JP2621439B2 - ディスク装置の位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ディスク状の媒体面上に設けられた同心円
状あるいはスパイラル状の情報トラックに沿って磁気
的、光学的あるいは物理的な手段を用いて情報を記録ま
たは再生、あるいはその両方を可能にする磁気ディスク
装置、光ディスク装置などのディスク装置の位置決め装
置に関するものである。更に詳しく述べると、本発明
は、情報の記録、再生に主要な役割を果たすデータトラ
ンスデューサと、ディスク状の媒体上の選択された情報
トラックとの間の相対的な位置を制御する方法及び装置
を中心にしたディスク装置の位置決め装置に関するもの
である。

従来の技術 近年、情報記録再生装置の性能の向上はめざましく、
それに伴い磁気ディスク装置や光ディスク装置などの記
録または再生データトランスデューサの目標情報トラッ
クへのトラッキングを行なう位置決め駆動装置として、
より高精度な位置決め装置が要求されている。この高精
度化の要求はトラック密度を高めて記録容量を高めよう
とするところからくるものである。

しかしトラック密度を高めると、相対的にトラックの
偏心やうねりの影響が無視できなくなる。例えば、光デ
ィスク装置では、追従すべきトラックの幅が約1.6μｍ
と元々小さいため、ディスク媒体を交換した際の回転中
心のずれおよびディスクを回転させるスピンドルモータ
の回転軸のぶれ等の要因による情報トラックの偏心の振
幅（数十μｍから百数十μｍ）は極めて大きい。また磁
気ディスク装置のうちフロッピーディスク装置では、光
ディスク装置と同様の偏心に加えて、熱の影響でディス
ク媒体のベースフィルムが膨張または縮小して歪むこと
に起因する別種の偏心が発生する。これらの偏心の振幅
は光ディスク装置の場合と比較すると小さく、それぞれ
高々数十μｍ程度であるが、これは高トラック密度化即
ちトラック幅を小さくした場合、相対的に無視できない
大きさとなる。

この様な偏心によってトラックが大きく振れた場合で
も十分なトラック追従を達成するために、ディスク面上
の扇形に分割されたセクタの境界部にトラッキングに必
要なサーボ情報を埋め込んでおいて、これを基にしてデ
ータトランスデューサの目標情報トラックに対する相対
位置信号（トラッキング誤差信号）を離散時間的に検出
し、これをフィードバックすることによって閉ループで
位置決めするセクタサーボ方式あるいはサンプリングサ
ーボ方式が用いられる。

このセクタサーボ方式では、セクタ数に関して以下の
ような設計上のトレードオフがある。即ちセクタ数を大
きくすると離散時間制御系のサンプリング周波数が高く
なって、制御系の帯域を広くとれる。その反面、ディス
クの全記録面積に占めるサーボエリアの面積が大きくな
るためディスクをフォーマットした時の記憶容量が小さ
くなる。

この様な理由からディスク記録面積の利用効率を高め
るためには、セクタ数を小さくする必要がある。しかし
その場合、制御系のサンプリング周波数が低くなって制
御帯域を広くとることができない。そのため高いトラッ
ク追従性能を得ることが困難になる。つまり通常、制御
帯域は偏心等の外乱の周波数の数倍から十倍程度に設定
するので、この外乱を抑制するための補償器の外乱抑制
ゲインを大きくすることができるが、上記の理由で制御
帯域を広くとれない場合には外乱抑制ゲインを大きくす
ることが困難である。一方セクタ数が小さい場合には、
サンプリング間隔が長くなり、データトランスデューサ
を駆動するアクチュエータにはその間一定の指令信号し
か入力されない。ところが、その間にトラックは偏心に
よって連続的に振れているので、仮に外乱抑制ゲインを
高くした場合でも、トラック振れが大きい場合にはオフ
トラックすることがある。

