JP3877133B2

JP3877133B2 - 信号再生方法及び記憶装置

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Publication number: JP3877133B2
Application number: JP2001040811A
Authority: JP
Inventors: 智章斉藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: US7292404B2; US20020141106A1; US20070171566A1; US20040233802A1; JP2002245735A; US7397630B2; US6785087B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号再生方法及び記憶装置に関し、特に制御系の位相余裕を改善するための信号再生方法及びそのような信号再生方法を採用する記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＡＩＤ（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＡｒｒａｙｏｆＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｉｓｋｓ）構成を有する記憶装置の場合、複数のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）が搭載されている。このような記憶装置では、同じタイミングで、あるＨＤＤではオントラック状態でライトを実行し、他のＨＤＤでは目的のシリンダへシークを実行するといったことがしばしば起こる。この場合、シークを実行しているＨＤＤの振動により、ライトを実行しているＨＤＤが揺らされてオフトラック状態となり、結果的に記憶装置の性能低下につながるといった問題が発生する。この問題は、「箱振動問題」又は「ロッカー振動問題」と呼ばれる。
【０００３】
近年の記憶装置では、トラック・パー・インチ（ＴＰＩ）の増加による記録密度の増加に伴い、小さな外乱に対しても簡単にオフトラック状態となりやすくなったことと、アクセスタイムの高速化に伴いヘッドの加速減速に大きな電流を流すようになり加振力が大きくなってきたこと等により、制御系の帯域を上げることで外乱を抑制することが必須となってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、記憶装置の再生系において、ヘッドの位置を制御するための信号を生成する演算処理には、必然的に演算ディレーを伴う。このため、制御系の位相余裕がこの演算ディレーにより浪費されてしまい、簡単には制御系のゲインを上げることができないという第１の問題があった。
【０００５】
又、単純に制御系のゲインを上げると、位相余裕がなくなってしまい、閉ループが発振してしまうという第２の問題があった。
【０００６】
尚、従来技術では、特に磁気ヘッドの速度が速くなると、早く、且つ、正確に速度を検出することが難しいという第３の問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、制御系の位相余裕を確保して、上記第１の問題、第２の問題及び/又は第３の問題を解決した信号再生方法及び記憶装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は、記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、再生されたサーボ情報から求めた該記録媒体上の該ヘッドの実位置から該ヘッドの推定位置を減算して予測誤差を求めるステップと、該予測誤差を、該ヘッドを駆動する電流値を計算する制御系にフィードバックするステップとを含むことを特徴とする信号再生方法によっても達成できる。本発明になる信号再生方法によれば、上記第２の問題を解決できる。
【００１１】
この場合、信号再生方法は、前記電流値を複数回に分けて出力するマルチレート制御時に、電流のマルチレート出力の前半部分に前記予測誤差のフィードバックを集中させるステップを更に含んでも良い。
【００１２】
上記の課題は、記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調ステップと、復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める速度取得ステップとを含むことを特徴とする信号再生方法によっても達成できる。本発明になる信号再生方法によれば、上記第３の問題を解決できる。
【００１５】
上記の課題は、記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、再生されたサーボ情報から求めた該記録媒体上の該ヘッドの実位置から該ヘッドの推定位置を減算して予測誤差を求める手段と、該予測誤差を、該ヘッドを駆動する電流値を計算する制御系にフィードバックするフィードバック手段とを備えたことを特徴とする記憶装置によっても達成できる。本発明になる記憶装置によれば、上記第２の問題を解決できる。
【００１６】
この場合、記憶装置は、前記電流値を複数回に分けて出力するマルチレート制御時に、電流のマルチレート出力の前半部分に前記予測誤差のフィードバックを集中させる制御手段を更に備えた構成としても良い。
