JP3706898B2 - 情報記録装置における位相情報信号の再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録装置において、情報記録媒体からヘッドによって読み取られる畳み込み状態の位相情報のデータ列に基づいて元の位相情報データ列を復元する位相情報信号の再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、磁気記録再生装置は、小型かつ大容量を実現するために、高記録密度化の傾向にある。代表的な磁気記録再生装置であるハードディスクドライブの分野においては、すでに面記録密度が１５Ｇbits／in2（２３．３Ｍbits／mm2）を超える装置が商品化されており、さらには４０Ｇbits／in2（６２．０Ｍbits／mm2）の実用化に向けて急速な技術進歩が認められる。近い将来、トラックピッチがサブミクロン領域に達するものと予想されている。
【０００３】
このような狭トラック化に際しては、ヘッドのトラッキングサーボ技術が重要となる。現在の磁気記録再生装置では、ディスク状の情報記録媒体に一定の角度間隔でトラッキング用サーボ信号やアドレス情報信号、再生クロック信号等のプリフォーマット情報信号が記録されている。ヘッドは、一定間隔でこれらの信号を再生することにより、ヘッドの位置を確認し、修正しながら正確に目標トラック上を走査する。
【０００４】
このようなトラッキングサーボの技術の１つに、再生信号パルスの時間情報すなわち位相情報をヘッドの位置情報とする位相サーボ方式が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−８３６４０号公報（第５頁、図６）
【特許文献２】
特開平１１−１４４２１８号公報（第８−１０頁、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにプリフォーマットされた情報記録媒体を情報記録装置に組み込んだ場合、情報記録媒体に書き込まれている位相パターンが情報記録媒体の回転中心に対して偏心することがある。この場合、ヘッドが静止していても、ヘッドがピックアップしたヘッドの位置情報である位相信号は一定ではなく、正弦波状に変動してしまう。そうなると、トラッキング制御を正しく遂行することができない。
【０００７】
したがって、情報記録媒体における位相パターンが偏心していることにより、回転中心に対するヘッドの相対的な位置関係に対して与える影響を補償する必要がある。
【０００８】
本発明は上記した課題の解決を図るべく創作したものであって、トラック密度に対する位相パターンの偏心量が大きくても、偏心に対する補償を高精度に行えるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
情報記録装置における位相情報信号の再生方法について、本発明は次のような手段を講じることにより、上記の課題を解決する。
【００１０】
情報記録媒体には、トラック位置検出のための位相パターンがあらかじめ記録されている。その位相パターンは半径方向での繰り返しパターンとなっている。この位相パターンの繰り返しがデータの畳み込みの原因となっている。
【００１１】
第１のステップにおいて、情報記録媒体上の位相パターンをヘッドによって読み取って位相情報のデータ列を取得する。この位相情報のデータ列は、復元されるべき位相情報データ列の各データを所定値（例えば２π）で除した余りの値である畳み込み状態のデータ列となっている。
【００１２】
次いで、第２のステップにおいて、前記読み取った畳み込み状態の位相情報のデータ列における隣接データの差分値をデータ列とする差分データ列を生成する。さらに、第３のステップにおいて、前記差分データ列における隣接データの差分値をデータ列とする２階差分データ列を生成する。そして、第４のステップにおいて、前記２階差分データ列において、各データがいずれの区分領域に属するかに応じて積上げ係数を算出した上で、畳み込みを元に戻す復元処理を行って復元された差分データ列を生成する。最後に、第５のステップにおいて、前記復元された差分データ列に対して積分処理を行って復元された位相情報データ列を取得する。
【００１３】
上記構成を、記号を用いて分かりやすく記述すると、次のように表現できる。
【００１４】
第１のステップで読み取った畳み込み状態の位相情報のデータ列をＰｗ（ｉ）とする（ｉ＝１，２…Ｎ）。最終的に復元されるべき位相情報データ列をＰｕ（ｉ）、積上げ係数をｋ（ｉ）、畳み込みの所定値をαとすると、
Ｐｕ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）＋α×ｋ（ｉ） …………………………（１）
と表すことができる。また、畳み込みは繰り返しを伴う。繰り返しの周期は２πで代表されるのが一般的である。そこで、α＝２πとすれば、
Ｐｕ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） ………………………（２）
である。
【００１５】
第２のステップで生成する差分データ列をｄＰｗ（ｉ）とすると、
ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１） ………………………（３）
である。第３のステップで生成する２階差分データ列をδＰｗ（ｉ）とすると、
δＰｗ（ｉ）＝ｄＰｗ（ｉ）−ｄＰｗ（ｉ−１） …………………（４）
である。第４のステップでは、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データがいずれの区分領域に属しているかを判断し、属する区分領域に応じて積上げ係数ｋ（ｉ）を調整する。例えば、第１の区分領域であれば、デクリメントし、第２の区分領域であれば現在値を保持し、第３の区分領域であればインクリメントするといった具合である。そして、求めた積上げ係数ｋ（ｉ）を用いて畳み込みを元に戻す復元処理を行う。これで得られる復元された差分データ列をｄＰｕ（ｉ）とすると、
ｄＰｕ（ｉ）＝δＰｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） …………………（５）
である。最後の第５のステップで復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を積分して復元された位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を得る。積分定数をγとして、
Ｐｕ（ｉ）＝ΣｄＰｕ（ｉ）＋γ ……………………………………（６）
となる。
【００１６】
このように、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）を用いて区分領域を判別し、積上げ係数ｋ（ｉ）を求めて差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を復元し、さらに積分して位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を復元するので、情報記録媒体上の位相パターンの偏心量が大きくても、畳み込み状態で測定された位相信号波形から本来のトラック位置を表す位相信号波形を正確に復元することができる。
【００１７】
そして、この結果を用いれば、その偏心量と位相との関係を正確に検出できる。したがって、その関係を用いて偏心補償を行いながらヘッドのトラッキング制御を行えば、高精度なトラッキング制御が可能になる。
【００１８】
上記において、前記区分領域の境界値については、これを“−π”および“π”とするモードが考えられる。また、別のモードとして、前記境界値を“−３π”，“−π”，“π”および“３π”とすることが考えられる。前者のモードでは復元された位相信号波形に一部滑らかさが失われる特異点が生じる場合があるが、後者のモードではそのような特異点の発生を抑制し、トラック位置を表す位相信号波形を高精度に復元することができる。
【００１９】
上記第５のステップにおける積分処理は、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）の平均値Ｅａを用い、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）から平均値Ｅａを減じたデータ列を数値積分することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる情報記録装置における位相情報信号の再生方法の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図５は位相サーボ方式を適用するために磁気ディスクなどの情報記録媒体１に描かれたパターンを模式的に示す。ディスク状の情報記録媒体１の情報記録面には、トラック位置の検出を行うための位相パターンが書き込まれた第１の領域２ａと第２の領域２ｂが設けられている。第１の領域２ａの位相パターンと第２の領域２ｂの位相パターンとは区別されている。第１の領域２ａと第２の領域２ｂの組が１つのウェッジ３を形成している。そのようなウェッジ３の多数が情報記録媒体１の中心を中心とする円周方向で等間隔に配列されている。４は記録／再生用のヘッド（図４のヘッド１８参照）が情報記録媒体１上を走査する軌跡の１つを表している。
【００２２】
図６は２種類の位相パターンを具体的に説明するものである。図６において、５は第１の領域２ａに記録されている第１の位相パターン、６は第２の領域２ｂに記録されている第２の位相パターンである。第１の位相パターン５と第２の位相パターン６とは、情報記録媒体１の半径方向に対して平行ではなく、所定の角度をもって傾斜している。第１の位相パターン５の傾斜の方向と第２の位相パターン６の傾斜の方向とは互いに逆となっている。情報記録媒体１が磁気ディスクの場合、図６に示すような磁気的位相パターンは、その位相パターンに対応した強磁性薄膜の配列パターンを有するマスター情報担体を用いて、磁気ディスクに磁気転写することによって容易に得ることができる。
【００２３】
図５においてヘッドが走査軌跡４上を走査すると、図６における第１の位相パターン５に対応した第１の再生信号波形７ａと第２の位相パターン６に対応した第２の再生信号波形７ｂとが得られる。第１の再生信号波形７ａも第２の再生信号波形７ｂもともに複数生成され、パルスが繰り返されることで検波が可能となっている。
【００２４】
ヘッドの走査軌跡４が半径方向で変化すると、第１の再生信号波形７ａおよび第２の再生信号波形７ｂは時間軸方向での位相が変化する。例えば、ヘッドが図６中の中央の走査軌跡４ｂ上を走査しているときの両再生信号７ａ，７ｂの位相は図示の状態である。ヘッドが半径方向外方の走査軌跡４ａを走査するときは、第１の再生信号波形７ａの位相は進み（左側にシフト）、第２の再生信号波形７ｂの位相は遅れる（右側にシフト）。そして、両再生信号波形７ａ，７ｂのパルス間隔βが大きくなる。逆に、ヘッドが半径方向内方の走査軌跡４ｃを走査するときは、第１の再生信号波形７ａの位相は遅れ（右側にシフト）、第２の再生信号波形７ｂの位相は進む（左側にシフト）。そして、パルス間隔βが小さくなる。
【００２５】
このように情報記録媒体１の半径方向におけるヘッドの位置変化に伴って、両再生信号波形７ａ，７ｂの位相が変化し、パルス間隔βも変化する。これに基づいて、ヘッドのオフトラック量を検知することができる。
【００２６】
ここで、本発明の実施の形態１の具体的な技術内容の説明に入る前に、理解を助けるために、基礎的技術について図９および図１０を用いて説明しておく。
【００２７】
図５に示す各ウェッジ３ごとにヘッドの位置に対応した位相を求める手順の基礎的技術を図９のフローチャートで説明する。
【００２８】
ステップＳ６１において、ウェッジ番号ｉに対応する再生信号の信号配列Ｖ（ｉ）を入力し、ステップＳ６２において、入力した信号配列Ｖ（ｉ）に基づいて第１の位相パターン５に対応する第１の再生信号波形７ａの信号配列を検波し、ステップＳ６３において、第１の再生信号波形７ａに対して位相復調を行い、ステップＳ６４において、第１の再生信号波形７ａに対応した位相値配列φａ（ｉ）を取得する。一方、ステップＳ６５において、入力した信号配列Ｖ（ｉ）に基づいて第２の位相パターン６に対応する第２の再生信号波形７ｂの信号配列を検波し、ステップＳ６６において、第２の再生信号波形７ｂに対して位相復調を行い、ステップＳ６７において、第２の再生信号波形７ｂに対応した位相値配列φｂ（ｉ）を取得する。そして、ステップＳ６８において、２つの位相値配列φａ（ｉ），φｂ（ｉ）の差分をとって、ウェッジ番号ｉにおける位相値配列φ（ｉ）を求める。すなわち、
