでレコードプレスを行った後
の状況を示す。鉛直方向みぞ位置はもはや一定ではな
く、不規則性を含んでいる。そりの場合においては、こ
れらの不規則性は単にレコードをプレスから取り出すと
きおよびその後の熱および取扱上のひずみによってのみ
生ずるので、不規則性はレコードの両側で寸法的に相関
している（厚さはほぼ一定に保たれる）。しかしながら
高周波数の金型粗面による雑音は、異なるダイおよびス
タンパが用いられるので、レコードの両側で相関しな
い。即ち、ディスクは局所的な厚さの変動を含む。この
ような欠陥は、プレス操作の間、スタンパの背面から前
面へ寸法的不規則性が伝達されることによって生ずる。
背面の不規則性には、複製工程より生ずる金属結晶、後
側面を滑らかにするための研磨操作に由来するパター
ン、レコードプレスのスタンパとダイとの間に捕捉され
た泥やごみ、およびダイの不規則性が含まれる。

【００１６】スタンパの厚さは約0.18ないし0.25mm（0.
007ないし0.01インチ）であるから、スタンパの局所的
彎曲およびひずみを通して伝達される最短波長は材料の
剛性によって制限される。すなわち最短波長は0.50mm
（0.02インチ）程度である。従って、粗面雑音周波数は
外径で最高、30cm（12インチ）盤［みぞ速度は毎秒約50
cm（20インチ）］で１kHz程度となる。

【００１７】レコード自体の低周波数雑音の他の原因に
は、プレス材料の不均一性、およびタイ面での急激で不
均一な温度変化に由来する作動的冷却効果による幾何学
的ひずみが含まれる。さらに、前述したように、雑音は
また再生システム、すなわち、ターンテーブルや周囲の
ランブルおよび音響的に伝達されるターンテーブルや円
盤の振動によってももたらされる。

【００１８】すなわち、在来の再生システムにおいて
は、トーンアーム位置を基準に用いて、再生量「ｂ」が
得られる。従って、量「ｂ」は望ましくない低周波数雑
音成分を含む。

【００１９】この問題をもっと詳しく考察すると、上述
のすべての原因による低周波数雑音成分は原信号変調と
込み入った結合をしていないことが分かる。むしろ、録
音済信号量「ａ」はプレスおよび再生過程ならびに再生
システム内の機械的欠陥による影響を受けずそのまま保
持される。従って、もし針接触点におけるひずんだ基準
路を再生中の基準点として用いるなら、量「ａ」を回復
できる。再生システムは、盤面が針の近傍で事実上再び
平坦（すなわち、鉛直方向では事実上不変）になるよう
に、基準点の不要な変動を除去するように作動するのが
好ましい。真の信号量「ａ」を決定するのに、波状に起
伏する基準点が選択的に用いられる。

【００２０】本発明の教えによると、先行技術の諸問題
はレコード再生システムにより解決される。即ち、誤差
信号を再生する適切な量を測定し、この信号を用いて機
械的電気的に適切な補正を行うことによって、追跡路に
偏差を生じさせる円盤又は再生システムの機械的欠陥が
補償される。感知装置は、ピックアップ又は針の位置、
あるいはその近傍における基準路での偏差に応答する信
号を発生し、該信号は偏差によって生じるレコード再生
信号への効果を最小にするためにシステムを制御するよ
うに処理される。

【００２１】本明細書においては、「近傍における」感
知とは、補正を必要とする最短波長の何分の１（例えば
約10分の１以下）以内での感知を意味する。もし金型粗
面雑音の波長が円盤外径で約0.5mm（0.02インチ）程度
に短いなら、このことは約0.05mm（0.002インチ）すな
わち、直接隣接した平坦部における感知を意味する。こ
れは本発明の技術の限界を表わす。低周波数の雑音およ
びそりに対しては、勿論このような近傍で感知すること
は不必要である。

【００２２】本発明には、便宜上鉛直雑音補償器(VNC)
と呼び得る４つの主要実施例がある。これらの実施例は
別個であるいは組合せて用いられる。

【００２３】すべての実施例において、レコードの無変
調部分の鉛直方向位置は針あるいはその近傍において感
知される。このようにして導出される情報は基準路情報
と名づけられる。いくつかの実施例において、基準路情
報はアームあるいはカートリッジ位置に対して感知され
るが、このような情報は基準路アーム情報と名づけられ
る。基準路情報あるいは基準路アーム情報は、信号みぞ
に隣接しかつ信号針に近接した平坦部位置を感知するよ
うに配置された感知装置をへて入手するのが好ましい。
鉛直センサは実質的に鉛直情報にのみ応答することが重
要である。円盤録音技術においては、「鉛直」の語は通
常は盤面に垂直、あるいは軸方向の意味を有する。そり
および極めて低周波のランブル効果だけを処理する場
合、あまり望ましくない代わりの方法では、みぞの深さ
自身が感知される。

