DE69807112T2 - Optisches servosystem für bandantrieb - Google Patents

Optisches servosystem für bandantrieb

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DE69807112T2
DE69807112T2 DE69807112T DE69807112T DE69807112T2 DE 69807112 T2 DE69807112 T2 DE 69807112T2 DE 69807112 T DE69807112 T DE 69807112T DE 69807112 T DE69807112 T DE 69807112T DE 69807112 T2 DE69807112 T2 DE 69807112T2
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Servosysteme, die bei Magnetbandmedien verwendet werden, und insbesondere ein Servosystem, das optische Spursteuerungsmerkmale nutzt, die auf der Rückseite des Magnetbandes gebildet sind, um zu ermöglichen, dass das System die Lese-Schreib-Köpfe exakt mit den aufgezeichneten Daten auf der Vorderseite des Magnetbandes ausrichtet.
    • Problemstellung
  • Es ist ein Problem auf dem Gebiet der Magnetbanddatenspeicherungsmedien, die Lese- Schreib-Köpfe in Bezug auf die Datenspuren, die auf das Magnetband geschrieben sind, exakt zu positionieren. Bei Längsmagnetbandmedien umfasst das Magnetband typischerweise eine einzige Aufzeichnungsfläche, auf der entlang der Länge des Magnetbandes eine Vielzahl von parallel ausgerichteten Datenspuren geschrieben sind. Bei Systemen, die hohe Spurdichten verwenden (> 200 Spuren pro Zoll), wird die präzise Ausrichtung dieser Datenspuren mit den Lese-Schreib-Köpfen des zugehörigen Magnetbandlaufwerks durch die Verwendung einer Vielzahl von Servospuren erreicht, die unter den Datenspuren verteilt auf die Magnetbandaufzeichnungsoberfläche geschrieben sind. Die Servospuren, die typischerweise während des Herstellungsverfahrens des Magnetbandes geschrieben werden, wirken als physikalische Referenz für die Anordnung der Datenspuren, wenn die Datenspuren auf das Band geschrieben werden, und für das Lesen zuvor geschriebener Datenspuren von dem Band. Die Positionsinformationen, die von den Servospuren erlangt werden, werden von dem Magnetbandlaufwerk verwendet, um die Position des beweglichen Lese-Schreib-Kopfes einzustellen, um das exakte Lesen von Daten von den Datenspuren und Schreiben von Daten auf die Datenspuren und zu ermöglichen.
  • Ein Problem bei diesem Spursteuerungssystem besteht darin, dass die Anzahl von Datenspuren, die auf das Magnetband geschrieben werden, durch den Bedarf für Servospuren eingeschränkt wird, die auf die Aufzeichnungsoberfläche geschrieben werden, um Positionsinformationen bereitzustellen. Es besteht ein Bedarf danach, die Entwicklung und Verwendung zukünftiger Magnetbandsysteme mit erhöhter Datenkapazität zu ermöglichen. Dies wird oftmals durch die Vergrößerung der Anzahl von Datenspuren und der Menge von Daten, die in einer gegebenen Spur angeordnet sind, erreicht. Aufgrund der mechanischen Instabilität von Magnetbandmedien erfordern höhere Datenspurdichten einen verringerten physikalischen Abstand zwischen Daten- und Servospuren, um die exakte Ausrichtung der Lese-Schreib-Köpfe mit den Datenspuren sicherzustellen. Der verringerte Abstand erhöht den Bedarf nach einer größeren Anzahl von Servospuren, die ihrerseits den Magnetbandbereich mit Datenspuren teilen müssen. Des Weiteren ist es sehr wünschenswert, dass zukünftige Systeme die Fähigkeit beibehalten, die Magnetbänder zu lesen, die auf früheren Systemen hergestellt wurden - dies wird als Rückwärtskompatibilität bezeichnet. Diese Rückwärtskompatibilität erfordert, dass die Kopfpositionierungs-Servoeinrichtungen in der Lage sind, auf Magnetbändern mit variierenden Anzahlen von Spuren und Spurkonfigurationen zu funktionieren. Dies stellt eine Herausforderung an die Konstruktion dar und kann zukünftige Laufwerkskonstruktionen dazu zwingen, einen Kompromiss zwischen Leistungsverbesserungen und Rückwärtskompatibilität zu bilden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass magnetisch geschriebene Servospuren empfänglich für Spurlöschung sind. Eine Massenlöschung des Magnetbandes kann Servospuren löschen, ein Versagen des Laufwerkssystems kann zur Folge haben, dass die Servospuren überschrieben und verfälscht werden - beides kann das Magnetband und seine Daten unbrauchbar machen.
  • Auf dem Gebiet der wiederbeschreibbaren Datenspeicherungsmedien werden zahlreiche Servospursysteme verwendet. Einige von diesen werden von den Offenbarungen der folgenden Patente veranschaulicht.
  • Das US-Patent Nr. 4,958,245 mit dem Titel "Apparatus And Method For Optical Servo Control With Media Having Information Storage And Servo Control Regions Of Different Reflectivities" offenbart einen optischen Servokopf zum Auslesen von Positionsinformationen aus einer Magnetplatte, auf der Daten magnetisch aufgezeichnet sind. Die Magnetplatte weist eine Vielzahl von optischen Servospuren auf, die auf dieser in Form von relativ nichtreflektierenden Bereichen gebildet sind, die konzentrische Rillen umfassen, die in der reflektierenden Oberfläche der Magnetplatte gebildet sind. Das Servosystem beleuchtet eine Vielzahl der reflektierenden und nichtreflektierenden Bereiche und verwendet eine Quadraturfotodetektoranordnung zur Erzielung der Spursteuerung.
