JP2591225B2

JP2591225B2 - ヘッド位置情報認識方法及び装置とヘッド位置決め装置

Info

Publication number: JP2591225B2
Application number: JP2039979A
Authority: JP
Inventors: 亮輔清水; 則章若林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: EP0443553A3; US5335123A; EP0443553B1; DE69119111T2; JPH03242882A; DE69119111D1; EP0443553A2; KR920000061A; KR930006310B1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は回転可能な記録媒体の任意の情報トラックに
データヘッドをアクセスさせる時のヘッド位置情報認識
方法及び装置とヘッド位置決め方法及び装置に関するも
のである。

従来の技術従来、磁気ディスク装置では記憶媒体一面に書かれた
サーボ情報を頼りに目標のデータトラックへヘッドを位
置決めするサーボ面サーボ方式が広く採用されている。

しかし、この方式ではサーボ面とデータ面との信頼関
係によりデータヘッドの位置決めを行なっているため、
種々の環境変化、例えば装置内の温度変化などによりオ
フトラックが生じ易く本質的にトラック密度を高めにく
いという欠点があった。

そこで、最近ではデータ面上にサーボ情報を書き込
み、記録再生時の信頼性を向上させるデータ面サーボ方
式が注目されている。

その一つにセクタサーボ方式がある。この方式はデー
タ面の各セクタの先頭に位置決め用のサーボセクタを予
め埋め込み形成しておき、任意のデータトラックが選択
された際にサーボセクタのサーボ情報を基に各データト
ラックにヘッドを追従させるという方式である。ところ
が、この方式では、サーボセクタにはトラック追従制御
のための情報しか無いため、ヘッドを高速で移動させる
ためには別途位置検出器を設けるとか、ヘッド位置情報
をサーボ面から供給しなければならないという欠点を有
してる。また、サーボセクタのサーボ情報だけで高速ア
クセス時にも十分な位置情報を得ようとすると、データ
セクタに対してサーボセクタの記録媒体面に占める割合
が増加し、記憶容量が著しく低下するという問題点を有
している。

そこで、サーボセクタ内にトラック番号をコード化し
て記録しておき、この情報を基にヘッドのアクセスを行
なうという方式が提唱されている。（特開51−131607号
公報）この方式は、シーク時にヘッドが通過するトラッ
クの位置情報（アドレス情報）を離散的に得る事によ
り、セクター間の平均的速度を求め、指令速度と比較す
る事により速度制御を行っている。そのため、機構的に
も簡素で、かつ積層する記録媒体枚数が少ない場合でも
コストパーフォーマンスが良いので最近広く用いられて
いる。

発明が解決しようとする課題トラック番号をコード化して記録媒体面上のサーボセ
クタに記録する方式（特開51−131607）は、１データト
ラックに１種類のコードしか割り当てられていない。そ
のため、サーボセクタ毎に得られるトラックの位置情報
は最大１トラックの誤差を生じる。速度検出誤差△Ｖ
は、トラックピッチをXtp、サーボセクタの間隔をTsと
すると、で表わされ、約数cm/sに相当する。通常、シーク動作か
ら追従制御動作に切り替わる過渡状態においては、目標
トラックへの安定な突入を可能にするためヘッドの移動
速度を約数cm/s程度に十分管理する必要がある。しかし
なが、速度検出誤差が数cm/sも存在する中でヘッドの移
動速度を管理する事は大変困難である。結果、ヘッドは
目標トラックを大きくオーバシュートもしくはアンダー
シュートしたりしてオントラックするため、整定に時間
を要する事となる。また、最悪時にはシークエラーを生
じ致命的な欠陥となりかねない。すなわち、シーク時の
ヘッド位置検出精度に大きな課題が存在し、それが、ヘ
ッド位置決め装置全体の性能を向上する上で大きな課題
となっている。

また上記トラック番号のコード化には、記録媒体上の
記録密度が向上するに従い情報トラックの数も増加し、
大きな領域が必要となってくる。つまり、記録媒体上の
データ領域に対するサーボ領域の占める割合が増加し、
ひいては、大容量を確保することが難しくなるという課
題も抱えている。