【００１７】
上記の課題は、記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調手段と、復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める速度取得手段とを備えたことを特徴とする記憶装置によっても達成できる。本発明になる記憶装置によれば、上記第３の問題を解決できる。
【００１８】
従って、本発明によれば、制御系の位相余裕を確保することができ、演算ディレーを抑制したり、制御系のゲインを上げたりすることが可能となり、磁気ヘッドの速度が速くなっても、早く、且つ、正確に速度を検出することも可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明になる信号再生方法及び記憶装置の各実施例を、以下に図面と共に説明する。
【００２０】
【実施例】
図１は、本発明になる記憶装置の第１実施例を示すブロック図である。記憶装置の第１実施例は、本発明になる信号再生方法の第１実施例を採用する。本実施例では、本発明がＲＡＩＤ構成の磁気ディスク装置に適用されている。
【００２１】
図１において、磁気ディスク装置は、大略マイクロ・コントローラ・ユニットＭＣＵ１、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）２、ユーザロジック回路３、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）制御回路４、スピンドルモータ（ＳＰＭ）制御回路５、リード・ライトチャネル（ＲＤＣ）６、サーボ復調回路７及びディスクエンクロージャ（ＤＥ）８からなる。ディスクエンクロージャ８は、ＶＣＭ１１、ＳＰＭ１２、ヘッドＩＣ１３、磁気ヘッド１６を搭載されたアーム１４及び磁気ディスク１５からなる。尚、説明の便宜上、図１では磁気ディスク１５が１つしか図示されていないが、実際には複数設けられているので、ＶＣＭ１１、アーム１４及び磁気ヘッド１６も磁気ディスク１５の数に合わせて複数設けられている。
【００２２】
ヘッドＩＣ１３、リード・ライトチャネル６、サーボ復調回路７、ＤＳＰ２及びユーザロジック回路３は、再生系を構成する。又、制御系は、再生系に加え、ＶＣＭ制御回路４及びＳＰＭ制御回路５を有する。尚、記録系は、ＤＳＰ２、ユーザロジック回路３、リード・ライトチャネル６及びヘッドＩＣ１３により構成されるが、本発明とは直接関係がないので、その説明は省略する。更に、ＤＳＰ２、ユーザロジック回路３及びＶＣＭ制御回路４は、ＶＣＭ１１に供給する電流値を指示する回路手段を構成し、ヘッドＩＣ１３、リード・ライトチャネル６及びサーボ復調回路７は、磁気ディスク１５上の現在位置（ポジション）を復調する回路手段を構成する。
【００２３】
ＤＳＰ２は、例えばＭＣＵ１からのシーク命令をユーザロジック回路３経由で受け付ける。ＤＳＰ２は、シーク命令で指定されたシリンダ位置及びヘッド位置にアーム１４を移動させるための電流値を計算し、ＶＣＭ制御回路４に対して電流指示を行う。ＶＣＭ制御回路４は、ＶＣＭ１１を駆動するための電流を生成し、アーム１４は、電流値に従って移動する。指定されたシリンダ位置及びヘッド位置への移動動作が完了した後には、次の命令がＭＣＵ１から供給されるまで、その位置でオントラック動作を継続する。
【００２４】
ＳＰＭ制御回路５は、ＤＳＰ２からユーザロジック回路３を経由して指定された回転速度で磁気ディスク１５を回転させる制御信号を生成し、ＳＰＭ１２に供給する。これにより、磁気ディスク１５は、ＳＰＭ１２により指定された回転速度で回転される。
【００２５】
ヘッドＩＣ１３は、磁気ヘッド１６が磁気ディスク１５から読み取ったリード信号を増幅するアンプの役割を果たす。リード・ライトチャネル６は、リード信号のフィルタ処理、自動利得制御（ＡＧＣ）処理等を行い、信号波形を整形する。サーボ復調回路７は、リードチャネル６により整形された信号波形に対して、復調アルゴリズムに従って磁気ディスク１５上の現在位置（ポジション）の復調処理を行う。ＤＳＰ２は、サーボ復調回路７の復調結果に基いて、次に出力する電流値を決定する。このような閉ループにより、ＶＣＭ制御を行う。
【００２６】
図２は、磁気ディスク１５上のサーボ情報を説明する図である。同図に示すように、本実施例ではエンベデッド・サーボ（ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｅｒｖｏ）方式を採用するので、サーボ情報は、同図に示すように、磁気ディスク１５の半径方向上のサーボ領域１５−１に、データが記録されるデータ記録領域１５−２を区画するように記録されている。このように、サーボ情報は、磁気ディスク１５の一周中間欠的に記録されているので、再生信号からサーボ情報を復調するためのウィンドウとしてサーボゲート信号が生成される。サーボゲート信号の生成及び制御は、ユーザロジック回路３内の回路で行われる。又、１つのサーボ情報から次のサーボ情報が来るまでの時間を数える電圧制御発振器（ＶＣＯ）カウンタも、ユーザロジック回路３内に設けられている。このＶＣＯカウンタのリセット及びカウント最大値の設定や、サーボゲート信号のオン／オフのタイミング制御等は、ＤＳＰ２により行われる。
【００２７】