【００２４】第１実施例においては、基準路情報が得ら
れるとバイアス信号と比較され、閉ループサーボシステ
ムで用いられる誤差信号が発生される。閉ループサーボ
システムは、少なくともピックアップ針の近傍で円盤を
ほぼ鉛直方向に動かすアクチュエータ（作動器）を含ん
でいる。理想的には、少なくともピックアップ針の近傍
におけるすべての鉛直方向円盤運動が除去され、それに
よって針はそりおよびランブルのないレコードを効果的
に追跡できるという結果がもたらされる。この実施例は
円盤VNCと名づけられる（あるいは、円盤の鉛直方向作
動が、ターンテーブルに関連した機構を通じて極めて容
易に行われるので、ターンテーブルVNCと名づけられ
る）。

【００２５】第２実施例は、トーンアームVNCと呼び得
るが、これは先行技術の閉ループトーンアームの改良で
ある。先行技術のシステムにおいては、用いられる誤差
信号は、アーム・カートリッジ共振成分あるいは他の誤
りを導く情報を含む。本発明においては、これらの欠陥
を回避する測定がなされると共に、トーンアームを制御
するために処理される。すなわち、基準路情報を入手
し、これを用いて、トーンアームを制御しかつ選択的に
他の実施例により付加的補正を行う。低周波数成分はそ
りの補償のためにターンテーブルVNCに用いられる。ま
た高周波数成分はランブルおよび金型粗面雑音を減少さ
せるためにカートリッジVNCあるいは前置増幅器VNCに用
いられる。

【００２６】第３実施例はカートリッジVNCと呼び得る
が、この場合には、基準路アーム情報を入手し、カート
リッジ内部あるいはそれ以降の補正を行うのに用いられ
る。基準路アーム情報は信号針によって提供される情報
と電気的あるいは機械的に相殺される。基準路アーム情
報は、他の実施例によって付加的補正を行うために、選
択的にカートリッジから取り出すことができる。

【００２７】第４実施例は前置増幅器VNCと呼び得る
が、この場合には、基準路アーム情報が得られると、前
置増幅器内で音声出力から電気的に相殺される。この配
置は、金型粗面雑音、ランブル及びそりの効果の幾つか
を減少させるのに用いられる。

【００２８】最適の機械的かつ音響学的性能を得るため
に、ターンテーブルVNCあるいはトーンアームVNC方法
を、カートリッジVNCと組合せるのが好ましい。例え
ば、そりおよびランブルの影響は、ターンテーブルVNC
あるいはトーンアームVNCを用いて20Hzまでは補償でき
る。

【００２９】互換性は本発明のすべての実施例を特徴づ
けるものである。在来のレコードは本発明を含む再生装
置で再生できる。逆に、本発明の選択的な限定基準面を
有するようにつくられたレコードは在来の再生装置で再
生できる。

【００３０】本発明によってノイズおよびトラッキング
問題を克服することにより、より低い変調レベルおよび
より高いみぞ密度の利用が可能となり、ひいてはより長
い再生時間より小さなレコード直径に到達する。

【００３１】本発明が低周波数ノイズを解決するという
事実は、例えば「ドルビーＢ」として公知のシステムに
より、電子雑音低減符号化方式で信号の高周波数成分を
円盤に録音することが更に可能となる。約１kHz以上の
信号のみを処理するこのシステムは、圧縮された信号を
生成する。この信号はカセットテープの単品製造および
流通を可能とするのに十分な互換性があることはこれ迄
に立証されている。符号化されたレコードの場合にこれ
を採用することは、低周波数信号をも処理することが必
要であるとすれば、商業ベースで達成するのは不可能で
ないまでも更に困難である。符号化されたレコードは、
勿論、レコードプレスによる高周波雑音および低レベル
のピチピチ雑音を減少させるために、雑音低減復号器を
用いて再生するのが好ましい。

【００３２】従って本発明は、在来のアナログレコード
システムの現在の性能および今後の可能性に対して多大
の寄与をなし得る。

【００３３】以下に本発明を図面を参照して説明する。

【００３４】以下に説明するすべての実施例において
は、不可欠な発明的特徴のみを詳細に図示あるいは説明
する。従って特に明示する場合を除いては、増幅器、減
衰器、等化器、微分器、積分器、帰還ループ補償器、利
得制御器などは電子技術において通常要求されるものが
用いられる。同様に特に示す場合を除いては、針、セン
サー変換器、変換器の詳細な設計および円盤、カートリ
ッジ、トーンアーム、駆動電動機などの機械的および電
気機械的面については述べない。