課題を解決するための手段この様な課題を解決するために本発明は以下のような
手段、あるいは構成を備えている。

すなわち、回転可能な記録媒体の周方向にサーボパタ
ーンを離散的に形成し、上記サーボパターンは少なくと
も２つの小サーボパターンからなり、上記小サーボパタ
ーンの各々の再生信号振幅のピーク値を、それぞれ比較
して第１番目の２値化情報とし、次に上記第１番目の２
値化情報の値に従って前記再生信号振幅のピーク値の少
なくとも１つに１回目のオフセットを付加した後、再度
それぞれのピーク値の比較を行って第２番目の２値化情
報を生成し、更に第２番目の２値化情報の値に従って、
前記オフセットを付加したピーク値に２回目のオフセッ
トを付加する、もしくは、第２番目の２値化情報を生成
する際にオフセットを付加しなかったピーク値に１回目
とは異なるオフセットを付加して再度それぞれの比較を
行って第３番目の２値化情報を生成し、更に上記動作を
少なくとも第Ｎ番目（Ｎは整数）まで続ける事により情
報トラック幅の1/（2^N）まで微細にヘッドの記録媒体半
径方向の位置を認識する構成か、もしくは、回転可能な
記録媒体の周方向にサーボパターンを離散的に形成し、
上記サーボパターンは少なくとも２つの小サーボパター
ンからなり、上記小サーボパターンそれぞれの再生信号
振幅のピーク値をそれぞれ記憶する少なくとも２つのピ
ークホルダ要素と、上記少なくとも２つのピーク値をそ
れぞれ比較する少なくとも１つの比較要素と、比較要素
と出力を記憶して第１番目の２値化情報を保持する第１
ラッチ要素と、第１ラッチ要素の内容に応じてどのピー
クホルダ要素にオフセットを加えるかを決定するオフセ
ットデコーダ要素と、オフセットデコーダ要素の指令に
もとずき所定のピークホルダ要素にオフセットを付加す
るオフセット付加要素と、オフセットを付加したピーク
ホルダ要素と付加しないピークホルダ要素とを再度上記
比較要素を用いて比較し、その結果を一時的に記憶して
第２番目の２値化情報を保持する第２ラッチ要素と、第
Ｎ番目までの２値化情報をラッチするＮ個のラッチ要素
と、上記第１ラッチ要素から第Ｎラッチ要素までの内容
を用いてデータヘッドのトラックに対する相対的位置関
係を情報トラック幅の1/（2^N）まで検出するヘッド位置
情報判別要素とにより構成されるか、もしくは、回転可
能な記録媒体の周方向にサーボパターンを離散的に形成
し、上記サーボパターンは３トラックを周期とする少な
くとも３位相の第１のサーボパターンと、12トラックを
周期とし且つ互いに３トラックのずれを持ち少なくとも
２位相のパターンからなる第２のサーボパターンと、６
トラックを周期とし第２のサーボパターンとの間で少な
くとも1.5トラックのずれを持つ第３のサーボパターン
からなる３種類のサーボパターンから形成され、この記
録媒体上の３種類のサーボパターンからそれぞれ得られ
る再生信号に従ってヘッドを記録媒体半径方向に位置決
め制御する構成か、もしくは、回転可能な記録媒体の周
方向に形成された離散的なサーボパターンと、上記記録
媒体の情報を少なくとも再生可能なデータヘッドと、上
記データヘッドの再生信号から前記離散的なサーボパタ
ーンに含まれているサーボ情報を取り出すサーボ情報復
調手段と、この出力から上記データヘッドのトラック内
位置情報を離散的に認識するトラック内位置デコーダ手
段と、上記データヘッドとトラックの相対的位置関係を
情報トラック幅の1/（2^N）まで微細に認識できるよう構
成した請求項（２）記載のヘッド位置情報認識装置と、
上記ヘッド位置情報認識装置の出力により目標トラック
までの距離に応じてトラックアクセス速度指令を出力す
る速度指令手段と、データヘッドの記録媒体半径方向の
移動速度を求める速度認識手段と、データヘッドを上記
記録媒体半径方向の任意の位置に移動させるポジショナ
手段とを備え、トラック追従制御は少なくともトラック
内位弾デコーダ手段の出力に基ずく信号をポジショナ手
段に帰還する事により構成し、また、トラックアクセス
制御は前記速度指令手段と速度認識手段との速度誤差に
基ずく信号をポジショナ手段に帰還する事により構成す
るか、もしくは、回転可能な記録芭体の周方向に形成さ
れた離散的なサーボパターンと、上記記録媒体の情報を
少なくとも再生可能なデータヘッドと、上記データヘッ
ドの再生信号から前記離散的なサーボパターンに含まれ
ているサーボ情報を取り出すサーボ情報復調手段と、こ
の出力から上記データヘッドとトラックの相対的位置関
係を情報トラック幅の1/（2^N）まで微細に認識できるよ
う構成した請求項（２）記載のヘッド位置情報認識装置
と、上記ヘッド位置情報認識装置の出力により目標トラ
ックまでの距離に応じてトラックアクセス速度指令を出
力する速度指令手段と、データヘッドの記録媒体半径方
向の移動速度を求める速度認識手段と、データヘッドを
上記記録媒体半径方向の任意の位置に移動させるポジシ
ョナ手段とを備え、トラック追従制御は少なくともヘッ
ド位置情報認識装置の出力に基づく信号をポジショナ手
段に帰還する事により構成し、また、トラックアクセス
制御は前記速度指令手段と速度認識手段との速度誤差に
基づく信号をポジショナ手段に帰還する事により構成し
ている。

作用以上の様な方法によって、本発明のヘッド位置情報認
識方法及び装置とヘッド位置決め方法及び装置は、記録
媒体上の周方向に離散的に埋め込まれたサーボパターン
に少なくとも２つの小サーボパターンを設け、その２つ
のサーボパターンを用いてデータヘッドのトラックに対
する相対的位置関係をトラック幅の1/（2^N）にまで微細
に検出して位置認識精度を向上さすことにより、より速
度検出精度が向上し、結果、より優れたトラックシーク
（アクセス）性能を実現することが可能となる。記録媒
体上に形成したサーボ情報は、通常の２値化処理では、
情報トラック幅と同じ分解能までしかヘッドの位置認識
ができない。そのため、発明が解決しようとしている課
題の項でも述べたように、上記従来の方式ではシーク状
態から追従制御状態に移る過渡状態においてヘッドの移
動速度を十分管理することができない。しかしながら、
本発明のヘッド位置情報認識方法及び装置とヘッド位置
決め方法及び装置は、従来の方式に比べ何倍も位置認識
分解能を向上さす事が可能となり、結果、シーク時にお
ける速度検出分解能が向上して、目標トラックへの安定
な突入を可能にするためのヘッドの移動速度を、約数cm
/s程度に十分管理する事が可能となる。すなわち、トラ
ック追従制御移行時のオーバシュートやアンダーシュー
トを防止し、整定時間を短くする作用がある。加えて、
トラックをオーバーランしたり、後戻りするといったシ
ークエラーの確率を減少させ、シーク動作の信頼性を向
上させるという作用がある。