この様な場合に高いトラック追従性能を得る方法とし
て、離散時間的に得られるトラッキング誤差信号を時間
的に前後の信号から補間する方法がある。この方法は、
トラッキング誤差信号を補間することによって、セクタ
数を増やしたのと同等の効果が得られる。（例えば、特
開昭63−173282号公報） しかしこの方法には、以下に述べるような欠点があっ
た。即ちセクタ毎に得られるトラッキング誤差信号を補
間した信号は、補償器において補償演算が施された後に
アクチュエータに入力される。一方、上述したようにセ
クタ数が小さい場合、制御帯域を広くとれないために外
乱抑制ゲインを大きくできない。これを大きくするため
には、外乱の周波数でのピークフィルタ等の工夫を補償
器に施す必要があるが、補償器の構成が複雑となって補
償演算の時間が長くなる。さらに補間演算に要する時間
および信号の出力（D/A変換）を行なう出力時間も考慮
しなければならない。しかし、補償演算時間・補間演算
時間・出力時間の和（処理時間）が補間後のサンプリン
グ間隔を超えると、現在のサンプリング期間の処理が終
了しないうちに次のサンプリング期間の処理を開始しな
くてはならないので、高速のプロセッサ・D/A変換器を
用いるなどして処理時間を短縮するか、または演算処理
系を多重化（マルチタスク化）する必要がある。しかし
これは処理系のコストが高くなるため望ましくない。従
ってセクタ毎のトラッキング誤差信号を補間するといっ
ても、上記の処理時間が補間後のサンプリング間隔を超
えないような場合に限られる。

発明が解決しようとする課題 上記のように従来のセクタサーボ方式においてトラッ
キング誤差を補間する方法を用いたディスク装置の位置
決め装置は、処理時間が補間後のサンプリング間隔を超
えないような場合に限られるという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、処理時間
に制限されないで高いトラッキング性能を得ることの可
能な方法及び装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のディスク装置の位
置決め装置は、ディスクの情報トラックの情報を少なく
とも再生することが可能なデータトランスデューサを自
在に移動させることのできる駆動手段と、前記データト
ランスデューサの位置と前記情報トラックとの位置誤差
を検出するトラッキング誤差検出手段と、前記トラッキ
ング誤差検出手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御
する離散時間制御ループを備え、前記離散時間制御ルー
プは、前記離散時間制御ループの特性を補償する補償手
段と、前記補償手段の出力する補償指令信号を前記離散
時間制御ループの離散時間よりも小さい時間間隔で補間
する補間演算手段とを含んで構成される。

作用 本発明は上記のような構成をとることにより、セクタ
数が小さい場合でも高いトラッキング性能を可能にする
という優れた作用を持つ。

実施例 以下本発明の一実施例のディスク装置の位置決め装置
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ディスク装置の位
置決め装置の構成図である。この第１図において、ｒは
偏心外乱に起因するディスクの選択された情報トラック
の振れ量であり、ysはデータトランスデューサ１の絶対
位置を示す。また、esはデータトランスデューサの情報
トラックに対するずれ即ち実トラッキング誤差であり、
ｒとysとの差で与えられる。２は所定の間隔でディスク
上に埋め込まれたサーボ情報をデータトランスデューサ
１で離散時間的に検出することを意味するサンプラ、ｅ
は実トラッキング誤差esをサンプラ２でサンプリングし
た信号に相当する離散化トラッキング誤差、３はこの離
散化トラッキング誤差ｅを検出するトラッキング誤差検
出手段である。８はデータトランスデューサ１をディス
ク面上で移動させるための駆動手段、４は離散化トラッ
キング誤差ｅに基づいてこの駆動手段８を制御する離散
時間制御ループ、５は補償指令ｗを出力する離散時間補
償器である。６は補償指令ｗに基づいてこれを補間する
補間手段、７は補間手段６の出力をホールドするサンプ
ルホルダであり、サンプルホルダ７の出力即ち操作量ｕ
に基づいて駆動手段を駆動する。

以上のように構成された本発明のディスク装置の位置
決め装置について、その動作原理を説明する。

第１図の実施例はセクタサーボ方式、あるいはサンプ
リングサーボ方式などと呼ばれるトラッキングサーボ方
式に基づくものであり、離散化トラッキング誤差信号ｅ
を極小にするための離散時間制御ループで構成される。
この離散時間制御ループは駆動手段８、データトランス
デューサ１に加えて、サンプラ２、トラッキング誤差検
出手段３、離散時間補償器５、補間手段６、サンプルホ
ルダ７からなる拡張部を含んだサーボ系である。この拡
張部はサンプリングデータを取り扱うための離散系であ
り、離散時間補償器５は、トラック振れ入力ｒにできる
だけ誤差少なく迅速に追従できるよう構成される。この
離散時間制御ループは、データトランスデューサと選択
された情報トラックとの実トラッキング誤差esをトラッ
キング誤差検出手段３によって離散時間的に取り出し、
離散時間補償器５により所定の制御演算を施して補償指
令ｗを生成する。さらにこの離散時間補償器は、ゲイン
補償要素や偏差補償要素、場合によっては安定化補償要
素などを含んだ離散時間処理系からなり、その主な役割
はオフセット量の抑制である。