図３は、演算ディレーを説明するタイミングチャートである。同図中、（Ａ）はＶＣＯカウンタのカウント値、（Ｂ）はサーボゲート信号を示す。又、ＴＡは割り込み開始からポジション復調までの期間、ＴＢはポジション復調を行ってから電流値出力までの期間、ＴＣは電流値出力を行ってから次の割り込みが発生するまでの期間を示す。演算ディレーは、上記期間ＴＢに対応する。演算ディレーが大きくなると、制御系の位相余裕が浪費されてしまうので、演算ディレーはできるだけ小さくする必要がある。つまり、期間ＴＢ内で行われる演算処理を、最小限に抑えることが重要である。
【００２８】
図４は、再生系が行う処理の要部を説明するフローチャートである。同図は、図３中、期間ＴＢに行われるＤＳＰ２の処理を示す。
【００２９】
図４中、ステップＳ１で割込みが開始されると、ステップＳ２は、マトリクス計算を行う。マトリクス計算には、磁気ディスク装置内の電流に関する計算を行う電流計算と、磁気ディスク１５上の現在位置（ポジション）や磁気ヘッド１６の現在速度等を求めるオブザーバ計算とがある。ステップＳ３は、マトリクス計算の結果に基いてフィルタ計算を行い、ＶＣＭ１１を駆動するためにＶＣＭ制御回路４に指示する電流値を計算する。ステップＳ４は、計算された電流値をユーザロジック回路３に指示する。尚、期間ＴＢではマトリクス計算の電流計算のみを行い、期間ＴＣでマトリクス計算のオブザーバ計算を行うことで、処理時間をある程度短縮して演算ディレーを減少させることができる。
【００３０】
本実施例では、フィルタ計算の一部を期間ＴＡ及び/又は期間ＴＣで行い、フィルタ計算の残りの部分のみを期間ＴＢで行うことで、期間ＴＢで行われる演算の処理時間を更に短縮する。
【００３１】
ｎ次のフィルタ計算は、入力をｕ（ｋ）、出力をｙ（ｋ）とすると、次式（１）で表すことができる。式（１）中、ａ_ｉはフィルタ分母の係数、ｂ_ｉはフィルタ分子の係数を示す。
【００３２】
【数１】

式（１）
式（１）は、次式（２）の形で表すことができる。
【００３３】
【数２】

式（２）
従って、過去のサンプルに基いて行える次式（３）の計算を期間Ａ及び/期間Ｃで行い、ポジションを復調した後の期間Ｂでは現在のサンプルの復調結果を必要とする次式（４）の計算を行うことで、期間Ｂにおいて行われる演算の処理時間を大幅に短縮することができ、この処理時間の短縮効果は、フィルタの次数ｎが大きくなる程大きい。
【００３４】
【数３】

式（３）
【００３５】
【数４】

式（４）
更に、図５に示すように、過去のサンプルのシフト処理も、ＤＳＰ２に比較的大きな負荷を与えるので、このシフト処理も期間Ａ及び/又は期間Ｃで行うことにより、期間Ｂにおいて行われる演算の処理時間を更に短縮することができる。
【００３６】
図６は、フィルタ計算を説明するフローチャートである。同図中、ステップＳ１１は、ｙ（ｋ）＝ｂ_０ｕ（ｋ）+ｔｍｐ（ｋ）に設定する。ステップＳ１１は、第１のメイン計算を行う演算処理部分Ｓ２０を構成する。ステップＳ１２はｉ＝１に設定する。ステップＳ１３は、ｉがｎ以下であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ１４はｔｍｐ（ｋ+１）＝-ａ_ｉｙ（ｋ+１-ｉ）+ｂ_ｉｕ（ｋ+１-ｉ）を算出し、処理はステップＳ１３へ戻る。ステップＳ１３の判定結果がＮＯになると、処理はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１２〜Ｓ１４は、第２のメイン計算を行う演算処理部分Ｓ２１を構成する。
【００３７】
ステップＳ１６は、ｉ＝１に設定し、ステップＳ１７は、ｉがｎ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１７の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ１８は、ｙ（ｋ-ｉ）＝ｙ（ｋ-ｉ+１）及びｕ（ｋ-ｉ）＝ｕ（ｋ-ｉ+１）を算出し、処理はステップＳ１７へ戻る。ステップＳ１７の判定結果がＮＯになると、処理は終了する。ステップＳ１６〜Ｓ１８は、上記シフト処理を行うベクトルシフト処理部分Ｓ２２を構成する。
【００３８】
演算処理部分Ｓ２０のステップＳ１１は、期間ＴＢで実行される。演算処理部分Ｓ２１のステップＳ１２〜Ｓ１４は、期間ＴＡ及び/又は期間ＴＣで実行される。又、ベクトルシフト処理部分Ｓ２２のステップＳ１６〜Ｓ１８は、期間ＴＡ及び/又は期間ＴＣで実行される。
【００３９】
本実施例によれば、ポジション復調を行ってから電流値を出力するまでの期間Ｂには、フィルタ計算のうち、現在のサンプルでの復調結果を必要とする、１〜２割程度の演算処理のみを行うだけで良いため、演算ディレーを大幅に低減することができる。又、演算ディレーの低減効果は、フィルタの次数ｎが大きくなる程大きく、将来記憶装置の制御部及びフィルタ部が更に複雑化しても、演算ディレーを効果的に低減可能となる。
【００４０】
尚、フィルタ計算のうち、過去のサンプルに基いて行える残りの演算処理を行う期間は、時間的な余裕に応じて、期間Ａ及び/又は期間Ｃ内で行えば良い。
【００４１】
次に、本発明になる記憶装置の第２実施例を説明する。記憶装置の第２実施例は、本発明になる信号再生方法の第２実施例を採用する。本実施例では、本発明がＲＡＩＤ構成の磁気ディスク装置に適用されている。尚、記憶装置の第２実施例のブロック構成は、図１に示す第１実施例のブロック構成と同じであるため、その図示及び説明は省略する。
【００４２】