  • Das US-Patent Nr. 5,067,039 mit dem Titel "High Track Density Magnetic Media With Pitted Optical Servo Tracks And Method For Stamping The Tracks On The Media" offenbart ein Verfahren zur mechanischen Prägung der Servospuren auf die optische Platte während des Herstellungsverfahrens der Platte.
  • Das US-Patent Nr. 5,279,775 mit dem Titel "Acousto-Optic Intensity Control Of Laser Beam During Etching Of Optical Servo Information Of Magnetic Media" offenbart ein System, das Servospuren auf eine Magnetplatte ätzt. Die Spurverfolgung während des Ätzverfahrens wird durch die Verwendung einer akustisch-optischen Vorrichtung erreicht, die den Strahl in konzentrischen Mustern hält, während ein Laserstrahl verwendet wird, um die Servospuren zu ätzen, wobei die Laserstrahlintensität von der akustisch-optischen Vorrichtung gesteuert wird.
  • Das US-Patent Nr. 5,283,773 mit dem Titel "Steering Laser Beam While Etching Optical Servo Tracks For Magnetic Disks" offenbart ein System, das Servospuren auf eine Magnetplatte ätzt. Die Spurverfolgung während des Ätzverfahrens wird durch die Verwendung einer akustisch-optischen Vorrichtung erreicht, um den Strahl in konzentrischen Mustern zu halten, während ein Laserstrahl verwendet wird, um die Servospuren zu ätzen.
  • Das US-Patent Nr. 5,462,823 mit dem Titel "Magnetic Recording Materials Provided With A Photosensitive Layer" offenbart ein magnetisches Aufzeichnungselement, das eine Stützschicht umfasst, die mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht und einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet ist. Optische Spursteuerungsinformationen werden durch die Exponierung der fotoreaktiven Oberfläche unter Verwendung einer Servospurmaske auf der lichtempfindlichen Schicht gebildet.
  • EP-A-0344758 offenbart ein System, bei dem optisch erfassbare Servorillen verwendet werden, die auf einem Magnetband auf derselben Seite wie die magnetisch geschriebenen Daten angeordnet sind.
  • Die oben erwähnten Servosysteme machen alle Gebrauch von Servospuren, die auf den wiederbeschreibbaren Medien auf derselben Oberfläche gebildet sind, die zur Speicherung der Daten verwendet wird. Die Servoinformationen liegen typischerweise in Form von Servospuren vor, die mit gleicher Ausdehnung wie die Datenspuren gebildet sind und unter den Datenspuren verteilt sind. Daher belegen die Servospuren auf dem Magnetband Raum, der für die Speicherung von Daten verwendet werden kann. Des Weiteren besteht eine inhärente Wechselwirkung zwischen der Verwendung von Servospuren und dem Schreiben von Datenspuren, so dass das System die Datenaufzeichnungsfunktion nicht optimieren kann, ohne die Servofunktion zu beeinflussen. Umgekehrt kann das System nicht die Servofunktion optimieren, ohne die Datenaufzeichnungsfunktion zu beeinflussen.
  • Als eine Alternative offenbart EP-A-0257713 ein Magnetbandlaufwerk, bei dem ein Magnetband magnetische Datenspuren, die auf einer Seite desselben gebildet sind, und optische Servomerkmale, die auf der anderen Seite des Magnetbandes gebildet sind, aufweist. Die optischen Servomerkmale umfassen ein Beugungsgitter, das gelesen und verwendet wird, um einen Lese-Schreib-Kopf in Bezug auf eine Datenspur zu positionieren.
  • EP-A-0311859 offenbart ein Magnetbandlaufwerk, bei dem magnetische Datenspuren auf beiden Seiten eines Magnetbandes gebildet sind und einer der Spursätze gelesen und verwendet wird, um einen Lese-Schreib-Kopf in Bezug auf eine Datenspur zu positionieren.
  • Die Veröffentlichung mit dem Titel "Optical Servo of Magnetic Recording" von A. S. Hoagland, veröffentlicht im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 20, Nr. 10, März 1978, S. 4108-4109 offenbart ein Magnetbandlaufwerk, bei dem ein Magnetband magnetische Datenspuren, die auf einer Seite desselben gebildet sind, und optische Servomerkmale, die auf der anderen Seite des Magnetbandes gebildet sind, aufweist. Die optischen Servomerkmale umfassen ein Beugungsgitter, das gelesen und verwendet wird, um einen Lese-Schreib-Kopf in Bezug auf eine Datenspur zu positionieren.
    • Lösung
  • Die oben beschriebenen Probleme werden durch das Magnetbandlaufwerk und das Verfahren der Erfindung, wie jeweils in Anspruch 1 und 9 definiert, gelöst.