実施例以下本発明の一実施例のヘッド位置情報認識方法及び
装置とヘッド位置決め方法及び装置について図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるヘッド位置決め装
置の基本ブロック図である。図中、１は磁気ディスクな
どの回転可能な記録媒体でスピンドルモータ（図示せ
ず）によって回転する。２は記録媒体面に予め埋め込ま
れた（記録された）サーボ情報を記録してある周方向に
離散的なサーボセクタ、３はデータを記録するデータセ
クタである。４は記録媒体面に設けられた情報トラック
である。５はこの情報トラック上の情報を読み書き可能
なデータヘッド、６はこのデータヘッドを選択された情
報トラックに移動（アクセス）させるVCMポジショナ
（ヴォイスコイルモータ）、７はデータヘッドからの再
生信号を増幅する増幅器、８は再生信号の中から離散的
に存在するサーボセクタを検出してその情報を抜き出す
サーボ情報復調器、９はデータヘッドの通過する情報ト
ラック内の位置を±1/2トラックのダイナミックレンジ
で検出するトラック内位置デコーダ、10はデータヘッド
の情報トラックに対する相対的位置関係をトラックの幅
の1/（2^N）まで認識判別するヘッド位置情報認識装置、
11はデータヘッドを選択された情報トラックに移動（ア
クセス）させるトラックアクセス制御時に、目標トラッ
クまでの距離もしくは目標トラックまでのトラック数に
応じて目標速度を指令する速度指令器である。通常速度
指令器はROMテーブル等で実現されるが、目標トラック
までの距離もしくは目標トラックまでのトラック数を計
測する毎に関数演算して出力するものであっても良い。
12はデータヘッドがサーボセクタを通過する毎に、ヘッ
ド位置情報認識装置からの分解能の高いヘッド位置情報
を入力してデータヘッドの記録媒体半径方向の移動速度
を演算する速度検出器で、速度検出する際に上記ヘッド
位置情報認識装置からの出力だけでなくVCMポジショナ
に流れる電流を併用しても良い。13は上記速度指令器11
と速度検出器12との出力を誤差演算する誤差増幅器であ
る。この誤差増幅器13の出力は補償器14、スイッチ16を
介して、補償器14の出力に応じてVCMポジショナに電流
を供給する電流ドライバ17に供給されトラックアクセス
制御ループが構成される。また、選択された情報トラッ
クにデータヘッドを追従させる追従制御ループは、トラ
ック内位置デコーダの出力を補償器15、スイッチ16を介
して電流ドライバ17に供給する事により構成される。

この第１図の基本ブロック図から理解できるように本
発明のヘッド位置情報認識方法及び装置とヘッド位置決
め方法及びヘッド位置決め装置は、データヘッドのトラ
ックアクセス（シーク）における位置認識及び速度制御
の方法に関わっており、主には、記録媒体上の周方向に
離散的に埋め込まれたサーボパターンと、そのパターン
よりデータヘッドの通過するトラックの相対的位置関係
をより微細に検出する方法と、上記サーボパターンとヘ
ッド位置情報認識方法により実現されるヘッド位置決め
装置に関わっている。その結果、シーク動作から追従制
御動作に切り替わる過渡状態においてデータヘッドの速
度を充分コントロールして、追従制御動作に移行したと
きデータヘッドのオーバーシュートや、アンダーシュー
トを防止するものである。

第２図は第１図に示す本発明の一実施例における回転
可能な記録媒体１上の情報トラックに予め埋め込まれた
離散的なサーボセクタの一具体例（サーボパターン）で
ある。図中２はサーボセクタ、３はデータセクタであ
る。このサーボセクタ２には、AGC信号を得るためのバ
ースト部18、サーボセクタを検出するためのイレース部
19、トラックアドレス情報を得るためのトラックコード
部20、追従制御時にデータヘッドのオントラックからの
位置ずれ情報を得る位置情報21が設けられている。イレ
ース部19は記録媒体１の情報トラックにおいて最大の消
去時間を持つように、また、位置情報21はバースト信号
αとバースト信号βから構成され、サーボセクタ３の各
トラックに対して半トラックのずれを以て設定されてい
る。尚、このサーボセクタについて書き込みは禁止され
ている。

さて、上記トラックコード部20には、トラックコード
部20の始まりを示すシンクビットＳ、ガードゾーンとデ
ータゾーン及びデータゾーンの種類を判別する３つのダ
イビットパターンＡ、Ｂ、Ｃ、からなるゾーン弁別部20
a、３トラックを周期とする３位相のダイビットパター
ンG,H,Iからなる第１のサーボパターン20b、12トラック
を周期としかつ３トラックのずれを持つ２つのダイビッ
トパターンD,Eからなる第２のサーボパターン20c、６ト
ラックを周期とし第２のサーボパターンとの間で少なく
とも1.5トラックのずれを持つダイビットパターンＦか
らなる第３のサーボパターン20dが埋め込み形成されて
いる。ここで、第２図では、２つのダイビットパターン
からなる第２のサーボパターン20cと第３のサーボパタ
ーン20dは第１のサーボパターン20bの片側に配置されて
いるが、２つのダイビットパターンからなる第２のサー
ボパターンを第１のサーボパターンの両側にそれぞれ配
置してもよく、また、第２のサーボパターンを第１のサ
ーボパターンの片側に、第３のサーボパターンを第１の
サーボパターンの他方の側に配置してもよく、さらに、
第２のサーボパターンと第３のサーボパターンの各々を
３つのダイビットパターンパターンからなる第１のサー
ボパターンと交互に配置してもよい。そして、データト
ラックにたいして記録再生動作を行う際には、サーボセ
クタ２に対してデータヘッド５は隣接する２トラックに
またがって走行する。

今、データヘッド５が記録媒体上の第６番目のトラッ
ク位置にいたとすると、データヘッド５が再生するする
波形は第３図に示すようになる。すなわち、バースト部
18においては所定の基準信号、イレース部においては無
信号、そして、トラックコード部20においてはシンクビ
ット位置Ｓで、ゾーン弁別位置A,B,Cで、第２のサーボ
パターン位置D,Eで、第３のサーボパターン位置Ｆで、
第１のサーボパターン位置G,H,Iで、さらに、位置情報2
1の位置ではバースト信号α位置及びバースト信号位置
βで、各々のサーボパターンに応じた信号を得る。この
とき、データヘッド５はサーボセクタ２において２つの
トラックに半分ずつまたがって走行することから、片方
にのみパターンが存在する場合、両側にパターンが存在
する場合と比べてその出力は約1/2になる。第３図では
位置S,A,B,C,E,F,G,Iで出力１、位置D,Hで出力０、バー
スト位置α、βで出力1/2となる再生信号を得る。この
再生信号はデータヘッド５の記録媒体上のトラック位置
によって変わることは言うまでもない。

本発明では、このようにして得られる第１から第３ま
でのサーボパターン20b、20c、20dに従ってデータヘッ
ド５の記録媒体に対するトラック位置を次のようにして
高精度に検出し、選択された目標トラックに対してシー
ク動作を行なってヘッド位置決めが行なわれる。