【００３５】基準路 いくつかの実施例においては、レコードの無変調部分
（基準路）の鉛直位置は、典型的には針である信号ピッ
クアップ装置、あるいはそのごく近くで感知される。本
発明の重要な要素は、金型粗面雑音を減少させるために
は、極めて接近した高分解能検知が有用であるという認
識である。しかしながら、基準路はできるだけきずがな
いことが必要である。例えば、引っかき傷があってはな
らない。さらにみぞ「ホーン」、すなわちみぞの縁で平
坦部に突出している材料の突起は、ディスク製造工程で
除去されるのが好ましい。

【００３６】金型の研磨は、みぞホーンを除去する公知
の方法である。ひとつの実施例（図５）においては、パ
イロットみぞが基準路を与える。この場合には、基準路
切削針は、無変調みぞを信号みぞに隣接して切削する。

【００３７】基準路情報の直接的感知 基準路情報の感知（すなわち、ひずんだ起伏のある基準
路の感知）は各種の実施例の重要な要素である。一般的
な基準路感知を図2Aおよび図2Bに示す。図2Bに関して
は、「間接的基準路感知」という表題でのちに説明す
る。図2Aにおいて、基準路情報は、横方向では信号針及
びカートリッジに従うが鉛直方向では独立しているセン
サによって直接得られる。センサ(8)は基準面に装着さ
れている。在来のターンテーブルにおいては装着は普通
トーンアーム装架面になされる。理論的には、装着面は
ターンテーブル自身から離れた安定な面を含む任意の適
当な基準面でよい。センサ(8)の一部分を形成している
可動部材(11)は、盤面の表面起伏に追従する。実際に
は、のちに図3Aおよび図3Bに関して説明するように、レ
コードに接触するセンサおよび接触しないセンサの双方
が利用可能である。

【００３８】簡単な実施例においては、基準路針は後述
する図５から図８に示すようにカートリッジに配置され
ている。この場合には、針はカートリッジ本体およびト
ーンアームに比較的に固く結合されており、その結果、
トーンアームは比較的高い鉛直共振周波数を有する。針
は、ランブルおよび金型粗面雑音を減少させるために、
単独で用いられてもよい。また、ターンテーブルVNCあ
るいはトーンアームVNCにおいて基準路情報を提供する
ためにトーンアーム鉛直位置センサと共に用いられても
よい。

【００３９】図3Aの実施例では、アームのセンサ部分は
鉛直方向に固定されており、鉛直変位感知変換器は超音
波あるいは容量性装置によるか、または光ビームおよび
検知器（例えば、発光ダイオードおよびフォトダイオー
ド）などにより、盤面(9)を感知する非機械的装置を含
有している。針の接触点に収束し、しかも少くとも1平
坦領域を含むビーム直径を有していることが好ましい光
ビームを、角度をもって表面に向けてもよい。これによ
って鉛直方向変化が、横方向変化として表わされ、１つ
以上の光検知器によって感知される。この技術は機械的
共振を伴うことなしに、比較的広帯域の誤差信号を提供
するという利点を有する。少くとも、数百ヘルツまでの
そり、および金型粗面雑音はこれによって補償できる。

【００４０】図3Aの例においては、鉛直方向に固定され
ているが、横方向には自由に移動しうるトーンアーム(1
0)がＵ字状の端(12)を有し、その中でカートリッジ(14)
が十字型ピン(16)に支持されている。後述する図４のセ
ンサと同様な光源(18)および検知器(20),(22)の配置に
よりセンサ信号が発生する。

【００４１】図3Bに示される、更に今一つの機械的な基
準路感知においては、信号ピックアップカートリッジに
横方向には結合されているが鉛直方向には独立な別個の
針が用いられる。横方向（水平方向）にのみ運動し得る
ように支持されているアーム(24)は第１横方向支持部材
(26)を有し、カートリッジ(14)を担持するトーンアーム
部分(28)が(30)で該部材に回転可能に支持されている。
ハウジング(32)内に収容された第２横方向支持部材及び
ピボットは、第２の針(36)を担持するシャンク(34)を有
する。ハウジング(32)内部のピボットのところにある変
換器は、第２の針(38)の鉛直運動のセンサとして機能す
る。第２の針は、信号針が持ち上げられると必ずレコー
ドから持ち上げられるように配置されている。針(36)
は、カートリッジ(14)の信号針(38)に隣接する平坦領域
に接触するように寸法を与えられているのが好ましい。

【００４２】第２の針は、サファイヤあるいはダイヤモ
ンドのような盤面と両立し、かつみぞ掘り作用に抗する
各種の長寿命材料で構成し得る。センサ変換器は、電
磁、光電、ホール効果、磁気ダイオード、ポテンシオメ
ータ、可変抵抗、キャパシタンス、あるいはインダクタ
ンス型を含む当業者には公知の各種の型のものでよい。
変換器の未処理の出力は、位置、速度、加速度、あるい
は力（圧力応答変換器のように）に相当する。