  • Die Verwendung der beiden Quellen optischer Daten von dem Lese-Schreib-Kopf und den Magnetbandmedien verbessert die Genauigkeit, Leistung und Zuverlässigkeit der Ausrichtung der Datenspur mit dem Lese-Schreib-Kopf, während das gesamte Servosystem vereinfacht wird. Mit Hilfe dieses Konzepts können sämtliche optischen Komponenten in Position gehalten werden. Da das Servosystem "die Schleife" um die Ausrichtung des optischen Merkmals des Magnetbandes zum optischen Merkmal des Kopfes herum "schließt", werden die Anforderungen an die Systemausrichtung und - kalibrierung vereinfacht. Durch die Verfügbarkeit von redundanten optischen Informationen wird eine Fehlertoleranz hinsichtlich eines beschädigten optischen Merkmals des Bandes und/oder des Kopfes ermöglicht - sowohl auf dem Magnetband als auch auf dem Kopf ist eine Vielzahl von optischen Merkmalen vorhanden. Da des Weiteren dieses System die Position der gesamten Breite des Magnetbandes in Bezug auf den Kopf bestimmt, sind stets Servoinformationen verfügbar, um die Kopf-zu-Magnetband- Ausrichtung schnell wiederherzustellen (d. h. "Spurverfolgung"), falls sie während des Betriebs des Laufwerks verloren geht. Austauschbarkeit, die Fähigkeit, ein gegebenes Magnetband auf einer Vielzahl verschiedener Magnetbandlaufwerke zu lesen, wird durch die Fähigkeit des Servosystems ermöglicht, das mechanische Verhältnis zwischen Magnetband und Kopf unmittelbar, nachdem das Magnetband in das Laufwerk geladen wurde, abzubilden und angemessene Ausgleichseinstellungen der statischen Position des Kopfes vorzunehmen. Die unmittelbare Verfügbarkeit dieser Ausgleichsinformationen führt zu einer verkürzten Ladezeit des Magnetbandes. Diese Zeitverkürzung führt ihrerseits zu einem höheren Gesamtarbeitsdurchsatz für das Laufwerk in einer repetitiven Magnetbandladeumgebung - wie gewöhnlich zu sehen ist, wenn Roboter verwendet werden, um die Magnetbänder in das Laufwerk zu laden und zu entladen.
  • Die optischen Servospuren sind keiner magnetischen Löschung ausgesetzt. Die Gefahr einer unbeabsichtigten magnetischen Beschädigung wird beseitigt, wodurch die Datenrückgewinnungszuverlässigkeit erhöht wird. Eine magnetische Massenlöschung der Magnetbänder erleichtert ihre Wiederverwendung durch Verringerung alter Datenstörungsquellen, Verbesserung der Datensicherheit durch Beseitigung alter Daten und Bereitstellung eines wirtschaftlichen Vorteils gegenüber neuen Magnetbändern.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 veranschaulicht das vorliegende optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk in Form eines Blockdiagramms;
  • Fig. 2 veranschaulicht die Wellenformsignalausgabe von dem Bildverarbeitungssystem des vorliegenden optischen Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk;
  • Fig. 3 veranschaulicht in Form eines Blockdiagramms das System zur Bildung der Servospuren auf dem Magnetband zur Verwendung durch das vorliegende optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk; und
  • Fig. 4 veranschaulicht in Form eines Ablaufplans den Betrieb des vorliegenden optischen Servosystems für ein Magnetbandlaufwerk.
    • Ausführliche Beschreibung
  • Das vorliegende optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk arbeitet mit einem Magnetband, bei dem Datenspuren auf eine Aufzeichnungsoberfläche (erste Seite) des Magnetbandes geschrieben sind und optische Servospuren auf der Rückseite (zweiten Seite) des Magnetbandes gebildet sind. Ein optisches Servosystem liest die Servospuren auf der zweiten Seite des Magnetbandes und die optischen Merkmale auf dem Lese- Schreib-Kopf, um die Ausrichtung eines Lese-Schreib-Kopfes mit Datenspuren auf der ersten Seite des Magnetbandes zu bestimmen. Der digitale Signalprozessor erzeugt Steuersignale, die die Einstellungen anzeigen, die notwendig sind, um den Lese- Schreib-Kopf mit den Datenspuren auszurichten, der Kopfaktuator reagiert auf die verstärkten Signale und bewegt den Lese-Schreib-Kopf in die gewünschte Position.
    • Optisches Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk
  • Fig. 1 veranschaulicht in Form eines Blockdiagramms das vorliegende optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600, und Fig. 4 veranschaulicht in Form eines Ablaufplans den Betrieb dieses Systems. Das vorliegende optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 arbeitet so, dass das Magnetband 100 und der Lese- Schreib-Kopf 605 des Magnetbandlaufwerks ausgerichtet werden, wenn das Magnetband 100 über den Lese-Schreib-Kopf 605 läuft. Die übrigen mechanischen Elemente des Magnetbandlaufwerks sind zwecks Einfachheit der Beschreibung hierin nicht veranschaulicht. Der Lese-Schreib-Kopf 605 ist beweglich und seine Position wird vom Aktuator 611 bestimmt, der von dem vorliegenden optischen Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 gesteuert wird, das vom Laufwerksprozessor 612 angewiesen wird. Das Magnetband 100 ist zum Zweck dieser Beschreibung ein magnetisches Band, das eine Aufzeichnungsoberfläche auf einer ersten Seite 102 und eine zweite Seite 101 aufweist, die zur Anordnung von Informationen verwendet wird. Dieses Verfahren beginnt damit, dass der Laufwerksprozessor 612 bei Schritt 901 eine Spurpositionsanfrage ausgibt.