図７は、第２実施例の要部の動作を説明する機能ブロック図である。同図中、コントローラ２１は、ターゲットポジションを入力される減算器３１、対応する乗算係数Ｋｐ，Ｋｖ，Ｋｂ，Ｋｅを乗算する乗算器３２，３３，３４，３５、及び加算器３６，３７からなる。オブザーバ２２は、ＶＣＭモデル４１、減算器４２、対応する乗算係数Ｌｂ，Ｌｖ，Ｌｐを乗算する乗算器４３，４４，４５、及び加算器４６，４７からなる。コントローラ２１及びオブザーバ２２は、図１におけるＤＳＰ２に対応している。
【００４３】
加算器３７から出力されるコントローラ２１の出力ｕ（ｎ）は、説明の便宜上、図１におけるユーザロジック回路３及びＶＣＭ制御回路４を経由して得られる出力に対応するものとし、加算器２４及びオブザーバ２２のＶＣＭモデル４１に供給される。加算器２４には、加速度外乱も供給され、加算器２４の出力は制御対象２５に供給される。制御対象２５は、図１におけるＶＣＭ１１に対応する。
【００４４】
実ポジション計算部２０１は、図１における磁気ヘッド１６、ヘッドＩＣ１３、リード・ライトチャネル６及びサーボ復調回路７に対応し、求められた実ポジションをオブザーバ２２の減算器４２に供給される。これにより、ＶＣＭモデル４１から出力される推定ポジションは、減算器４２により実ポジションから減算され、減算器４２の出力は、予測誤差としてコントローラ２１の乗算器３５を介して加算器３７にフィードバックされる。
【００４５】
尚、加算器４６に入力されるＢｉａｓＢａｒ（ｎ）は予測バイアス、加算器４７に入力されるＶｅｌＢａｒ（ｎ）は予測速度、加算器４６から出力されるＢｉａｓＨａｔ（ｎ）は推定バイアス、加算器４７から出力されるＶｅｌＨａｔ（ｎ）は推定速度、乗算器４５から出力されるＰｏｓＨａｔ（ｎ）は推定ポジションを示す。ここで、Ｌを任意の係数とすると、推定値は、現在の予測値に対して予測誤差を用いて修正を施した（推定値＝予測値+（Ｌ×予測誤差））で表される。又、予測値は、バイアスについては予測値＝推定値であり、速度に関しては物理式のｖ＝ｖ０+ａｔに基いて算出される。従って、ＶｅｌＢａｒ（ｎ+１）＝ＶｅｌＨａｔ（ｎ）＋（ＢｉａｓＨａｔ（ｎ）＋ｕ（ｎ））×ｔｓで表され、ＢｉａｓＢａｒ（ｎ+１）＝ＢｉａｓＨａｔ（ｎ）で表される。
【００４６】
加速度外乱が全く無く、且つ、モデル化誤差が全く無い状態では、減算器４２から出力される予測誤差はゼロになる。そこで、本実施例では、予測誤差を外乱の一種とみなして、図７中太線で示すように、予測誤差をフィードバックするフィードバックパスを設けることで、制御系の位相余裕を浪費することなく、ゲインを上げることができる。言いかえると、従来の制御系と同等のゲインに設計した制御系の場合、本実施例によるといそう余裕を稼ぐことができる。又、本実施例は、従来の制御系に図７中太線で示すフィードバックパスを追加しただけの構成であるため、コントローラ２１の次数を増加する必要もなく、容易に実現可能である。
【００４７】
次に、第２実施例の変形例について、図８〜図１０と共に説明する。マルチレート制御は、１回のサーボ復調動作に対して、複数回に分けて電流をＶＣＭ１１に出力することで、より滑らかに磁気ヘッド１６の動きを制御するものである。上記第２実施例の予測誤差のフィードバックにおいて、このようなマルチレート制御を行っている場合には、更に位相余裕を改善することが望ましい。そこで、本変形例では、マルチレート出力の前半部分に予測誤差のフィードバックを集中させる。
【００４８】
図８は、第２実施例の変形例の要部を示す図である。同図に示すように、本変形例では、乗算器３５の入力側に、スイッチ３８が設けられている。スイッチ３８は、例えばコントローラ２１側に設けられる。例えば４倍マルチレート制御を行っている場合には、ＶＣＭ１１に出力される４発の電流値のうち、最初の１発目に対してのみ予測誤差フィードバックを行い、残りの３発の電流値に対しては予測誤差フィードバックを行わないように、スイッチ３８のオン/オフを制御する。この場合、乗算器３５の乗算係数Ｋｅは、ＶＣＭ１に出力される４発の電流値に対して均等に予測誤差フィードバックを行う場合に比べて、値を４倍程度に設定しておく。これにより、予測誤差が発生した場合には、できるだけ速く修正することができる。
【００４９】
図９は、第２実施例の変形例の動作を説明するタイミングチャートである。同図中、（Ａ）はサーボゲート信号、（Ｂ）はＶＣＭ制御回路４に対する電流指示値を示す。
【００５０】
又、図１０は、第２実施例の変形例の要部を示す機能ブロック図である。同図中、ＤＳＰ２は、実ポジション計算部２０１、推定ポジション計算部２０２、電流計算部２０３、Ｋｅフィードバックオン/オフ制御部２０４及びマルチレート制御部２０５からなる。破線で囲んだ推定ポジション計算部２０２、電流計算部２０３及びＫｅフィードバックオン/オフ制御部２０４からなる回路部分２０６は、図７に示すコントローラ２１及びオブザーバ２２に対応する。
【００５１】
実ポジション計算部２０１は、図７の場合と同様に、磁気ディスク１５上の実ポジションを計算して出力する。例えば４倍マルチレート制御の場合、実ポジション計算部２０１が１回動作するのに対して、回路部分２０６は４回動作する。推定ポジション計算部２０２は、図７のＶＣＭモデル４１の場合と同様に、磁気ディスク１５上の推定ポジションを計算して出力する。電流計算部２０３は、実ポジション及び推定ポジションを用いて、ＶＣＭ制御回路４に出力するべき電流指示値を計算して出力する。Ｋｅフィードバックオン/オフ制御部２０４は、４倍マルチレート制御であれば、ＶＣＭ制御部４に出力される４発の電流値のうち、最初の１発目に対してのみ予測誤差フィードバックを行い、残りの３発の電流値に対しては予測誤差フィードバックを行わないように、予測誤差フィードバックのオン/オフを制御する。マルチレート制御部２０５は、電流計算部２０３からの４発の電流指示値のうち、１発目の電流指示値は電流計算部２０３での計算が終了すると同時にＶＣＭ制御回路４に対して出力し、２発目〜４発目の電流指示値は保持し、ＶＣＯカウンタのカウント値に基いて電流値を出力する時間が来るとＶＣＭ制御回路４に対して電流値を出力する。