このセクタサーボ方式では、従来の技術で説明したよ
うに、セクタ数を小さくした時に、制御帯域を広くとれ
ないために外乱抑制ゲインを大きくすることが困難であ
るとか、サンプリング間隔が長くなるために、仮に外乱
抑制ゲインを高くした場合でも、トラック振れが大きい
場合にはオフトラックするという欠点があった。本発明
では、この欠点をなくすために離散時間補償器５の出力
即ち補償指令ｗを補間手段６で補間した後、さらにこの
出力ｖをサンプルホルダ７でサンプルホールドして操作
量ｕを得て、これに基づいて駆動手段を駆動する。ただ
し、ここでサンプルホルダ７のホールド期間は、サンプ
ラ２によるサンプリング期間を補間手段６で補間するこ
とによって、このサンプリング期間よりも小さい時間間
隔となる。

一般に、補間とは関数ｆ（ｘ）のｎ個の点x₁,x₂,…
…、x_nにおけるｆ（ｘ）の値が既知の時に、これらの点
以外の点ｘにおけるｆ（ｘ）の値を既知のｆ（ｘ）の値
を基にして求めることである。厳密には、ｘの値が上記
のｎ個の値の最小値と最大値との間に入っている場合を
時に補間または内挿、その外にある場合を補外または外
挿という。補間の方法としては、Lagrangeの補間法など
の公知の手法があるが、ここでは詳しく述べない。（例
えば、岩波数学辞典第３版、1125頁） 以下では、点ｘの数ｎが２の場合、即ち２個のデータ
を用いて補間または補外するという最も単純な場合を例
として取り上げて、補間手段の具体的な機能・動作につ
いて説明する。また以下では簡単のために、上記した補
外と補間の違いを明確に区別せず、補間という言葉で表
記するものとする。

第２図は、上記本発明のディスク装置の位置決め装置
において補間演算を施さない場合、即ち従来のディスク
装置の位置決め装置のトラック振れｒ、離散時間補償器
の出力ｗ、操作量ｕ、データトランスデューサの絶対位
置ys、実トラッキング誤差esの信号波形図である。同図
（ｂ）のみ離散時間信号であり、サンプリング間隔をＴ
として、横軸をkT（ｋは正の整数）で示した。第２図に
おいて、離散時間補償器の出力ｗは各サンプル間の段差
が大きいため、これをサンプルホールドしただけの操作
量ｕの波形は大きな階段状になっている。（これを一般
に零次ホルダと呼ぶ）この操作量ｕに対する駆動手段の
動き即ちデータトランスデューサysの波形も、やや応答
の遅れとオーバーシュートは見られるが、同様に大きな
階段状となる。その結果、実トラッキング誤差esは、振
動的でしかも偏差の大きな波形になる。

第３図は、上記本発明のディスク装置の位置決め装置
において、以下に述べる第１の補間手順を用いて補間演
算を施した場合の各部の信号波形図である。この場合、
離散時間信号ｗを補間手段６に入力して、サンプル区間
Ｔを1/m（ここではｍ＝２）に補間している。同図
（ｂ）において、黒丸で示したサンプル量が補間前の入
力ｗである。ここで、このサンプル量ｗの第ｋ番目の値
をｗ（kT）と表記する。補間は、１つ前のサンプル区間
の傾きを延長した線（破線で示す）上のその次のサンプ
ル区間のT/2の時点でのサンプル量（白丸で示す）を採
ることによって行う。これは前記の零次ホルダに対し
て、一般に一次ホルダと呼ばれている方法である。

以上の手順を式で表現すると以下のようになる。即ち
現在のサンプル量をｗ（kT）とすると１つ前のサンプル
量はｗ（（ｋ−１）Ｔ）である。これらの差分は次式の
ようになる。

