JP2005346840A - 落下検出装置、ハードディスク装置、落下検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｇセンサが重心位置にない場合や回転落下の場合も適切に落下判定できるようにする。
【解決手段】
検出されたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、この各加速度のベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する。即ち、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全部が所定時間安定しているという条件が整わない場合や、ベクトル合成値が１Ｇとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合に落下していると判定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、機器が落下していることを検出する落下検出装置、落下検出方法に関し、またこれを用いたハードディスク装置に関するものである。

特許第３４４１６６８号公報

近年、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）の大容量化や小型化が進み、多様な電子機器においてＨＤＤが採用されるに至っている。
特に大容量であることを生かして例えばビデオカメラ、ビデオレコーダ、オーディオレコーダ／プレーヤなどのＡＶ機器において広く採用され、更には小型化の促進により、携帯型ＡＶ機器においても利用されている。

ところでＨＤＤでは、ハードディスクに対するデータの再生又は記録を行うときにハードディスクが回転し、磁気ヘッドとハードディスクとの間に空気が巻き込まれ、磁気ヘッドが浮き上がる構成とされている。したがって、電源が急激に切断されてハードディスクの回転が停止すると、磁気ヘッドとハードディスクとの間に空気が巻き込まれなくなるために磁気ヘッドがハードディスクと接触して、記録面を傷つけて記録データを破壊したり、ヘッドが損傷されるという不都合が生じる。
このような不都合を回避するために、ＨＤＤには、電源が切断されたときに磁気ヘッドをハードディスクと対向しない位置に退避させるオートリトラクト（Auto Retract）機能が備えられているものが多い。

また、例えば装置が落下した際の衝撃などにより、ハードディスクと対向した位置にある磁気ヘッドがハードディスクと衝突する場合も、磁気ディスクの記録面を大きく傷つけ、記録データを破壊したり、磁気ヘッドが損傷することもある。特に携帯型機器にＨＤＤが内蔵された場合、落下の危険は大きい。
そこで携帯型電子機器等では、例えばメカダンパーを設けて衝撃からの保護を図るとともに、メカダンパーのみでは対応しきれない落下衝撃によるＨＤＤの破壊を回避するために、落下を認識してＨＤＤに供給する動作電源をオフとすることにより、落下時にオートリトラクト機能を利用して磁気ヘッドをハードディスクと対向しない位置に退避させるようにされているものがある。

この場合、落下を認識する方法としては、同一平面にない少なくとも３方向（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向）の加速度を検出して合成した合成加速度ベクトルの大きさを求め、合成加速度ベクトルの大きさが０Ｇ近傍で所定の時間安定することを検出することによって認識する方法が提案されており、例えば、上記特許文献１にも記載されている。
この方法では、ＨＤＤが破壊されない限界とされている２５ｃｍ上からの自由落下を想定し、合成加速度ベクトルの大きさが０Ｇ近傍で安定している時間が所定時間（例えば１００ｍ秒）以上であれば携帯型電子機器が落下していると判定し、磁気ヘッドをハードディスクと対向しない位置に退避させている。

ところが、このような方法では次の問題が残されている。
上記のように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向のベクトル和を取り、そのベクトル和が「０Ｇ」付近を検出し、その値が一定期間連続した場合、落下判定しているが、これは理想的な条件下でのみ正確な判定となる。理想的な条件とは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各加速度を検出する加速度センサ（Ｇセンサ）が機器の重心に配置されており、しかも機器が回転せずに落下した場合である。図５，図６で説明する。

図５は、機器が静止している状態でのＧセンサの出力、即ちＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各センサ出力及びベクトル和の例を示している。静止状態では、破線で示す各軸のセンサ出力は一定値をとり、この例の場合、Ｘ軸、Ｙ軸のセンサ出力は０Ｇ付近、Ｚ軸のセンサ出力は１Ｇ付近となっている。なお、静止状態において各軸のセンサ出力がとる値は、その際の機器の姿勢によるものとなる。
そしてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のベクトル和は、実線で示すように１Ｇとなる。
なお、検出時間ｔ１は、例えば１００ｍｓ程度とされ、もし、この検出時間ｔ１だけ継続して、ベクトル和が０Ｇ近傍となれば、期間ｔ２で落下と判定され、期間ｔ３でヘッド退避動作が行われる。図５の場合、ベクトル和は１Ｇで安定しているため、落下とは判定されない。

図６に、上記の理想的な状態で落下した場合のベクトル和の変動を示す。
図示するように、ベクトル和の値は落下が開始された直後に低下していき、落下中はほぼ０Ｇとなる。この場合、期間ｔ１の間、継続してベクトル和が０Ｇ付近となるため、期間ｔ２に落下と判定され、期間ｔ３でヘッド退避動作が行われる。

