JP2007132943A - 加速度ベクトルのオフセットの補償方法、記録媒体及び加速度ベクトルのオフセットの補償装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速度ベクトルのオフセットを補償する方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも二つの直角軸に対する加速度値の測定に適した加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを補償する方法において、各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた加速度ベクトルを参照して、加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程と、加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、測定された加速度値を利用して、少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程と、加速度検出器が安定状態にあり、少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）の衝撃保護方法に係り、さらに詳細には、ＨＤＤに印加される加速度センサで発生する加速度ベクトルのオフセットを補償するためのオフセットの補償方法、それを行うプログラムが保存された記録媒体及びそれに適した装置に関する。

ＨＤＤは、情報記録のために使用される記録装置である。通常的に情報は、１個以上の磁気記録ディスクの何れか１面上にある同心トラック上に記録される。ディスクは、スピンドルモータに回転自在に搭載され、情報は、ボイスコイルモータ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）により回転されるアクチュエータアームに搭載された判読／記録手段によりアクセスされる。ＶＣＭは、電流により励磁されてアクチュエータを回転させてヘッドを移動させる。判読／記録ヘッドは、ディスクの表面から出てくる磁気の変化を感知して、ディスクの表面に記録された情報を判読する。データトラックに記録するために、電流がヘッドに供給される。電流は、磁界を発生させ、これは、ディスクの表面を磁化させる。

一方、ＨＤＤの小型化が持続的に行われるにつれて、ノート型パソコン、ＭＰ３プレーヤ、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの多くのモバイル装置でもＨＤＤが使用可能になった。

携帯型モバイル装置は、動きが頻繁であるという特性を有しており、また、落下の危険性が常に存在している。それに対し、ＨＤＤは、動き及び落下による衝撃によりヘッド及びディスクが簡単に破損しうるという短所がある。

したがって、ＨＤＤを内装する携帯型モバイル装置においては、ＨＤＤに損傷を与えうる程度の動きがあるか、または落下が予想される状況でＨＤＤを保護する対策が工夫されねばならない。

ＨＤＤを備える携帯型モバイル装置において、ＨＤＤ及びそれに記録されたデータの安全性を確保するために衝撃、落下、振動如何を検出し、必要な場合に、ＨＤＤのヘッドをアンロードさせることが知られている。

このような技術は、ＨＤＤを衝撃、落下、振動から保護するものであって、例えば、特許文献１及び特許文献２などに開示されている。このような技術は、自由落下検出器（Ｆｒｅｅ Ｆａｌｌ Ｓｅｎｓｏｒ；ＦＦＳ）を利用して自由落下状態を検出し、自由落下状態が検出されれば、ヘッドをリトラクトさせることに関連する。

図１は、加速度検出器を概略的に示す図面である。自由落下検出器は、３軸加速度検出器である。ＦＦＳ５０は、錘５２と、錘５２に取り付けられている圧電素子５４とを備える。錘５２は、ＨＤＤの動きによってｘ、ｙ、ｚ軸方向に動き、錘５２の動きによって圧電素子５４で検出される電気的信号の大きさが変化する。すなわち、圧電素子５４での電気的信号を利用して、ｘ、ｙ、ｚ軸方向での錘５２の動きの程度、すなわち、加速度を算出できる。算出された加速度により自由落下状態を検出する。

図２及び図３は、自由落下を検出する方法を示す図面である。自由落下の検出において、加速度ベクトルは、各軸において測定された加速度値の和を表す。

図２に示すように、ＨＤＤが紙面に落下するとき、ＨＤＤには自由落下加速度が印加される状態であるので、ＨＤＤの加速度の検出により自由落下状態を検出できる。

具体的には、図３に示すように、各軸において測定された加速度値のベクトルの和によって算出された加速度ベクトルが所定の閾値Ｔｈより小さな状態が所定時間Ｔ_ｆａｌｌ維持される場合、これを自由落下状態と認識して、自由落下検出信号ｄｅｔｅｃｔ ＦＦＳを発生させる。自由落下検出信号ｄｅｔｅｃｔ ＦＦＳが発生すれば、ＨＤＤは、ヘッドをパーキングまたはアンロードさせるなどのリトラクト動作を行う。

特開第２０００−９９１８２号公報 特開第２００２−８３３６号公報

しかしながら、ＦＦＳには、０Ｇのオフセットが存在する。ここで、Ｇは、重力加速度（９.８ｍ／ｓｅｃ^２）である。この０Ｇオフセットは、ＦＦＳに加速度が印加されなくても発生するオフセットをいう。このオフセットは、正常な検出値に対する誤差であるので、自由落下状態の正常な検出を保証するために補償されねばならない。このようなオフセットの主な原因は、温度、供給電圧、機器別の偏差などとして知られている。