  • Auf der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 ist eine Vielzahl von parallel ausgerichteten Servospuren 110 gebildet, die verwendet werden, um die Position der Datenspuren, die auf der ersten Seite 102 des Magnetbandes 100 geschrieben sind, exakt zu identifizieren. Das optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 liest eine oder mehrere der Servospuren 110 an dem Punkt, an dem das Magnetband 100 sich direkt über den optischen Merkmalen 650 des Lese-Schreib-Kopfes befindet. Dies wird von Leuchtdioden (LEDs) 601-604 erreicht, die alle einen Lichtstrahl erzeugen, der von einem Spiegel 120 auf das Magnetband 100 und den Lese-Schreib-Kopf 605 gerichtet wird. Die Servospuren 110, die auf der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 gebildet sind, stellen Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen oder unterschiedlichen Phasen dar, und das Bild der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 und die optischen Merkmale 650 auf der Seite des Lese-Schreib-Kopfes 605, die sich über das Magnetband 100 hinaus erstrecken, werden auf den Spiegel 120 zurückreflektiert. Dieses reflektierte Bild wird vom Spiegel 120 durch eine Linse 606 auf eine Sensoranordnung 607 gerichtet. Die Sensoranordnung 607 ist eine Bildaufbereitungsvorrichtung, wie beispielsweise eine lineare Bildaufbereitungsanordnung mit einem ladungsgekoppelten Element (CCD), die so wirkt, dass sie das reflektierte Bild auffängt und das reflektierte Bild bei Schritt 902 in ein elektrisches Signal umwandelt. Das erzeugte elektrische Signal, das den Bildinhalt anzeigt, wird zu einer Schnittstellenschaltung 615 übertragen, die ein analoges Signal erzeugt, das zu einem Analog-Digital- Wandler 608 übertragen wird, um bei Schritt 903 eine digitale Darstellung des Bildes zu erzeugen. Ein digitaler Signalprozessor 609 empfängt diese digitale Darstellung des Bildes und bestimmt bei Schritt 904 algorithmisch die Ausrichtung des Lese-Schreib- Kopfes 605 mit den Datenspuren von dem digitalen Bild. Der digitale Signalprozessor 609 vergleicht diese aktuelle Kopfpositionsausrichtung mit der vom Laufwerksprozessor angeforderten Position aus Schritt 901 und bestimmt daraufhin die Richtung und die Strecke, um die der Lese-Schreib-Kopf 605 bewegt werden muss, um die neue Positionsanforderung zu erfüllen. Der digitale Signalprozessor 609 erzeugt bei Schritt 906 ein Positionsfehlersteuersignal, das diese Bewegung definiert, und überträgt das Signal bei Schritt 907 zu einem Servoverstärker 610, um den Betrieb des Aktuators 611 so zu steuern, dass der Lese-Schreib-Kopf 605 in die Richtung bewegt wird, die für die Ausrichtung des beweglichen Lese-Schreib-Kopfes 605 mit den Datenspuren bei Schritt 908 notwendig ist.
  • Während der Lese-Schreib-Kopf 605 die gewünschte Spurposition erreicht, fährt die Sensoranordnung 607 fort, das Magnetband-Kopf-Bild regelmäßig zu aktualisieren. Dieses Bildsignal wird durch die Verarbeitungsblöcke 615, 608 zum digitalen Signalprozessor 609 gesendet. Der digitale Signalprozessor 609 nimmt eine neue Bestimmung der Ausrichtung des Lese-Schreib-Kopfes vor und reduziert daraufhin sein Positionsfehlersignal an den Servoverstärker 610 entsprechend, um die Bewegung des Kopfes durch den Aktuator zu verlangsamen. Dieses Abtastverfahren (Schritt 902-908) wird wiederholt, bis der Kopf sich in der gewünschten Position befindet. An diesem Punkt "folgt die Systemspur", indem sie fortfährt, kleine Fehlausrichtungen zwischen dem Kopf und der gewünschten Spur zu erfassen, und indem sie dem Aktuator 611 signalisiert, Korrekturen an der Position des Kopfes vorzunehmen, um ihn exakt ausgerichtet zu halten (während die Schritte 902-908 weiterhin wiederholt werden). Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis eine neue Aufforderung (Schritt 901) von dem Laufwerksprozessor 612 empfangen wird, in eine neue Spurposition überzugehen. Die neue Positionsanforderung des Laufwerksprozessors wird von dem digitalen Signalprozessor 609 (bei Schritt 904) mit der aktuellen Lese-Schreib-Kopf-Position verglichen, und es wird (bei Schritt 906) ein neues Positionsfehlersignal erzeugt und zu dem Servoverstärker 610 gesendet (Schritt 907). Der Aktuator 611 beginnt, den Lese- Schreib-Kopf 605 zu bewegen (Schritt 908), während die Sensoranordnung 607 dem Servosystem ermöglicht, den Verlauf des Erreichens der neuen Kopfposition zu überwachen, indem das Magnetband-Kopf-Bild regelmäßig aktualisiert wird. Das Bild wird durch die Verarbeitungsblöcke 615, 608 zu dem digitalen Signalprozessor 609 gesendet, wo das Positionsfehlersignal aktualisiert wird - dieses Verfahren wird wiederholt, bis die neue Kopfposition erreicht ist und die Spurverfolgung beginnt (Schritte 902-908).