ところが、理想状態にない場合は、必ずしもこの図６のようにはならない。即ちＧセンサが機器の重心に配置されていない場合や、落下時に回転動作を伴った場合である。
図７は、回転落下時のベクトル和を示しているが、回転落下時も、ベクトル和の値は或る値に安定する。ところが、その安定した状態の値は必ずしも０Ｇ付近とはならない。図７のような値をとるのは、回転状態やＧセンサ配置位置による一例にすぎないが、この安定状態の値が０Ｇから離れる（１Ｇ付近となる）と、落下と検出されなくなる。
特に、むやみに落下と判定されて退避動作が必要以上に頻繁に行われないように、１Ｇ付近では、一点鎖線で示すように不感帯が設けられ、この間は、１Ｇとみなすようにしているが、もし、落下時のベクトル和がこの不感帯の範囲内で安定すると、落下しているにもかかわらず落下判定がなされない、つまり退避動作ができないことになる。
図８は、回転落下時にベクトル和が１Ｇ付近で安定してしまった場合を示している。回転落下時にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各センサ出力が破線のように変動し、このようにベクトル和が１Ｇ付近となってしまうことがある。この場合、落下と判定されずにヘッド退避が行われないため、落下衝撃によりＨＤＤが破壊されてしまうおそれが生ずる。

携帯型機器としてのＨＤＤプレーヤ／レコーダを考えた場合、機器の小型化は重要であり、そのための内部構成の実装制約から、Ｇセンサを機器の重心位置に配置できないことが多い。また携帯機器としての使用状況を考えれば、回転落下が頻発することが予想される。
つまり、従来のようにベクトル和が所定時間０Ｇ付近となることにより落下と判定する方式は、適切な落下判定ができない場合があり、特に携帯型の機器には不向きであるという問題がある。

一方で、回転落下を検出するためには回転検出センサを別に設けることも考えられるが、その回転検出センサの搭載により、小型化の困難性、コストアップ等が生じ、特に携帯用の小型の機器には不利となる。

そこで本発明は、Ｇセンサが重心位置に配置されない場合や落下時に回転を伴う場合にも、正確に落下判定できるようにすることを目的とする。

本発明の落下検出装置は、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度を検出するセンサ手段と、上記センサ手段により検出されるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出手段と、上記センサ手段で得られるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、上記合成値算出手段で得られるベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定手段とを備える。
また上記判定手段は、所定時間、上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全てが変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定する。
さらに上記判定手段は、上記ベクトル合成値が１Ｇとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定する。

本発明のハードディスク装置は、上記落下検出装置を備えたハードディスク装置であり、ハードディスクに対して記録再生を行う記録再生ヘッド手段と、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度を検出するセンサ手段と、上記センサ手段により検出されるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出手段と、上記センサ手段で得られるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、上記合成値算出手段で得られるベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定手段と、上記判定手段により落下と判定された場合に、上記記録再生ヘッド手段を、上記ハードディスクと接触しない状態に退避させる退避手段とを備える。

本発明の落下検出方法は、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度を検出する検出ステップと、上記検出ステップで検出されたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出ステップと、上記検出ステップで検出されたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、上記合成値算出ステップで得られたベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定ステップとを備える。
上記判定ステップでは、所定時間、上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全てが変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定する。
さらに上記判定ステップでは、上記ベクトル合成値が１Ｇとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定する。

上述のように、センサ手段が機器の重心にない場合、回転して落下したときにベクトル和（ベクトル合成値）が必ずしも０Ｇ付近にならないが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の個々のセンサ出力は、少なくともその一部又は全部が変動する。従って、個々のセンサ出力（加速度）を監視すれば、回転落下時等の落下検出が可能となる。

本発明によれば、ベクトル合成値と、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度との両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する。ベクトル合成値が０Ｇ近傍となれば、落下状態と判定して良い。また理想状態にない場合の落下時において、ベクトル合成値が０Ｇ近傍で安定しない場合でも、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の一部又は全部は変動しているため、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全てが変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定するできる。
つまり、ベクトル合成値と、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度との両方の変動状況を監視して落下判定することで、センサ手段が重心位置にない場合や回転落下時の非理想状態を含めて、正確に落下判定ができるようになるという効果がある。
そして、このような落下判定をハードディスク装置に採用すれば、落下時のヘッド退避を確実に実行でき、ＨＤＤの破損防止や記録されたデータの保護に好適となる。

また、特に小型携帯型の機器に好適となる。即ち、回転落下を含めて落下検出を確実にできるため、回転落下が頻発する携帯型機器における保護機能を正確に発動させることができ、携帯型ハードディスク装置などではＨＤＤの保護機能を高めることができる。
さらに、センサ手段を必ずしも重心位置に配置しなくてもよいことになるため、実装配置設計の自由度が広がり、特に小型化を目的とした設計に有利となる。また、回転落下の検出のために専用の回転センサが不要であることも、小型化やコストダウンに有利となる。

以下、本発明の実施の形態として、携帯用のハードディスク装置を説明する。これは特に映像信号や音声信号をＨＤＤに記録／再生できるＨＤＤ内蔵の携帯型ＡＶ（Audio-Visual）レコーダとする。
図１は、実施の形態のＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダのブロック図であり、特にユーザーにとってＨＤＤ内蔵ビデオカメラとして使用される機器の例としている。

このＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダでは、被写体の撮像のための部位としてレンズ系２０及びカメラモジュール２１が設けられる。
被写体からの光はレンズ系２０を介して、カメラモジュール２１におけるセンサ部２２に入射される。センサ部２２は、ＣＣＤセンサアレイ、又はＣＭＯＳセンサアレイとして多数の画素を構成する固体撮像素子部や、固体撮像素子部を駆動する垂直走査回路、水平走査回路、読み出しアンプ、ＡＧＣ回路、Ａ／Ｄ変換器等を有する。そして固体撮像素子部はレンズ系１を介して入射される被写体からの光を光電変換し、各画素の信号として出力する。各画素から出力される画素信号は垂直転送及び水平転送されて１フレームの画像を構成する撮像画像信号ストリームとされる。

センサ部２で読み出された撮像画像信号は、信号処理／コントロール部２１で処理される。信号処理／コントロール部２１は、撮像画像信号に対してクランプ処理、欠陥補正処理、ホワイトバランス処理、Ｙ／Ｃ処理部１２などを実行し、さらに所定の映像フォーマットのビデオデータへのエンコードを行って、システム処理部９に出力する。所定の映像フォーマットとは、例えばＲＧＢフォーマット、ＹＵＶフォーマット（Ｙ：輝度信号、Ｕ：Ｂ−Ｙ色差信号、Ｖ：Ｒ−Ｙ色差信号）、或いはＮＴＳＣフォーマットなどである。
また信号処理／コントロール部２１は、レンズ系２０におけるフォーカス制御、ズーム制御、露光調整、センサ部２２に対する制御信号生成（垂直同期信号、水平同期信号等）の処理も行う。

また、このＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダには、オーディオ入出力のためにマイクアンプ２４，Ａ／Ｄ変換器２５，エンコーダ２６、オーディオアンプ２７，Ｄ／Ａ変換器２８、デコーダ２９が設けられる。
マイクアンプ２４には、接続された（もしくは当該ＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダに内蔵された）マイクロフォンからの音声信号が入力される。マイクアンプ２４で所定のゲインが与えられたマイク入力音声信号は、Ａ／Ｄ変換器２５でデジタルオーディオデータとされ、エンコーダ２６で所定の信号フォーマットにエンコードされる。そしてシステム処理部９に供給される。
また、システム処理部９からは、再生出力するオーディオデータがデコーダ２９に供給される。デコーダ２９は、供給されたオーディオデータに対してデコード処理を行い、例えばリニアＰＣＭデータとしてＤ／Ａ変換器２８に供給する。そしてＤ／Ａ変換器２８でアナログ音声信号とされ、オーディオアンプ２７でイコライジングや増幅処理が施され、ヘッドフォン出力音声として出力されたり、スピーカ出力音声として出力される。

例えば１つのＬＳＩで形成されるシステム処理部９は、カメラモジュール２１から供給されるビデオデータや、エンコーダ２６から供給されるオーディオデータについて、後述するＨＤＤ４０に記録するための処理や、ＨＤＤ４０から読み出したオーディオデータ／ビデオデータについての出力のための処理を行う。
システム処理部９におけるカメラインターフェース１０は、カメラモジュール２１からのビデオデータの入力処理を行う。
オーディオコーデックインターフェース１４は、エンコーダ２６からのオーディオデータの入力処理、及びデコーダ２９へのオーディオデータの出力処理を行う。

メモリインターフェース１１は、メモリコントローラ１５の制御に従って、ＨＤＤ４０の記録再生データについてバッファメモリ１９への読出／書込を行う。例えばＨＤＤ４０への記録のためにカメラモジュール２１から供給されるビデオデータや、エンコーダ２６から供給されるオーディオデータは、一旦、メモリインターフェース１１によりバッファメモリ１９へバッファリングされる。そして所要の処理が施され、ＨＤＤ４０側へ記録データとして供給されることになる。
またＨＤＤ４０から読み出されたデータは、バッファメモリ１９にバッファリングされながら、所定のタイミングで読み出されて出力処理される。

ＪＰＥＧエンコーダ／デコーダ１２は、ＨＤＤ４０に記録するデータをＪＰＥＧフォーマットで圧縮エンコードする。またＨＤＤ４０から読み出されたＪＰＥＧフォーマットのデータについてデコードを行う。
ＵＳＢインターフェース１３は、ＵＳＢ接続部１８を介して接続された外部機器、例えばパーソナルコンピュータ等とのデータ通信インターフェース処理を行う。もちろんＨＤＤ４０から読み出されたデータをＵＳＢ接続部１８を介して外部機器に送信出力させる処理や、或いは外部機器からＵＳＢ接続部１８に供給されたデータを取り込んで、ＨＤＤ４０に記録させるための処理も行う。
ＣＰＵインターフェース１６は、当該ＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダの全体の制御を行うＣＰＵ１とのインターフェース処理を行う。ＣＰＵ１からの制御信号は、ＣＰＵインターフェース１６により受信され、システム処理部９内の各部位の動作が制御される。またシステム処理部９内で得られた必要な情報はＣＰＵインターフェース１６を介してＣＰＵ１に供給される。
ＨＤＤインターフェース１７は、ＨＤＤ４０への記録データの出力処理及びＨＤＤ４０からの再生データの入力処理を行う。また記録の際のデータフォーマット、例えばエラー訂正符号ブロック化や、再生時のエラー訂正処理なども行う。

このＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダにおいては、ハードディスクスクユニット（ＨＤユニット）４が設けられ、ＨＤユニット４内のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）４０においてビデオデータやオーディオデータが記録／再生される。ＨＤＤ４０には、図２で後述するように磁気ディスクとしてのハードディスクや、ハードディスクに対して記録再生する磁気ヘッド等が設けられる。
またＨＤユニット４には、ヘッド退避処理部４５が設けられる。このヘッド退避処理部４５は、いわゆるオートリトラクト機能として、動作電源が遮断された際にＨＤＤ４０における磁気ヘッドを、ハードディスクに相対しない位置に退避させる処理を実行する。

電源回路３０は、当該ＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダ内の各部に対して必要な動作電源電圧Ｖ１，Ｖ２・・・を生成する。
このＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダでは、例えば商用交流電源をＤＣ電圧に変換するＡＣアダプタからのＤＣ電圧や、内蔵バッテリ３２（例えば二次電池）を電源としており、電源回路３０は、ＡＣアダプタもしくはバッテリ３２からのＤＣ電圧に対してＤＣ／ＤＣコンバートを行って、必要な動作電源電圧Ｖ１，Ｖ２・・を生成する。
また充電回路３１は、ＡＣアダプタからのＤＣ電圧によりバッテリ３２を充電させる処理を行う。
なお、この例では特に電源回路３０からの動作電源電圧Ｖ４を、ＨＤＤ４の動作電源電圧としているが、この動作電源電圧Ｖ４は、ＨＤＤ電源スイッチ３３を介してＨＤユニット４に供給される。ＣＰＵ１によってＨＤＤ電源スイッチ３３がオン／オフ制御されることにより、ＨＤユニット４に対する動作電源のオン／オフが行われる。

ＣＰＵ１は操作部５によるユーザーの操作や、動作プログラムに応じて装置全体の制御を行う。またユーザーインターフェースのために必要な表示動作を表示部６において実行させる。
フラッシュメモリ７は、ＣＰＵ１の動作プログラムの記憶、制御処理のために必要な定数、係数などが記憶される。
ＲＡＭ８はＣＰＵ１のワーク領域として用いられたり、動作過程での必要な情報の記憶に用いられる。

ＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダ内には、Ｇセンサ２が搭載されている。Ｇセンサ２には、図中に示す互いに直交する３次元の各軸である、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれについての加速度を検出する構成とされる。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの加速度としてのＸ値、Ｙ値、Ｚ値は、それぞれＡ／Ｄ変換器３でデジタルデータとされ、ＣＰＵ１に供給される。

ＨＤＤ４０の構成を図２に示す。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、ＨＤＤ４０は記録媒体として磁気ディスク４１を備え、この磁気ディスク４１はスピンドルモータ４２によって回転される。また回動型アクチュエータ４３として、リニアモータ型の駆動部４３ａ、駆動部４３ａによって回動されるアーム４３ｂ、アーム４３ｂの先端寄りの位置に図示しないジンバル機構によって支持された磁気ヘッド４３ｃ、アーム４３ｂの先端部から突出したロードプレート４３ｄを備える。
また、磁気ディスク４１に隣接した位置で磁気ヘッド４３ｃの移動軌跡上に位置するようにランプ４４が設けられている。図２（ｃ）のようにランプ４４は台状をしており、その上面が磁気ディスク４１側へ下がるように傾斜した傾斜部４４ａ、傾斜部４４ａの磁気ディスク４１と反対側に連続したレスト部４４ｂを有する。傾斜部４４ａの磁気ディスク４１側の端部の高さは磁気ディスク４１の記録面４１ａとほぼ同じか僅かに低い高さに位置し、レスト部４４ｂは傾斜部４４ａ側の端部４４を除いて磁気ディスク４１の記録面４１ａと平行で、且つ、記録面４１ａより高い位置に位置している。また、傾斜部４４ａの磁気ディスク４１側の端部と反対側の端部よりやや低い位置に位置している。そして、ランプ部４４ｂの傾斜部４４ａ側の端部４４ｃはなだらかに凹状に湾曲した状態で傾斜部４４ａに連続している。

このＨＤＤ４０において、磁気ディスク４１に対する信号の書き込み及び読み出しは、スピンドルモータ４２によって回転されている磁気ディスク４１の記録面４１ａに対して磁気ヘッド４３ｃが僅かに浮上して移動するにように駆動部４３ａによってアーム４３ｂを回動させながら行う（図２（ａ）参照）。そして、磁気ディスク４１に対する信号の書き込み及び読取を行わないときは、アーム４３ｂの先端部のロードプレート４３ｄをランプ４４のレスト部４４ｂに載置した状態とする（図２（ｂ）（ｃ）参照）。