φ（ｉ）＝φａ（ｉ）−φｂ（ｉ） …………………………………（７）
である。この位相値配列φ（ｉ）が図６のパルス間隔βに対応する。この位相値配列φ（ｉ）に基づいて、ヘッドのオフトラック量を検知し、それに基づいて、トラックフォローイングの自動制御を実行する。
【００２９】
なお、図９の差分としての位相値配列φ（ｉ）は図６のβに対応するが、トラッキング制御には、差分としての位相値配列φ（ｉ）を用いることに代えて、位相値配列φａ（ｉ），φｂ（ｉ）のいずれか一方のみを用いるのでもよい。差分としての位相値配列φ（ｉ）を用いれば、感度は２倍となる。
【００３０】
位相サーボ技術を用いるハードディスク装置では、磁気ディスクをハードディスク装置に組み込む前に、磁気ディスクに位相パターンが書き込まれている。
【００３１】
このようにプリフォーマットされた情報記録媒体を情報記録装置に組み込んだ場合、情報記録媒体に書き込まれている位相パターンが情報記録媒体の回転中心に対して偏心することがある。モータの回転中心からの半径方向においてヘッドが静止していても、偏心があると、トラック位置の情報である位相信号は一定ではなく、正弦波状に変動してしまう。
【００３２】
近時の情報記録媒体ではトラック密度の増大が著しく、この密度増大に伴って、同じ偏心量でも、偏心に伴う位相信号の変動量は相対的に大きくなる。また、同じトラック密度でも、偏心量が大きいほど位相信号の変動量も大きくなる。
【００３３】
偏心に伴う位相信号の変動が生じると、トラッキング制御を正しく遂行することができなくなる。したがって、位相パターンの偏心に起因して生じる位相値配列φ（ｉ）の変動を補償する必要がある。その対策として、次のような方式がある。
【００３４】
あらかじめ、偏心に起因する位相パターンの変動量を計測し、偏心量との関係を特定する。そのために、情報記録媒体を情報記録装置に組み込んだ後、ヘッドを機械的に固定して位相値配列を求める。
【００３５】
図１０（ａ）は復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′が偏心に起因して正弦波状に変動している様子を示す。変動が静止しているときは、偏心がなければ、この復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′は一定値に保たれるはずのものである。しかし、偏心のため正弦波状に変動している。図１０（ｂ）はヘッドが情報記録媒体から再生した位相信号波形Ｓｗを示す。図６に示すような位相パターンの性質上、ヘッドが再生する位相信号波形は図１０（ｂ）のＳｗとなり、Ｓｕ′は直接には検出できない。しかし、偏心補償に必要なのは、図１０（ａ）に示す位相信号波形Ｓｕ′の方である。そこで、検出した位相信号波形Ｓｗから元の位相信号波形Ｓｕ′を復元する。この位相信号波形Ｓｕ′を正しく復元できれば、偏心に対する補償が正確に行える。
【００３６】
測定された位相信号波形Ｓｗは復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′を畳み込んだ状態となっている。位相信号波形Ｓｕ′のデータ配列の各値を２πで除した余りの値の配列が、測定で実際に得られる畳み込み状態の位相信号波形Ｓｗとなっている。
【００３７】
ここで、畳み込みについて補足する。図６に示す両位相パターン５，６は情報記録媒体１の半径方向における繰り返しパターンとなっている。その詳しい様子を図７に示す。ヘッドが走査軌跡４ｐを通過するときの両再生信号７ａ，７ｂの位相パターン９ｐと、ヘッドが走査軌跡４ｒを通過するときの両再生信号７ａ，７ｂの位相パターン９ｒとは、パターンとしては同一のものである。その理由は、走査軌跡４ｐと両位相パターン５，６との交点（例えば点Ｐ１）の周方向における位置と、走査軌跡４ｒと両位相パターン５，６との交点（例えば点Ｒ１）の周方向における位置とが同じになっているからである。走査軌跡４ｐと走査軌跡４ｒとの中間の走査軌跡４ｑに対応する両再生信号７ａ，７ｂの位相パターン９ｑは、上記両位相パターン９ｐ，９ｒの中間に位置する。このように、位相パターンは繰り返される。
【００３８】
両位相パターン５，６の周方向におけるピッチをＳ、位相パターン５の半径方向に対する傾斜角度をθとする。再生信号が同一パターンとなる半径方向のピッチをＲとすると、
Ｒ＝Ｓ／ｔａｎθ ………………………………………………………（８）
情報記録媒体１の基準位置から半径方向に沿ってピッチＲごとに区切った位置の順位に積上げ係数ｋを与える。すると、ｋ番目の区切り位置は、ｋ×Ｒである。
【００３９】
いま、図１１に示すように、ｋ番目の区切り位置と（ｋ＋１）番目の区切り位置との間にある走査軌跡位置をＵ（ｉ）とし、この走査軌跡位置Ｕ（ｉ）のｋ番目区切り位置から半径方向外方への変位量をＷ（ｉ）とすると、
Ｕ（ｉ）＝ｋ×Ｒ＋Ｗ（ｉ） ………………………………………（９）
で表すことができる。同様に、
Ｕ（ｉ−１）＝（ｋ−１）×Ｒ＋Ｗ（ｉ−１） ………………（１０）
Ｕ（ｉ＋１）＝（ｋ＋１）×Ｒ＋Ｗ（ｉ＋１） ………………（１１）
であると仮定する。ヘッドによって検出するのは、Ｗ（ｉ−１），Ｗ（ｉ），Ｗ（ｉ＋１）であり、実際の走査軌跡位置Ｕ（ｉ−１）は検出値Ｗ（ｉ−１）から演算によって求められ、走査軌跡位置Ｕ（ｉ），Ｕ（ｉ＋１）もそれぞれ検出値Ｗ（ｉ），Ｗ（ｉ＋１）から求められる。Ｗ（ｉ−１），Ｗ（ｉ），Ｗ（ｉ＋１）はいずれも、０以上でＲ未満の範囲にある。
【００４０】
ここで、繰り返しの周期性をもつことから、Ｒを２πに換算する。これには、Ｒで除するとともに、２πを掛ける。つまり、
２π＝Ｒ×２π／Ｒ ………………………………………………（１２）
Ｐｕ（ｉ）＝Ｕ（ｉ）×２π／Ｒ ………………………………（１３）
Ｐｗ（ｉ）＝Ｗ（ｉ）×２π／Ｒ ………………………………（１４）
で置き換える。すると、上式は、
Ｐｕ（ｉ−１）＝２π×（ｋ−１）＋Ｐｗ（ｉ−１） ………（１５）
Ｐｕ（ｉ）＝２π×ｋ＋Ｐｗ（ｉ） ……………………………（１６）
Ｐｕ（ｉ＋１）＝２π×（ｋ＋１）＋Ｐｗ（ｉ＋１） ………（１７）
となる。その様子を図１２に示す。Ｐｗ（ｉ−１），Ｐｗ（ｉ），Ｐｗ（ｉ＋１）が検出される値である。Ｐｗ（ｉ−１），Ｐｗ（ｉ），Ｐｗ（ｉ＋１）はいずれも、０以上で２π未満の範囲にある。
【００４１】
図１０（ｂ）に示す測定された位相信号波形Ｓｗは、検出値Ｐｗ（ｉ−１），Ｐｗ（ｉ），Ｐｗ（ｉ＋１）等の集合である。
【００４２】
測定された位相信号波形Ｓｗから元の滑らかな位相信号波形Ｓｕ′を復元する処理を「アンラップ」ともいう。本明細書では、アンラップのことを端的に“復元”と称することにする。具体的には、一般的に図１３に示すような操作を行う。
【００４３】
Ｐｗ（ｉ）は、測定された位相信号波形Ｓｗのデータ配列である。Ｐｕ（ｉ）は、復元されるべき位相信号波形Ｓｕのデータ配列である。
【００４４】
図１３に示すステップＳ７１において、測定で得られた畳み込み状態のデータ列Ｐｗ（ｉ）を入力する。ウェッジの数をＮとし、ウェッジをカウントするのに変数ｉを用意する。測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）は、すべてのウェッジについてのものであり、これは、ｉ＝１からｉ＝Ｎで表される。
【００４５】
次に、ステップＳ７２において、変数ｉと積上げ係数ｋ（ｉ）を初期化する。ここで、積上げ係数ｋ（ｉ）は位相を２πずつ加減算するためのカウント値であり、その初期値をｋ0とする。積上げ係数ｋ（ｉ）は整数（自然数）である。
【００４６】
次に、ステップＳ７３において、上記の測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）に対して、隣接する位相データについて差分処理を行い、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。すなわち、
ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１） ……………………（１８）
の演算を、変数ｉ＝１からｉ＝Ｎまでのすべてのウェッジについて実行し、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。
【００４７】
次に、ステップＳ７４において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の各データが“π”よりも大きい区分領域に属するか否かを判断する。差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の値が“π”より大きい区分領域に属するならば、ステップＳ７５に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−１）を行った上で、ステップＳ７８に進む。
【００４８】
ステップＳ７４の判断が否定的となるときはステップＳ７６に進んで、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の各データが“−π”よりも小さい区分領域に属するか否かを判断する。そして、“−π”より小さい区分領域に属するならば、ステップＳ７７に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋１）を行った上で、ステップＳ７８に進む。
【００４９】
差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の各データが“−π”以上で“π”以下の区分領域に属するときは、積上げ係数ｋ（ｉ）は変更することなく、ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）のままステップＳ７８に進む。
【００５０】
次に、ステップＳ７８において、現在の処理対象の測定された畳み込み状態のデータ列Ｐｗ（ｉ）に２π×ｋ（ｉ）を加えた値を復元された位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）とする。
【００５１】
Ｐｕ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） ……………………（１９）
次に、ステップＳ７９において、処理対象を１つ進めるために、変数ｉをインクリメントする。そして、ステップＳ８０において、インクリメント後の変数ｉの値がＮに達していないか、つまりまだ処理対象が残っているかを判断する。残っているときは、ステップＳ７３に戻って、次の対象について同様の処理を実行する。すべての測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）について処理を終えると、ステップＳ８１に進み、最終的に復元された位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を取得する。
【００５２】
以上によって、測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）から本来のトラック位置を表す位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を復元することができる。
【００５３】
図１３の動作を視覚的に分かりやすくするために、図１４、図１５を示す。
【００５４】
図１４は復元すべき元の位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）が減少する場合を説明する。データ列Ｐｕ（ｉ）が図１４（ａ）のようにウェッジ番号ｉの増加とともに漸減するとする。ｋ番目の区分領域Ａ（ｋ）にあった状態からｋ番目の区切り位置を越えて、（ｋ−１）番目の区分領域Ａ（ｋ−１）まで減少したとする。
【００５５】
図１４（ｂ）は測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）を示す。Ｐｗ（ｉ）は０〜２πの範囲内で変化する。データ列Ｐｕ（ｉ）が減少するのに伴ってデータ列Ｐｗ（ｉ）も減少するが、データ列Ｐｕ（ｉ）が区切り位置ｋを越えると、データ列Ｐｗ（ｉ）は一気に立ち上がり、そこから再び減少する。このように、データ列Ｐｕ（ｉ）とデータ列Ｐｗ（ｉ）とはリニアな関係ではない。