【００４３】基準路センサ組立体の機械的特性は、鉛直
感知機能のみを最大限に活用できる。最高補正周波数を
上方にのばすことによって可聴ランブル及び金型粗面雑
音を減少させるために、鉛直共振周波数（センサのたわ
み及び質量）は最高そり周波数より大幅に上で、実際十
分に可聴帯域に入るところに置かれるべきである。第２
の針は第１の針に極めて接近して配置されなければなら
ない。例えば約50ヘルツまでの補正に対しては１mm以内
である。中間範囲の金型粗面雑音を減少させるために
は、約500ヘルツまでの補正をするように約0.1mmといっ
たさらに狭い間隔が好ましい。

【００４４】第２の針あるいはセンサ装置は、先行誤差
信号を発生するために第１の（信号）針のわずか前方に
置いてもよい。これは電気機械的サーボループの利得及
び位相の要件を緩和するために、あるいはまた、例えば
基準路情報の低域ろ波におけるように機械的あるいは電
気的移相が存在する場合に最適の誤差相殺を補償するの
に有用である。

【００４５】基準路アーム情報感知 本発明の他の実施例においては、基準路アーム情報が用
いられる。これは基準路とアーム（すなわちカートリッ
ジ）の間の距離を感知することによって得られる信号で
ある。この信号は必然的にトーンアーム運動及びアーム
カートリッジ共振作用を含む。第１のセンサ実施例は、
先行技術で公知のように、単にピックアップカートリッ
ジからの鉛直成分情報を用いる。この方法はアームカー
トリッジ共振周波数以上の有用な情報を提供するが、デ
ィスク切削の間にチャネル分離度を計画的に減少させる
（例えば100ヘルツ以下に）場合と周波数範囲とに限定
される。

【００４６】より高い周波数まで基準路アーム情報を得
るためには、信号針から独立した平坦部センサを提供す
ることが必要である。図3Aに関連して前述したような非
機械的感知装置を用い得るが、この場合には鉛直固定ア
ームにではなくカートリッジ保持アーム、あるいはカー
トリッジに固定されている。このようなセンサの例を図
４に示す。ステレオピックアップカートリッジ(40)は、
レコード盤(9)と係合して示されている在来の片持ちシ
ャンク(42)と針(44)とを有する。例えば発光ダイオード
(LED)あるいはダイオードレーザのような光源(46)が光
ビームを発生して直径１mmあるいはそれ以下のレコード
の領域を照射させる。反射された光は、図3Aの説明と同
様に、フォトダイオードのような１つあるいはそれ以上
の光受容器(40)(50)において受容される。光の照射位置
及び直径は、針(44)が位置している領域及び隣接の平坦
領域を照射して、その結果反射光が針のある、あるいは
針に先行する平坦部での局所的変化であって、その点に
おけるランブル及び金型粗面雑音を表わす局所的変化に
応答するように選ばれることが好ましい。受容器(48),
(50)の出力は、微分増幅器に送られて局所的な平坦部の
変化を指示させることができる。適当な回路配置によ
り、みぞ変調に依存する全反射光にではなく鉛直方向平
坦部位置変化にのみ応答させることができる。このよう
な技術は、例えば自動スライド収束機構として用いられ
る。

【００４７】基準路アームセンサの機械的な例を図５か
ら図８までに示す。実施例の各々において、在来の針が
みぞ情報内容をたどり、また２の針がそり及びランブル
情報を感知する二重針ピックアップカートリッジが備え
られている。本発明のカートリッジVNC実施例において
は、このような二重接触組合せは単一完備型ピックアッ
プカートリッジ内部でそり及びランブルの両性能を改良
することができる。上述した先行技術のそり追跡装置の
ブラッシあるいはダンパのような第３の接触装置を選択
的に用いてもよい。

【００４８】理想的な基準路感知方法を図５に示すが、
浅い無変調パイロットみぞ(52)がレコード盤(9a)内の主
情報担持みぞ(54)に隣接して備えられている。カートリ
ッジ(60)の第２針(58)の尖端(56)は、パイロットみぞ内
にあって、鉛直方向及び横方向双方のそり及びランブル
周波数を感知する。本発明の実施例は、提供される鉛直
方向及び横方向情報の双方を用いるようになっている。
幸いなことに、横方向のそり及びランブルは重大な問題
ではなく、実際の装置においては鉛直方向成分のみを扱
えば充分である。

【００４９】図６を参照すると、在来の市販のレコード
に適した配置において、カートリッジ(62)はシャンク(4
2)とレコード(9)の情報担持みぞ(54)を追跡する針先(4
4)とを有する主針を有する。第２のシャンク及び針先(6
6)は主針の一方の側あるいは両方の側に配置されてい
て、完全あるいは部分的に主針を囲んでいる。接触領域
は、所望されるならば、基準路情報でプリエコーが最小
となるようにレコードの外側に偏倚させる。第２の針先
は、充分に大きな有効寸法（たとえば数分の１mm）を持
つほぼ平坦な底を有しているので、針先は少なくとも１
つの平坦領域上に確実に乗って、横方向情報に従ってみ
ぞの情報内容には実質的に応答せず、そり及びランブル
のめやすである平坦部の高さの変化にのみ応答する。針
先(66)は、主針によって横方向に案内され、また柔軟な
結合装置(68)によって適所に保持されるが、結合装置(6
8)は一般に２つの針の相対的位置を維持するが、針の運
動には関係しない。