ｆ（kT）＝ｗ（kT）−ｗ（（ｋ−１）Ｔ） ……（１） この差分ｆ（kT）を用いて時刻kTからT/2過ぎた時点
での補間量を次の式で求める。

ｖ（kT＋T/2）＝ｗ（kT）＋ｆ（kT）/2 ……（２） 次に、同図（ｃ）に示すように補間された出力ｖをT/
2の間隔でホールドすることによって操作量ｕを得る。
ここでは補間によって前記の零次ホルダの場合と較べて
変化した部分を斜線部で示している。つまりこの操作量
ｕの波形は第２図に示したものより段差の小さい波形に
なる。そのためこの操作量ｕに基づく駆動手段６の応答
ysも第２図のものよりも滑らかなものになる。この結
果、実トラッキング誤差esの波形もより凹凸が少なく偏
差量の小さいものになる。第３図ではサンプル区間中の
１点を補間したが、この補間点数を増すことによってes
の応答をより滑らかにかつ偏差量を小さくすることがで
きる。以上のように離散時間補償器の出力ｗを補間する
ことによって、従来の場合よりもトラック追従性が改善
されることになる。

第４図は、第３図で示した第１の補間手順を実現する
ための補間手段の具体的な構成を示すブロック図であ
る。図中、41は入力信号ｗをサンプル期間Ｔの間保持す
るためのレジスタであり、セクタの検出パルスに同期し
て動作する。42は現在入力ｗ（kT）とレジスタ出力ｗ
（（ｋ−１）Ｔ）との差を求める加算器、43は加算器42
の出力即ち式（１）の差分ｆ（kT）を1/m倍（ｍ＝２）
する乗算器、44は乗算器43の出力と現在入力ｗ（kT）と
を加える即ち（２）を実行する加算器でありセクタ検出
パルスよりもT/mずれた補間パルスに基づいて動作す
る。

補間手段は、以上のようにハードウェアを用いて構成
してもよいし、式（１），式（２）を演算するソフトウ
ェアをマイクロプロセッサ上で実行することによって構
成してもよい。

第５図は、本発明のディスク装置の位置決め装置にお
いて、以下に述べる第２の補間手順を用いて補間演算を
施した場合の各部の信号波形図である。この場合も、第
１の補間手順と同様に離散時間信号ｗのサンプル区間Ｔ
を1/m（ここではｍ＝２）に補間している。同図（ｂ）
において、黒丸で示したサンプル量が補間前の入力ｗで
ある。ただしこの場合の補間は、１つのサンプル区間の
一定量（破線で示す）を単純に補間しており（白丸で示
す）、これは一般にオーバーサンプリングと呼ばれる。
さらにこのオーバーサンプリングされたサンプル量ｗを
周期がT/mのタイミングクロックで動作するディジタル
フィルタに入力する。

次に、このディジタルフィルタの動作の一例について
詳しく説明する。第５図（ｃ）は、ｗ（kT/m）をディジ
タル微分演算したものを元のｗ（kT/m）に加えたサンプ
ル列ｇ（kT/m）である。ディジタル微分演算とは、ここ
では１サンプル前のサンプル量と現在のサンプル量との
差を採る演算を指す。求められた差分を次のサンプル量
に加えることによって、後の積分演算での位相遅れを補
償することができる。この一連のディジタルフィルタの
パルス伝達関数をＤ（ｚ）とする。同図（ｄ）は、上で
得られたｇ（kT/m）をディジタル積分演算即ちディジタ
ルローパスフィルタリングしたサンプル列ｖ（kT/m）で
ある。このディジタルフィルタのパルス伝達関数を１
（ｚ）とする。

以上のようにして補間された出力ｖをT/m（ｍ＝２）
の間隔でホールドすることによって操作量ｕを得る。
（第５図（ｅ））この操作量ｕの波形も、第３図と同
様、第２図に示したものより段差の小さい波形になる。
そのためこの操作量ｕに基づく駆動手段６の応答ysも第
２図のものよりも滑らかなものになる。この結果、実ト
ラッキング誤差esの波形よりも凹凸が少なく偏差量の小
さいものになり、さらに補間点数を増すことによってes
の応答をより滑らかにかつ偏差量を小さくすることがで
きる。以上のように離散時間補償器の出力ｗをオーバー
サンプリングした後、さらにディジタルフィルタリング
することによって、従来の場合よりもトラック追従性が
改善されることになる。