  • Wie in der Technik bekannt, hängt für die schnellste Leistung die Beschleunigung des Aktuators von der Strecke ab, die er zurücklegen muss - eine große Neupositionierung hat die größte Beschleunigung/Verzögerung zur Folge. Eine kleine Spurverfolgungsneupositionierung hat die kleinste Beschleunigung/Verzögerung und die größte Genauigkeit der Positionierung zur Folge. Zusätzlich veranschaulicht die hierin offenbarte Konfiguration das erfinderische Konzept, und andere optische Konfigurationen liegen im Bereich der Konstruktionsfähigkeiten eines Fachmanns.
    • Bildinhalt
  • In Fig. 2 ist ein Beispiel des Bildes 700 veranschaulicht, das von dem vorliegenden optischen Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 erfasst wurde. Das Bild 700 stellt ein Abtastmuster aller Pixel dar, die von der Sensoranordnung 607 erzeugt werden. Zum Zweck der Veranschaulichung wird die Bildgröße so gewählt, dass sie 5000 Pixel beträgt, wobei die horizontale Achse des Diagramms aus Fig. 2 die individuellen Pixel darstellt und die vertikale Achse die Signalintensität der ausgewählten Pixel darstellt. Weiterhin umfasst das Diagramm Einträge entlang des oberen Randes des Pixeldiagramms, um die typische Ausdehnung des Magnetbandes 100 im Bild 700 anzuzeigen. Zusätzlich ist das Bild 700 in fünf Bereiche unterteilt: das Lese-Schreib-Kopf-Bild 701, die Grenze zwischen Lese-Schreib-Kopf-Bild und Magnetbandbild 702, das Magnetbandbild 703, die Grenze zwischen Lese-Schreib- Kopf-Bild und Magnetbandbild 704, das Lese-Schreib-Kopf-Bild 705. Diese verschiedenen Bereiche werden unten einzeln erörtert.
  • Die Bereiche 701 und 705 sind ein Abschnitt des Lese-Schreib-Kopf-Bildes und umfassen etwa das erste und die letzten 500 Pixel des Bildes 700. Die Abweichungen der Signalstärke, die durch die fortlaufende Kurve aus Fig. 2 veranschaulicht werden, stellen das Vorhandensein der Kontrastmarkierungen 650 dar, die sich auf der Oberfläche des Lese-Schreib-Kopfes 605 befinden. Da der Lese-Schreib-Kopf 605 die einzige Quelle dieses Abschnitts des Bildes ist, sind die Abweichungen regelmäßig und bilden die Kontrastmarkierungen 650 ab. Die Bereiche 702 und 704 stellen die Grenze zwischen dem Lese-Schreib-Kopf und dem Magnetbandbild dar. Eine vergrößerte Ansicht von Bereich 702 veranschaulicht das Bild, das von der Kante des Magnetbandes 100 empfangen wird. Innerhalb des Bereiches 702, von etwa Pixel 500 bis etwa Pixel 700, befinden sich die Kontrastabschnitte von den Kontrastmarkierungen 650, die auf der Oberfläche des Lese-Schreib-Kopfes 605 in der Nähe der Kante des Magnetbandes 100 angeordnet sind. Der Abschnitt 712 von etwa Pixel 700 bis etwa Pixel 900 zeigt den Kantenabschnitt des Magnetbandes 100 an, der keine optischen Daten enthält. Der Bereich 713 von etwa Pixel 900 bis etwa Pixel 1200 weist intermittierende Bereiche mit einem hohen und niedrigen Reflexionsgrad oder mit einer hohen und niedrigen Phase auf. In diesem Beispiel zeigen die Bereiche mit einem niedrigen Reflexionsgrad einzelne Spuren der Servospurgruppe 110 an. Schließlich umfasst der Bereich 703 die Pixel von etwa Pixel 1200 bis etwa Pixel 3800 und ist ein Bild von kontrastierenden Reflexionsgraden oder Phasen, die die Servospuren 110 darstellen, die auf der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 gebildet sind.
    • Ausrichtverfahren
  • Unter Anwendung herkömmlicher Bildmustererkennungsverfahren auf die Bilddaten aus Schritt 903 berechnet der digitale Signalprozessor 609 das Positionsfehlersignal 906, indem er zuerst exakte Messungen in Pixeln der relativen Positionen der optischen Merkmale, die auf dem Magnetkopf und Magnetband vorgefunden werden, durchführt. Da die Spursteuerungsgenauigkeit, die von dem Magnetbandlaufwerk gefordert wird, größer sein kann als die Pixel-für-Pixel-Auflösung der Bilddaten, ist eine Sub-Pixel- Messgenauigkeit erforderlich. Diese Genauigkeit wird erreicht, indem der Durchschnitt der Beiträge zu einer gegebenen Positionsmessung von so vielen Merkmalen in den Bilddaten wie möglich gebildet wird. Der digitale Signalprozessor 609 muss sämtliche Bilddaten für die optischen Merkmale 701 und 705 des Magnetkopfes verwenden, um eine exakte Messung der Magnetkopfposition zu liefern. Ebenso müssen viele optische Spuren 703 gelesen und der Durchschnitt aus den Daten gebildet werden, um eine exakte Messung einer gegebenen Magnetspur auf dem Magnetband zu ergeben. Ein Verfahren der Verwendung sämtlicher Daten in einer Bildteilmenge besteht darin, den Korrelationsalgorithmus zu verwenden, bei dem eine Bildteilmenge mit einem Bezugssignal verglichen wird, das im Speicher gespeichert ist. Der resultierende Korrelationskoeffizient zeigt die beste Anpassung an, wenn das Bezugssignal optimal mit der Bildteilmenge ausgerichtet ist. Die Bezugssignale können auf typischen Signalen beruhen, die bei vielen derartigen Magnetbandlaufwerken erhalten wurden und in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, oder sie können auf tatsächlichen Signalen beruhen, die von einem gegebenen Magnetbandlaufwerk während der anfänglichen Gerätekalibrierung oder während regelmäßigen Nachkalibrierungen zwischen Magnetbandladungen erhalten werden.