【００５６】
図１４（ｃ）はデータ列Ｐｗ（ｉ）における差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）を示している。データ列Ｐｕ（ｉ）が漸減であるので、差分ｄＰｗ（ｉ）は基本的にはマイナス値をとるが、区切り位置ｋを越えるときにはプラス値に転換する。そのとき、一般的傾向として、差分ｄＰｗ（ｉ）は“π”よりも大きくなる。差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）＞πは、原則として、区切り位置を上から下へ横切ったことと等価である。したがって、図１３のステップＳ７４からステップＳ７５のように、積上げ係数ｋ（ｉ）をデクリメントする必要がある。
【００５７】
図１５は復元すべき元の位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）が増加する場合を説明する。データ列Ｐｕ（ｉ）が図１５（ａ）のようにウェッジ番号ｉの増加とともに漸増するとする。ｋ番目の区分領域Ａ（ｋ）にあった状態からｋ番目の区切り位置を越えて、（ｋ＋１）番目の区分領域Ａ（ｋ＋１）まで増加したとする。
【００５８】
データ列Ｐｕ（ｉ）が増加するのに伴って、図１５（ｂ）に示すように、データ列Ｐｗ（ｉ）も増加するが、データ列Ｐｕ（ｉ）が区切り位置ｋを越えると、データ列Ｐｗ（ｉ）は一気に立ち下がり、そこから再び増加する。この場合も、データ列Ｐｕ（ｉ）とデータ列Ｐｗ（ｉ）とはリニアな関係ではない。Ｐｗ（ｉ）は０〜２πの範囲内で変化する。
【００５９】
データ列Ｐｗ（ｉ）における差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）は、図１５（ｃ）に示すように、データ列Ｐｕ（ｉ）が漸増であるので、基本的にはプラス値をとるが、区切り位置ｋを越えるときにはマイナス値に転換する。そのとき、一般的傾向として、差分ｄＰｗ（ｉ）は“−π”よりも小さくなる（絶対値は大きくなる）。差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）＜−πは、原則として、区切り位置を下から上へ横切ったことと等価である。したがって、図１３のステップＳ７６からステップＳ７７のように、積上げ係数ｋ（ｉ）をインクリメントする必要がある。
【００６０】
ところで、図１３に示すような一般的な位相復元手順では、トラック密度に対する位相パターンの偏心量が相対的に大きく、復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が大きい場合、位相の復元を正しく行うことができないという問題が生じる。それは次の理由による。振幅が小さいと、ある区分領域Ａ（ｋ）から区切り位置を越えるときに、１つ上または下の区分領域Ａ（ｋ＋１），Ａ（ｋ−１）へ移行する。一方、振幅が大きいと、２つ上または２つ下の区分領域Ａ（ｋ＋２），Ａ（ｋ−２）へ移行する可能性がある。しかしながら、図１３の処理は、そのことに対応していない。偏心量が大きくなるに従って、積上げ係数ｋ（ｉ）がインクリメントまたはデクリメントの１方向で偏ってしまう傾向がある。
【００６１】
図１６は、そのことを示すシミュレーション結果である。図１６（ａ）は復元されるべき正弦波状の位相信号波形Ｓｕ′として振幅１７０ｒａｄのものを示し、図１６（ｂ）はヘッドによって測定される２πで畳み込まれた位相信号波形Ｓｗを示す。そして、図１６（ｃ）は図１３に示した一般的な手順によって復元された位相信号波形Ｓｕを示す。図１６（ｃ）に示すように、復元された位相信号波形Ｓｕは滑らかでなく、また振幅も復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′に比べて小さい。このように、図１３の方式の復元手順では、位相パターンの偏心量が大きい場合には、位相信号波形Ｓｕ′を正しく復元できない。
【００６２】
そこで、位相パターンの偏心量が大きくても、測定された位相信号波形から元の位相信号波形を正しく復元することが重要となる。これを実現する本発明の実施の形態１について以下に説明する。
【００６３】
図１は本発明の実施の形態１の情報記録装置における位相情報信号の再生方法の手順を示すフローチャート、図２は図１のフローチャートのステップＳ１３の位相復元処理の詳しい手順を示すフローチャート、図３は動作説明に用いる波形図、図４は本実施の形態の位相情報信号の再生方法が適用される情報記録装置の概略構成を示す平面図である。本実施の形態において、図５〜図７および図９も適用される。
【００６４】
図４において、１は情報記録媒体（磁気ディスク）、８は情報記録媒体１をその中心で軸支して高速回転で駆動するスピンドルモータ、１０はヘッドアクチュエータである。ヘッドアクチュエータ１０は、回動軸１１に軸支されたアクチュエータアーム１２と、アクチュエータアーム１２に連設されて回動軸１１の反対側に位置するコイルアーム１４と、コイルアーム１４に取り付けられたコイル１３と、アクチュエータアーム１２の遊端側に基端部が取り付けられたスライダ支持ビーム１５と、スライダ支持ビーム１５の遊端側に取り付けられた薄膜圧電体を利用した微動アクチュエータ１６と、スライダ支持ビーム１５の先端部に取り付けられ、微動アクチュエータ１６によって微小変位の駆動制御を受けるスライダ１７と、スライダ１７に搭載された記録／再生ヘッド１８などを備えている。１９はコイル１３に対向して筐体に取り付けられた永久磁石、２０はヘッド位置決め制御部である。
【００６５】
ヘッド位置決め制御部２０は、コイル１３に駆動電流を供給することにより、ヘッドアクチュエータ１０を回動軸１１周りに揺動し、シーク動作を行う。ヘッドアクチュエータ１０の先端のスライダ１７は、高速回転する情報記録媒体１に微小間隔を隔てて対向し、ヘッド１８は情報記録媒体１からプリフォーマット情報信号を再生し、ヘッド位置決め制御部２０に送出する。再生するプリフォーマット情報信号には、トラッキングサーボのための位相パターンによる再生信号が含まれる（図６、図７参照）。目標トラックに対してヘッド１８を位置決めするトラックフォローイング動作およびオフトラックしたときのトラッキング補正動作において、ヘッド位置決め制御部２０は、トラッキングサーボ用の再生信号に基づいて所定の演算を行って駆動信号を生成し、その駆動信号を微動アクチュエータ１６における薄膜圧電体素子に送出する。微動アクチュエータ１６の動作により、スライダ１７とともにヘッド１８を目標トラックに位置決め制御する。
【００６６】
図３（ａ）は復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′を示し、図３（ｂ）はそれを２πで畳み込んだ状態で測定された位相信号波形Ｓｗを示す。図３（ｃ）は測定された位相信号波形Ｓｗに対して図１のステップＳ１２の差分処理を実行して得られる位相信号波形Ｓｄｗを示し、図３（ｄ）は図１のステップＳ１３の位相復元処理を実行して得られる復元された差分の位相信号波形Ｓｄｕを示し、図３（ｅ）は図１のステップＳ１４の積分処理を実行して得られる位相信号波形Ｓｕを示す。
【００６７】
以下、図１および図２のフローチャートに従って、本実施の形態の情報記録装置における位相情報信号の再生方法を説明する。以下の動作は、ヘッド位置決め制御部２０によって実行される。
【００６８】
ステップＳ１１において、高速回転する情報記録媒体１におけるプリフォーマット情報信号をヘッド１８によってピックアップし、ヘッド位置決め制御部２０に入力する。ピックアップした信号には位相信号波形Ｓｗに対応した畳み込み状態のデータ列Ｐｗ（ｉ）が含まれている。このデータ列Ｐｗ（ｉ）は、ｉ＝１〜Ｎのすべてのウェッジについてのものである。
【００６９】
次に、ステップＳ１２において、上記の測定で得られたデータ列Ｐｗ（ｉ）に対して、隣接する位相データについて差分処理を行い、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。すなわち、
ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１） ……………………（２０）
の演算を、変数ｉ＝１からｉ＝Ｎまでのすべてのウェッジについて実行し、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。
【００７０】
次に、ステップＳ１３において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）に対して位相復元処理を実施し、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を得る。図３（ｃ）は差分データ列ｄＰｗ（ｉ）に対応した位相信号波形Ｓｄｗを示す。
【００７１】
以下、ステップＳ１３の詳しい動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２の処理の方式は図１３の処理の方式と同じである。ただし、処理の対象が、図１３の場合はデータ列Ｐｗ（ｉ）であるのに対して、図２の場合は差分データ列ｄＰｗ（ｉ）となっている。
【００７２】
図２のステップＳ２１において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を入力する。
【００７３】
次に、ステップＳ２２において、変数ｉと積上げ係数ｋ（ｉ）を初期化する。ここで、積上げ係数ｋ（ｉ）は位相を２πずつ加減算するためのカウント値であり、その初期値は条件に応じて適当な値ｋ0に設定される。
【００７４】
次に、ステップＳ２３において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）に対して、さらに隣接する位相データの差分δＰｗ（ｉ）をとる。このδＰｗ（ｉ）のことを２階差分と呼ぶことにする。
【００７５】
δＰｗ（ｉ）＝ｄＰｗ（ｉ）−ｄＰｗ（ｉ−１） ………………（２１）
である。
【００７６】
ステップＳ２４において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“π”よりも大きい区分領域に属するか否かを判断する。２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“π”より大きい区分領域に属するならば、ステップＳ２５に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−１）を行った上で、ステップＳ２８に進む。
【００７７】
ステップＳ２４の判断が否定的となるときはステップＳ２６に進んで、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”よりも小さい区分領域に属するか否かを判断する。２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”より小さい区分領域に属するならば、ステップＳ２７に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋１）を行った上で、ステップＳ２８に進む。
【００７８】
２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”以上で“π”以下の区分領域に属するときは、積上げ係数ｋ（ｉ）は変更することなく、ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）のままステップＳ２８に進む。
【００７９】
なお、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の範囲を、−２π＜δＰｗ（ｉ）＜２πと想定している。
【００８０】
次に、ステップＳ２８において、現在の処理対象の２階差分データ列δＰｗ（ｉ）に２π×ｋ（ｉ）を加えた値を復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）とする。
【００８１】
ｄＰｕ（ｉ）＝δＰｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） ………………（２２）