加速度オフセット、すなわち、各軸での加速度オフセットのベクトルの和による加速度ベクトルオフセットは、自由落下の誤検出あるいは未検出を引き起こす。

図４Ａ及び図４Ｂは、自由落下の誤検出をそれぞれ示す図面である。図４Ａに示すような自由落下の未検出は、自由落下の状態であるにもかかわらず、これを認識できないことであり、加速度オフセットがポジティブ、すなわち、正常な加速度ベクトルの値を上昇させる方向に発生するときに発生する。

一方、図４Ｂに示すような自由落下の誤検出は、自由落下の状態ではないにもかかわらず、自由落下の状態であると認識することであり、加速度オフセットがネガティブ、すなわち、正常な加速度ベクトルの値を低下させる方向に発生するときに発生する。

したがって、ＨＤＤの正常な自由落下検出及び正常なリトラクト動作を保証するために、ＦＦＳで発生するオフセットを補償する必要がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを効率的に補償することが可能な、新規かつ改良された加速度ベクトルのオフセットの補償方法、加速度ベクトルのオフセットの補償方法を実行するプログラムが記録された記録媒体、及び加速度ベクトルのオフセットの補償方法に適した装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも二つの直角軸に対する加速度値を測定する加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを補償する方法において、前記少なくとも二つの直角軸の各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた前記加速度ベクトルを参照して、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程と、前記加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、前記測定された加速度値を利用して、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程と、前記加速度検出器が安定状態にあり、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程と、を含む加速度ベクトルのオフセットの補償方法が提供される。

また、前記加速度検出器が安定状態にあるかを判断する過程は、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断するものであっても良い。

また、前記所定時間は、２秒以内であっても良い。

また、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程は、前記加速度ベクトルに移動平均を適用する過程と、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断するものであっても良い。

また、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程は、前記少なくとも二つの直角軸のうち、第１軸に対する加速度値の絶対値が、他の軸に対する加速度値の絶対値の和より大きい場合、前記少なくとも二つの直角軸のうち第１軸をメイン軸と判断し、前記加速度値は、前記第１軸に対する加速度値と、前記他の軸に対する加速度値とを何れも含むものであっても良い。

また、前記加速度検出器の前記加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程は、前記加速度ベクトルオフセットを算出する過程と、前記加速度ベクトルオフセットによって、前記メイン軸に対する加速度値オフセットを補償する過程と、を含むものであっても良い。

また、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償する過程が行われる前に、前記測定された加速度値に対する温度補償を行う過程がさらに含まれるものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、少なくとも二つの直角軸に対する加速度値を測定する加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを補償する方法を実行するプログラムを保存した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体において、前記プログラムは、前記少なくとも二つの直角軸の各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた前記加速度ベクトルを参照して、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程と、前記加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、前記測定された加速度値を利用して、前記少なくとも二つの直角軸のうち、何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程と、前記加速度検出器が安定状態にあり、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程と、を含むことを特徴とする、記録媒体が提供される。

また、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程は、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断するものであっても良い。

また、前記所定時間は、２秒以内であっても良い。

また、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程は、前記加速度ベクトルに移動平均を適用する過程と、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断するものであっても良い。

また、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程は、前記少なくとも二つの直角軸のうち第１軸に対する加速度値の絶対値が、他の軸に対する加速度値の絶対値の和より大きい場合、前記少なくとも二つの直角軸のうち第１軸をメイン軸と判断し、前記加速度値は、前記第１軸に対する加速度値と前記他の軸に対する加速度値とを何れも含むものであっても良い。

また、前記加速度検出器の前記加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程は、前記加速度ベクトルオフセットを算出する過程と、前記加速度ベクトルオフセットによって前記メイン軸に対する加速度値オフセットを補償する過程と、を含むものであっても良い。

また、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償する過程が行われる前に、前記測定された加速度値に対する温度補償を行う過程がさらに含まれるものであっても良い。

また、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程は、他の軸の加速度検出値の絶対値の和より大きい加速度検出値の絶対値を有する軸が存在する場合、当該軸をメイン軸と判断するものであっても良い。