【００５２】
ところで、サーボカットからオントラック状態へ移行させる処理は、リゼロ処理と呼ばれる。図１１は、リゼロ処理を説明するフローチャートである。同図中、ステップＳ３１では、サーボ情報の復調を行わないサーボカット状態で、一定電流をＶＣＭ１１へ流すことで、磁気ヘッド１６を待機位置（又はリトラクト位置）に保持している。ステップＳ３１の状態でリゼロ処理が開始されると、ステップＳ３２及びステップＳ３３が並行して行われる。ステップＳ３２は、目隠しシークを行い、ステップＳ３３は、サーボマークロック確認を行う。目隠しシークは、磁気ヘッド１６の推定位置が正しいという前提で、推定位置に基いてシークを行うもので、ブラインドシークとも呼ばれる。サーボマークロック確認は、磁気ディスク１５上のサーボ情報のうちサーボマークの位置にロックすることで、サーボ情報を読み取る。ステップＳ３２及び３３の後、ステップＳ３４は、磁気ヘッド１６の現在速度を確認する。
【００５３】
ステップＳ３５は、ディスチャージ処理を行い、磁気ヘッド１６の速度がゼロになうような制御を行う。ステップＳ３６は、シリンダ情報（グレイコード）を用いて、磁気ヘッド１６の現在位置を確認する。ステップＳ３７は、ファイン制御を行い、磁気ヘッド１６の現在位置を磁気ディスク１５上の所望の位置に微調整する制御を行う。
【００５４】
上記リゼロ処理では、ステップＳ３４における現在速度の確認を速く、且つ、正確に行えることが重要である。しかし、磁気ディスク装置の記録密度が増大するにつれ、現在速度を早く、且つ、正確に確認することが、主に以下に説明する理由▲１▼〜▲３▼のために、難しくなってきている。
【００５５】
理由▲１▼：記録密度の増大に伴い、磁気ディスク１５上のサーボ情報が記録されるサーボ領域１５−１の占める割合を極力減らす必要があるため、１サーボフレーム内にシリンダ情報（フルグレイコード）を記録することができない。そこで、シリンダ情報は、複数のサーボフレームに分割して記録される。しかし、分割されたシリンダ情報を復調するには、インデックスを確定して現在何番目のサーボフレームに位置しているか等を把握する必要があるため、現在速度を確認するのに時間がかかりすぎてしまう。
【００５６】
理由▲２▼：磁気ディスク１５には、シリンダ情報に加えて、一定シリンダ数毎に同じパターンを繰り返すポジション情報が記録されている。そこで、ポジション情報に基いて、相対的な位置を復調することができる。しかし、例えば３２シリンダ毎に同じパターンが繰り返し記録されている場合、例えば３２シリンダ/サンプルと６４シリンダ/サンプルとは、３２シリンダ毎に同じパターンが繰り返すので、同じ速度に見えてしまう。このため、ポジション情報に基いて現在の速度を確認したのでは、正確な速度を得ることができない。
【００５７】
理由▲３▼：磁気ディスク装置の非動作時に、磁気ヘッド１６を待機位置に磁石を用いて保持するためのマグネットキャッチ力は、磁気ディスク装置の耐衝撃性能を向上するために強くなる傾向にある。このため、温度変化や経時変化等によりアーム１４の駆動力が目標値から少しずれただけでも、目隠しシークの途中で磁気ヘッド１６がマグネットキャッチ力により待機位置に戻されてしまたり、待機位置とは磁気ディスク１５の半径方向上反対方向にある限界位置まで到達してしまったりして、目隠しシークが正常に行われなくなってしまう。この結果、目隠しシークは、シーク終了時には磁気ヘッド１６が磁気ディスク１５上の所望の位置で止まっていることを想定しているにもかかわらず、実際にはかなりの速度で移動している可能性がある。
【００５８】
このように、上記の如き理由▲１▼〜▲３▼から、目隠しシーク後に磁気ヘッド１６の現在の速度を速く、且つ、正確に確認することは、非常に難しい。
【００５９】
そこで、磁気ヘッド１６の現在速度を速く、且つ、正確に検出可能な、本発明になる記憶装置の第３実施例を説明する。記憶装置の第３実施例は、本発明になる信号再生方法の第３実施例を採用する。本実施例では、本発明がＲＡＩＤ構成の磁気ディスク装置に適用されている。尚、記憶装置の第３実施例のブロック構成は、図１に示す第１実施例のブロック構成と同じであるため、その図示及び説明は省略する。
【００６０】
図１２は、本実施例で用いるサーボ情報のサーボトラックライタ（ＳＴＷ）パターンを説明する図である。ライト状態からサーボ情報を復調するためにリード状態に切り替わる際に、リード信号がトランジェントを持つために、直ちには正常なリードが行えない減少を、ライト・ツー・リード・トランジェントと言う。同図中、キャップ領域ＧＡＰは、このライト・ツー・リード・トランジェントを吸収するために設けられている。サーボマークＳＶＭＫは、サーボ情報の開始位置を示し、データ領域には存在しない特殊なパターンを有する。ポジション領域Ｐには、ポジション復調用の位相情報が記録されており、後述するように、ＥＶＥＮ１，ＯＤＤ１，ＥＶＥＮ２層からなる。領域ＨＳＣには、シリンダ番号、磁気ヘッドの番号、セクタ番号等が記録されている。