次に、ステップＳ２９において、処理対象を１つ進めるために、変数ｉをインクリメントする。そして、ステップＳ３０において、インクリメント後の変数ｉの値がＮに達していないか、つまりまだ処理対象が残っているかを判断する。残っているときは、ステップＳ２３に戻って、次の対象について同様の処理を実行する。すべての差分データ列ｄＰｗ（ｉ）について処理を終えると、ステップＳ３１に進み、最終的に復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を取得する。図３（ｄ）は復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）に対応した差分の位相信号波形Ｓｄｕを示す。この位相信号波形Ｓｄｕは、図３（ａ）の復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′を微分したものに相当している。
【００８２】
図２のステップＳ３１の次に図１のステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）に対して積分処理を実施する。積分処理は、平均値を減じたデータを積算するものである。すなわち、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）の平均値をＥａとし、差分（ｄＰｕ（ｉ）−Ｅａ）を、変数ｉについて積分することにより、積分結果のデータ列Ｐｕ（ｉ）を得る。
【００８３】
Ｐｕ（ｉ）＝Σ（ｄＰｕ（ｉ）−Ｅａ） …………………………（２３）
図３（ｅ）は積分結果のデータ列Ｐｕ（ｉ）に対応した位相信号波形Ｓｕを示す。
【００８４】
以上において、図３（ｄ）に示す差分の位相信号波形Ｓｄｕは図３（ａ）の復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の微分波形になっている。そして、図３（ｅ）に示す積分された位相信号波形Ｓｕは復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′に充分に近似した波形となっている。位相信号波形Ｓｕ′は本来のトラック位置を表すものである。
【００８５】
以上のように、本発明の実施の形態１の情報記録装置における位相情報信号の再生方法によれば、情報記録媒体上の位相パターンの偏心量が大きくても、測定された畳み込み状態の位相信号波形Ｓｗから本来のトラック位置を表す位相信号波形Ｓｕ′を正確に復元することができる。その結果、その偏心量と位相との関係を正確に検出でき、その関係を用いて偏心補償を行った上で、ヘッドのトラッキング制御を高精度に行うことができる。
【００８６】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１では、図１３の方式に比べて、復元の精度が大幅に改善されている。しかし、少数ながら複数のポイントで復元された位相信号波形Ｓｕに特異点が生じることも分かった。そこで、本発明の実施の形態２は、さらに復元の精度向上を図る。実施の形態２は、実施の形態１における図１のフローチャートを用い、さらに図２に代えて図８のフローチャートを用いるものである。
【００８７】
以下、図８のフローチャートに基づいて実施の形態２の情報記録装置における位相情報信号の再生方法を説明する。図８の処理の方式は図２の処理の方式に比べて、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の判断区分をより細かくしたものである。
【００８８】
ステップＳ４１〜Ｓ４３は図２のステップＳ２１〜Ｓ２３と同様である。
【００８９】
ステップＳ４４において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“３π”以上の区分領域に属するか否かを判断する。２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“３π”以上の区分領域に属するならば、ステップＳ４５に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を２減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−２）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９０】
また、ステップＳ４６において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“π”を超えて“３π”未満の区分領域に属するか否かを判断し、そうであれば、ステップＳ４７に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−１）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９１】
また、ステップＳ４８において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−３π”以上で“−π”未満の区分領域に属するか否かを判断し、そうであれば、ステップＳ４９に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋１）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９２】
また、ステップＳ５０において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−３π”未満の区分領域に属するか否かを判断し、そうであれば、ステップＳ５１に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を２増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋２）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９３】
２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”以上で“π”以下の区分領域に属するときは、積上げ係数ｋ（ｉ）は変更することなく、ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）のままステップＳ５２に進む。
【００９４】
なお、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の範囲は原理上、−４π＜δＰｗ（ｉ）＜４πである。
【００９５】
ステップＳ５２〜Ｓ５５は図２のステップＳ２８〜Ｓ３１と同様である。ステップＳ５５に続いて図１のステップＳ１４の積分処理へ進む。
【００９６】
図１３の方式と図１、図８の処理を行う実施の形態２の方式との比較をシミュレートした。例えばウェッジ数Ｎ＝５０の場合に、図１３の方式では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が２５ｒａｄまでは良好に復元できたが、２６ｒａｄでは復元された位相信号波形Ｓｕに波形乱れが生じた。これに対して、実施の形態２では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が１９９ｒａｄまでは良好に復元できた。
【００９７】
一般的に、復元可能な振幅は、図１３の方式の場合はウェッジ数Ｎに比例するのに対して、本実施の形態の方式によれば、Ｎ2に比例する。
【００９８】
また、例えばウェッジ数Ｎ＝１００の場合に、図１３の方式では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が５０ｒａｄまでは良好に復元できたが、５１ｒａｄでは復元された位相信号波形Ｓｕに波形乱れが生じた。これに対して、実施の形態２では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が７９６ｒａｄまでは良好に復元できた。
【００９９】
本発明の実施の形態２の方式によれば、トラック密度に対する位相パターンの偏心量がさらに大きくなっても、特異点を生じさせることなく、測定された畳み込み状態の位相信号波形Ｓｗから本来のトラック位置を表す位相信号波形Ｓｕ′をさらに高精度に復元することができる。
【０１００】
なお、上記のいずれの実施の形態においても、積分処理は、平均値を減じたデータを積算するものであったが、これ以外に、シンプソンの公式を用いて数値積分する方法や、復元された差分位相信号波形を近似の関数として推定し、そのパラメータから理論的な積分関数を求める方法も適用できる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によれば、位相サーボ方式を用いる情報記録装置において、２階差分データ列を用いて区分領域を判別し、積上げ係数を求めて差分データ列を復元し、さらに積分して位相情報データ列を復元するので、情報記録媒体上の位相パターンの偏心量が大きくても、畳み込み状態で測定された位相信号波形から本来のトラック位置を表す位相信号波形を正確に復元することができる。
【０１０２】
そして、この結果を用いれば、その偏心量と位相との関係を正確に検出できる。したがって、その関係を用いて偏心補償を行いながらヘッドのトラッキング制御を行えば、高精度なトラッキング制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１，２の情報記録装置における位相情報信号の再生方法の手順を示すフローチャート
【図２】本発明の実施の形態１における位相復元処理の詳しい手順を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態の情報記録装置における位相情報信号の再生方法の動作説明に用いる波形図
【図４】本発明の実施の形態の位相情報信号の再生方法が適用される情報記録装置の概略構成を示す平面図
【図５】本発明が適用される一例としてのプリフォーマット情報信号が書き込まれたディスク状の情報記録媒体を説明する平面図
【図６】位相サーボ方式を適用するためにディスク状の情報記録媒体に描かれた位相パターンを模式的に示す図
【図７】図６の位相パターンが繰り返しパターンとなっていることの詳しい様子を示す図
【図８】本発明の実施の形態２における位相復元処理の詳しい手順を示すフローチャート
【図９】位相情報信号の復調過程を示すフロー図
【図１０】復元されるべき位相信号波形と畳み込まれた位相信号波形との関係を示す波形図
【図１１】走査軌跡位置と変位量の関係を説明する図
【図１２】図１１を変換した図
【図１３】基礎的技術における位相信号復元方法の手順を示すフローチャート
【図１４】図１３の動作を分かりやすく示す図（減少時）
【図１５】図１３の動作を分かりやすく示す図（増加時）
【図１６】基礎的技術における情報記録装置における位相情報信号の再生方法の動作説明に用いる波形図
【符号の説明】
１ 情報記録媒体
２ａ 位相パターンが形成された第１の領域
２ｂ 位相パターンが形成された第２の領域
３ ウェッジ
４ 記録／再生ヘッドの走査軌跡
５ 第１の位相パターン
６ 第２の位相パターン
７ａ 第１の再生信号波形
７ｂ 第２の再生信号波形
８ スピンドルモータ
９ｐ〜９ｒ 位相パターン
１０ ヘッドアクチュエータ
１１ 回動軸
１２ アクチュエータアーム
１３ コイル
１４ コイルアーム
１５ スライダ支持ビーム
１６ 微動アクチュエータ
１７ スライダ
１８ 記録／再生ヘッド
１９ 永久磁石
２０ ヘッド位置決め制御部
Ｓｗ 測定した位相信号波形
Ｓｕ′ 復元されるべき位相信号波形
Ｓｄｗ 差分処理で得られる位相信号波形
Ｓｄｕ 位相復元処理で得られる差分の位相信号波形
Ｓｕ 積分処理で得られる位相信号波形
Ｐｗ（ｉ） 測定した畳み込み状態の位相情報のデータ列
ｄＰｗ（ｉ） 差分データ列
δＰｗ（ｉ） ２階差分データ列
ｄＰｕ（ｉ） 復元された差分データ列
Ｐｕ（ｉ） 積分で復元された位相情報データ列
Ｅａ 復元された差分データ列の平均値
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録装置において、情報記録媒体からヘッドによって読み取られる畳み込み状態の位相情報のデータ列に基づいて元の位相情報データ列を復元する位相情報信号の再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、磁気記録再生装置は、小型かつ大容量を実現するために、高記録密度化の傾向にある。代表的な磁気記録再生装置であるハードディスクドライブの分野においては、すでに面記録密度が１５Ｇbits／in2（２３．３Ｍbits／mm2）を超える装置が商品化されており、さらには４０Ｇbits／in2（６２．０Ｍbits／mm2）の実用化に向けて急速な技術進歩が認められる。近い将来、トラックピッチがサブミクロン領域に達するものと予想されている。