また、前記加速度ベクトルオフセットを補償する過程において、前記メイン軸のオフセットは、前記加速度ベクトルのオフセットに基づいて補償されるものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、少なくとも二つの直角軸に対する加速度値を測定する加速度検出器と、前記加速度検出器の加速度ベクトルのオフセットの補償を行うコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記少なくとも二つの直角軸の各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた前記加速度ベクトルを参照して前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断し、前記加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、前記測定された加速度値を利用して、前記少なくとも二つの直角軸のうち、何れか一つがメイン軸であるか否かを判断し、前記加速度検出器が安定状態にあり、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行うことを特徴とする、加速度ベクトルのオフセットの補償装置が提供される。

また、前記コントローラは、加速度ベクトルに基づいて前記メイン軸の加速度ベクトルオフセットを補償するものであっても良い。

本発明によれば、加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを効率的に補償することが可能であり、自由落下状態の未検出及び誤検出を除去できるので、ＨＤＤの信頼性を向上させることが可能な、新規かつ改良された加速度ベクトルのオフセットの補償方法、加速度ベクトルのオフセットの補償方法を実行するプログラムが記録された記録媒体、及び加速度ベクトルのオフセットの補償方法に適した装置を提供することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本実施形態では、ハードディスクドライブの少なくとも二つの方向の加速度を取得し、メイン軸のオフセットを補償する。オフセットがない場合の加速度ベクトルａは、次の数式１で表される。

ここで、ａ_ｘ、ａ_ｙ及びａ_ｚは、それぞれ０Ｇオフセットがない場合にＦＦＳで測定されたｘ、ｙ及びｚ軸の加速度値を表す。

実際には、ＦＦＳは、オフセットにより理想的な測定値とは異なる値を出力する。また、オフセットは、各軸において相異なって表れる。

オフセットがある場合、ｘ、ｙ、ｚ軸の加速度値ａ_ｘｍ、ａ_ｙｍ、ａ_ｚｍは、次の数式２のように表れる。

ここで、Δａ_ｘ、Δａ_ｙ及びΔａ_ｚは、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸におけるオフセットを表す。

オフセットがある場合の加速度ベクトルａ_ｍは、次の数式３により表される。

ここで、Δａは、加速度ベクトルのオフセットを表す。
数式３のΔａ_ｘ、Δａ_ｙ及びΔａ_ｚは、測定できないものであるが、加速度ベクトルのオフセットΔａは、所定の条件が満足されれば推定されうる。

ＦＦＳが安定状態、すなわち、外部で何らの加速度も印加されていない状態であれば、測定された加速度ベクトルａ_ｍは、ａ_ｇ（オフセット０の重力加速度が印加されるときの加速度ベクトル）にならねばならないので、加速度ベクトルのオフセットΔａは、次の数式４で表されうる。

ここで、ａ_ｇは、ＦＦＳのメーカにより提供される規格書を通じて分かる。したがって、安定状態で、オフセットがある場合の加速度ベクトルａ_ｍで知られたａ_ｇを減算することにより加速度オフセットΔａを算出できる。

しかし、安定状態であるとしでも、数式４にのみ依存して加速度オフセットΔａを算出することはできない。その理由は、前述したように、オフセットがｘ、ｙ、ｚ軸の全てに対して相異なって表れるためである。

例えば、安定状態であるとしても、ＨＤＤの設置状態によってｘ、ｙ、ｚ軸の加速度値が変わるためである。

しかし、次のような条件が満足されれば、加速度ベクトルのオフセットΔａを推定できる。
１）ＨＤＤが少なくても所定時間の間に安定状態を維持し、そして
２）３軸のうち何れか１軸（以下、メイン軸という）の検出値が他の軸の検出値よりはるかに大きい。ここで、メイン軸は、地球の中心に対して実質的に垂直である軸を言う。

１）の条件は、ＨＤＤが常に動く状態に置かれていないという理由のため十分に満足され、２）の条件は、ＨＤＤが少なくても所定時間の間に平面上に置かれるという理由のため十分に満足される。

加速度ベクトルのオフセットΔａは、次の数式５のように表されうる。

加速度ベクトルのオフセットΔａは、各軸のオフセットΔａ_ｘ、Δａ_ｙ、Δａ_ｚに対して非線形的である。しかし、Δａ_ｘ、Δａ_ｙ及びΔａ_ｚのうち何れか一つが他のものに比べてはるかに大きければ、数式５は、次の数式６で表すように近似しうる。

ここで、Δａ_ｉは、メイン軸のオフセットを表す。
ＨＤＤが平面上に置かれれば、メイン軸は、ほとんどの場合において、ｚ軸が、地球の中心に対して垂直である状態であり、他の軸は、地球の表面に対して平行な状態となる。これは、メイン軸の加速度値が実質的に加速度ベクトルを決定するということを意味する。