詳しくは後述するが、Ｇセンサ２によって検出された３軸加速度に基づいて、ＣＰＵ１は落下検出処理を行う。ＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダの落下状態が検出された場合、ＣＰＵ１１は、ＨＤＤ電源スイッチ３３をオフとする。するとＨＤＤ４０に対する動作電源電圧が遮断されるが、それによってヘッド退避処理部４５はオートリトラクト機能としてのヘッド退避処理を実行する。その場合の退避は、アーム４３ｂを図２（ｂ）に示す状態とするものとなる。すなわち、作動中（図２（ａ）の状態にあるとき）に落下が検知されたときは、駆動部４３ａがヘッド退避処理部４５に制御され、アーム４３ｂを速やかに図２（ｂ）の位置まで回動させる。すると、アーム４３ｂの先端のロードプレート４３ｄがランプ４４の傾斜部４４ａを滑り上がり、傾斜部４４ａの最上部を越えてレスト部４４ｂに載置された状態となる。レスト部４４ｂは磁気ディスク４１の外側に位置し、且つ、磁気ディスク４１の記録面４１ａより十分に高い位置にあるため、強い衝撃によりアーム４３ｂが撓むことがあっても、磁気ヘッド４３ｃが磁気ディスク４１の記録面４１ａに衝突するようなことは無い。また、駆動部４３ａはリニアモータ型であるので、退避時には大きな電力によってアーム４３ｂを図２（ｂ）に示す位置に電磁的にロックすれば、強い衝撃があっても、アーム４３ｂが傾斜部４４ａの最後部を乗り越えて磁気ディスク４１側に戻ってしまうこともない。
なお、再び作動させるときには、アーム４３ｂを回動させることによって、ロードプレート４３ｄがレスト部４４ｂの凹湾曲部４４ｃを滑り上がり、さらに傾斜部４４ａを経て、磁気ディスク４１の方へと移動して行く。

なお、このようにヘッド退避が行われるのは、落下検出時だけでない。ＨＤＤ４０での記録再生アクセスが行われていないときも、図２（ｂ）の状態に退避される。例えばＨＤＤ４０に対するアクセスが行われていない期間は、ＣＰＵ１はＨＤＤ電源スイッチ３３をオフとする。するとＨＤＤ４０においてはヘッド退避が行われて、非動作時に衝撃等が加わって磁気ヘッド４３ｃが磁気ディスク４１に衝突することが避けられるとともに、省電効果も得られる。さらには、それによってＨＤＤ４０の非動作時には後述する落下検出を行うことも不要となり、ＣＰＵ１の処理負担も減る。そしてそれも省電効果につながる。特に携帯型の機器では電力消費を削減することが重要であるため、非動作時にＨＤＤ電源スイッチ３３をオフとすることは有効である。

ところで磁気ヘッド４３ｃの退避動作自体は、上記以外にも各種の例が考えられる。例えば、作動中におけるアーム４３ｂの位置のまま、それ以上は磁気ディスク４１の方へ行かないように、又は、僅かに磁気ディスク４１から離間するように電磁的に位置を強制する等種々の手段が考えられる。
または、磁気ヘッド４３ｃと磁気ディスク４１との間に接触阻止手段を位置させることも考えられる。例えば、磁気ヘッド４３ｃ又は磁気ヘッド４３ｃを支持したアーム４３ｂに係合部を設け、落下状態が検出された場合に、接触阻止手段として被係合部が突出してきて、該被係合部と上記係合部とが係合することにより磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触を回避するような機構も可能である。

例えば以上のような構成のＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダにおいて、装置の落下状態を判定する動作を説明する。
ＣＰＵ１は、落下状態を検出するための処理として、図３の検知処理と図４の落下判定処理を行う。
図４は、ＣＰＵ１がＧセンサ２の検出値、即ちＸ値、Ｙ値、Ｚ値を取り込む処理となる。ＣＰＵ１は、例えばセンサ出力値のサンプリングを５ｍｓ毎に行うものとする。

ＣＰＵ１はＨＤＤ４０において記録再生アクセスが開始されると、図３の処理を開始する。まずステップＦ１０１で５ｍｓタイマをスタートさせる。但し、ステップＦ１０２でＨＤＤ動作中ではないと判別されたら、ステップＦ１０３に進んでタイマをリセットし、処理を終える。ここでＨＤＤ動作中でないとは、記録再生アクセスが行われていない状態であり、ＨＤＤ電源スイッチ３３がオフされた場合か、或いは電源オフはされていないが、磁気ヘッド４３ｃが図２（ｂ）の状態とされた場合である。上記したように、図２（ｂ）の退避状態にあるときは、落下検出によるヘッド退避動作が不要となるためである。