【０００３】
このような狭トラック化に際しては、ヘッドのトラッキングサーボ技術が重要となる。現在の磁気記録再生装置では、ディスク状の情報記録媒体に一定の角度間隔でトラッキング用サーボ信号やアドレス情報信号、再生クロック信号等のプリフォーマット情報信号が記録されている。ヘッドは、一定間隔でこれらの信号を再生することにより、ヘッドの位置を確認し、修正しながら正確に目標トラック上を走査する。
【０００４】
このようなトラッキングサーボの技術の１つに、再生信号パルスの時間情報すなわち位相情報をヘッドの位置情報とする位相サーボ方式が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−８３６４０号公報（第５頁、図６）
【特許文献２】
特開平１１−１４４２１８号公報（第８−１０頁、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにプリフォーマットされた情報記録媒体を情報記録装置に組み込んだ場合、情報記録媒体に書き込まれている位相パターンが情報記録媒体の回転中心に対して偏心することがある。この場合、ヘッドが静止していても、ヘッドがピックアップしたヘッドの位置情報である位相信号は一定ではなく、正弦波状に変動してしまう。そうなると、トラッキング制御を正しく遂行することができない。
【０００７】
したがって、情報記録媒体における位相パターンが偏心していることにより、回転中心に対するヘッドの相対的な位置関係に対して与える影響を補償する必要がある。
【０００８】
本発明は上記した課題の解決を図るべく創作したものであって、トラック密度に対する位相パターンの偏心量が大きくても、偏心に対する補償を高精度に行えるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
情報記録装置における位相情報信号の再生方法について、本発明は次のような手段を講じることにより、上記の課題を解決する。
【００１０】
情報記録媒体には、トラック位置検出のための位相パターンがあらかじめ記録されている。その位相パターンは半径方向での繰り返しパターンとなっている。この位相パターンの繰り返しがデータの畳み込みの原因となっている。
【００１１】
第１のステップにおいて、情報記録媒体上の位相パターンをヘッドによって読み取って位相情報のデータ列を取得する。この位相情報のデータ列は、復元されるべき位相情報データ列の各データを所定値（例えば２π）で除した余りの値である畳み込み状態のデータ列となっている。
【００１２】
次いで、第２のステップにおいて、前記読み取った畳み込み状態の位相情報のデータ列における隣接データの差分値をデータ列とする差分データ列を生成する。さらに、第３のステップにおいて、前記差分データ列における隣接データの差分値をデータ列とする２階差分データ列を生成する。そして、第４のステップにおいて、前記２階差分データ列において、各データがいずれの区分領域に属するかに応じて積上げ係数を算出した上で、畳み込みを元に戻す復元処理を行って復元された差分データ列を生成する。最後に、第５のステップにおいて、前記復元された差分データ列に対して積分処理を行って復元された位相情報データ列を取得する。
【００１３】
上記構成を、記号を用いて分かりやすく記述すると、次のように表現できる。
【００１４】
第１のステップで読み取った畳み込み状態の位相情報のデータ列をＰｗ（ｉ）とする（ｉ＝１，２…Ｎ）。最終的に復元されるべき位相情報データ列をＰｕ（ｉ）、積上げ係数をｋ（ｉ）、畳み込みの所定値をαとすると、
Ｐｕ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）＋α×ｋ（ｉ） …………………………（１）
と表すことができる。また、畳み込みは繰り返しを伴う。繰り返しの周期は２πで代表されるのが一般的である。そこで、α＝２πとすれば、
Ｐｕ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） ………………………（２）
である。
【００１５】
第２のステップで生成する差分データ列をｄＰｗ（ｉ）とすると、
ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１） ………………………（３）
である。第３のステップで生成する２階差分データ列をδＰｗ（ｉ）とすると、
δＰｗ（ｉ）＝ｄＰｗ（ｉ）−ｄＰｗ（ｉ−１） …………………（４）
である。第４のステップでは、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データがいずれの区分領域に属しているかを判断し、属する区分領域に応じて積上げ係数ｋ（ｉ）を調整する。例えば、第１の区分領域であれば、デクリメントし、第２の区分領域であれば現在値を保持し、第３の区分領域であればインクリメントするといった具合である。そして、求めた積上げ係数ｋ（ｉ）を用いて畳み込みを元に戻す復元処理を行う。これで得られる復元された差分データ列をｄＰｕ（ｉ）とすると、
ｄＰｕ（ｉ）＝δＰｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） …………………（５）
である。最後の第５のステップで復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を積分して復元された位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を得る。積分定数をγとして、
Ｐｕ（ｉ）＝ΣｄＰｕ（ｉ）＋γ ……………………………………（６）
となる。
【００１６】
このように、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）を用いて区分領域を判別し、積上げ係数ｋ（ｉ）を求めて差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を復元し、さらに積分して位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を復元するので、情報記録媒体上の位相パターンの偏心量が大きくても、畳み込み状態で測定された位相信号波形から本来のトラック位置を表す位相信号波形を正確に復元することができる。
【００１７】
そして、この結果を用いれば、その偏心量と位相との関係を正確に検出できる。したがって、その関係を用いて偏心補償を行いながらヘッドのトラッキング制御を行えば、高精度なトラッキング制御が可能になる。
【００１８】
上記において、前記区分領域の境界値については、これを“−π”および“π”とするモードが考えられる。また、別のモードとして、前記境界値を“−３π”，“−π”，“π”および“３π”とすることが考えられる。前者のモードでは復元された位相信号波形に一部滑らかさが失われる特異点が生じる場合があるが、後者のモードではそのような特異点の発生を抑制し、トラック位置を表す位相信号波形を高精度に復元することができる。
【００１９】
上記第５のステップにおける積分処理は、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）の平均値Ｅａを用い、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）から平均値Ｅａを減じたデータ列を数値積分することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる情報記録装置における位相情報信号の再生方法の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図５は位相サーボ方式を適用するために磁気ディスクなどの情報記録媒体１に描かれたパターンを模式的に示す。ディスク状の情報記録媒体１の情報記録面には、トラック位置の検出を行うための位相パターンが書き込まれた第１の領域２ａと第２の領域２ｂが設けられている。第１の領域２ａの位相パターンと第２の領域２ｂの位相パターンとは区別されている。第１の領域２ａと第２の領域２ｂの組が１つのウェッジ３を形成している。そのようなウェッジ３の多数が情報記録媒体１の中心を中心とする円周方向で等間隔に配列されている。４は記録／再生用のヘッド（図４のヘッド１８参照）が情報記録媒体１上を走査する軌跡の１つを表している。
【００２２】
図６は２種類の位相パターンを具体的に説明するものである。図６において、５は第１の領域２ａに記録されている第１の位相パターン、６は第２の領域２ｂに記録されている第２の位相パターンである。第１の位相パターン５と第２の位相パターン６とは、情報記録媒体１の半径方向に対して平行ではなく、所定の角度をもって傾斜している。第１の位相パターン５の傾斜の方向と第２の位相パターン６の傾斜の方向とは互いに逆となっている。情報記録媒体１が磁気ディスクの場合、図６に示すような磁気的位相パターンは、その位相パターンに対応した強磁性薄膜の配列パターンを有するマスター情報担体を用いて、磁気ディスクに磁気転写することによって容易に得ることができる。
【００２３】
図５においてヘッドが走査軌跡４上を走査すると、図６における第１の位相パターン５に対応した第１の再生信号波形７ａと第２の位相パターン６に対応した第２の再生信号波形７ｂとが得られる。第１の再生信号波形７ａも第２の再生信号波形７ｂもともに複数生成され、パルスが繰り返されることで検波が可能となっている。
【００２４】
ヘッドの走査軌跡４が半径方向で変化すると、第１の再生信号波形７ａおよび第２の再生信号波形７ｂは時間軸方向での位相が変化する。例えば、ヘッドが図６中の中央の走査軌跡４ｂ上を走査しているときの両再生信号７ａ，７ｂの位相は図示の状態である。ヘッドが半径方向外方の走査軌跡４ａを走査するときは、第１の再生信号波形７ａの位相は進み（左側にシフト）、第２の再生信号波形７ｂの位相は遅れる（右側にシフト）。そして、両再生信号波形７ａ，７ｂのパルス間隔βが大きくなる。逆に、ヘッドが半径方向内方の走査軌跡４ｃを走査するときは、第１の再生信号波形７ａの位相は遅れ（右側にシフト）、第２の再生信号波形７ｂの位相は進む（左側にシフト）。そして、パルス間隔βが小さくなる。
【００２５】
このように情報記録媒体１の半径方向におけるヘッドの位置変化に伴って、両再生信号波形７ａ，７ｂの位相が変化し、パルス間隔βも変化する。これに基づいて、ヘッドのオフトラック量を検知することができる。
【００２６】
ここで、本発明の実施の形態１の具体的な技術内容の説明に入る前に、理解を助けるために、基礎的技術について図９および図１０を用いて説明しておく。
【００２７】
図５に示す各ウェッジ３ごとにヘッドの位置に対応した位相を求める手順の基礎的技術を図９のフローチャートで説明する。
【００２８】
ステップＳ６１において、ウェッジ番号ｉに対応する再生信号の信号配列Ｖ（ｉ）を入力し、ステップＳ６２において、入力した信号配列Ｖ（ｉ）に基づいて第１の位相パターン５に対応する第１の再生信号波形７ａの信号配列を検波し、ステップＳ６３において、第１の再生信号波形７ａに対して位相復調を行い、ステップＳ６４において、第１の再生信号波形７ａに対応した位相値配列φａ（ｉ）を取得する。一方、ステップＳ６５において、入力した信号配列Ｖ（ｉ）に基づいて第２の位相パターン６に対応する第２の再生信号波形７ｂの信号配列を検波し、ステップＳ６６において、第２の再生信号波形７ｂに対して位相復調を行い、ステップＳ６７において、第２の再生信号波形７ｂに対応した位相値配列φｂ（ｉ）を取得する。そして、ステップＳ６８において、２つの位相値配列φａ（ｉ），φｂ（ｉ）の差分をとって、ウェッジ番号ｉにおける位相値配列φ（ｉ）を求める。すなわち、
φ（ｉ）＝φａ（ｉ）−φｂ（ｉ） …………………………………（７）
である。この位相値配列φ（ｉ）が図６のパルス間隔βに対応する。この位相値配列φ（ｉ）に基づいて、ヘッドのオフトラック量を検知し、それに基づいて、トラックフォローイングの自動制御を実行する。
【００２９】
なお、図９の差分としての位相値配列φ（ｉ）は図６のβに対応するが、トラッキング制御には、差分としての位相値配列φ（ｉ）を用いることに代えて、位相値配列φａ（ｉ），φｂ（ｉ）のいずれか一方のみを用いるのでもよい。差分としての位相値配列φ（ｉ）を用いれば、感度は２倍となる。