図５は、加速度値のオフセットの変化による加速度ベクトルオフセットの変化を示す図面である。図５において縦軸は、オフセットの大きさを表し、横軸は、加速度を表す。図５において５０２で示されるグラフは、ｘ軸がメイン軸である場合を示し、５０４で示されるグラフは、ｘ軸がメイン軸ではない場合を示す。

図５から分かるように、加速度ベクトルのオフセットがメイン軸の加速度値のオフセットに対して線形的に変化する一方、メイン軸ではない軸の加速度値のオフセットに対してはほとんど変化しないということが分かる。

したがって、メイン軸に対するオフセット補償のみでも十分な補償効果を得ることができる。

図６は、本発明の一実施形態に係る加速度ベクトルのオフセットの補償方法を示すフローチャートである。

まず、ＦＦＳから各軸の加速度値ａ_ｘｍ、ａ_ｙｍ、ａ_ｚｍを得る（ｓ６０２）。次に、各軸の加速度値ａ_ｘｍ、ａ_ｙｍ、ａ_ｚｍに対して温度補償を行う（ｓ６０４）。ＦＦＳの加速度値ａ_ｘｍ、ａ_ｙｍ、ａ_ｚｍは、温度に対して線形的に変化する。したがって、温度補償は、基準温度に対する温度差に比例するように加速度値ａ_ｘｍ、ａ_ｙｍ、ａ_ｚｍに対する補償が行われる。

次に、ＦＦＳが安定状態であるか否かを判断する（ｓ６０６）。もし、安定状態ではないと判断されれば、補償動作を行わず、図２及び図３に示すような自由落下検出過程を行う。すなわち、加速度ベクトルが所定の閾値Ｔｈより小さな状態が所定時間Ｔ_ｆａｌｌ維持される場合、これを自由落下状態と認識して、自由落下検出信号ｄｅｔｅｃｔ ＦＦＳを発生させ、ヘッドをパーキングまたはアンロードさせるなどのリトラクト動作を行う。

図７は、加速度ベクトル及び前記加速度ベクトルの変化に関連したデータのオフセットを示す図面である。

安定状態であるか否かを判断するために、図７Ａに示すように、測定された加速度ベクトルａ_ｍが所定間隔Δｔで比較される。本発明の実施形態では、測定された加速度ベクトルａ_ｍの分散及び平均が所定間隔Δｔ（サンプリング区間）で比較される。

例えば、加速度ベクトルａ_ｍを２ｍｓｅｃ間隔で測定すれば、２ｓｅｃの間のサンプル数は１００個となる。加速度ベクトルａ_ｍを測定する度に、加速度ベクトルａ_ｍの分散及び平均が算出され、それらが２ｓｅｃの間隔で比較され、比較結果によって安定状態如何が判断される。

本発明の実施形態によれば、図７Ｂに示すように、測定された加速度ベクトルａ_ｍのΔｔの間の平均及びΔｔのエッジＴ＿ｓで測定された加速度ベクトルａ_ｍとの差が所定範囲Ｔｈ＿ｍｉｎ＿ｍｅａｎ〜Ｔｈ＿ｍａｘ＿ｍｅａｎ以内であり、そして、図７Ｃに示すように、測定された加速度ベクトルａ_ｍのΔｔの間での分散が所定範囲Ｔｈ＿ｖａｒｉａｎｃｅ以内であれば、安定状態と判断する。

もし、測定された加速度ベクトルａ_ｍのΔｔの間での分散が所定の閾値Ｔｈ＿ｖａｒｉａｎｃｅより大きいか、または測定された加速度ベクトルａ_ｍのΔｔの間の平均とΔｔのエッジＴ＿ｓで測定された加速度ベクトルａ_ｍとの差が所定の閾値Ｔｈ＿ｍａｘ＿ｍｅａｎより大きいか、または所定の閾値Ｔｈ＿ｍｉｎ＿ｍｅａｎより小さければ、安定状態ではないと判断する。すなわち、ＦＦＳやＦＦＳの検出値を処理する印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）に問題があると判断して、補償動作を行わない。

本発明の実施形態において、所定の間隔Δｔは、最大２秒に設定される。ＨＤＤが２秒間自由落下するとは、２５メートルの高さほど落下することを意味するので、２秒より長い間隔で加速度ベクトルの変動値を測定する必要はない。したがって、最大２秒まで加速度ベクトルがあまり変化しなければ、ＦＦＳが安定状態にあると判断しうる。