第４図は、データヘッド５が第２図に示すようなサー
ボセクタを記録媒体の内周から外周に向かって低速移動
させたときの再生波形の理想的な出力状態推移を示して
いる。第４図における各再生信号の傾斜部は、データヘ
ッド５は有限の巾を持っているため、ヘッドが各ダイビ
ットパターンを横切る際のヘッド巾に対するダイビット
パターンの占める割合に応じた出力値により定まる。ま
た、第４図における00から11までの番号は第２図に示し
た12トラック周期のトラック番号に対応し、ａから１ま
でのアルファベットはデータトラックとは半トラックピ
ッチずれた12トラック周期のサーボトラック番号を示し
ている。

ここで、第２及び第３のサーボパターンから得られる
再生信号D,E,Fは予め設定されたレベルを境に２値化処
理し、第１のサーボパターンから得られる再生信号G,H,
Iは各々の再生出力をピークホールドした後、各々の値
を比較して２値化情報とし、再生信号Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、
Ｈ、Ｉよりの上記２つの２値化情報を第１番目の２値化
情報とし、次に上記第１番目の２値化情報の値にしたが
って前記G,H,I信号の内最も低い値をホールドしている
信号に予め設定したオフセットを付加して、対応する信
号との比較を再度行って第２番目の２値化情報とし、上
記第１番目の２値化情報と第２番目の２値化情報とによ
ってデータヘッド５のサーボトラック上の位置をトラッ
ク幅の1/（2²）まで微細に認識する。

まず、第２のサーボパターンD,Eは、各々12トラック
を周期とし、かつ６トラックのずれを持ち、３トラック
が相互に重なっており、その再生出力からＤ信号とＥ信
号を得る。よって、再生信号が理想的であればＤ信号と
Ｅ信号の再生出力だけで12トラックのうちの３トラック
を限定することが可能である。しかしながら、ヘッドに
は有限の巾が存在し再生出力がディジタル的には変化し
ない点、再生波形が記録媒体やデータヘッドの応答特性
に影響される点等からディジタル的に12トラックの中か
ら３トラックを限定することは難しい。

そこで、６トラックを周期とし、Ｄパターンもしくは
Ｅパターンと1.5トラックの相互の重なり表１信号DEFによる２値化情報を持つ第３のサーボパターンＦを設けた。そのため、第
３のサーボパターンＦは、Ｄ信号もしくはＦ信号の傾斜
部において必ず“L"レベルか“H"レベルとなる。以上、
12トラックを周期とするサーボセクタにおいて、サーボ
トラック毎にＤ信号、Ｅ信号、Ｆ信号の２値化情報を表
１に示す。＊マークは、信号検出時のデータヘッドの位
置により２値化出力が“L"レベルになるか“H"レベルに
なるか定まらない領域である。上記表において理解でき
るように信号Ｄもしくは信号Ｅどちらかのレベルが不定
のときには、信号Ｆのレベルが“L"もしくは“H"レベル
に確定しているよう構成されている。よって、信号Ｄ、
信号Ｆ、信号Ｆのレベルが検出されれば、データヘッド
５が12トラックの内のどの３トラック内に位置している
かを限定できる。

次に、第１のサーボパターンから得られる再生信号G,
H,Iより、上記限定された３トラック内のどの位置にデ
ータヘッド５が位置しているかを判定する。第５図は第
４図と同様に、データヘッド５が第２図に示すようなサ
ーボセクタを記録媒体の内周から外周に向かって低速移
動させたときの信号Ｇ、信号Ｈ、信号Ｉの再生出力の理
想的な出力状態推移を示している。第４図では、データ
ヘッド５が、サーボトラックｃからｇまでを移動した状
態を拡大して図示してあり、かつ信号Ｇ、Ｈ、Ｉを重ね
て図示してある。また、信号Ｇ、Ｈ、Ｉの出力のピーク
値を規格化（最大を１とする）した状態で示している。
今、信号Ｄ、Ｅ、Ｆの検出コードが“H"“H"“L"である
とすると、表１から理解できるようにデータヘッドはサ
ーボセクタ内のトラックｄ、ｅ、ｆのどこかに位置して
いることになる。仮に信号Ｇ、Ｈ、Ｉからの再生信号の
ピーク値が、第５図に示すように各々22、23、24である
とすると、Ｇ信号の値＞Ｈ信号の値、Ｈ信号の値＞Ｉ信
号の値、Ｉ信号の値＜Ｇ信号の値、となることがわか
る。すなわち、Ｇ信号の値＞Ｈ信号の値、Ｈ信号の値＞
Ｉ信号の値、Ｉ信号の値＞Ｇ信号の値という比較を行な
った場合、その答えは、“H"、“H"、“L"となる。この
答えより、Ｇ、Ｈ、Ｉ各々のピーク値の大きさはＧ、
Ｈ、Ｉの順に大きいと判別される。結果、第５図からも
わかるように、データヘッドの位置は、Ｇ信号が最も大
きいということより、ｄ、ｅ、ｆの３トラックの内のｅ
トラック内に、かつ、Ｈ信号の値＞Ｉ信号の値より、e2
（第５図に図示）の領域に位置していることが判明す
る。次に、Ｉ番目の２値化情報（Ｄ信号,E信号、Ｆ信
号、Ｇ信号、Ｈ信号、Ｉ信号が各々“H"、“H"、“L"、
“H"、“H"、“L"）に基ずき、Ｇ、Ｈ、Ｉ信号の内最も
ピーク値の低いＩ信号にオフセットを付加する。第１回
目のオフセット値は、Ｇ、Ｈ、Ｉの最大のピーク値を１
に規格化した場合、0.5相当である。Ｉ信号に0.5のオフ
セットを付加した後には、Ｉ信号のピーク値は、第５図
において24から25の位置へ移動する。その後、再度、Ｈ
信号の値＞Ｉ信号の値、という比較を行なった場合、そ
の答えは、“L"となる。この答えの内、Ｈ信号の値＞Ｉ
信号の値（0.5のオフセット付加後）の比較が、データ
ヘッドのさらに詳しい位置を判別するために有用であ
る。つまり、Ｈ信号の値＞Ｉ信号の値（0.5のオフセッ
ト付加後）の比較を行なった場合の答えが“H"となれ
ば、Ｈ信号のピーク値はＩ信号のピーク値より0.5以上
大きいことになり、答えが“L"となれば、Ｈ信号のピー
ク値とＩ信号のピーク値の差は0.5より小さいことにな
る。すなわち、データヘッドの位置は、上記e2の領域の
内の前半部（e03）か後半部（e04）かが判別できること
になる。結果、Ｈ信号のピーク値とＩ信号のピーク値の
差は0.5より小さいから、第５図からもわかるように、
データヘッドの位置は、第５図に示すe2の領域の内のe0
3の領域に位置していることが判別する。このようにし
て、第２番目の２値化情報によりデータヘッドのサーボ
セクタ内のトラックに対する相対的位置関係が、トラッ
ク巾の1/（2²）まで詳細に判別することが可能となる。