【００５０】図７には他の型の針を示す。いくつかのみ
ぞの間の平坦部にまたがる第２の針(72)の細長いブロッ
ク状の針先(70)が、主針(42)の前方かつ外側に配置され
ている。先に述べたように、第２の針先は時に応じてＵ
字状（例えば、図８の素子(74)として示されているよう
な）、あるいはＯ字状をなして主針をとり囲んでいる。
接触領域は、もし望ましければプリエコーを減少させる
ために、レコードの外側のほうに偏倚されてもよい。そ
の他に実際上大切なことは、針の配置がほこりをひっか
けず、それを排除するものでなければならないというこ
とである。

【００５１】大部分のトーンアームおよびカートリッジ
の構成においては、基準路アーム情報センサの設計は、
カートリッジへの側方推力に影響を与えるのを避け、か
つ、そり及び大振幅信号のトラッキングに用いられる主
針の力が減少するのを避けるために、主針のトラッキン
グ力がカートリッジトラッキング力全体の主要部分を含
むようにすべきである。第２の針のトラッキング力は、
主針のトラッキング力の、例えば4分の1、10分の1、あ
るいはそれ以下というような大きさが、比較的低振幅か
つ低周波数のランブル成分を感知するのに適当である。
第２の針はカートリッジ本体に柔軟に接続するのが望ま
しく、コンプライアンスは主針のものよりもずっと大で
あることが好ましい。上述のコンプライアンス及びトラ
ッキング力は、主にそりが補償されないオフセットトー
ンアーム装置に適用される。ある装置においては、第２
の針のシャンクはカートリッジ本体に比較的堅固に連結
される。さらに、第２の針及び関連の可動部品の実効質
量は、シャンクのたわみあるいは硬さの性質とあいまっ
て、金型粗面雑音の最高周波数成分よりも上方に高周波
数共振を発生させるべきであり、従って、基準路センサ
には少なくとも１ないし２キロヘルツの共振周波数が適
当である。在来の信号カートリッジの設計におけるよう
に、適当な機械的制動が第２の針に加えられうる。もし
望ましければ、第２の針によって提供される情報の帯域
がほこりや表面かき傷に対する感受性を減少させるため
に制限されるように、機械的低減フィルタを合体させて
もよい。

【００５２】基準路アームセンサからの情報は、信号針
からの対応の鉛直情報を相殺するのに用いられる。後に
説明するように、完全に機械的な相殺配置が用いられ
る。柔軟性のない第２針を用いた簡単な配置において
は、カートリッジ本体の鉛直運動だけ第１針の対応の運
動から減じられる。あるいはまた、第２の針の情報は信
号変換器の磁気的あるいは機械的配置内で誤差情報を相
殺するように相互作用してもよい。いくつかの配置にお
いては、別個のあるいは整合された変換器が第２の針の
ために備えられうる。信号の組合わせは相互接続された
コイルによるなどして、カートリッジ自身の内部で行え
る。あるいはまた、信号は外部で組合わせるために外に
引き出してもよい。信号は内部で用いると共に、本発明
の他の実施例で用いるために外に引き出してもよい。例
えば、基準路センサからの高周波数成分は、内部で用い
るかあるいはまた、金型粗面雑音低減（カートリッジVN
C）のために前置増幅器へ向けてもよい。また低周波数
成分は、ターンテーブルあるいはトーンアーム駆動によ
るそり（ターンテーブルVNC、あるいはトーンアームVN
C）を処理するために外に引き出してもよい。

【００５３】間接的装置による基準路情報感知 前述したように、正確な基準路情報の感知は、鉛直方向
に固定されたセンサによって、直接達成される。近似的
には、先行技術で公知の方法により、トーンアームの鉛
直位置が用いられる。図3Bに関連して前述した型の変換
器が、アームと鉛直軸との間に装荷されていて、トーン
アーム及びカートリッジの鉛直位置あるいは角度に関連
した出力を与える。この感知方法は、アームカートリッ
ジ共振周波数（例えば、10ヘルツ）以下の基準路情報を
提供するのに有用である。比較的固く装架された第２針
を用いてトーンアームの共振周波数を増大し得る。図４
に関連して前述した基準路アームセンサは、主に共振周
波数以上において有用である。共振周波数、あるいはそ
の近くでは、これらの両方法による基準路情報に位相、
及び振幅誤差が導入される。従って、これらの方法は、
アームカートリッジ共振周波数とはある程度異なるそ
り、あるいはランブル周波数、すなわち、通常約５ヘル
ツ以下および約20ヘルツ以上でのみ有用である。