図８は、加速度ベクトルの変化を示す図面である。図８Ａは、測定された加速度ベクトルａ_ｍの分散が大きい場合を示し、図８Ｂは、測定された加速度ベクトルａ_ｍの分散が小さい場合を示す。測定された加速度ベクトルａ_ｍの分散が大きいとは、２ｓｅｃの間に測定された加速度ベクトルａ_ｍの平均は一定であるが、２ｍｓｅｃ毎に測定された加速度ベクトルａ_ｍが大きく変動すること、すなわち、加速度検出器の動きが大きいということを意味する。したがって、測定された加速度ベクトルａ_ｍの平均が一定であっても、測定された加速度ベクトルａ_ｍの分散が大きければ、安定状態であると判断できない。

ノイズにより測定された加速度ベクトルａ_ｍの変動値が非常に大きく表れることもあるので、移動平均を利用することが望ましい。本発明の実施形態においては、４個のサンプルに対する移動平均値が使用される。

測定された加速度ベクトルａ_ｍが小さいが、遅く変動することもあるので、測定された加速度ベクトルａ_ｍは、各サンプリング区間のエッジでサンプリングされる。

Ｓ６０６で安定状態であり、補償が必要であると判断されれば、メイン軸が存在するかを判断する（ｓ６０８）。

何なる軸がメイン軸であるかを判断するために、下記の数式７が使用される。

ｘ、ｙ、ｚ軸の加速度値ａ_ｘｍ、ａ_ｙｍ、ａ_ｚｍのうち何れか一つが前記条件を満たせば、当該軸をメイン軸として補償が行われる（Ｓ６１０）。

オフセットがない状態のメイン軸の加速度値をａ_ｉとし、オフセットがある状態のメイン軸の加速度値をａ_ｉｍとすれば、メイン軸の加速度補償値Δａ_ｉａｄｊは、次の数式８で表される。

安定状態であり、メイン軸が存在するという条件で、数式６によって表されるように、メイン軸の加速度オフセットΔａ_ｉは、加速度ベクトルのオフセットΔａとして近似しうる。したがって、メイン軸の加速度補償値Δａ_ｉａｄｊは、次の数式９で表される。

実際には、メイン軸に対するオフセット補償は、加速度ベクトルのオフセットΔａの符号及びメイン軸の加速度値ａ_ｉの符号を考慮して行われる。また、オフセット補償は、複数の段階にわたって行われ、各段階におけるメイン軸の加速度補償値Δａ_ｉａｄｊは、次の数式１０で表される。

ここで、Δａ_{ｉａｄｊｃｕｒ}は、現在段階で適用する補償値を表し、Δａ_{ｉａｄｊｐｒｅ}は、以前段階で適用された補償値を表す。最後の（−１）は、以前の補償方向とは逆の補償を行わせるためのものである。最初の補償において、Δａ_{ｉａｄｊｐｒｅ}は０である。

Ｓ６１０ステップで、数式１０により得られた補償値により補償することを、メイン軸の加速度補償値Δａ_ｉａｄｊが所定の値より小さくなるまで繰り返す。

もし、Ｓ６０６でメイン軸が存在しないと判断されれば、補償動作を行わず、図２及び図３に示すような自由落下検出過程を行う。

図９Ａは、加速度ベクトルのオフセット補償が行われていないときの加速度ベクトルデータを示す図面であり、図９Ｂは、本発明の一実施形態に係る加速度ベクトルのオフセット補償を行った結果を示す図面である。図９Ａは、オフセット補償を行っていない場合を示し、図９Ｂは、オフセット補償を行う場合を示す。図９Ａ及び図９Ｂにおいて実線で示されたグラフ９０２は、０Ｇオフセットがない状態の加速度ベクトル、すなわち、ａ_ｇの理論値を示し、波形で示されたグラフ９０４は、ステップＳ６０２で取得され、ステップＳ６１０でメイン軸と判断され、当該軸の加速度として算出された加速度ベクトルａ_ｍを示す。

図９Ｂに示すように、オフセット補償は、２秒間隔で行われ、以前オフセットの約半分ずつ段階的に補償されるということが分かる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、ｚ軸が実際に地球の中心に向っているとき、本発明の一実施形態に係る加速度検出器ｚ軸の加速度値のオフセットを補償して得られた結果を示す図面である。

図１０Ａにおいて、実線で示されたグラフ１００２は、オフセットのない加速度ベクトルを示し、そして波形で示されたグラフ１００４は、オフセットが補償された加速度ベクトルを示す。図１０Ｂにおいて波形で示されたグラフ１００６は、オフセットが補償されていない加速度ベクトルを示す。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、オフセットが補償された加速度ベクトル１００４は、オフセットが補償されていない加速度ベクトル１００６と比較すると、よりオフセットのない加速度ベクトル１００２に近づいている。従って、オフセットが補償された加速度ベクトル１００４において、オフセットが補償されていない加速度ベクトル１００６に比べてオフセットが相当改善されているということが分かる。