さらに、Ｉ信号の−0.25のオフセットを付加して、Ｈ
信号の値＞Ｉ信号の値（0.5−0.25のオフセット付加
後）の比較を行ない、第３番目の２値化情報を作成すれ
ば、データヘッドのサーボセクタ内のトラックに対する
相対的位置関係が、トラック巾の1/（2³）まで詳細に判
別することが可能となる。

以上のようにして、第Ｎ番目の２値化情報に従って、
Ｇ信号、Ｈ信号もしくはＩ信号にで与えられるオフセットを付加することにより、データ
ヘッドのトラックに対する相対的位置関係が、トラック
巾の1/（2^N）まで詳細に判別することが可能となる。

以上、サーボセクタにおける３トラック周期のＧ信
号、Ｈ信号、Ｉ信号による、Ｇ信号の値＞Ｈ信号の値、
Ｈ信号の値＞Ｉ信号の値、Ｉ信号の値＞Ｇ信号の値、の
第１番目の２値化情報を表２にまとめる。ここで、ａ〜
１、a1,a2〜l1,l2までのアルファベットは第５図に示し
たものと同様である。尚、２値化情報が“H"“H"“H",
もしくは“L"“L"“L"となることは有り得ないので、表
には存在しない。

表２信号GHIによる第１番目の２値化情報例えば、第５図で示した位置にデータヘッドが位置し
ていたとすると、Ｇ＞Ｈ、Ｈ＞Ｉ、Ｉ＞Ｇの答えが“H"
“H"“L"となり、表１よりデータヘッドはサーボセクタ
内のトラックd,e,fのどこかに位置しているとすると、
表２よりデータヘッドはe2の領域に位置していることが
判別する。

次にトラック巾の1/4まて詳細に判別する為に２番目
の２値化情報を作成するが、どの信号にオフセットを付
加するかは表３に示すようになる。

表３１回目のオフセットを付加する信号名１番目の２値化情報信号の内のＧ＞Ｈ、Ｈ＞Ｉ、Ｉ＞
Ｇが“H"“H"“L"であるならば、信号Ｇ、Ｈ、ＩはＧ、
Ｈ、Ｉの順にそのピーク値が大きいことになり、オフセ
ット（0.5）を付加するのは、Ｉ信号となる。表３を用
いると、Ｇ＞Ｈ、Ｈ＞Ｉ、Ｉ＞Ｇの答が“＊”“H"“L"
の場合は、１回目のオフセットを付加する信号名はＩ信
号となっており上記結果と合致しているのが分かる。よ
って、表３を用いれば、１回目のオフセットを付加する
信号名が判別する。さらに、オフセットを付加したのち
再度Ｇ＞Ｈ、Ｈ＞Ｉ、Ｉ＞Ｇの比較を行うことにより、
２番目の２値化情報が得られ、トラック幅の1/2（2²）
までデータヘッドの位置を判別することが可能となる。
表４に２番目の２値化情報による領域判別の結果を示
す。尚、＄マークは、オフセットを付加した信号名、＊
マークは、関係無しの意味である。上記例の場合、２番
目の意味ある２値化情報、すなわちＨ＞Ｉは“H"となる
ので、表４よりデータヘッドはe03領域に位置している
ことが判別する。

さらに、トラック幅の1/（2³）までデータヘッドの位
置を判別するためには、２番目の２値化情報の答が“H"
か、“L"かによって、１回目表４２番目の２値化情報による領域判別のオフセット
を付加した信号にさらに２回目のオフセット0.25を加え
るか、また、0.25を減じるかに分かれる。また、２番目
の２値化情報を作成するために比較した他方に0.25を付
加しても良い。例えば、上記例の場合であれば、0.5を
付加したＩ信号のピーク値から0.25を減じた後、再度Ｈ
＞Ｉの比較を行うか、Ｈ信号に0.25を付加して再度Ｈ＞
Ｉの比較を行うことになる。答が、“H"ならばe03領域
の後半部“L"ならばe03領域の前半部にデータヘッドが
位置していることが判別し、トラック幅の1/（2³）まで
データヘッドの位置を判別することが可能となる。いず
れにせよ、再生信号Ｇ、Ｈ、Ｉのピーク値の最も低い値
を示すものに、再生信号の最大値の1/（2^N）のオフセッ
トを付加して、Ｇ＞Ｈ、Ｈ＞Ｉ、Ｉ＞Ｇの比較を進めて
行けば、トラック幅の1/（2^N）までデータヘッドの位置
を判別することが可能となる。