  • Wenn die optischen Merkmale in angemessener Weise bestimmt sind, wird die Magnetkopfpositon durch Interpolation aus diesen Merkmalen, 701 und 705, errechnet. Die Magnetspurposition wird aus der Position einer Mehrzahl der nahegelegensten optischen Servospuren aus dem Satz 703 errechnet. Das Positionsfehlersignal, das in Schritt 907 zu dem Servoverstärker 610 gesendet wird, ist die Differenz zwischen der berechneten Magnetkopfposition und der gewünschten Magnetspurposition.
    • Zusätzliche Merkmale
  • Das optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 kann zusätzliche Fähigkeiten über die Bereitstellung von Positionierungsinformationen des Lese-Schreib- Kopfes hinaus bereitstellen. Zusätzliche Informationen, die auf der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 angeordnet sind, können die Verschlüsselung/Authentisierung von Daten, Magnetbandidentifizierungsdaten oder sogar Wartungsinformations- und Festwertdaten umfassen. Zum Beispiel können Reflexionsgrad- oder Phasenparameter auf dem Magnetband 100 aufgezeichnet werden, um den anfänglichen Zustand des Magnetbandes 100 sowie Herstellungsdaten anzuzeigen. Das optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 kann daraufhin die gegenwärtigen optischen Merkmale des Magnetbandes 100 messen, um dadurch ein Maß der Abnutzung auf dem Magnetband 100 zu erhalten. Des Weiteren kann das optische Servosystem für ein Magnetbandlaufwerk 600 das Bild oder den Lese-Schreib-Kopf 605 in seiner Gesamtheit zwischen Ladungen des Magnetbandes 100 abtasten, um die Unversehrtheit des Kopfes zu verifizieren und Fehler an den optischen Merkmalen zu identifizieren.
  • Die Servospuren 110 können eine einfache Lese-Schreib-Kopf-Positionierungsfunktion ausführen oder können so codiert werden, dass Daten bezüglich der Längspositionierung des Magnetbandes 100 bereitgestellt werden, um eine Hochgeschwindigkeitssuche des Magnetbandes 100 zu ermöglichen, wobei diese Daten ebenfalls zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Magnetbandes verwendet werden können. Diese Zusatzinformationen werden unter Verwendung von Modulation, die vom digitalen Signalprozessor 609 von den Grundservosignalen getrennt werden kann, während des Schreibverfahrens der Servospuren in den Servospuren codiert. Die Zusatzinformationen werden daraufhin in Schritt 909 anderen Laufwerks- oder Systemprozessen zugeführt.
    • Servospurschreibsystem
  • Ein System zum Schreiben von optischen Servospuren 400 auf das Magnetband 100 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Das System zum Schreiben von optischen Servospuren 400 schreibt den Satz von optischen Servospuren 110 in einem Durchgang des Magnetbandes 100 durch das System zum Schreiben von optischen Servospuren 400. Das System zum Schreiben von optischen Servospuren 400 umfasst einen Laser 415, der einen Lichtstrahl auf einen Strahlexpander 412 fokussiert. Der expandierte Strahl, der von dem Strahlexpander 412 ausgegeben wird, wird durch ein Hologramm 411 geleitet, das den Strahl in eine Vielzahl einzelner Strahlen 404-409 aufteilt, die von einer Linse 410 auf das Magnetband 100 fokussiert werden. Die genaue Anzahl von Strahlen ist eine Konstruktionsfrage. Jedoch verbessert sich die Genauigkeit der Ausrichtung des Lese-Schreib-Kopfes 605 und der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 bei zunehmender Anzahl von optischen Servospuren 110. Daher ist es wünschenswert, so viele Servospuren 301-306 wie möglich auf dem Magnetband 100 anzuordnen.
  • Eine Vergrößerung der Anzahl von Servospuren, die gleichzeitig auf das Medium geschrieben werden, wird durch die Verwendung eines Mediums erleichtert, dessen zweite Seite 101 optisch auf die Wellenlänge des Lasers 415 abgestimmt ist. Die Vielzahl von Strahlen 404-409 bildet parallel ausgerichtete, optische Servospuren 301- 306 auf der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100, wenn das Magnetband 100 unter den Strahlen 404-409 hergeführt wird. Rollen 401-403 bewegen das Magnetband 100 mit einer konstanten Geschwindigkeit auf der zweiten Seite 101 des Magnetbandes 100 unter den fokussierten Strahlen 404-409, um sicherzustellen, dass die optischen Servospuren 110 dieselbe Konsistenz aufweisen.