【００６１】
図１３は、ポジション領域Ｐ内におけるポジション復調用の位相情報の記録パターンを示す図である。同図中、水平方向の破線は隣接トラックの境界線を示し、斜めの実線は位相情報の最大値（山）を示し、斜めの破線は位相情報の最小値（谷）を示す。ＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層では、上記山谷のパターンがトラックに対してなす角度が同じであり、ＯＤＤ１層における角度とは異なるようになっている。位相情報の本来の用途は、ＯＤＤ１層とＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層との位相差から、磁気ヘッド１６の現在の位置、即ち、ポジションを復調するためである。磁気ヘッド１６が速度を持っている場合でも、ＯＤＤ層の中心を基準としてＯＤＤ層とＥＶＥＮ層との位相差が計算できるように、ポジション領域Ｐ内では、ＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層でＯＤＤ１層を挟む構成となっている。ポジションは、ＥＶＥＮ１層とＥＶＥＮ２層のベクトルの和とＯＤＤ１層のベクトルの位相を比較することで求められる。
【００６２】
図１４は、磁気ヘッド１６の速度がゼロの場合の位相差ゼロの状態を説明する図である。同図（Ａ）は、磁気ヘッド１６の走査軌跡を矢印で示し、同図（Ｂ）はＯＤＤ１層のベクトルＯ１とＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層のベクトルＥ１，Ｅ２の和を示す。この場合、ＯＤＤ１層とＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層との位相差はゼロである。
【００６３】
図１５は、磁気ヘッド１６の速度がゼロでない場合の位相差ゼロの状態を説明する図である。同図（Ａ）は、磁気ヘッド１６の走査軌跡を矢印で示し、同図（Ｂ）はＯＤＤ１層のベクトルＯ１とＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層のベクトルＥ１，Ｅ２の和を示す。この場合、ＯＤＤ１層とＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層との位相差はゼロである。
【００６４】
このように、ＥＶＥＮ１層のベクトルＥ１とＥＶＥＮ２層のベクトルＥ２の和を求め、ＯＤＤ１層のベクトルＯ１と比較することで、ＯＤＤ１層とＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２層との位相差が求められ、この位相差からポジションを復調することができる。しかし、図１５（Ｂ）中、ハッチングで示すベクトルＥ１，Ｅ２のなす角度は、磁気ヘッド１６の移動速度に比例する。そこで、本実施例では、ＥＶＥＮ１層とＥＶＥＮ２層との位相差を利用して、磁気ヘッド１６の現在速度を確認する。ただし、、ＥＶＥＮ１層とＥＶＥＮ２層との位相差から求めることのできる磁気ヘッド１６の速度は、スピンドルモータ１２の回転変動の影響をも含んでいるため、精度が比較的低い。従って、ＥＶＥＮ１層とＥＶＥＮ２層との位相差から求めることのできる磁気ヘッド１６の速度の精度は、ポジションの復調結果からと組み合わせることで向上することができる。つまり、例えば３２シリンダグループの場合、±１６シリンダ/サンプル以下の速度についてはポジションの復調結果を用いて速度を求め、それ以上の速度についてはＥＶＥＮ１層とＥＶＥＮ２層との位相差から求めれば良い。
【００６５】
図１６は、第３実施例の動作を説明するフローチャートである。同図に示す速度検出処理は、図１に示すＤＳＰ２により行われる。
【００６６】
図１６において、速度検出処理が開始されると、ステップＳ４１は、Ｐｅ１をＥＶＥＮ１層の位相に設定し、ステップＳ４２はＰｅ２をＥＶＥＮ２層の位相に設定する。ステップＳ４３は、速度変換係数をＫで示すと、磁気ヘッド１６の速度ＶｅｌＥＥをＶｅｌＥＥ＝Ｋ（Ｐｅ１-Ｐｅ２）から求める。ステップＳ４４は、速度ＶｅｌＥＥが十分小さいか否かを判定する。上記の如く、例えば３２シリンダグループの場合、速度ＶｅｌＥＥが±１６シリンダ/サンプル以下の速度であれば、ステップＳ４４の判定結果がＹＥＳとなり、±１６シリンダ/サンプルより大きな速度であれば、ステップＳ４４の判定結果がＮＯとなる。ステップＳ４４の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４５は、磁気ヘッド１６の速度を、復調した今回のポジションと前回のポジションとの差分から求め、処理は終了する。他方、ステップＳ４４の判定結果がＮＯであると、ステップＳ４６は、磁気ヘッド１６の速度が速度ＶｅｌＥＥであるものとし、処理は終了する。ステップＳ４６により磁気ヘッド１６の速度を求める場合、ステップＳ４５とは異なり、１サンプル内で速度を求めることができる。
【００６７】
本実施例によれば、磁気ヘッド１６の速度が比較的高い場合であっても、正しい速度を速く求めることができ、リゼロ処理の成功率を向上することができる。又、本実施例における速度検出処理は、リゼロ処理時に限らず、シークエラーが発生した際に磁気ヘッド１６を近隣シリンダで停止する処理等においても採用可能であり、磁気ヘッド１６が比較的高速で移動している場合の速度検出に適している。
【００６８】
尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
【００６９】
（付記１）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、
再生されたサーボ情報から、電流に関する電流計算と該記録媒体上の該ヘッドの位置及び速度に関するオブザーバ計算を行うマトリクス計算ステップと、
該マトリクス計算ステップの計算結果に基いて、該ヘッドを駆動する電流値を計算するフィルタ計算ステップとを含み、
該フィルタ計算ステップは、該ヘッドの位置を復調してから該電流値が出力されるまでの第１期間中、現在のサンプルの復調結果を必要とする演算のみを行い、過去のサンプルの復調結果を必要とする演算は該第１の期間以外の第２の期間中に行うことを特徴とする、信号再生方法。
【００７０】
（付記２）前記フィルタ計算ステップは、過去のサンプルを必要とするベクトルシフト処理を前記第２の期間中に行うことを特徴とする、（付記１）記載の信号再生方法。
【００７１】
（付記３）前記マトリクス計算ステップは、前記電流計算を前記第２の期間中に行い、前記オブザーバ計算を前記第２の期間中に行うことを特徴とする、（付記１）又は（付記２）記載の信号再生方法。
【００７２】
（付記４）前記第２の期間は、前記第１の期間の前及び／又は後のタイミングに設けられていることを特徴とする、（付記１）〜（付記３）のいずれか１項記載の信号再生方法。
【００７３】
（付記５）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、
再生されたサーボ情報から求めた該記録媒体上の該ヘッドの実位置から該ヘッドの推定位置を減算して予測誤差を求めるステップと、
該予測誤差を、該ヘッドを駆動する電流値を計算する制御系にフィードバックするステップとを含むことを特徴とする、信号再生方法。
【００７４】
（付記６）前記電流値を複数回に分けて出力するマルチレート制御時に、電流のマルチレート出力の前半部分に前記予測誤差のフィードバックを集中させるステップを更に含むことを特徴とする、（付記５）記載の信号再生方法。
【００７５】
（付記７）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、
該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調ステップと、
復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める速度取得ステップとを含むことを特徴とする、信号再生方法。
【００７６】
（付記８）前記速度取得ステップは、前記ヘッドの速度が一定以上の場合にのみ前記位相差に基いて速度を求めることを特徴とする、（付記７）記載の信号再生方法。
【００７７】
（付記９）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、
該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調ステップと、
復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める第１の速度取得ステップと、
今回及び前回復調された位置に基いて該ヘッドの速度を求める第２の速度取得ステップと、
一定速度以上の場合については該第１の速度取得ステップで求めた速度を採用し、該一定速度より小さい場合については該第２の速度取得ステップで求めた速度を採用するステップとを含むことを特徴とする、信号再生方法。
【００７８】
（付記１０）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、
再生されたサーボ情報から、電流に関する電流計算と該記録媒体上の該ヘッドの位置及び速度に関するオブザーバ計算を行うマトリクス計算手段と、
該マトリクス計算手段の計算結果に基いて、該ヘッドを駆動する電流値を計算するフィルタ計算手段とを備え、
該フィルタ計算手段は、該ヘッドの位置を復調してから該電流値が出力されるまでの第１期間中、現在のサンプルの復調結果を必要とする演算のみを行い、過去のサンプルの復調結果を必要とする演算は該第１の期間以外の第２の期間中に行うことを特徴とする、記憶装置。
【００７９】
（付記１１）前記フィルタ計算手段は、過去のサンプルを必要とするベクトルシフト処理を前記第２の期間中に行うことを特徴とする、（付記１０）記載の記憶装置。
【００８０】
（付記１２）前記マトリクス計算手段は、前記電流計算を前記第２の期間中に行い、前記オブザーバ計算を前記第２の期間中に行うことを特徴とする、（付記１０）又は（付記１１）記載の記憶装置。
【００８１】
（付記１３）前記第２の期間は、前記第１の期間の前及び／又は後のタイミングに設けられていることを特徴とする、（付記１０）〜（付記１２）のいずれか１項記載の記憶装置。
【００８２】
（付記１４）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、
再生されたサーボ情報から求めた該記録媒体上の該ヘッドの実位置から該ヘッドの推定位置を減算して予測誤差を求める手段と、
該予測誤差を、該ヘッドを駆動する電流値を計算する制御系にフィードバックするフィードバック手段とを備えたことを特徴とする、記憶装置。
【００８３】