図１１は、自由落下検出テストを通じて得られた結果を表す表である。図１１に示す表は、ｚ軸方向の下向きの動き（ｚ ｄｏｗｎ）及びランダムな動き（ｒａｎｄｏｍ）に対する５０回の自由落下未検出テストの結果を示す。ここで、ｚ軸方向の下向きの動きとは、ｚ軸方向に自由落下する動きを言い、そしてランダムな動きとは、ランダムに回転して落下する動きをいう。

図１１に示すように、オフセット補償が無い場合は未検出回数が５０回であったのに対し、オフセット補償により未検出回数が相当改善されるということが分かる。すなわち、ランダムな動きに対しては５０％程度（未検出回数が１／２に改善）、そしてｚ軸方向の下向きの動きに対しては８０％程度（未検出回数が１／５に改善）の改善効果を表すということが分かる。

図１２は、本発明の一実施形態に係る加速度ベクトルのオフセットの補償方法の実行に適したＨＤＤを概略的に示す図面である。

図１２に示すＨＤＤ
１００は、スピンドルモータ１１４によって回転される少なくとも一つのディスク１１２を備える。ＨＤＤ １００は、ディスク１１２の表面に隣接して位置したヘッド１１６をさらに備える。

ヘッド１１６は、ディスク１１２の表面に形成された磁界を感知するか、またはディスクの表面を磁化させることによって、回転するディスク１１２から情報を再生し、またはディスク１１２に対して情報を記録可能である。たとえ、図１２において単一のヘッドで示されているとしても、これは、ディスク１１２を磁化させるための記録用ヘッドと、ディスク１１２の磁界を感知するための分離された読み取り用ヘッドとから形成されていると理解されねばならない。

スライダー１２０は、ヘッド１１６とディスク１１２の表面との間に空気軸受を生成させる構造になっている。スライダー１２０は、ヘッドスタックアセンブリ（Ｈｅａｄ Ｓｔａｃｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＨＳＡ）１２２に結合されている。ＨＳＡ １２２は、ボイスコイル１２６を有するアクチュエータアーム１２４に付着されている。ボイスコイル１２６は、ＶＣＭ １３０を特定する（支持する）マグネチックアセンブリ１２８に隣接して位置している。ボイスコイル１２６に供給される電流は、軸受アセンブリ３６０に対してアクチュエータアーム１２４を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム１２４の回転は、ディスク１１２の表面を横切ってヘッド１１６を移動させる。

情報は、ディスク１１２の環状トラック内に保存される。一般的に、ディスク１１２は、ユーザデータが記録されるデータゾーン、ドライブを使用しない場合にヘッドが位置するパーキングゾーン及びメンテナンスシリンダーから構成される。

図１３は、図１２に示すＨＤＤの制御に適した制御装置のブロック図を示す。
制御装置２００は、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャンネル回路２０４及びリードプリアンプ＆ライトドライバ回路２０６によってヘッド１１６に結合されたコントローラ２０２を備えている。コントローラ２０２は、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどになる。

コントローラ２０２は、ディスク１１２から／にデータを再生／記録するためにリード／ライトチャンネル２０４に制御信号を供給する。

情報は、典型的にＲ／Ｗチャンネル２０４からホストインターフェース回路２１０に伝送される。ホストインターフェース回路２１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のようなシステムにインターフェースするための制御回路（図示せず）を備えている。

Ｒ／Ｗチャンネル回路２０４は、再生モードではヘッド１１６から読み取られて、リードプリアンプ＆ライトドライバ回路２０６で増幅されたアナログ信号をホストコンピュータ（図示せず）が判読可能なデジタル信号に変調させてホストインターフェース回路２１０に出力し、ホストコンピュータからユーザデータをホストインターフェース回路２１０を通じて受信してディスクに記録可能に記録電流に変換させて、リードプリアンプ＆ライトドライバ回路２０６に出力させるように信号処理を行う。

コントローラ２０２は、ボイスコイル１２６に駆動電流を供給するＶＣＭ駆動回路２０８にさらに結合されている。コントローラ２０２は、ＶＣＭ １２６の励起及びヘッド１１６の動きを制御するためにＶＣＭ駆動回路２０８に制御信号を供給する。