第６図は、本発明の一実施例におけるヘッド位置決め
装置のヘッド位置情報認識装置10とサーボ情報復調器８
をさらに詳しく説明したブロック図である。データヘッ
ド５によって記録媒体から検出した信号は、プリアンプ
７によって増幅した後、サーボセクタ２の中に埋め込ま
れたバースト部18等を用いて出力値を規格化するAGCア
ンプに伝えられる。サーボ情報復調器18は、AGCアンプ3
8と、AGCアンプ38によって規格化した信号を定められた
しきい値にて２値化する２値化回路39と、連続した２値
化信号の中から最もその間隔の長いイレース部19をを見
つけだすイレース部検出器40と、イレース部19を検出す
ると同時にカウンタをスタートして、サーボセクタ２に
埋め込み形成してあるトラックコード20の信号Ａ〜Ｉ及
びトラック内位置情報を示すαバースト、βバーストを
検出するためのゲートを発生し、かつデータセクタ３と
次に来るサーボセクタを判別するゲートを発生するセク
タカウンタ及びゲート発生器41より構成されている。ト
ラック内位置デコーダ９は、セクタカウンタ及びゲート
発生器41よりゲート指令を受け、トラック内位置情報を
示すαバースト、βバーストだけをAGCアンプより受取
り、（αバースト−βバースト）の演算を行って、追従
制御時にデータヘッドのトラック内位置を検出する。ま
た、ヘッド位置情報認識装置10は、セクタカウンタ及び
ゲート発生器41よりゲート指令を受け、２値化回路39に
より２値化された信号のうち信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆの２値化情報を一時的に記憶しておく記憶回路36と、
セクタカウンタ及びゲート発生器41よりゲート指令を受
け、AGCアンプ38によって規格化された信号のうち信号
Ｇ、Ｈ、Ｉのピーク値を各々保持するピークホールダG2
6、ピークホールダH27及びピークホールダI28と、ピー
クホールダＧのピーク値とピークホールダＨのピーク値
を比較する比較器29と、ピークホールダＨのピーク値と
ピークホールダＩのピーク値を比較する比較器30と、ピ
ークホールダＩのピーク値とピークホールダＧのピーク
値を比較する比較器31と、比較器29、30、31の２値化情
報を保持し記憶回路36の２値化情報と併せて第１番目の
２値化情報を構成する第１ラッチ32と、第１ラッチ32の
内容に応じてピークホールダＧ、Ｈ、Ｉのどれに第１回
目のオフセットを付加するかを前記表３のデコーダ方式
に従い決定するオフセットデコーダ33と、上記オフセッ
トデコーダ33の指令に従って所定のオフセット値をピー
クホールダＧ、Ｈ、Ｉのどれか１つに付加するオフセッ
ト付加器34と、オフセット付加器34によりオフセットを
付加されたピークホールダと対応するピークホールダと
の比較結果を保持して第２番目の２値化情報を形成する
第２ラッチ35と、前記記憶回路36と第１ラッチ32との内
容で形成される第１番目の２値化情報と第２ラッチ35に
より形成される第２番目の２値化情報とを用いてデータ
ヘッドのサーボトラックに対する相対的位置関係を判別
するヘッド位置情報判別要素37とにより構成される。

以上上記に述べた構成をすることにより、ヘッド位置
情報認識装置10はデータヘッドのサーボトラックに対す
る相対的位置関係をトラック幅の1/（2²）まで詳細に判
別することが可能となる。よって、トラックアクセス制
御時に、データヘッドの移動速度を従来の４倍の高い分
解能で認識でき、精度の高い速度制御を可能にする。

尚、ヘッド位置情報判別要素37は、上記表１、表２、
表３、表４を用いたデータヘッドの位置判別をROMテー
ブル等を利用したハードウェアで行っても良いし、ま
た、μCPU等を利用したソフトウェアで行っても良い。

第７図は、第６図のヘッド位置情報認識装置をデータ
トラックのサーボトラックに対する相対的位置関係をト
ラック幅の1/（2^N）まで詳細に判別することが可能とな
る様に構成した場合のブロック図である。図中、第６図
と同番号のブロックは第６図のブロックと同じ機能を有
している。第７図において、ヘッド位置情報判別要素37
は、記憶回路36と第１ラッチ32とにより形成される第１
番目の２値化情報に基ずき、オフセットを付加すべきピ
ークホルダの選定と付加すべき第１回目のオフセット値
をオフセット付加器に指令し、オフセット値を付加した
ピークホルダと対応するピークホルダとの比較を行い、
第２番目の２値化情報を第２ラッチに形成し、さらに、
第２番目の２値化情報の結果にしたがって、第２回目の
オフセットを付加すべきピークホルダの選定と付加すべ
き第２回目のオフセット値をオフセット付加器に指令
し、第２回目のオフセット値を付加したピークホルダと
対応するピークホルダとの比較を行い、第３番目の２値
化情報を第３ラッチに形成し、さらに、上記動作を繰り
返して、第Ｎ番目の２値化情報を第Ｎラッチに形成し、
結果上記第１ラッチから第Ｎラッチまでの２値化情報を
用いてデータヘッドのサーボトラックに対する相対的位
置関係をトラック幅の1/（2^N）まで詳細に判別すること
ができる。結果、トラックアクセス制御時に、データヘ
ッドの移動速度を従来のＮ倍の高い分解能で認識でき、
精度の高い速度制御を可能にする。尚、この時のヘッド
位置情報判別要素37は、ROMテーブル等のハードウェア
だけで構成する事も可能であるが、１チップμCPU等の
ハードウェアとソフトウェアを用いて構成するのが良
い。

第８図は、本発明の請求項（10）に対応する一実施例
のヘッド位置決め装置の基本ブロック図である。第８図
は、情報トラック４上の情報を少なくとも再生するため
にデータヘッド５を情報トラックに追従制御する際に、
第１図の構成に含まれるトラック内位置デコーダ９のか
わりにヘッド位置情報認識装置10を用いる構成になって
いる。図中、第１図と同番号のブロックは第１図のブロ
ックと同じ機能を有している。ヘッド位置情報認識装置
10を、第７図において例えばＮ＝６として、データヘッ
ドのトラックに対する相対的位置関係をトラック幅の1/
（2⁶）まで検出可能なように構成するならば、追従制御
系を第８図のように構成した場合でも充分高精度な情報
トラック追従特性を確保できる。この場合、サーボ情報
を検出するためのサーボセクタのサーボパターンは、第
２図に示したサーボセクタの内αバーストとβバースト
を含む位置情報21を除いたパターンで良い。そのため、
サーボセクタを第２図と比べてさらに少ない要素で構成
でき、記録媒体上のデータ領域に対するサーボ領域の占
める割合をさらに少なくすることが可能である。尚、ト
ラックアクセス制御時の性能が第１図の構成と同様、分
解能の高い位置検出により低速走行時でも速度制御性が
よく、安定にトラック追従制御に切り替われることは言
うまでもない。