（付記１５）前記電流値を複数回に分けて出力するマルチレート制御時に、電流のマルチレート出力の前半部分に前記予測誤差のフィードバックを集中させる制御手段を更に備えたことを特徴とする、（付記１４）記載の記憶装置。
【００８４】
（付記１６）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、
該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調手段と、
復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める速度取得手段とを備えたことを特徴とする、記憶装置。
【００８５】
（付記１７）前記速度取得手段は、前記ヘッドの速度が一定以上の場合にのみ前記位相差に基いて速度を求めることを特徴とする、（付記１６）記載の記憶装置。
【００８６】
（付記１８）記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、
該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調手段と、
復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める第１の速度取得手段と、
今回及び前回復調された位置に基いて該ヘッドの速度を求める第２の速度取得手段と、
一定速度以上の場合については該第１の速度取得手段で求めた速度を採用し、該一定速度より小さい場合については該第２の速度取得手段で求めた速度を採用する手段とを備えたことを特徴とする、記憶装置。
【００８７】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、制御系の位相余裕を確保することができる。ポジション復調を行ってからＶＣＭに対する電流値を出力するまでの期間に、フィルタ計算のうち、現在のサンプルでの復調結果を必要とする、１〜２割程度の演算処理のみを行う場合、演算ディレーを大幅に低減することができ、演算ディレーの低減効果は、フィルタの次数ｎが大きくなる程大きくなる。他方、予測誤差を外乱の一種とみなして、予測誤差をフィードバックするフィードバックパスを設ける場合、制御系の位相余裕を浪費することなく、ゲインを上げることができる。
【００８９】
ポジション領域内のＥＶＥＮ層の位相差に基いて磁気ヘッドの速度を求める場合、比較的高い速度であっても、正しい速度を速く求めることができ、リゼロ処理等の成功率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる記憶装置の第１実施例を示すブロック図である。
【図２】磁気ディスク上のサーボ情報を説明する図である。
【図３】演算ディレーを説明するタイミングチャートである。
【図４】再生系が行う処理の要部を説明するフローチャートである。
【図５】過去のサンプルのシフト処理を説明する図である。
【図６】フィルタ計算を説明するフローチャートである。
【図７】第２実施例の要部の動作を説明する機能ブロック図である。
【図８】第２実施例の変形例の要部を示す図である。
【図９】第２実施例の変形例の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１０】第２実施例の変形例の要部を示す機能ブロック図である。
【図１１】リゼロ処理を説明するフローチャートである。
【図１２】ＳＴＷパターンを説明する図である。
【図１３】ポジション復調用の位相情報の記録パターンを示す図である。
【図１４】磁気ヘッドの速度がゼロの場合の位相差ゼロの状態を説明する図である。
【図１５】磁気ヘッドの速度がゼロでない場合の位相差ゼロの状態を説明する図である。
【図１６】第３実施例の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ＭＣＵ
２ＤＳＰ
３ユーザロジック回路
４ＶＣＭ制御回路
７サーボ復調回路
１１ＶＣＭ
１５磁気ディスク
１６磁気ヘッド

Claims

記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する信号再生方法であって、
該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調ステップと、
復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める第１の速度取得ステップと、
今回及び前回復調された位置に基づいて該ヘッドの速度を求める第２の速度取得ステップと、
所定時間にヘッドが通過したシリンダ数が所定値以上の場合については該第１の速度取得ステップで求めた速度を採用し、該所定値より小さい場合については該第２の速度取得ステップで求めた速度を採用するステップとを含むことを特徴とする、信号再生方法。
記録媒体に記録されたサーボ情報をヘッドを用いて再生する再生手段と、
該記録媒体上の該ヘッドの実位置を復調するために該サーボ情報に含まれる位相情報を復調する位置復調手段と、
復調された位相情報の位相差に基いて該ヘッドの速度を求める第１の速度取得手段と、
今回及び前回復調された位置に基づいて該ヘッドの速度を求める第２の速度取得手段と、
所定時間にヘッドが通過したシリンダ数が所定値以上の場合については該第１の速度取得手段で求めた速度を採用し、該所定値より小さい場合については該第２の速度取得手段で求めた速度を採用する手段とを備えたことを特徴とする、記憶装置。