コントローラ２０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２１４またはフラッシュメモリのような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２１６に結合されている。メモリ２１４、２１６は、ＨＤＤ １００を制御するためにコントローラ２０２によって使用されるソフトウェアルーチン及びデータを含んでいる。ソフトウェアルーチンの一つとして、図６に示すようなオフセット補償のためのソフトウェアルーチンがある。

コントローラ２０２は、周期的にＦＦＳ ２１２の検出値を補償するためのソフトウェアルーチンを行う。

具体的に、ＨＤＤ １００が駆動されてから、コントローラ２０２は、２秒間隔で図６に示すようなオフセットの補償方法を実行するためのソフトウェアルーチンを行う。このソフトウェアルーチンにより、ＦＦＳ ２１２の検出値に対するオフセット補償が行われる。

オフセット補償において、コントローラ２０２は、所定時間毎にＦＦＳ ２１２の測定値を読み取って温度補償を行う。コントローラ２０２は、温度検出器２１８の検出結果を参照して、基準温度と現在温度との差に比例して温度補償を行う。

また、コントローラ２０２は、安定状態及びメイン軸の存否を判断して、ＦＦＳ ２１２の検出値に対する補償を行う。

具体的に、安定状態及びメイン軸の存在が確認されれば、コントローラ２０２は、加速度ベクトルのオフセット及びその符号、メイン軸の測定値及びその符号を参照して、メイン軸の検出値に対する補償値を得て、これを適用して自由落下状態を検出する。

本発明は、方法、装置、システムなどとして実行されうる。ソフトウェアとして実行されるとき、本発明の構成手段は、必然的に必要な作業を実行するコードセグメントである。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサ判読可能媒体に保存され、または伝送媒体または通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送されうる。プロセッサ判読可能媒体は、情報を記録または伝送できるいかなる媒体も含む。プロセッサ判読可能媒体の例としては、電子回路、半導体メモリ素子、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＲＯＭ）、磁気ディスク、光ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ）網などがある。コンピュータデータ信号は、電子網チャンネル、光ファイバ、空気、電磁界、ＲＦ網のような伝送媒体上に伝播されうるいかなる信号も含まれる。

図面に示されて説明された特定の実施形態は、単に本発明の例として理解され、本発明の範囲を限定するものではなく、当業界で本発明に記述された技術的思想の範囲でも多様な他の変更が可能であるので、本発明は、開示または記述された特定の構成及び配列に制限されないということは明らかである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ハードディスクドライブ関連の技術分野に好適に適用されうる。

加速度検出器を概略的に示す図である。 自由落下を検出する方法を示す図である。 自由落下を検出する方法を示す図である。 自由落下の誤った検出を示す図である。 自由落下の誤った検出を示す図である。 加速度値のオフセットの変化による加速度ベクトルオフセットの変化を示す図である。 本発明に一実施形態に係る加速度ベクトルのオフセットの補償方法を示すフローチャートである。 加速度ベクトル及び前記加速度ベクトルの変化に関連したデータのオフセットを示す図である。 加速度ベクトル及び前記加速度ベクトルの変化に関連したデータのオフセットを示す図である。 加速度ベクトル及び前記加速度ベクトルの変化に関連したデータのオフセットを示す図である。 加速度ベクトルの変化を示す図である。 加速度ベクトルの変化を示す図である。 加速度ベクトルのオフセット補償が行われていないときの加速度ベクトルデータを示す図である。 本発明の一実施形態に係る加速度ベクトルのオフセット補償を行った結果を示す図である。 ｚ軸が実際に地球の中心に向っているとき、本発明の一実施形態に係る加速度検出器のｚ軸の加速度値のオフセットを補償して得られた結果を示す図である。 ｚ軸が実際に地球の中心に向っているとき、本発明の一実施形態に係る加速度検出器のｚ軸の加速度値のオフセットを補償して得られた結果を示す図である。 自由落下検出テストによって得られた結果を示す図である。 本発明の一実施形態に係る加速度ベクトルのオフセットの補償方法の実行に適したＨＤＤを概略的に示す図である。 図１２に示すＨＤＤの制御に適した制御装置のブロック図を示す。

符号の説明

１００ ＨＤＤ
１１２ ディスク
１１４ スピンドルモータ
１１６ ヘッド
１２０ スライダー
１２２ ＨＳＡ
１２４ アクチュエータアーム
１２６ ボイスコイル
１２８ マグネチックアセンブリ
１３０ ＶＣＭ
３６０ 軸受アセンブリ

Claims (18)