【００３０】
位相サーボ技術を用いるハードディスク装置では、磁気ディスクをハードディスク装置に組み込む前に、磁気ディスクに位相パターンが書き込まれている。
【００３１】
このようにプリフォーマットされた情報記録媒体を情報記録装置に組み込んだ場合、情報記録媒体に書き込まれている位相パターンが情報記録媒体の回転中心に対して偏心することがある。モータの回転中心からの半径方向においてヘッドが静止していても、偏心があると、トラック位置の情報である位相信号は一定ではなく、正弦波状に変動してしまう。
【００３２】
近時の情報記録媒体ではトラック密度の増大が著しく、この密度増大に伴って、同じ偏心量でも、偏心に伴う位相信号の変動量は相対的に大きくなる。また、同じトラック密度でも、偏心量が大きいほど位相信号の変動量も大きくなる。
【００３３】
偏心に伴う位相信号の変動が生じると、トラッキング制御を正しく遂行することができなくなる。したがって、位相パターンの偏心に起因して生じる位相値配列φ（ｉ）の変動を補償する必要がある。その対策として、次のような方式がある。
【００３４】
あらかじめ、偏心に起因する位相パターンの変動量を計測し、偏心量との関係を特定する。そのために、情報記録媒体を情報記録装置に組み込んだ後、ヘッドを機械的に固定して位相値配列を求める。
【００３５】
図１０（ａ）は復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′が偏心に起因して正弦波状に変動している様子を示す。変動が静止しているときは、偏心がなければ、この復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′は一定値に保たれるはずのものである。しかし、偏心のため正弦波状に変動している。図１０（ｂ）はヘッドが情報記録媒体から再生した位相信号波形Ｓｗを示す。図６に示すような位相パターンの性質上、ヘッドが再生する位相信号波形は図１０（ｂ）のＳｗとなり、Ｓｕ′は直接には検出できない。しかし、偏心補償に必要なのは、図１０（ａ）に示す位相信号波形Ｓｕ′の方である。そこで、検出した位相信号波形Ｓｗから元の位相信号波形Ｓｕ′を復元する。この位相信号波形Ｓｕ′を正しく復元できれば、偏心に対する補償が正確に行える。
【００３６】
測定された位相信号波形Ｓｗは復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′を畳み込んだ状態となっている。位相信号波形Ｓｕ′のデータ配列の各値を２πで除した余りの値の配列が、測定で実際に得られる畳み込み状態の位相信号波形Ｓｗとなっている。
【００３７】
ここで、畳み込みについて補足する。図６に示す両位相パターン５，６は情報記録媒体１の半径方向における繰り返しパターンとなっている。その詳しい様子を図７に示す。ヘッドが走査軌跡４ｐを通過するときの両再生信号７ａ，７ｂの位相パターン９ｐと、ヘッドが走査軌跡４ｒを通過するときの両再生信号７ａ，７ｂの位相パターン９ｒとは、パターンとしては同一のものである。その理由は、走査軌跡４ｐと両位相パターン５，６との交点（例えば点Ｐ１）の周方向における位置と、走査軌跡４ｒと両位相パターン５，６との交点（例えば点Ｒ１）の周方向における位置とが同じになっているからである。走査軌跡４ｐと走査軌跡４ｒとの中間の走査軌跡４ｑに対応する両再生信号７ａ，７ｂの位相パターン９ｑは、上記両位相パターン９ｐ，９ｒの中間に位置する。このように、位相パターンは繰り返される。
【００３８】
両位相パターン５，６の周方向におけるピッチをＳ、位相パターン５の半径方向に対する傾斜角度をθとする。再生信号が同一パターンとなる半径方向のピッチをＲとすると、
Ｒ＝Ｓ／ｔａｎθ ………………………………………………………（８）
情報記録媒体１の基準位置から半径方向に沿ってピッチＲごとに区切った位置の順位に積上げ係数ｋを与える。すると、ｋ番目の区切り位置は、ｋ×Ｒである。
【００３９】
いま、図１１に示すように、ｋ番目の区切り位置と（ｋ＋１）番目の区切り位置との間にある走査軌跡位置をＵ（ｉ）とし、この走査軌跡位置Ｕ（ｉ）のｋ番目区切り位置から半径方向外方への変位量をＷ（ｉ）とすると、
Ｕ（ｉ）＝ｋ×Ｒ＋Ｗ（ｉ） ………………………………………（９）
で表すことができる。同様に、
Ｕ（ｉ−１）＝（ｋ−１）×Ｒ＋Ｗ（ｉ−１） ………………（１０）
Ｕ（ｉ＋１）＝（ｋ＋１）×Ｒ＋Ｗ（ｉ＋１） ………………（１１）
であると仮定する。ヘッドによって検出するのは、Ｗ（ｉ−１），Ｗ（ｉ），Ｗ（ｉ＋１）であり、実際の走査軌跡位置Ｕ（ｉ−１）は検出値Ｗ（ｉ−１）から演算によって求められ、走査軌跡位置Ｕ（ｉ），Ｕ（ｉ＋１）もそれぞれ検出値Ｗ（ｉ），Ｗ（ｉ＋１）から求められる。Ｗ（ｉ−１），Ｗ（ｉ），Ｗ（ｉ＋１）はいずれも、０以上でＲ未満の範囲にある。
【００４０】
ここで、繰り返しの周期性をもつことから、Ｒを２πに換算する。これには、Ｒで除するとともに、２πを掛ける。つまり、
２π＝Ｒ×２π／Ｒ ………………………………………………（１２）
Ｐｕ（ｉ）＝Ｕ（ｉ）×２π／Ｒ ………………………………（１３）
Ｐｗ（ｉ）＝Ｗ（ｉ）×２π／Ｒ ………………………………（１４）
で置き換える。すると、上式は、
Ｐｕ（ｉ−１）＝２π×（ｋ−１）＋Ｐｗ（ｉ−１） ………（１５）
Ｐｕ（ｉ）＝２π×ｋ＋Ｐｗ（ｉ） ……………………………（１６）
Ｐｕ（ｉ＋１）＝２π×（ｋ＋１）＋Ｐｗ（ｉ＋１） ………（１７）
となる。その様子を図１２に示す。Ｐｗ（ｉ−１），Ｐｗ（ｉ），Ｐｗ（ｉ＋１）が検出される値である。Ｐｗ（ｉ−１），Ｐｗ（ｉ），Ｐｗ（ｉ＋１）はいずれも、０以上で２π未満の範囲にある。
【００４１】
図１０（ｂ）に示す測定された位相信号波形Ｓｗは、検出値Ｐｗ（ｉ−１），Ｐｗ（ｉ），Ｐｗ（ｉ＋１）等の集合である。
【００４２】
測定された位相信号波形Ｓｗから元の滑らかな位相信号波形Ｓｕ′を復元する処理を「アンラップ」ともいう。本明細書では、アンラップのことを端的に“復元”と称することにする。具体的には、一般的に図１３に示すような操作を行う。
【００４３】
Ｐｗ（ｉ）は、測定された位相信号波形Ｓｗのデータ配列である。Ｐｕ（ｉ）は、復元されるべき位相信号波形Ｓｕのデータ配列である。
【００４４】
図１３に示すステップＳ７１において、測定で得られた畳み込み状態のデータ列Ｐｗ（ｉ）を入力する。ウェッジの数をＮとし、ウェッジをカウントするのに変数ｉを用意する。測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）は、すべてのウェッジについてのものであり、これは、ｉ＝１からｉ＝Ｎで表される。
【００４５】
次に、ステップＳ７２において、変数ｉと積上げ係数ｋ（ｉ）を初期化する。ここで、積上げ係数ｋ（ｉ）は位相を２πずつ加減算するためのカウント値であり、その初期値をｋ0とする。積上げ係数ｋ（ｉ）は整数（自然数）である。
【００４６】
次に、ステップＳ７３において、上記の測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）に対して、隣接する位相データについて差分処理を行い、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。すなわち、
ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１） ……………………（１８）
の演算を、変数ｉ＝１からｉ＝Ｎまでのすべてのウェッジについて実行し、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。
【００４７】
次に、ステップＳ７４において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の各データが“π”よりも大きい区分領域に属するか否かを判断する。差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の値が“π”より大きい区分領域に属するならば、ステップＳ７５に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−１）を行った上で、ステップＳ７８に進む。
【００４８】
ステップＳ７４の判断が否定的となるときはステップＳ７６に進んで、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の各データが“−π”よりも小さい区分領域に属するか否かを判断する。そして、“−π”より小さい区分領域に属するならば、ステップＳ７７に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋１）を行った上で、ステップＳ７８に進む。
【００４９】
差分データ列ｄＰｗ（ｉ）の各データが“−π”以上で“π”以下の区分領域に属するときは、積上げ係数ｋ（ｉ）は変更することなく、ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）のままステップＳ７８に進む。
【００５０】
次に、ステップＳ７８において、現在の処理対象の測定された畳み込み状態のデータ列Ｐｗ（ｉ）に２π×ｋ（ｉ）を加えた値を復元された位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）とする。
【００５１】
Ｐｕ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） ……………………（１９）
次に、ステップＳ７９において、処理対象を１つ進めるために、変数ｉをインクリメントする。そして、ステップＳ８０において、インクリメント後の変数ｉの値がＮに達していないか、つまりまだ処理対象が残っているかを判断する。残っているときは、ステップＳ７３に戻って、次の対象について同様の処理を実行する。すべての測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）について処理を終えると、ステップＳ８１に進み、最終的に復元された位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を取得する。
【００５２】
以上によって、測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）から本来のトラック位置を表す位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）を復元することができる。
【００５３】
図１３の動作を視覚的に分かりやすくするために、図１４、図１５を示す。
【００５４】
図１４は復元すべき元の位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）が減少する場合を説明する。データ列Ｐｕ（ｉ）が図１４（ａ）のようにウェッジ番号ｉの増加とともに漸減するとする。ｋ番目の区分領域Ａ（ｋ）にあった状態からｋ番目の区切り位置を越えて、（ｋ−１）番目の区分領域Ａ（ｋ−１）まで減少したとする。
【００５５】
図１４（ｂ）は測定によるデータ列Ｐｗ（ｉ）を示す。Ｐｗ（ｉ）は０〜２πの範囲内で変化する。データ列Ｐｕ（ｉ）が減少するのに伴ってデータ列Ｐｗ（ｉ）も減少するが、データ列Ｐｕ（ｉ）が区切り位置ｋを越えると、データ列Ｐｗ（ｉ）は一気に立ち上がり、そこから再び減少する。このように、データ列Ｐｕ（ｉ）とデータ列Ｐｗ（ｉ）とはリニアな関係ではない。
【００５６】
図１４（ｃ）はデータ列Ｐｗ（ｉ）における差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）を示している。データ列Ｐｕ（ｉ）が漸減であるので、差分ｄＰｗ（ｉ）は基本的にはマイナス値をとるが、区切り位置ｋを越えるときにはプラス値に転換する。そのとき、一般的傾向として、差分ｄＰｗ（ｉ）は“π”よりも大きくなる。差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）＞πは、原則として、区切り位置を上から下へ横切ったことと等価である。したがって、図１３のステップＳ７４からステップＳ７５のように、積上げ係数ｋ（ｉ）をデクリメントする必要がある。
【００５７】