第６図は、第５図で示した第２の補間手順を実現する
ための補間手段の具体的な構成を示すブロック図であ
る。図中、61は入力信号ｗを周期T/mでオーバーサンプ
リングするためのサンプラ、62はディジタルフィルタＨ
（ｚ）であり、いずれも周期T/mの補間パルスに基づい
て動作する。また63は手段ｖをａ倍（ａは正の実数、ａ
＜１）する乗算器である。ディジタルフィルタ62におい
てZ^-1はサンプル期間T/mの間データを保持するレジスタ
である。このディジタルフィルタ62のディジタルフィル
タ微分演算部Ｄ（ｚ）、ディジタル積分演算部ｌ（ｚ）
の演算式は、それぞれ次のように書ける。

ｇ（kT/m）＝ｗ（kT/m）＋（ｗ（ｋ−１）T/m） −ｗ（（ｋ−２）T/m） ……（３） ｖ（kT/m）＝ｇ（（ｋ−１）T/m） ＋ａ・ｖ（（ｋ−１）T/m） ……（４） 補間手段は、以上のようにハードウェアを用いて構成
してもよいし、式（３），式（４）を演算するソフトウ
ェアをマイクロプロセッサ上で実行することによって構
成してもよい。

次に、補間手段のまた別の構成方法について説明す
る。即ち、上記した第１および第２の補間手順では、単
に離散時間出力に基づいて補間演算するとしていたが、
以下では離散時間信号を学習的または繰返し周期的に予
め保持させておいて、これに基づいて補間演算する方法
について詳しく説明する。

第７図は、本発明のディスク装置の位置決め装置にお
いて、以下に述べる第３の補間手順を用いて補間演算を
施した場合の補間手段の各部の信号波形図である。この
場合、離散時間制御ループは、補償指令をディスクの１
回転分保持するようなメモリ手段を含んで構成される。
同図（ａ）は、このメモリ手段に学習的または繰返し周
期的に予め記憶されたサンプル列を示す。同図（ｂ）
は、離散時間制御ループに実時間で入力される補償指令
のサンプル列（黒丸で示す）を示す。このサンプル列を
上記のメモリ手段に保持されたサンプル列に基づいて以
下のようにして補間する。即ち、メモリ手段に保持され
たサンプル列から、現在のサンプル入力に対応する期間
の傾き（破線で示す）を求め、この傾きに基づいて現在
のサンプル入力の次のサンプル期間を補間（白丸で示
す）する。この手順を各サンプル入力について行なうこ
とによりディスク１周分の補間ができる。

第８図は、補償指令を学習的または繰返し周期的に予
めメモリ手段に保持させるための具体的な方法を示すブ
ロック図である。同図（ａ）は、学習的に補償指令ｗを
メモリ手段に保持させる場合であり、同図（ｂ）は、繰
返し周期的に保持させる場合である。

第８図（ａ）において、83はディスク１周期分の補償
指令を保持するメモリ手段であり、ｎ（＝セクタ数）個
のレジスタ列を直列に接続することによって構成され
る。81は補償指令ｗをｐ倍（ｐ≦１、ｐは実数）する乗
算器、84はメモリ手段83の最後段の出力信号を（１−
ｐ）倍する乗算器、82は乗算器81の出力と乗算器84の出
力とを加算する加算器である。次に同図の動作原理につ
いて説明するが、この方法では補償指令ｗが過渡的に大
きさが変化する場合には安定した学習結果が得られない
ので、必ず制御系が定常的な動作をしているときに以下
の学習を行なうことが望ましい。即ちこの方法は、定常
的な周期信号を学習的に累算することによって平均化す
るという考え方に基づいている。まず最初のディスク１
回転目はｐの値を１とし、ディスクの回転に同期してメ
モリ手段83に補償指令の初期値を設定する。次にｐの値
を例えば0.5とすると、ディスク２回転目には新しい補
償指令が乗算器81によって0.5倍され、一方で最初にメ
モリ手段に１倍のゲインで設定された補償指令も １−ｐ＝１−0.5＝0.5 より、乗算器84によって0.5倍される。そしてこれらの
信号を加算器82で加算した後に再度メモリ手段83に保持
する。以後、ディスクの回転にともなって以上の動作を
繰り返すことによって補償指令を逐次累算することがで
きる。