【００５４】改良された方法においては、実質的に誤差
のないそり及びランブル感知信号が導出されて、アーム
・カートリッジ共振からの干渉なしに問題の周波数領域
全体にわたって（例えば、0.5ヘルツから数百ヘルツに
至るまで）補正作用を加えることができる。

【００５５】この方法は図2Bに略線図で示素ような前述
の図１及び図２の感知方法（即ち、トーンアーム感知及
び基準路アーム感知の組合わせを用いる。この方法は、
両信号ともに同じ誤差信号（アームカートリッジ相互効
果による）を含んでいるが、相補的な形で含んでいるの
で、両信号はそり及びランブルを正確に指示する信号を
与えるように相殺し得るという認識に基づいている。鉛
直アーム位置信号ｘはアーム(76)から基準平面までの距
離であり、また基準路アーム信号ｙは、カートリッジ(7
8)から円盤までの距離である。差ｚはそり及びランブル
の振幅である。即ち、ｚ＝ｚ−ｙ。トーンアームセンサ
（トーンアーム鉛直位置センサ）(80)及び基準路センサ
（基準路アーム間距離センサ）(82)からのｘ信号及びｙ
信号に含まれるアームカートリッジ共振誤差信号は、結
合器84内で相殺されて、実質的に誤差のない基準路情報
(86)を与える。ｙ信号は、上述の各種装置によって導か
れる。即ち、信号針(78a)を用いると、約30ヘルツまで
の有用な情報を提供でき、また、第２の針(78b)を用い
ると、約数百ヘルツまでの有用な情報が得られる。

【００５６】トーンアームVNC 先行技術の帰還トーンアームシステムは図９及び図10の
方法で設計される。鉛直トーンアームアクチュエータ
は、センサ及び増幅器からの電気信号に応答して、円盤
表面に垂直にトーンアームあるいはカートリッジに力を
加えるように配置されている電気機械的変換器である。
もう一つの電動機組立体が水平方向（あるいは45度・45
度）で同様に作動させるように用いられる。

【００５７】図９に示される形の先行技術において、ト
ーンアームセンサは、トーンアームの鉛直速度を監視す
るために配置される。負の帰還ループはそれによってト
ーンアームに減衰を与えるように働く。減衰はループの
利得に依存し、ループの利得は、受動的になされるそり
のトラッキングに干渉するほど高くてはいけない。全体
として、トーンアームカートリッジの共振作用は減少さ
れるが帰還ループは直接円盤表面のトラッキングに参加
しないという結果になる。

【００５８】図10に示される他の先行技術の形において
は、そりを能動的に追跡するためサーボループを用いて
いる。トーンアームと円盤表面間の距離は、別個の変換
器によってか、あるいはまたカートリッジの出力信号を
通じて感知される。この信号はアームカートリッジの共
振特性を含む。共振の領域内でのループ位相及び利得の
不確実かつ急速な変化は補償を困難にし、用いられるル
ープ速度を制限し、サーボ作用の効果に深刻に干渉す
る。先行技術のトーンアーム帰還技術はこのように、レ
コードのそりの問題を扱う上で部分的に効果があるにす
ぎない。

【００５９】本発明に従って改良されたトーンアームシ
ステムを図11、図12及び図13に示す。図11及び図12は、
それぞれに図2A及び図2Bに示された誤差信号からのアー
ムカートリッジの機械的共振効果を有効に除去する改善
された直接及び間接誤差感知方法を用いている。図12の
実施例は、感知された基準路アーム情報が実質的に基準
路情報と同じであるようにされることによって共振効果
を除去するように、二重閉ループを用いる。いくつかの
実施例においては、鉛直操作及び側方操作（あるいは45
度・45度）の両方が可能であるが、簡単にするために、
議論は鉛直操作のみに限る。