ＨＤＤ動作期間中は、ＣＰＵ１はステップＦ１０４で５ｍｓタイマによる５ｍｓ経過を監視する。そして５ｍｓが経過した時点でステップＦ１０５に進み、５ｍｓタイマをリセットし再びカウントスタートさせると共に、ステップＦ１０６で、Ｇセンサ２，Ａ／Ｄ変換器３からのＸ値、Ｙ値、Ｚ値を取り込む。
ここで、取り込んだ今回のＸ値をレジスタＸNとして保持する。同様にＹ値、Ｚ値をレジスタＹN、ＺNとして保持する。
続いてステップＦ１０７では、絶対値としてのベクトル和を算出する。即ちレジスタＸN、ＹN、ＺNとして取り込んだＸ値、Ｙ値、Ｚ値を加算してベクトル和ＶNとする。

ステップＦ１０８では、前回サンプルしたＸ値、Ｙ値、Ｚ値と、今回サンプルしたＸ値、Ｙ値、Ｚ値の差分、及び前回のベクトル和と今回のベクトル和の差分を算出する。
前回のＸ値、Ｙ値、Ｚ値、及びベクトル和は、レジスタＸP、ＹP、ＺP、ＶPとして保持されている（ステップＦ１０９による）。そのため、
Ｘ値の差分ｄｘ＝ＸN−ＸP
Ｙ値の差分ｄｙ＝ＹN−ＹP
Ｚ値の差分ｄｚ＝ＺN−ＺP
ベクトル和の差分ｄｖ＝ＶN−ＶP
として算出する。
なお、ステップＦ１０９で、レジスタＸN、ＹN、ＺN、ＶNに保持された今回のＸ値、Ｙ値、Ｚ値、ベクトル和を、５ｍｓ後となる次回の処理において前回の値として用いるために、レジスタＸP、ＹP、ＺP、ＶPに保持させる。

各差分ｄｘ、ｄｙ、ｄｚ、ｄｖが得られたら、それぞれについて、変化の有無を調べる。
まずステップＦ１１０で、ベクトル和の差分ｄｖを、閾値Ｔｈｖと比較する。閾値Ｔｈｖは、ベクトル和の値として、前回と今回に変化が無いとみなす上限値である。従って、ｄｖ≦Ｔｈｖであれば、ベクトル和の変化が生じてないと判断し、そのときはステップＦ１１１でベクトル和に対して用意された変数ＦＶをインクリメントする。
一方、ｄｖ＞Ｔｈｖであれば、ベクトル和に変化が生じているとし、そのときはステップＦ１１２で変数ＦＶをリセットする。

同様の処理を各差分ｄｘ、ｄｙ、ｄｚについても行う。
即ちステップＦ１１３で、Ｘ値の差分ｄｘを、変化有無判定の閾値Ｔｈｘと比較し、ｄｘ≦Ｔｈｘであれば、Ｘ値の変化が生じてないとして、ステップＦ１１４でＸ値に対して用意された変数Ｆｘをインクリメントする。ｄｘ＞Ｔｈｘであれば、Ｘ値に変化が生じているとし、ステップＦ１１５で変数Ｆｘをリセットする。
またステップＦ１１６で、Ｙ値の差分ｄｙを、変化有無判定の閾値Ｔｈｙと比較し、ｄｙ≦Ｔｈｙであれば、Ｙ値の変化が生じてないとして、ステップＦ１１７でＹ値に対して用意された変数Ｆｙをインクリメントする。ｄｙ＞Ｔｈｙであれば、Ｙ値に変化が生じているとし、ステップＦ１１８で変数Ｆｙをリセットする。
またステップＦ１１９で、Ｚ値の差分ｄｚを、変化有無判定の閾値Ｔｈｚと比較し、ｄｚ≦Ｔｈｚであれば、Ｚ値の変化が生じてないとして、ステップＦ１２０でＺ値に対して用意された変数Ｆｚをインクリメントする。ｄｚ＞Ｔｈｚであれば、Ｚ値に変化が生じているとし、ステップＦ１２１で変数Ｆｚをリセットする。

以上の処理を経てステップＦ１０２に戻る。そしてステップＦ１０４で５ｍｓ経過と判断されたらステップＦ１０５以降、同様の処理を行う。
この図３の処理が行われることで、Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値、ベクトル和のそれぞれは、変動が無く安定していれば、それぞれに対応する変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＦＶの値が大きくなっていく。５ｍｓ毎の処理であるため、例えば変数Ｆｘの値が「２０」となっていれば、１００ｍｓの期間、Ｘ値が安定していることを示すものとなる。