1. 少なくとも二つの直角軸に対する加速度値を測定する加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを補償する方法において、
   前記少なくとも二つの直角軸の各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた前記加速度ベクトルを参照して、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程と、
   前記加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、前記測定された加速度値を利用して、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程と、
   前記加速度検出器が安定状態にあり、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程と、
   を含むことを特徴とする、加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
2. 前記加速度検出器が安定状態にあるかを判断する過程は、
   前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、
   前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断することを特徴とする、請求項１に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
3. 前記所定時間は、２秒以内であることを特徴とする、請求項２に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
4. 前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程は、
   前記加速度ベクトルに移動平均を適用する過程と、
   前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、
   前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断することを特徴とする、請求項１に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
5. 前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程は、
   前記少なくとも二つの直角軸のうち、第１軸に対する加速度値の絶対値が、他の軸に対する加速度値の絶対値の和より大きい場合、前記少なくとも二つの直角軸のうち第１軸をメイン軸と判断し、
   前記加速度値は、前記第１軸に対する加速度値と、前記他の軸に対する加速度値とを何れも含むことを特徴とする、請求項１に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
6. 前記加速度検出器の前記加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程は、
   前記加速度ベクトルオフセットを算出する過程と、
   前記加速度ベクトルオフセットによって、前記メイン軸に対する加速度値オフセットを補償する過程と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
7. 前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償する過程が行われる前に、前記測定された加速度値に対する温度補償を行う過程がさらに含まれることを特徴とする、請求項１に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償方法。
8. 少なくとも二つの直角軸に対する加速度値を測定する加速度検出器から出力される加速度ベクトルのオフセットを補償する方法を実行するプログラムを保存した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体において、前記プログラムは、
   前記少なくとも二つの直角軸の各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた前記加速度ベクトルを参照して、前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程と、
   前記加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、前記測定された加速度値を利用して、前記少なくとも二つの直角軸のうち、何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程と、
   前記加速度検出器が安定状態にあり、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程と、を含むことを特徴とする、記録媒体。
9. 前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程は、
   前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、
   前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断することを特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
10. 前記所定時間は、２秒以内であることを特徴とする、請求項９に記載の記録媒体。
11. 前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断する過程は、
    前記加速度ベクトルに移動平均を適用する過程と、
    前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの変化量が所定の閾値より小さく、
    前記所定時間の間に得られた加速度ベクトルの分散値が所定の分散範囲内にある場合、前記加速度検出器が安定状態にあると判断することを特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
12. 前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程は、
    前記少なくとも二つの直角軸のうち第１軸に対する加速度値の絶対値が、他の軸に対する加速度値の絶対値の和より大きい場合、前記少なくとも二つの直角軸のうち第１軸をメイン軸と判断し、
    前記加速度値は、前記第１軸に対する加速度値と前記他の軸に対する加速度値とを何れも含むことを特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
13. 前記加速度検出器の前記加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行う過程は、
    前記加速度ベクトルオフセットを算出する過程と、
    前記加速度ベクトルオフセットによって前記メイン軸に対する加速度値オフセットを補償する過程と、を含むことを特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
14. 前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償する過程が行われる前に、前記測定された加速度値に対する温度補償を行う過程がさらに含まれることを特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
15. 前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であるか否かを判断する過程は、
    他の軸の加速度検出値の絶対値の和より大きい加速度検出値の絶対値を有する軸が存在する場合、当該軸をメイン軸と判断することを特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
16. 前記加速度ベクトルオフセットを補償する過程において、前記メイン軸のオフセットは、前記加速度ベクトルのオフセットに基づいて補償されることを特徴とする、請求項１４に記載の記録媒体。
17. 少なくとも二つの直角軸に対する加速度値を測定する加速度検出器と、
    前記加速度検出器の加速度ベクトルのオフセットの補償を行うコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記少なくとも二つの直角軸の各軸で測定された加速度値を利用して加速度ベクトルを算出し、所定時間の間に得られた前記加速度ベクトルを参照して前記加速度検出器が安定状態にあるか否かを判断し、
    前記加速度検出器が安定状態にあると判断されれば、前記測定された加速度値を利用して、前記少なくとも二つの直角軸のうち、何れか一つがメイン軸であるか否かを判断し、
    前記加速度検出器が安定状態にあり、前記少なくとも二つの直角軸のうち何れか一つがメイン軸であると判断されれば、前記加速度検出器の加速度ベクトルオフセットを補償するための加速度ベクトルの補償動作を行うことを特徴とする、加速度ベクトルのオフセットの補償装置。
18. 前記コントローラは、加速度ベクトルに基づいて前記メイン軸の加速度ベクトルオフセットを補償することを特徴とする、請求項１７に記載の加速度ベクトルのオフセットの補償装置。

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