発明の効果本発明のヘッド位置情報認識方法及び装置とヘッド位
置決め方法及び装置は、データヘッドのトラックアクセ
ス（シーク）におけるヘッド位置情報認識方法及び装置
と、位置情報認識のためのサーボパターンと、上記位置
情報認識装置と上記サーボパターンを用いたヘッド位置
決め装置に関わっており、主には、記録媒体上の周方向
に離散的に埋め込まれたサーボパターンに少なくとも２
つの小サーボパターンを設け、そのサーボパターンを用
いてデータヘッドのトラックに対する相対的位置関係を
トラック幅の1/（2^N）にまで微細に検出するヘッド位置
情報認識方法と装置と、上記それぞれの小サーボパター
ンを３トラックを周期とする３位相の第１サーボパター
ンと、12トラックもしくは６トラックを周期とする第
２、第３のサーボパターンとにより構成したサーボパタ
ーンとを用いて実現されるヘッド位置決め装置により、
データ面サーボ方式の長所を生かしたまま、より優れた
トラックシーク（アクセス）性能を実現している。

具体的には、本発明のヘッド位置情報認識方法及び装
置により、離散的に埋め込み形成したサーボパターンか
ら得られる２値化情報だけでも、データヘッドのトラッ
クに対する相対的位置関係をトラック幅の1/（2^N）まで
微細に認識することが可能となり、高価なA/Dコンバー
タやアナログ的演算を使用せずに高精度なヘッド位置認
識が可能となる。

また、本発明の位置決め方法であるサーボパターンを
データ面上に埋め込み形成し、かつ上記ヘッド位置情報
認識装置を併用してヘッド位置決め装置を構成すること
により、高精度なヘッド位置認識を頼りに外部速度検出
器等の装置を用いずに、データヘッドの移動速度（シー
ク速度）をより高い分解能で検出可能となる。よって、
低速時でも安定で高帯域の速度制御が可能となり、結
果、シーク動作から追従制御動作に切り替わる過渡状態
においてデータヘッドの速度を充分コントロールして、
追従制御動作に移行したとき、データヘッドのオーバー
シュートや、アンダーシュートを防止するものである。
加えて、トラックをオーバーランしたり、後戻りすると
いったシークエラーの確率を減少させ、シーク動作の信
頼性を向上させるという効果がある。

さらに、本発明の位置決め方法であるサーボパターン
をデータ面上に埋め込み形成することにより、従来から
用いられているトラック番号をコード化するという方法
に対して、記録密度の向上に伴う情報トラックの増加に
対しても小さなサーボ領域で充分であるという長所が存
在する。つまり、記録媒体上のデータ領域に対するサー
ボ領域の占める割合が変化しないため、記録密度の向上
に際しても設計を変更せず大容量を確保しやすいという
長所を備えている。