図１５は復元すべき元の位相情報データ列Ｐｕ（ｉ）が増加する場合を説明する。データ列Ｐｕ（ｉ）が図１５（ａ）のようにウェッジ番号ｉの増加とともに漸増するとする。ｋ番目の区分領域Ａ（ｋ）にあった状態からｋ番目の区切り位置を越えて、（ｋ＋１）番目の区分領域Ａ（ｋ＋１）まで増加したとする。
【００５８】
データ列Ｐｕ（ｉ）が増加するのに伴って、図１５（ｂ）に示すように、データ列Ｐｗ（ｉ）も増加するが、データ列Ｐｕ（ｉ）が区切り位置ｋを越えると、データ列Ｐｗ（ｉ）は一気に立ち下がり、そこから再び増加する。この場合も、データ列Ｐｕ（ｉ）とデータ列Ｐｗ（ｉ）とはリニアな関係ではない。Ｐｗ（ｉ）は０〜２πの範囲内で変化する。
【００５９】
データ列Ｐｗ（ｉ）における差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）は、図１５（ｃ）に示すように、データ列Ｐｕ（ｉ）が漸増であるので、基本的にはプラス値をとるが、区切り位置ｋを越えるときにはマイナス値に転換する。そのとき、一般的傾向として、差分ｄＰｗ（ｉ）は“−π”よりも小さくなる（絶対値は大きくなる）。差分ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１）＜−πは、原則として、区切り位置を下から上へ横切ったことと等価である。したがって、図１３のステップＳ７６からステップＳ７７のように、積上げ係数ｋ（ｉ）をインクリメントする必要がある。
【００６０】
ところで、図１３に示すような一般的な位相復元手順では、トラック密度に対する位相パターンの偏心量が相対的に大きく、復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が大きい場合、位相の復元を正しく行うことができないという問題が生じる。それは次の理由による。振幅が小さいと、ある区分領域Ａ（ｋ）から区切り位置を越えるときに、１つ上または下の区分領域Ａ（ｋ＋１），Ａ（ｋ−１）へ移行する。一方、振幅が大きいと、２つ上または２つ下の区分領域Ａ（ｋ＋２），Ａ（ｋ−２）へ移行する可能性がある。しかしながら、図１３の処理は、そのことに対応していない。偏心量が大きくなるに従って、積上げ係数ｋ（ｉ）がインクリメントまたはデクリメントの１方向で偏ってしまう傾向がある。
【００６１】
図１６は、そのことを示すシミュレーション結果である。図１６（ａ）は復元されるべき正弦波状の位相信号波形Ｓｕ′として振幅１７０ｒａｄのものを示し、図１６（ｂ）はヘッドによって測定される２πで畳み込まれた位相信号波形Ｓｗを示す。そして、図１６（ｃ）は図１３に示した一般的な手順によって復元された位相信号波形Ｓｕを示す。図１６（ｃ）に示すように、復元された位相信号波形Ｓｕは滑らかでなく、また振幅も復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′に比べて小さい。このように、図１３の方式の復元手順では、位相パターンの偏心量が大きい場合には、位相信号波形Ｓｕ′を正しく復元できない。
【００６２】
そこで、位相パターンの偏心量が大きくても、測定された位相信号波形から元の位相信号波形を正しく復元することが重要となる。これを実現する本発明の実施の形態１について以下に説明する。
【００６３】
図１は本発明の実施の形態１の情報記録装置における位相情報信号の再生方法の手順を示すフローチャート、図２は図１のフローチャートのステップＳ１３の位相復元処理の詳しい手順を示すフローチャート、図３は動作説明に用いる波形図、図４は本実施の形態の位相情報信号の再生方法が適用される情報記録装置の概略構成を示す平面図である。本実施の形態において、図５〜図７および図９も適用される。
【００６４】
図４において、１は情報記録媒体（磁気ディスク）、８は情報記録媒体１をその中心で軸支して高速回転で駆動するスピンドルモータ、１０はヘッドアクチュエータである。ヘッドアクチュエータ１０は、回動軸１１に軸支されたアクチュエータアーム１２と、アクチュエータアーム１２に連設されて回動軸１１の反対側に位置するコイルアーム１４と、コイルアーム１４に取り付けられたコイル１３と、アクチュエータアーム１２の遊端側に基端部が取り付けられたスライダ支持ビーム１５と、スライダ支持ビーム１５の遊端側に取り付けられた薄膜圧電体を利用した微動アクチュエータ１６と、スライダ支持ビーム１５の先端部に取り付けられ、微動アクチュエータ１６によって微小変位の駆動制御を受けるスライダ１７と、スライダ１７に搭載された記録／再生ヘッド１８などを備えている。１９はコイル１３に対向して筐体に取り付けられた永久磁石、２０はヘッド位置決め制御部である。
【００６５】
ヘッド位置決め制御部２０は、コイル１３に駆動電流を供給することにより、ヘッドアクチュエータ１０を回動軸１１周りに揺動し、シーク動作を行う。ヘッドアクチュエータ１０の先端のスライダ１７は、高速回転する情報記録媒体１に微小間隔を隔てて対向し、ヘッド１８は情報記録媒体１からプリフォーマット情報信号を再生し、ヘッド位置決め制御部２０に送出する。再生するプリフォーマット情報信号には、トラッキングサーボのための位相パターンによる再生信号が含まれる（図６、図７参照）。目標トラックに対してヘッド１８を位置決めするトラックフォローイング動作およびオフトラックしたときのトラッキング補正動作において、ヘッド位置決め制御部２０は、トラッキングサーボ用の再生信号に基づいて所定の演算を行って駆動信号を生成し、その駆動信号を微動アクチュエータ１６における薄膜圧電体素子に送出する。微動アクチュエータ１６の動作により、スライダ１７とともにヘッド１８を目標トラックに位置決め制御する。
【００６６】
図３（ａ）は復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′を示し、図３（ｂ）はそれを２πで畳み込んだ状態で測定された位相信号波形Ｓｗを示す。図３（ｃ）は測定された位相信号波形Ｓｗに対して図１のステップＳ１２の差分処理を実行して得られる位相信号波形Ｓｄｗを示し、図３（ｄ）は図１のステップＳ１３の位相復元処理を実行して得られる復元された差分の位相信号波形Ｓｄｕを示し、図３（ｅ）は図１のステップＳ１４の積分処理を実行して得られる位相信号波形Ｓｕを示す。
【００６７】
以下、図１および図２のフローチャートに従って、本実施の形態の情報記録装置における位相情報信号の再生方法を説明する。以下の動作は、ヘッド位置決め制御部２０によって実行される。
【００６８】
ステップＳ１１において、高速回転する情報記録媒体１におけるプリフォーマット情報信号をヘッド１８によってピックアップし、ヘッド位置決め制御部２０に入力する。ピックアップした信号には位相信号波形Ｓｗに対応した畳み込み状態のデータ列Ｐｗ（ｉ）が含まれている。このデータ列Ｐｗ（ｉ）は、ｉ＝１〜Ｎのすべてのウェッジについてのものである。
【００６９】
次に、ステップＳ１２において、上記の測定で得られたデータ列Ｐｗ（ｉ）に対して、隣接する位相データについて差分処理を行い、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。すなわち、
ｄＰｗ（ｉ）＝Ｐｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ−１） ……………………（２０）
の演算を、変数ｉ＝１からｉ＝Ｎまでのすべてのウェッジについて実行し、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を生成する。
【００７０】
次に、ステップＳ１３において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）に対して位相復元処理を実施し、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を得る。図３（ｃ）は差分データ列ｄＰｗ（ｉ）に対応した位相信号波形Ｓｄｗを示す。
【００７１】
以下、ステップＳ１３の詳しい動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２の処理の方式は図１３の処理の方式と同じである。ただし、処理の対象が、図１３の場合はデータ列Ｐｗ（ｉ）であるのに対して、図２の場合は差分データ列ｄＰｗ（ｉ）となっている。
【００７２】
図２のステップＳ２１において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）を入力する。
【００７３】
次に、ステップＳ２２において、変数ｉと積上げ係数ｋ（ｉ）を初期化する。ここで、積上げ係数ｋ（ｉ）は位相を２πずつ加減算するためのカウント値であり、その初期値は条件に応じて適当な値ｋ0に設定される。
【００７４】
次に、ステップＳ２３において、差分データ列ｄＰｗ（ｉ）に対して、さらに隣接する位相データの差分δＰｗ（ｉ）をとる。このδＰｗ（ｉ）のことを２階差分と呼ぶことにする。
【００７５】
δＰｗ（ｉ）＝ｄＰｗ（ｉ）−ｄＰｗ（ｉ−１） ………………（２１）
である。
【００７６】
ステップＳ２４において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“π”よりも大きい区分領域に属するか否かを判断する。２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“π”より大きい区分領域に属するならば、ステップＳ２５に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−１）を行った上で、ステップＳ２８に進む。
【００７７】
ステップＳ２４の判断が否定的となるときはステップＳ２６に進んで、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”よりも小さい区分領域に属するか否かを判断する。２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”より小さい区分領域に属するならば、ステップＳ２７に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋１）を行った上で、ステップＳ２８に進む。
【００７８】
２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”以上で“π”以下の区分領域に属するときは、積上げ係数ｋ（ｉ）は変更することなく、ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）のままステップＳ２８に進む。
【００７９】
なお、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の範囲を、−２π＜δＰｗ（ｉ）＜２πと想定している。
【００８０】
次に、ステップＳ２８において、現在の処理対象の２階差分データ列δＰｗ（ｉ）に２π×ｋ（ｉ）を加えた値を復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）とする。
【００８１】
ｄＰｕ（ｉ）＝δＰｗ（ｉ）＋２π×ｋ（ｉ） ………………（２２）
次に、ステップＳ２９において、処理対象を１つ進めるために、変数ｉをインクリメントする。そして、ステップＳ３０において、インクリメント後の変数ｉの値がＮに達していないか、つまりまだ処理対象が残っているかを判断する。残っているときは、ステップＳ２３に戻って、次の対象について同様の処理を実行する。すべての差分データ列ｄＰｗ（ｉ）について処理を終えると、ステップＳ３１に進み、最終的に復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）を取得する。図３（ｄ）は復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）に対応した差分の位相信号波形Ｓｄｕを示す。この位相信号波形Ｓｄｕは、図３（ａ）の復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′を微分したものに相当している。
【００８２】
図２のステップＳ３１の次に図１のステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）に対して積分処理を実施する。積分処理は、平均値を減じたデータを積算するものである。すなわち、復元された差分データ列ｄＰｕ（ｉ）の平均値をＥａとし、差分（ｄＰｕ（ｉ）−Ｅａ）を、変数ｉについて積分することにより、積分結果のデータ列Ｐｕ（ｉ）を得る。