ＣＰＵ１は、ＨＤＤ動作中に、この図３の処理を継続するとともに、図４の落下判定処理を行っている。
まずステップＦ２０１では、ベクトル和の値、つまりレジスタＶNに保持された値が、１Ｇ付近にあるか否かを判別する。１Ｇ付近とは、例えば図７に示した不感帯の範囲内の値である。
例えば当該ＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダが落下している場合においては、図６或いは図７で説明したように、ベクトル和の値が１Ｇ付近ではない或る値で安定する場合がある。
そこでベクトル和の値が１Ｇ付近ではないと判断された場合は、ステップＦ２０２に進んで、変数ＦＶの値を確認し、１００ｍｓの期間、安定しているか否かを判別する。即ち変数ＦＶの値が「２０」に達しているか否かを確認する。
変数ＦＶの値が「２０」に達していない場合は、落下による加速度変動の可能性はあるが、まだ図６，図７における検出時間ｔ１を経過していない場合であるため、ステップＦ２０１に戻る。
ベクトル和が１Ｇ付近にない状態のまま、ステップＦ２０２で変数ＦＶが「２０」に達している場合は、１００ｍｓの期間、１Ｇ付近以外でベクトル和が安定していたと判断できる。それは、図５のように理想状態で落下しているか、或いは図６のように回転落下している場合であると判断して良いため、ステップＦ２０３に進み、落下中と判断する。そしてＨＤＤ４０のヘッド退避処理を行う。つまりＣＰＵ１はＨＤＤ電源スイッチ３３をオフとし、オートリトラクト機能によるヘッド退避を実行させる。

ステップＦ２０１でベクトル和が１Ｇ付近にあると判断された場合はステップＦ２０４に進む。ベクトル和が１Ｇ付近となるのは、図５のように静止状態にあるか、或いは回転落下中にベクトル和が１Ｇ付近で安定してしまった場合である。
まずステップＦ２０４で、変数ＦＶの値を確認し、１００ｍｓの期間、ベクトル和の値が安定しているか否かを判別する。即ち変数ＦＶの値が「２０」に達しているか否かを確認する。
この場合、変数ＦＶの値が「２０」に達していない場合とは、落下が発生した直後でベクトル和が変化している期間か、或いは落下中であってベクトル和が安定しても、まだ図８の検出時間ｔ１を経過していない期間であるため、ステップＦ２０１に戻る。
ステップＦ２０４で変数ＦＶの値が「２０」に達しており、つまり１００ｍｓの期間以上、ベクトル和の値が安定していると判断したら、ステップＦ２０５で、変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの値をそれぞれ確認する。
もしここで、変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの全てが安定している場合、つまり、変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの全てが「２０」以上であれば、１００ｍｓ以上の期間、Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値の全てが変化していないものであり、図５の静止状態と判断できる。このため変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの全てが「２０」以上であればステップＦ２０６に進んで静止状態と判定する。

一方、回転落下中の場合は、図８に示したように、Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値は変動する。図８は一例であり、回転姿勢や回転速度、或いは機器内でのＧセンサ２の設置位置などによって変動の仕方は変わり、またＸ値、Ｙ値、Ｚ値の全てが変動するわけではないが、Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値の全部が安定している状態とはならない。例えば図８の例ではＸ値とＹ値が連続的に変動している。ベクトル和が一定であることを考えれば、回転落下中の多くの場合は、Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値のうちの２つ、或いは３つ全てが変動していると考えることができる。
つまり回転落下が生じていれば、上記図３の処理において、変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの一部或いは全部が、繰り返しリセットされることになる。
従って、変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚのいずれか１つでも、「２０」に満たなければ（即ち全てが１００ｍｓの期間安定しているという条件が整わない場合は）、或る軸方向での加速度変動が生じているとし、これは回転落下中であると判断して良い。そこでステップＦ２０７に進み、落下中と判断するとともに、ＨＤＤ４０のヘッド退避処理を行う。つまりＣＰＵ１はＨＤＤ電源スイッチ３３をオフとし、オートリトラクト機能によるヘッド退避を実行させる。

以上の図４の処理をＣＰＵ１が行うことにより、回転を伴わないで落下しても、或いは回転落下しても、それらの落下を正しく検知でき、ヘッド退避を実行させることができる。
即ち、図４の処理では、回転を伴わない落下、或いは回転を伴ったとしてもベクトル和が１Ｇ付近以外で安定した場合は、ステップＦ２０１〜Ｆ２０３で落下判定でき、また回転落下であってベクトル和が１Ｇ付近以外で安定した場合でも、ステップＦ２０４〜Ｆ２０７で落下判定できる。

なお、図４に示した落下判定処理は一例であり、他にも処理例は考えられる。例えば最初に変数ＦＶの値（ベクトル和が所定時間安定しているか否か）を判別し、ベクトル和が安定していたら１Ｇ付近であるか否かを判別し、１Ｇ付近でなければ落下判定、１Ｇ付近であれば変数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを確認して落下／静止判定しても良い。
また、ステップＦ２０２，Ｆ２０４でのベクトル和の安定の判断時間を１００ｍｓとするのは一例であり、これは適切な時間が設定されればよい。もちろんステップＦ２０５でのＸ値、Ｙ値、Ｚ値についての安定／変動の判断時間も１００ｍｓでなくてもよく、またその時間を必ずしもステップＦ２０２，Ｆ２０４でのベクトル和の安定の判断時間と同一としなくても良い。