【００６０】図11に示す実施例は、開ループ及びカート
リッジの鉛直動作と無関係な変換器(8)による基準路の
直接的感知を用いる。この型のセンサは図3A及び図3Bに
示されている。基準路情報は、増幅器(196)内で増幅さ
れ、先行技術の帰還トーンアームにおけるように可動コ
イル電動機ユニットでよい、トーンアーム（カートリッ
ジ）鉛直アクチュエータ(89)に付加される。信号極性及
び利得は、盤面のそりとランブル波形に対応するカート
リッジ本体への鉛直駆動、すなわち少なくともそり周波
数領域においては信号カートリッジからの出力を零また
は少なくとも最小とする条件を提供するように設定され
る。利得の設定に依存して、システムの鉛直誤差補正は
過大であったり不足であったりする。利得が利得制御(1
98)によって最適に設定されると、システムは、アーム
カートリッジ共振周波数領域内及びそれ以上で補正を行
えるが、これはアーム変位が基準路情報信号と確実に関
係しているときのみである。つまり、アームはアームカ
ートリッジの共振を除去し、確実な変位効果を得るよう
に機械的にあるいはまた電気的に減衰されなければなら
ない。ターンテーブルVNCの実施例に関連して前述した
アクチュエータ制動及びサーボについての考察がここで
関係してくる。鉛直トーンアームアクチュエータの周り
の典型的なサーボループ(200)が図11の右部分に示され
ている。サーボループ(200)は鉛直トーンアーム可動セ
ンサ（変換器は図3Bに関係して説明された型であるが、
トーンアームの鉛直動作を感知するように配置されてい
る）と増幅器(202)と加法・減法器(204)とアクチュエー
タ増幅器(206)を含む。ループ(200)の利得および他の特
性は、例えば20ヘルツまでは、良好な全体的なそりおよ
びランブルの補償性能を得るように設定されるが、より
高周波数の基準路情報は(208)でとらえられる。アクチ
ュエータサーボ(200)が本発明において、独立してお
り、確実な変位効果を得るためにのみ用いられているた
め、先行技術の閉鎖ループ配置におけるよりずっと高い
ループ(200)の利得値が用いられることは注目すべきで
ある。前述された最初の先行技術の実施例はトーンアー
ムを制動させるためのみに、全サーボシステムの部分と
してでなく、アクチュエータループを用いる。他の先行
技術によるループは、発振以前の利用可能な利得を厳し
く制限するアームカートリッジ伝達特性を含んでいる。

【００６１】スイッチ(212)は、試験あるいは実験の目
的のために、ループ(200)を開いてシステムを停止させ
ることを可能にする。表示装置(108)は基準路情報の観
測を可能にする。

【００６２】トーンアームVNCの実施例は、AC結合で
も、DC結合でも、あるいはそれらの組合わせでもよい。
偏倚制御器（図11における(210)のような）は、針の力
を設定するために用いられるし、あるいはまた針をもち
あげたり下げたりするためにも用いられうる。ACのみの
システムにおいては、トラッキング力は、在来のトーン
アームにおけるように機械的に決定される。しかしなが
ら偏倚制御は時として、上げ下げの目的のために、誤差
信号を無効にするために用いられる。

【００６３】図12にもう一つの開放ループトーンアーム
VNCを示す。第2B図に示した間接型の基準路情報誘導シ
ステムが用いられる。増幅器(214)及び(214a)の利得
は、図2Bに示される状態に従うように設定され、従っ
て、アームカートリッジ共振効果によって汚されないほ
ぼ純粋の基準路情報が得られる。システムの作動は、本
質的には図11の開放ループシステムと同じである。利得
制御の設定に応じて、不足、過剰あるいは最適の補正が
得られうる。図11のシステムにおけるように、トーンア
ームアクチュエータサーボループ(200)の利得あるいは
他の性質には特別な制約は何もない。アクチュエータ制
動は、そり及び揺れの効果的補償を確実にするたにめの
み要求されるもので、振動を避けるためではない。この
ように、ループ(200)の利得は、鉛直アクチュエータの
適当な制動あるいは確実な変位効果を提供して、問題の
周波数領域（例えば、20ヘルツまで）内での良好なそり
及びランブルの補償をもたらすように設定される。

【００６４】経済性のために、トーンアームセンサ(80)
及び(80a)は同一のセンサであってもよい。同様に、結
合された回路網(216)及び(204)の入力に適切なレベル
（利得）を与えるのに必要な減衰に関し、増幅器(202)
及び(214)は同一の増幅器であってもよい。

【００６５】そり及びランブルの誤差信号自身が負の帰
還ループ内に閉じ込められる本発明によるトーンアーム
VNCの変形を図18に示す。ループは、盤面の運動に対応
するトーンアームの運動を自動的に与える。前述の実施
例におけるように、正確な誤差信号が、用いられること
が肝要である。すなわち、アームカートリッジ共振効果
からの干渉なしの基準路情報である。

【００６６】外側ループ(201)が点(A)で断たれた際の図
13のシステムの作動を考察してみる。充分な利得が鉛直
アクチュエータサーボループ（内側のループ(200)にお
いて用いられるならば、アームは問題の周波数領域（0.
5ヘルツから20ヘルツ）全体にわたって安全である。増
幅器(202)及び(206)の利得は、例えば、内側のループ内
で異常な振動誘発要素がないので、振動のおそれなしに
この状態を補償するように設定され得る。この状態下で
は、基準路アームセンサの出力は純粋な基準路情報であ
る。外側のループがその時、点Ａで閉じられるならば、
アームは基準路をたどるが、全体的な外側ループの利得
に依存する振幅を有する。増幅器(218)の利得は、基準
路アームセンサからの出力に所望の減少率を提供するよ
うに設定されるので、純粋な基準行路情報であるが、減
少した振幅で与えられることは注目すべきである。この
ように、本発明は先行技術のトーンアーム帰還システム
（図10）の問題を、帰還ループからやっかいなアームカ
ートリッジの伝達特性を効果的に除去することにより、
アームが基準路によって駆動されかつこれに追従すると
いう形で解決する。