【００８３】
Ｐｕ（ｉ）＝Σ（ｄＰｕ（ｉ）−Ｅａ） …………………………（２３）
図３（ｅ）は積分結果のデータ列Ｐｕ（ｉ）に対応した位相信号波形Ｓｕを示す。
【００８４】
以上において、図３（ｄ）に示す差分の位相信号波形Ｓｄｕは図３（ａ）の復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の微分波形になっている。そして、図３（ｅ）に示す積分された位相信号波形Ｓｕは復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′に充分に近似した波形となっている。位相信号波形Ｓｕ′は本来のトラック位置を表すものである。
【００８５】
以上のように、本発明の実施の形態１の情報記録装置における位相情報信号の再生方法によれば、情報記録媒体上の位相パターンの偏心量が大きくても、測定された畳み込み状態の位相信号波形Ｓｗから本来のトラック位置を表す位相信号波形Ｓｕ′を正確に復元することができる。その結果、その偏心量と位相との関係を正確に検出でき、その関係を用いて偏心補償を行った上で、ヘッドのトラッキング制御を高精度に行うことができる。
【００８６】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１では、図１３の方式に比べて、復元の精度が大幅に改善されている。しかし、少数ながら複数のポイントで復元された位相信号波形Ｓｕに特異点が生じることも分かった。そこで、本発明の実施の形態２は、さらに復元の精度向上を図る。実施の形態２は、実施の形態１における図１のフローチャートを用い、さらに図２に代えて図８のフローチャートを用いるものである。
【００８７】
以下、図８のフローチャートに基づいて実施の形態２の情報記録装置における位相情報信号の再生方法を説明する。図８の処理の方式は図２の処理の方式に比べて、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の判断区分をより細かくしたものである。
【００８８】
ステップＳ４１〜Ｓ４３は図２のステップＳ２１〜Ｓ２３と同様である。
【００８９】
ステップＳ４４において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“３π”以上の区分領域に属するか否かを判断する。２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“３π”以上の区分領域に属するならば、ステップＳ４５に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を２減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−２）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９０】
また、ステップＳ４６において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“π”を超えて“３π”未満の区分領域に属するか否かを判断し、そうであれば、ステップＳ４７に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１減じるデクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）−１）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９１】
また、ステップＳ４８において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−３π”以上で“−π”未満の区分領域に属するか否かを判断し、そうであれば、ステップＳ４９に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を１増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋１）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９２】
また、ステップＳ５０において、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−３π”未満の区分領域に属するか否かを判断し、そうであれば、ステップＳ５１に進んで、積上げ係数ｋ（ｉ）を２増やすインクリメント（ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）＋２）を行った上で、ステップＳ５２に進む。
【００９３】
２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の各データが“−π”以上で“π”以下の区分領域に属するときは、積上げ係数ｋ（ｉ）は変更することなく、ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ−１）のままステップＳ５２に進む。
【００９４】
なお、２階差分データ列δＰｗ（ｉ）の範囲は原理上、−４π＜δＰｗ（ｉ）＜４πである。
【００９５】
ステップＳ５２〜Ｓ５５は図２のステップＳ２８〜Ｓ３１と同様である。ステップＳ５５に続いて図１のステップＳ１４の積分処理へ進む。
【００９６】
図１３の方式と図１、図８の処理を行う実施の形態２の方式との比較をシミュレートした。例えばウェッジ数Ｎ＝５０の場合に、図１３の方式では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が２５ｒａｄまでは良好に復元できたが、２６ｒａｄでは復元された位相信号波形Ｓｕに波形乱れが生じた。これに対して、実施の形態２では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が１９９ｒａｄまでは良好に復元できた。
【００９７】
一般的に、復元可能な振幅は、図１３の方式の場合はウェッジ数Ｎに比例するのに対して、本実施の形態の方式によれば、Ｎ2に比例する。
【００９８】
また、例えばウェッジ数Ｎ＝１００の場合に、図１３の方式では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が５０ｒａｄまでは良好に復元できたが、５１ｒａｄでは復元された位相信号波形Ｓｕに波形乱れが生じた。これに対して、実施の形態２では復元されるべき位相信号波形Ｓｕ′の振幅が７９６ｒａｄまでは良好に復元できた。
【００９９】
本発明の実施の形態２の方式によれば、トラック密度に対する位相パターンの偏心量がさらに大きくなっても、特異点を生じさせることなく、測定された畳み込み状態の位相信号波形Ｓｗから本来のトラック位置を表す位相信号波形Ｓｕ′をさらに高精度に復元することができる。
【０１００】
なお、上記のいずれの実施の形態においても、積分処理は、平均値を減じたデータを積算するものであったが、これ以外に、シンプソンの公式を用いて数値積分する方法や、復元された差分位相信号波形を近似の関数として推定し、そのパラメータから理論的な積分関数を求める方法も適用できる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によれば、位相サーボ方式を用いる情報記録装置において、２階差分データ列を用いて区分領域を判別し、積上げ係数を求めて差分データ列を復元し、さらに積分して位相情報データ列を復元するので、情報記録媒体上の位相パターンの偏心量が大きくても、畳み込み状態で測定された位相信号波形から本来のトラック位置を表す位相信号波形を正確に復元することができる。
【０１０２】
そして、この結果を用いれば、その偏心量と位相との関係を正確に検出できる。したがって、その関係を用いて偏心補償を行いながらヘッドのトラッキング制御を行えば、高精度なトラッキング制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１，２の情報記録装置における位相情報信号の再生方法の手順を示すフローチャート
【図２】本発明の実施の形態１における位相復元処理の詳しい手順を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態の情報記録装置における位相情報信号の再生方法の動作説明に用いる波形図
【図４】本発明の実施の形態の位相情報信号の再生方法が適用される情報記録装置の概略構成を示す平面図
【図５】本発明が適用される一例としてのプリフォーマット情報信号が書き込まれたディスク状の情報記録媒体を説明する平面図
【図６】位相サーボ方式を適用するためにディスク状の情報記録媒体に描かれた位相パターンを模式的に示す図
【図７】図６の位相パターンが繰り返しパターンとなっていることの詳しい様子を示す図
【図８】本発明の実施の形態２における位相復元処理の詳しい手順を示すフローチャート
【図９】位相情報信号の復調過程を示すフロー図
【図１０】復元されるべき位相信号波形と畳み込まれた位相信号波形との関係を示す波形図
【図１１】走査軌跡位置と変位量の関係を説明する図
【図１２】図１１を変換した図
【図１３】基礎的技術における位相信号復元方法の手順を示すフローチャート
【図１４】図１３の動作を分かりやすく示す図（減少時）
【図１５】図１３の動作を分かりやすく示す図（増加時）
【図１６】基礎的技術における情報記録装置における位相情報信号の再生方法の動作説明に用いる波形図
【符号の説明】
１ 情報記録媒体
２ａ 位相パターンが形成された第１の領域
２ｂ 位相パターンが形成された第２の領域
３ ウェッジ
４ 記録／再生ヘッドの走査軌跡
５ 第１の位相パターン
６ 第２の位相パターン
７ａ 第１の再生信号波形
７ｂ 第２の再生信号波形
８ スピンドルモータ
９ｐ〜９ｒ 位相パターン
１０ ヘッドアクチュエータ
１１ 回動軸
１２ アクチュエータアーム
１３ コイル
１４ コイルアーム
１５ スライダ支持ビーム
１６ 微動アクチュエータ
１７ スライダ
１８ 記録／再生ヘッド
１９ 永久磁石
２０ ヘッド位置決め制御部
Ｓｗ 測定した位相信号波形
Ｓｕ′ 復元されるべき位相信号波形
Ｓｄｗ 差分処理で得られる位相信号波形
Ｓｄｕ 位相復元処理で得られる差分の位相信号波形
Ｓｕ 積分処理で得られる位相信号波形
Ｐｗ（ｉ） 測定した畳み込み状態の位相情報のデータ列
ｄＰｗ（ｉ） 差分データ列
δＰｗ（ｉ） ２階差分データ列
ｄＰｕ（ｉ） 復元された差分データ列
Ｐｕ（ｉ） 積分で復元された位相情報データ列
Ｅａ 復元された差分データ列の平均値
Claims (5)
- 情報記録媒体において半径方向での繰り返しパターンとしてあらかじめ記録されている位相パターンをヘッドによって読み取って位相情報のデータ列を取得する第１のステップと、
前記読み取った位相情報のデータ列における隣接データの差分値をデータ列とする差分データ列を生成する第２のステップと、
前記差分データ列における隣接データの差分値をデータ列とする２階差分データ列を生成する第３のステップと、
前記２階差分データ列において、各データがいずれの区分領域に属するかに応じて積上げ係数を算出した上で、畳み込みを元に戻す復元処理を行って復元された差分データ列を生成する第４のステップと、
前記復元された差分データ列に対して積分処理を行って復元された位相情報データ列を取得する第５のステップとを含む情報記録装置における位相情報信号の再生方法。 - 前記第１のステップにおける前記位相情報のデータ列は、復元されるべき位相情報データ列の各データを２πで除した余りの値である畳み込み状態のデータ列である請求項１に記載の情報記録装置における位相情報信号の再生方法。
- 前記第４のステップにおいて、前記区分領域の境界値を“−π”および“π”とする請求項２に記載の情報記録装置における位相情報信号の再生方法。
- 前記第４のステップにおいて、前記区分領域の境界値を“−３π”，“−π”，“π”および“３π”とする請求項２に記載の情報記録装置における位相情報信号の再生方法。
- 前記積分処理は、前記復元された位相情報データ列の各データから前記復元された位相情報データ列の平均値を減じたデータ列を生成し、前記生成したデータ列を数値積分することにより行う請求項１から請求項４までのいずれかに記載の情報記録装置における位相情報信号の再生方法。
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