この方式の特徴は、例えば最初にメモリ手段83に設定
されたトラック振れ推定信号の初期の信号成分のみに着
目すると、２回転目で0.5倍、３回転目で0.5×0.5＝0.2
5というように、ディスクの回転数が増すにしたがって
メモリ手段31に保持された信号振幅に対するこの初期の
信号成分の振幅の占める割合が減少して行き、例えば７
回転目には初期の信号成分の約0.016倍となってほとん
ど残らなくなる。即ち過去にメモリ手段83に入力された
信号成分はディスクの回転にともなって次第にその信号
成分が自動的に減少してより新しい信号成分のみがメモ
リ手段に残るのである。ここで、ｐの値を１に近くすれ
ば過去の信号成分はより短時間で減少し、より新しい信
号成分のみがメモリ手段に残る。また、ｐの値を０に近
くすれば過去の信号成分はなかなか減少せず、新しい信
号成分の割合が小さくなる。以上の様な点で「学習的」
な効果がある。

またこの方式は、上記の動作を繰り返すことによっ
て、ディスク１回転毎に入力される補償指令をディスク
数回転〜数十回転について累積していくので、補償指令
に含まれるランダムな雑音成分も、ディスク数回転〜数
十回転の期間にわたって累積され平均化されていく。

第８図（ｂ）は、繰返しフィルタという考え方に基づ
いて周期性を持った補償指令を繰返し学習して保持する
という考え方に基づく方法である。同図において、86は
概略ディスク１周期分の補償指令を保持するメモリ手段
であり、ｎ′（＜セクタ数）個のレジスタを直列に接続
することによって構成される。85は補償指令ｗとメモリ
手段86の最後段の出力とを加算する加算器、87はこの加
算器85の出力をディジタルフィルタリングするローパス
フィルタＬ（ｚ）である。ｎ′の大きさはＬ（ｚ）の分
子項に含まれるZ^-1の次数に応じて変化する。さらにこ
の加算器85の出力ｖは前記の補間手段を経て操作量とし
て駆動手段に加えられる。即ちこの方法の場合サーボ系
の一部として機能することが特徴である。次に同図の動
作原理について説明する。この方法では第８図（ａ）の
場合とは異なってサーボ系の一部であるために、過渡的
な動作を行なうことが可能である。第１図に示した離散
時間制御ループにおいて、第８図（ｂ）に示した繰り返
しフィルタは補間手段６に含まれる。この繰り返しフィ
ルタにはトラック振れを抑制する機能が含まれるので、
離散時間補償器５にはループ安定性を補償する機能のみ
含まれるものとする。まず最初のディスク１回転目は、
駆動手段８に入力される指令は極めて小さく、データト
ランスデューサ１がトラック振れｒにほとんど追従でき
ないため、トラッキング誤差esはトラック振れｒからわ
ずかな追従残差を引いただけの信号になる。従って補償
指令ｗもトラック振れｒとほぼ等しい振幅の信号にな
る。このときメモリ手段86の初期出力が零であるとする
と、この補償指令がローパスフィルタＬ（ｚ）で平滑化
されたデータがメモリ手段86に蓄えられる。ディスク２
回転目は、駆動手段８には１回転目で繰り返しフィルタ
に蓄えられたトラック振れにほぼ等しい信号が入力され
るため、データトランスデューサ１は、トラック振れｒ
にかなり精度良く追従する。その際の追従残差が離散時
間補償器５を経て補間手段６内の繰り返しフィルタに入
力されて加算器85によってメモリ手段86に蓄えられた１
回転目の信号と加算され、その加算結果はよりトラック
振れｒに近い信号になる。このようにしてディスク回転
が増すに連れてメモリ手段86に積算入力される信号の大
きさも徐々に飽和していき、最終的にはトラック振れに
極めて近い信号に収束する。以上のような点から、この
繰り返しフィルタという方法は、メモリ手段86で周期的
な信号を繰り返し逐次積算することでトラック振れｒを
推定もしくは学習していることになる。