【図面の簡単な説明】

【図１】無音みぞが記録された仮想的録音マスタの上半
分の側断面図、図1Bは図1Aのマスタ盤からつくられた仮
想的録音プレスの側断面図である。

【図２】図2Aは本発明の一つの特徴による直接基準路情
報感知の部分的にブロック線図を含む一般的表示であ
る。図2Bは間接基準路情報感知の部分的ブロック表示図
である。

【図３】図3Aは一つの型の直接基準行路情報感知の一部
を除去した斜視図、図3Bは他の型の直接基準路情報感知
の一部を除去した斜視図である。

【図４】一つの型の基準路アーム感知の一部を除去した
側面図である。

【図５】一つの型の基準路アームセンサの一部を除去し
た斜視図である。

【図６】他の型の基準路アームセンサの一部を除去した
斜視図である。

【図７】さらに他の型の基準路アームセンサの一部を除
去した斜視図である。

【図８】他の型の基準路アームセンサの針部分の一部を
除去した斜視図である。

【図９】先行技術の電気トーンアーム減衰配置のブロッ
ク線図である。

【図１０】先行技術トーンアームサーボ配置のブロック
線図である。

【図１１】直接基準路感知を用いる本発明によるトーン
アームVNCシステムのブロック線図である。

【図１２】間接基準路感知を用いる本発明による他の型
のトーンアームVNCシステムのブロック線図である。

【図１３】負帰還ループを用いる本発明による他の型の
トーンアームVNCシステムのブロック線図である。

【符号の説明】

８，８０，８２，１０４，１１２ センサ ９，１８５ レコード円盤 １０ トーンアーム １４，４０，６０，６２ カートリッジ ４４ 針先 ５５，６６，７０，７４ 第２針先 ８９，１００ アクチュエータ

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】無音みぞが記録された仮想的録音マスタの上半
分の側断面図、図１Ｂは図１Ａのマスタ盤からつくられ
た仮想的録音プレスの側断面図である。

【図２】図２Ａは本発明の一つの特徴による直接基準路
情報感知の部分的にブロック線図を含む一般的表示であ
る。図２Ｂは間接基準路情報感知の部分的ブロック表示
図である。

【図３】図３Ａは一つの型の直接基準行路情報感知の一
部を除去した斜視図、図３Ｂは他の型の直接基準路情報
感知の一部を除去した斜視図である。

【図４】一つの型の基準路アーム感知の一部を除去した
側面図である。

【図５】一つの型の基準路アームセンサの一部を除去し
た斜視図である。

【図６】他の型の基準路アームセンサの一部を除去した
斜視図である。

【図７】さらに他の型の基準路アームセンサの一部を除
去した斜視図である。

【図８】他の型の基準路アームセンサの針部分の一部を
除去した斜視図である。

【図９】先行技術の電気トーンアーム減衰配置のブロッ
ク線図である。

【図１０】先行技術トーンアームサーボ配置のブロック
線図である。

【図１１】直接基準路感知を用いる本発明によるトーン
アームＶＮＣシステムのブロック線図である。

【図１２】間接基準路感知を用いる本発明による他の型
のトーンアームＶＮＣシステムのブロック線図である。

【図１３】負帰還ループを用いる本発明による他の型の
トーンアームＶＮＣシステムのブロック線図である。

【図１４】前置増幅器ＶＮＣを示すブロック線図であ
る。

【符号の説明】 ８，８０，８２，１０４，１１２，２２０ センサ ９，１８５ レコード円盤 １０ トーンアーム １４，４０，６０，６２ カートリッジ ４４ 針先 ５５，６６，７０，７４ 第２針先 ８９，１００ アクチュエータ ２４８ 結合器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カートリッジが信号を発生させるために
   レコード溝をなぞる際に、レコードの機械的欠陥に起因
   する前記レコード溝の垂直偏差による影響を受けるレコ
   ード再生装置において、トーンアームに担持される前記
   カートリッジの基準面に関する垂直偏差を感知する第１
   センサと、該カートリッジに関してレコードの垂直偏差
   を感知する第２センサと、該カートリッジの位置におけ
   る前記基準面に関するレコードの垂直偏差を表す誤差信
   号を与えるために、前記両センサからの信号を差動的に
   結合する装置と、レコードの垂直偏差を補償するため
   に、前記センサからの前記誤差信号に応答してカートリ
   ッジ位置を制御するアクチュエータとから成るレコード
   再生装置。
2. 【請求項２】 前記第２センサが前記レコードの無変調
   部分を感知する第２針を有する前記カートリッジから成
   る、請求項１に記載の装置。