  • Die Laserstrahlen 404-409 können verwendet werden, um Zusatzdaten auf die Servospuren 110 zu schreiben, indem der Laser 415 so programmiert wird, dass er intermittierend ausgeschaltet wird. Das intermittierende Ausschalten (die Modulation) des Strahls verursacht, dass die optischen Servospuren 110 mit einem bestimmten Muster intermittierend auf die Seite 101 des Magnetbandes 100 geschrieben werden. Diese Zusatzdaten können von der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um, wie oben erwähnt, die Magnetbandgeschwindigkeit, die Ausrichtung, die Fehlererfassung und andere Eigenschaften des Magnetbandes, das gelesen wird, zu bestimmen. Alternativ kann eine Vielzahl von Lasern verwendet werden, um die optischen Servospuren zu schreiben. Die Laser könnten ebenfalls von unterschiedlicher Intensität sein, so dass der Reflexionsgrad oder die Phase einzelner Spuren verändert wird, oder die Strahlen von den Lasern können variierende Breiten aufweisen, so dass die Breite der gebildeten Servospuren verändert wird und so das Erkennen verschiedener Abschnitte des Magnetbandes ermöglicht wird.

Claims (18)

1. Magnetbandlaufwerk, das ein System umfasst zur Ausrichtung eines Lese- Schreib-Kopfes (605) mit einem ausgewählten Satz einer Vielzahl von Datenspuren, die auf eine erste Seite (102) eines Magnetbandes geschrieben sind, wenn das Magnetband über den Lese-Schreib-Kopf läuft, wobei das Magnetband ebenfalls optische Servomerkmale (110) umfasst, die auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite (101) des Magnetbandes gebildet sind, wobei das System umfasst:
Mittel (601-604, 606, 607, 120) zum optischen Lesen der optischen Servomerkmale von dem Magnetband; und
Mittel (609-612), die auf die gelesenen optischen Servomerkmale ansprechen, zur Ausrichtung des Lese-Schreib-Kopfes mit dem ausgewählten Satz einer Vielzahl von Datenspuren auf der ersten Seite des Magnetbandes, dadurch gekennzeichnet, dass die Lesemittel im Verhältnis zum Magnetband so angeordnet sind, dass weder ein einfallendes Licht, das die optischen Servomerkmale von den Lesemitteln empfangen, noch ein reflektiertes Licht, das von den optischen Servomerkmalen in Richtung der Lesemittel reflektiert wird, durch die erste Seite des Magnetbandes hindurchstrahlt.
2. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 1, wobei die Mittel (601-604, 606, 607, 120) zum optischen Lesen der optischen Servomerkmale von dem Magnetband einen optischen Kreis umfassen, der so angeordnet ist, dass er mindestens einen Abschnitt der optischen Servomerkmale erfasst, die von der zweiten Seite des Magnetbandes reflektiert werden, und wobei das Mittel (609-612), das auf die gelesenen optischen Servomerkmale anspricht, einen elektrischen Schaltkreis umfasst, der wirksam mit dem optischen Kreis für die Ausrichtung als Reaktion auf die erfassten optischen Servomerkmale verbunden ist.
3. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 1, wobei der Lese-Schreib-Kopf eine Vielzahl von optischen Merkmalen (650) aufweist, die darauf gebildet oder daran befestigt sind, und der des Weiteren umfasst:
Mittel (601-604, 606, 607, 120) zum Lesen der optischen Merkmale von dem Lese-Schreib-Kopf; und
wobei das Mittel zur Ausrichtung auf die gelesenen optischen Servomerkmale von der zweiten Seite des Magnetbandes und auf die gelesenen optischen Merkmale von dem Lese-Schreib-Kopf anspricht.
4. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum Lesen der optischen Servomerkmale und die Mittel zum Lesen der optischen Merkmale umfassen:
Mittel (601-604) zum Beleuchten der optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und der optischen Merkmale des Lese-Schreib-Kopfes;
Mittel (606, 607, 120) zum Lesen eines Bildes der optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und der optischen Merkmale des Lese- Schreib-Kopfes; und
Mittel (607) zum Erzeugen elektrischer Signale, die die optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und die optischen Merkmale auf dem Lese-Schreib-Kopf von dem gelesenen Bild anzeigen:
5. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 4, wobei die Mittel zum Lesen der optischen Servomerkmale und die Mittel zum Lesen der optischen Merkmale des Weiteren umfassen:
Mittel zum Fokussieren der optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und der optischen Merkmale auf dem Lese-Schreib-Kopf auf eine Bildaufbereitungsvorrichtung (607), um elektrische Signale zu erhalten, die das Bild anzeigen.
6. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 4, wobei das Mittel zur Ausrichtung umfasst:
ein Mittel, das auf die Datenspurpositionsdaten anspricht, die von einer Steuerung des Magnetbandlaufwerks empfangen werden, um eine Position des ausgewählten Satzes der Vielzahl von Datenspuren in der Vielzahl von Datenspuren zu identifizieren; und
ein Mittel, das auf die erzeugten elektrischen Signale anspricht, zur Bestimmung einer Positionsverschiebung zwischen dem Lese-Schreib-Kopf und dem ausgewählten Satz der Vielzahl von Datenspuren.
7. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 6, wobei das Mittel zur Ausrichtung des Weiteren umfasst:
ein Mittel, das auf das Mittel zur Bestimmung anspricht, zur Erzeugung eines Positionsfehlersignals, um eine Richtung und Größe der Positionsverschiebung anzuzeigen.
8. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 7, wobei das Mittel zur Ausrichtung des Weiteren umfasst:
Mittel (610, 611), die auf das Positionsfehlersignal ansprechen, zur Bewegung des Lese-Schreib-Kopfes, um die Ausrichtung des ausgewählten Satzes der Vielzahl von Datenspuren des Magnetbandes mit dem Lese-Schreib-Kopf einzustellen.
9. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 1, wobei auf der zweiten Seite des Magnetbandes Zusatzinformationen aus der Klasse von Magnetband-Zusatzinformationen gebildet sind, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: Verschlüsselungs-/Authentisierungsdaten, Magnetbandidentifizierungsdaten, Wartungsinformationen, Festwertdaten, wobei das System des Weiteren umfasst:
Mittel zum Lesen der Zusatzinformationen von der zweiten Seite des Magnetbandes; und
Mittel zum Übertragen der gelesenen Zusatzdaten zu einer Steuerung des Magnetbandlaufwerks.
10. Verfahren zur Ausrichtung eines Lese-Schreib-Kopfes (605) in einem Magnetbandlaufwerk mit einem ausgewählten Satz einer Vielzahl von Datenspuren, die auf eine erste Seite (102) eines Magnetbandes (100) geschrieben sind, wenn das Magnetband über den Lese-Schreib-Kopf läuft, wobei das Magnetband ebenfalls optische Servomerkmale (110) umfasst, die auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite (101) des Magnetbandes gebildet sind, wobei das System die Schritte umfasst:
optisches Lesen der optischen Servomerkmale von dem Magnetband;
Ausrichten des Lese-Schreib-Kopfes mit dem ausgewählten Satz einer Vielzahl von Datenspuren auf der ersten Seite des Magnetbandes als Reaktion auf die gelesenen optischen Servomerkmale, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesen der optischen Servomerkmale durch Beleuchten der optischen Servomerkmale mit einem einfallenden Licht, das nicht durch die erste Seite des Magnetbandes hindurchstrahlt, und durch Analysieren eines reflektierten Lichtes von den optischen Servomerkmalen, das nicht durch die erste Seite des Magnetbandes hindurchstrahlt, ausgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die optischen Servomerkmale von dem Magnetband mit Hilfe eines optischen Kreises gelesen werden, der so angeordnet ist, dass er mindestens einen Abschnitt der optischen Servomerkmale erfasst, die von der zweiten Seite des Magnetbandes reflektiert werden, und wobei die Ausrichtung mit Hilfe eines elektrischen Schaltkreises erreicht wird, der wirksam mit dem optischen Kreis für die Ausrichtung als Reaktion auf die erfassten optischen Servomerkmale verbunden ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Vielzahl von optischen Merkmalen (650) auf dem Lese-Schreib-Kopf gebildet ist oder auf diesem befestigt ist, das des Weiteren die Schritte umfasst:
Lesen der optischen Merkmale von dem Lese-Schreib-Kopf; und
wobei der Schritt der Ausrichtung auf die gelesenen optischen Servomerkmale von der zweiten Seite des Magnetbandes und auf die gelesenen optischen Merkmale von dem Lese-Schreib-Kopf anspricht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Lesens der optischen Servomerkmale und der Schritt des Lesens der optischen Merkmale umfasst:
Beleuchten des optischen Servomerkmals auf der zweiten Seite des Magnetbandes und der optischen Merkmale des Lese-Schreib-Kopfes;
Lesen eines Bildes der optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und der optischen Merkmale des Lese-Schreib-Kopfes; und
Erzeugen elektrischer Signale, die die optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und die optischen Merkmale auf dem Lese-Schreib- Kopf von dem gelesenen Bild anzeigen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Lesens der optischen Servomerkmale und der Schritt des Lesens der optischen Merkmale des Weiteren umfasst:
Fokussieren der optischen Servomerkmale auf der zweiten Seite des Magnetbandes und der optischen Merkmale auf dem Lese-Schreib-Kopf auf eine Bildaufbereitungsvorrichtung (607), um elektrische Signale zu erhalten, die das Bild anzeigen.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt der Ausrichtung umfasst:
Identifizieren einer Position des ausgewählten Satzes der Vielzahl von Datenspuren in der Vielzahl von Datenspuren als Reaktion auf Datenspurpositionsdaten, die von einer Steuerung des Magnetbandlaufwerks empfangen werden; und
Bestimmen eines Positionsversatzes zwischen dem Lese-Schreib-Kopf und dem ausgewählten Satz der Vielzahl von Datenspuren als Reaktion auf die erzeugten elektrischen Signale.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der Ausrichtung des Weiteren umfasst: Erzeugen eines Positionsfehlersignals zur Anzeige einer Richtung und Größe des Positionsversatzes als Reaktion auf den Schritt des Bestimmens.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt der Ausrichtung des Weiteren umfasst:
Bewegen des Lese-Schreib-Kopfes als Reaktion auf das Positionsfehlersignal, um die Ausrichtung des ausgewählten Satzes der Vielzahl von Datenspuren des Magnetbandes mit dem Lese-Schreib-Kopf einzustellen.
18. Verfahren nach Anspruch 10, wobei auf der zweiten Seite des Magnetbandes Zusatzinformationen aus der Klasse von Magnetband-Zusatzinformationen gebildet sind, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: Verschlüsselungs- /Authentisierungsdaten, Magnetbandidentifizierungsdaten, Wartungsinformationen, Festwertdaten, wobei das Verfahren des Weiteren die Schritte umfasst:
Lesen der Zusatzinformationen von der zweiten Seite des Magnetbandes; und
Übertragen der gelesenen Zusatzdaten zu einer Steuerung des Magnetband- Laufwerks.
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