次に、以上のような二種類の方法を用いてメモリ手段
に保持されたデータを用いて補償指令を補間する方法に
ついて説明する。

第９図は、第８図で示した第３図の補間手順を実現す
るための補間手段の具体的な構成を示すブロック図であ
る。図中、91はディスク１周分の補償指令を保持するメ
モリ手段であり、セクタの検出パルスに同期して動作す
る。92は現在のメモリ手段の出力ｘ（kT）を１サンプル
期間Ｔの間保持するレジスタ、93はｘ（kT）とレジスタ
出力ｘ（（ｋ−１）Ｔ）との差を求める加算器であり次
のような式で表現できる。

ｑ（kT）＝ｘ（kT）−ｘ（（ｋ−１）Ｔ） ……（５） 94は加算器93の出力即ち式（５）の差分ｑ（kT）を1/
m倍（ｍ＝２）する乗算器、95は乗算器94の出力と現在
入力ｗ（kT）とを加える加算器でありセクタ検出パルス
よりもT/mのずれた補間パルスに基づいて動作する。

補間手段は、以上のようにハードウェアを用いて構成
してもよいし、式（５）を演算するソフトウェアをマイ
クロプロセッサ上で実行することによって構成してもよ
い。

次に、上記本発明のディスク装置の位置決め装置にお
いて、補償指令ｗを補間処理することによる効果につい
て述べる。

第10図は、セクタサーボ方式におけるサーボ信号検
出、信号の入出力、および各種演算処理のタイミングチ
ャートである。同図（ａ）は、従来一般に用いられてい
るセクタサーボ方式の場合であり、補間処理が含まれな
い。同図（ｂ）は、従来の技術で示したトラッキング誤
差信号を補間処理する場合であり、同図（ｃ）は、上記
本発明の場合であり補償指令を補間処理している。

第10図（ａ）において、第ｋセクタのサーボ信号を検
出すると、まずその信号をA/D変換した後、離散化トラ
ッキング誤差の検出のための演算を行なう。（＝期間
α）得られたデータは、離散時間補償器において離散時
間制御ループの補償演算を行なう。（＝期間β）次に量
子化および離散時間化された状態の補償器の出力を連続
時間信号にするためにD/A変換する。（＝期間γ）出力
された信号は操作量ｕとして駆動手段に加えられる。以
上の処理は次の第（ｋ＋１）セクタのサーボ信号検出ま
での期間即ち１セクタ周期Ｔの間に行えばよい。

第10図（ｂ）において、期間α，β，γについては
（ａ）の場合と同様であるが、この場合にはこれらの期
間に引き続いて、離散化トラッキング誤差の補間演算を
行なう必要がある。（＝期間δ）次に補間された離散化
トラッキング誤差を基にして補償演算およびD/A変換を
行なって、補間された操作量ｕを出力する。この場合、
期間δ，β，γの各所用時間の和（処理時間）がT/2を
超えると、所定の時点で次の処理に移ることができなく
なる。前記したように、高速のプロセッサ・D/A変換器
を用いるなどして上記処理時間を短縮するか、または演
算処理系を多重化（マルチタスク化）すればよいが、こ
れは処理系のコストが高くなるため望ましくない。従っ
てセクタ毎のトラッキング誤差信号を補間するといって
も、上記の処理時間が補間後のサンプリング間隔を超え
ないような場合に限られる。

第10図（ｃ）において、期間α，βについては（ｂ）
の場合と同様である。しかしこの場合には、補償指令に
基づいて補間演算を行なうので、補償演算は１セクタ周
期Ｔの間に１回行なえばよい。補償指令はD/A変換の後
操作量として出力される。続いて、補間演算を行う。補
間された補償指令はD/A変換の後補間された操作量とし
て出力される。ここで上記と同様に期間γ，δの各所用
時間の和がT/2を超えると、所定の時点で次の処理に移
ることができなくなるが、上記と異なり時間を多く要す
る補償演算を行なわないのでこの様なことはまれであ
る。従って高速のプロセッサ・D/A変換器を用いたり、
演算処理系を多重化（マルチタスク化）することなく処
理系を構成することが可能になってコスト的にも有利で
ある。