さらに、本発明の、追従制御にもヘッド位置情報認識
装置を用いるヘッド位置決め装置の構成により、上記記
録媒体の周方向に離散的に形成されたサーボパターンの
それぞれから位置情報として用いるバースト信号を省け
るため、それぞれのサーボパターンの構成要素をさらに
縮小できる。そのため、記録媒体上のデータ領域に対す
るサーボ領域の占める割合をさらに少なくすることが可
能である。結果、上記ヘッド位置決め装置の構成は、前
記例と比べてさらに記録媒体面を効率的に利用し、大容
量を確保しやすいという長所を備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例におけるヘッド位置決め装
置の基本ブロック図、第２図は、第１図に示す本発明の
一実施例における回転可能な記録媒体１上の情報トラッ
クに予め埋め込まれた離散的なサーボセクタの一具体例
のパターン図、第３図は、第２図に示すようなサーボセ
クタをデータヘッドが横切ったときの再生波形図、第４
図は、データヘッドを第２図に示すようなサーボセクタ
を記録媒体の内周から外周に向かって低速移動させたと
きの理想的な再生状態を示した再生出力状態図、第５図
は、データヘッドが第２図に示すようなサーボセクタを
記録媒体の内周から外周に向かって低速移動させたとき
の信号Ｇ、信号Ｈ、信号Ｉの再生出力の理想的な状態を
示した再生出力状態図、第６図は、本発明の一実施例に
おけるヘッド位置決め装置のサーボ情報復調器とヘッド
位置情報認識装置をさらに詳しく説明したブロック図、
第７図は、第６図のヘッド位置情報認識装置をデータト
ラックのサーボトラックに対する相対的位置関係をトラ
ック幅の1/（2^N）まで詳細に判別することが可能となる
様に構成した場合のブロック図、第８図は、情報トラッ
ク追従制御時にもヘッド位置情報認識装置を使用する構
成にしたヘッド位置決め装置のブロック図である。１……回転可能な記録媒体、２……サーボセクタ、３…
…データセクタ、４……情報トラック、５……データヘ
ッド、６……VCMポジショナ、８……サーボ情報復調
器、９……トラック内位置デコーダ、10……ヘッド位置
情報認識装置、11……速度指令器、12……速度検出器、
17……電流ドライバ、18……バースト部、19……イレー
ス部、20……トラックコード、21……位置情報、22……
再生信号Ｇのピークホルド値、23……再生信号Ｈのピー
クホルド値、24……再生信号Ｉのピークホルド値、25…
…再生信号Ｉにオフセット0.5を付加した後のピークホ
ルド値、26、27、28……ピークホルダ、29、30、31……
比較器、32……第１ラッチ、33……オフセットデコー
ダ、34……オフセット付加器、35……第２ラッチ、37…
…ヘッド位置情報判別要素、39……２値化回路、40……
イレース部検出器、41……セクタカウンタ及びゲート発
生器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な記録媒体の周方向にサーボパタ
ーンを離散的に形成し、上記サーボパターンは３トラッ
クを周期とする少なくとも３位相の第１のサーボパター
ンと、12トラックを周期とし且つ互いに３トラックのず
れを持ち少なくとも２位相のパターンからなる第２のサ
ーボパターンと、６トラックを周期として第２のサーボ
パターンとの間で少なくとも1.5トラックのずれを持つ
第３のサーボパターンからなる３種類のサーボパターン
から形成され、上記３位相の第１のサーボパターンは３
トラックを２対１の割合で分割し、かつ、それぞれの小
サーボパターンは、お互いに１トラックのずれを持って
構成され、この記録媒体上の第１のサーボパターンの３
種類の小サーボパターンからそれぞれ得られる再生信号
振幅のピーク値をそれぞれ比較して、第１番目の２値化
情報とし、次に上記第１番目の２値化情報の値に従って
前記再生信号振幅のピーク値の少なくとも１つに１回目
のオフセットを付加した後、再度それぞれのピーク値の
比較を行って第２番目の２値化情報を生成し、更に第２
番目の２値化情報の値に従って、前記オフセットを付加
したピーク値に２回目のオフセットを付加する、もしく
は、第２番目の２値化情報を生成する際にオフセットを
付加しなかったピーク値に１回目とは異なるオフセット
を付加して再度それぞれの比較を行って第３番目の２値
化情報を生成し、更に上記動作を繰り返すことにより第
Ｎ番目（Ｎは１以上の整数）の２値化情報を得て、情報
トラック幅の1/（2^N）まで微細にヘッドの記録媒体半径
方向の位置を認識することを特徴とするヘッド位置情報
認識方法。
【請求項２】少なくとも２位相の第２のサーボパターン
は、第１のサーボパターンの前後に分割して形成された
事を特徴とする請求項１記載のヘッド位置情報認識方
法。
【請求項３】少なくとも２位相の第２のサーボパターン
は第１のサーボパターンの前もしくは後ろに形成され、
第３のサーボパターンは上記第１のサーボパターンの反
対の側に形成された事を特徴とする請求項１記載のヘッ
ド位置情報認識方法。
【請求項４】第２のサーボパターンの少なくとも２位相
のそれぞれのパターンと、第３のサーボパターンが、第
１のサーボパターンの少なくとも３位相のそれぞれと、
交互に配置されるよう形成された事を特徴とする請求項
１記載のヘッド位置情報認識方法。
【請求項５】ヘッドの位置決めは、第２のサーボパター
ンから得られる第２の再生信号群、第３のサーボパター
ンから得られる第３の再生信号群、及び第１のサーボパ
ターンから得られる第１の信号群から得られる情報に従
ってヘッドを記録媒体半径方向に位置決め制御する事を
特徴とする請求項１記載のヘッド位置情報認識方法。
【請求項６】第１、第２及び第３のサーボパターンはそ
れぞれ少なくとも１つのダイビットパターンから形成さ
れる事を特徴とする請求項１記載のヘッド位置情報認識
方法。
【請求項７】回転可能な記録媒体の周方向にサーボパタ
ーンを離散的に形成し、上記サーボパターンは少なくと
も２つの小サーボパターンからなり、上記小サーボパタ
ーンそれぞれの再生信号振幅のピーク値をそれぞれ記憶
する少なくとも２つのピークホルダ要素と、上記少なく
とも２つのピーク値をそれぞれ比較する少なくとも１つ
の比較要素と、比較要素の出力を記憶して第１番目の２
値化情報を保持する第１ラッチ要素と、第１ラッチ要素
の内容に応じてどのピークホルダ要素にオフセットを加
えるかを決定するオフセットデコーダ要素と、オフセッ
トデコーダ要素の指令にもとずき所定のピークホルダ要
素にオフセットを付加するオフセット付加要素と、オフ
セットを付加したピークホルダ要素と付加しないピーク
ホルダ要素とを再度上記比較要素を用いて比較し、その
結果を一時的に記憶して第２番目の２値化情報を保持す
る第２ラッチ要素と、第Ｎ番目までの２値化情報をラッ
チするＮ個のラッチ要素と、上記第１ラッチ要素から第
Ｎラッチ要素までの内容を用いてデータヘッドのトラッ
クに対する相対的位置関係を情報トラック幅の1/（2^N）
まで検出するヘッド位置情報判別要素とにより構成され
たことを特徴とするヘッド位置情報認識装置。
【請求項８】回転可能な記録媒体の周方向に形成された
離散的なサーボパターンと、上記記録媒体の情報を少な
くとも再生可能なデータヘッドと、上記データヘッドの
再生信号から前記離散的なサーボパターンに含まれてい
るサーボ情報を取り出すサーボ情報復調手段と、この出
力から上記データヘッドのトラック内位置情報を離散的
に認識するトラック内位置デコーダ手段と、上記データ
ヘッドとトラックの相対的位置関係を情報トラック幅の
1/（2^N）まで微細に認識できるよう構成した請求項７記
載のヘッド位置情報認識装置と、上記ヘッド位置情報認
識装置の出力により目標トラックまでの距離に応じてト
ラックアクセス速度指令を出力する速度指令手段と、デ
ータヘッドの記録媒体半径方向の移動速度を求める速度
認識手段と、データヘッドを上記記録媒体半径方向の任
意の位置に移動させるポジショナ手段とを備え、トラッ
ク追従制御は少なくともトラック内位置デコーダ手段の
出力に基ずく信号をポジショナ手段に帰還する事により
構成し、また、トラックアクセス制御は前記速度指令手
段と速度認識手段との速度誤差に基ずく信号をポジショ
ナ手段に帰還する事により構成されたことを特徴とする
ヘッド位置決め装置。
【請求項９】回転可能な記録媒体の周方向に形成された
離散的なサーボパターンと、上記記録媒体の情報を少な
くとも再生可能なデータヘッドと、上記データヘッドの
再生信号から前記離散的なサーボパターンに含まれてい
るサーボ情報を取り出すサーボ情報復調手段と、この出
力から上記データヘッドとトラックの相対的位置関係を
情報トラック幅の1/（2^N）まで微細に認識できるよう構
成した請求項７記載のヘッド位置情報認識装置と、上記
ヘッド位置情報認識装置の出力により目標トラックまで
の距離に応じてトラックアクセス速度指令を出力する速
度指令手段と、データヘッドの記録媒体半径方向の移動
速度を求める速度認識手段と、データヘッドを上記記録
媒体半径方向の任意の位置に移動させるポジショナ手段
とを備え、トラック追従制御は少なくともヘッド位置情
報認識装置の出力に基づく信号をポジショナ手段に帰還
する事により構成し、また、トラックアクセス制御は前
記速度指令手段と速度認識手段との速度誤差に基づく信
号をポジショナ手段に帰還する事により構成されたこと
を特徴とするヘッド位置決め装置。