以上の実施の形態の説明からわかるように、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度とそのベクトル合成値との両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定することで、Ｇセンサ２が装置内の重心位置にない場合や回転落下時の非理想状態を含めて、正確に落下判定ができるようになる。そして、このような落下判定により、落下時のＨＤＤ４０のヘッド退避を確実に実行でき、ＨＤＤ４０の破損防止や記録されたデータの保護に好適となる。
また、特に小型携帯型の機器に好適といえる。即ち、回転落下を含めて落下検出を確実にできるため、回転落下が頻発する携帯型機器における保護機能を正確に発動させることができ、本例のように携帯型のＨＤＤ内蔵ＡＶレコーダなどではＨＤＤ４０の保護機能を高めることができる。
さらに、Ｇセンサ２を必ずしも重心位置に配置しなくてもよいことになるため、実装配置設計の自由度が広がり、特に小型化を目的とした設計に有利となる。また、回転落下の検出のために専用の回転センサが不要であることも、小型化やコストダウンに有利となる。

ところで本発明のハードディスク装置としては、多様な機器に適用できる。
例えば携帯型ＡＶ機器としても、図１のような撮像機能を備えたものではなく、ＨＤＤを内蔵したオーディオプレーヤ・レコーダとしてもよい。またＰＤＡや携帯用パーソナルコンピュータなどとしても本発明を適用できる。さらには、携帯型機器に限らず、据置型の機器において採用することも可能である。即ち、本発明のハードディスク装置は、ＨＤＤを内蔵するあらゆる機器として実現できる。
また本発明のハードディスク装置は、ＨＤＤを固定的に内蔵するものだけでなく、着脱式のＨＤＤを装着する機器であっても良い。

さらに本発明の落下検出装置、落下検出方法は、ハードディスク装置以外にも適用できる。例えば光ディスク、光磁気ディスクなどの記録媒体に対して記録再生を行う機器においては、光ピックアップからのレーザー照射を行って記録を行っている際に、落下衝撃が加わると、記録用の高いレーザパワーのままでトラッキング外れが生じ、隣接するトラックの記録データを破壊してしまうおそれがある。そこで本発明の落下検出装置、落下検出方法を採用して、落下を的確に検出し、その場合に即座にレーザ出力を止める（或いはレーザパワーをダウンさせる）などの処理を行うようにすることは非常に好適である。
また、ミニディスクやＭＯディスクなどの光磁気ディスクに対応する記録再生装置など、ＨＤＤ以外にも磁気ヘッドを備える装置が各種存在するが、そのような装置における磁気ヘッドの退避、或いは他のデータ保護の動作を行うための落下検出にも、本発明は適用できる。
もちろん、光ディスク装置や光磁気ディスク装置以外でも、落下衝撃に備えて何らかの動作を行う機器であれば、本発明は好適となる。

本発明の実施の形態のＨＤＤ記録再生装置のブロック図である。 実施の形態のハードディスクドライブの説明図である。 実施の形態のセンサ出力の検知処理のフローチャートである。 実施の形態の落下判定処理のフローチャートである。 静止状態でのセンサ出力及びベクトル和の説明図である。 理想状態での落下時のベクトル和の説明図である。 回転落下時のベクトル和の説明図である。 回転落下時のベクトル和及びセンサ出力の説明図である。

符号の説明

１ ＣＰＵ、２ Ｇセンサ、３ Ａ／Ｄ変換器、４ ＨＤユニット、９ システム処理部、１６ ＣＰＵインターフェース、１７ ＨＤＤインターフェース、３０ 電源回路、３３ ＨＤＤ電源スイッチ、４０ ＨＤＤ、４５ ヘッド退避処理部

Claims (9)

1. 互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度を検出するセンサ手段と、
   上記センサ手段により検出されるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出手段と、
   上記センサ手段で得られるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、上記合成値算出手段で得られるベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする落下検出装置。
2. 上記判定手段は、
   所定時間、上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全てが変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定することを特徴とする請求項１に記載の落下検出装置。
3. 上記判定手段は、さらに、上記ベクトル合成値が１Ｇとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定することを特徴とする請求項２に記載の落下検出装置。
4. ハードディスクに対して記録再生を行う記録再生ヘッド手段と、
   互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度を検出するセンサ手段と、
   上記センサ手段により検出されるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出手段と、
   上記センサ手段で得られるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、上記合成値算出手段で得られるベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定手段と、
   上記判定手段により落下と判定された場合に、上記記録再生ヘッド手段を、上記ハードディスクと接触しない状態に退避させる退避手段と、
   を備えることを特徴とするハードディスク装置。
5. 上記判定手段は、
   所定時間、上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全てが変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定することを特徴とする請求項４に記載のハードディスク装置。
6. 上記判定手段は、さらに、上記ベクトル合成値が１Ｇとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定することを特徴とする請求項５に記載のハードディスク装置。
7. 互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度を検出する検出ステップと、
   上記検出ステップで検出されたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出ステップと、
   上記検出ステップで検出されたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度と、上記合成値算出ステップで得られたベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定ステップと、
   を備えることを特徴とする落下検出方法。
8. 上記判定ステップでは、
   所定時間、上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向の加速度の全てが変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定することを特徴とする請求項７に記載の落下検出方法。
9. 上記判定ステップでは、さらに、上記ベクトル合成値が１Ｇとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定することを特徴とする請求項７に記載の落下検出方法。

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