次に、駆動手段の具体的構成法について説明する。

第11図は、駆動手段の具体的構成を示すブロック図で
ある。同図において、111は実際にデータトランスデュ
ーサ１を移動させるアクチュエータ、112はこのアクチ
ュエータの位置ｙを常時検出して位置信号yaを出力する
位置検出器であり、アクチュエータ111の可動部と機械
的に結合されている。113は補償器114の出力に基づいて
前記のアクチュエータ111を駆動するための電力供給回
路、115は操作量ｕと上記yaとの偏差eaを求める比較手
段である。前記の補償器114はこの偏差eaに基づいてア
クチュエータに対する補償量を求める。駆動手段は以上
のような部材を含んで位置決めサーボループを構成して
いる。即ち、アクチュエータの可動子を含む全可動部の
位置決めを担っている。位置検出器112は常時可動部の
動きを検出できるものであり、また補償器114は、操作
量ｕにできるだけ誤差少なく迅速に追従できるよう構成
される。このサーボループは基本的に絶対位置決め系で
あるから、これだけではディスク回転に伴って振れる情
報トラックに対して追従することはできないが、このル
ープのサンプリングは第１図に示した離散時間制御ルー
プ４のサンプリングとは全く独立に設定できるため、極
めて高速な応答性をもたせることが可能である。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明のディスク装置の位
置決め装置は、ディスクの情報トラックの情報を少なく
とも再生することが可能なデータトランスデューサを自
在に移動させることのできる駆動手段と、前記データト
ランスデューサの位置と前記情報トラックとの位置誤差
を検出するトラッキング誤差検出手段と、前記トラッキ
ング誤差検出手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御
する離散時間制御ループを備え、前記離散時間制御ルー
プは、前記離散時間制御ループの特性を補償する補償手
段と、前記補償手段の出力する補償指令信号を前記離散
時間制御ループの離散時間によりも小さい時間間隔で補
間する補間演算手段とを含んで構成される。

本発明は上記のような構成をとることにより、セクタ
数が小さい場合でもトラッキング性能が悪化することな
く高い精度を満足させることを可能にするという優れた
作用を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるディスク装置の位置
決め装置のブロック図、第２図は従来のディスク装置の
位置決め装置における各部の信号波形図、第３図は本発
明の一実施例において第１の補間手順を用いた場合の各
部の信号波形図、第４図は本発明の一実施例において第
１の補間手順を用いた補間手段の具体的な構成を示すブ
ロック図、第５図は本発明の一実施例において第２の補
間手順を用いた場合の各部の信号波形図、第６図は本発
明の一実施例において第２の補間手順を用いた補間手段
の具体的な構成を示すブロック図、第７図は本発明の一
実施例において第３の補間手順を用いた場合の各部の信
号波形図、第８図は本発明の一実施例において、補償指
令を学習的または繰返し周期的に予めメモリ手段に保持
するための具体的方法を示すブロック図、第９図は本発
明の一実施例において第３の補間手順を用いた補間手段
の具体的な構成を示すブロック図、第10図はセクタサー
ボ方式におけるサーボ信号検出、信号の入出力、および
各種演算処理のタイミングチャート、第11図は駆動手段
の具体的構成を示すブロック図である。 １……データトランスデューサ、２……サンプラ、３…
…トラッキング誤差検出手段、４……離散時間制御ルー
プ、５……離散時間補償器、６……補間手段、７……サ
ンプルホルダ、８……駆動手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲治 利夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−173282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201963（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクの情報トラックの情報を少なくと
   も再生することが可能なデータトランスデューサを自在
   に移動させることのできる駆動手段と、前記データトラ
   ンスデューサの位置と前記情報トラックとの位置誤差を
   検出するトラッキング誤差検出手段と、該トラッキング
   誤差検出手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御する
   離散時間制御ループを備え、該離散時間制御ループは、
   該離散時間制御ループの特性を補償する補償手段と、該
   補償手段の出力する補償指令信号を補間する補間演算手
   段とを含んで構成され、前記補間演算手段は、過去の複
   数個の前記補償指令信号に基づいて補間演算を行うため
   に、前記補償指令信号を保持する単位メモリ手段、ある
   いは、前記補償指令信号を学習的または繰返し周期的に
   保持するメモリ手段の少なくともいずれかを含んで構成
   されるとともに、前記単位メモリ手段あるいは前記メモ
   リ手段の保持する信号に基づいて補間演算を行うため
   に、少なくとも加算機能を有する演算手段を含んで構成
   されることを特徴とするディスク装置の位置決め装置。