JP4022373B2 - 長手方向位置情報が書き込まれたテープサーボパターン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動的磁気情報記憶・検索取出しの技術に関するものである。より詳しくは、本発明はレコーダ機構の自動制御分野の技術に関する。さらに詳しくは、本発明はサーボパターンを用いた長手方向（長さ方向）位置測定の技術に関するものである。さらに特徴化して言うならば、本発明は長手方向位置情報を具有する磁気テープサーボパターンの技術に関するものであるが、これに限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
磁気テープ記録は音声及びデータ情報を記録するために長年にわたって利用されてきた。情報記憶及び検索取出し用としては、磁気テープは特に信頼性が高く、費用効果が優れ、使いやすいということが明らかになっている。磁気テープをいっそう有用で費用効果の高いものにしようという努力の中で、所与のテープ幅と長さに対してより多くの情報を記憶しようとする試みがなされてきた。これは、一般に、所与のテープ幅により多くのデータトラックを入れることによって達成されるが、このことは結果的に所与の長さのテープにより多くのデータが記憶されることを意味する。多くのシステムでは、１つのテープリールあるいはテープカートリッジに多ボリュームのデータが書き込まれる。このようにデータ記憶密度が高くなると、テープ‐テープヘッドの正確な長手方向位置測定が必要になる。すなわち、１本のトラックに書き込まれるデータが多くなるにつれて、テープのテープヘッドに対する正確な長手方向位置決めがいっそう重要になる。ここで、「長手方向」とは、磁気テープの長さに沿った方向という意味である。
【０００３】
データトラック精度を高くするために、サーボストライプを用いてテープ読み書きヘッドに対するテープの正しい横方向位置決めを確保するための基準点を設けることが行われてきた。ここで、「横」方向とはテープの幅方向という意味である。サーボストライプは、テープ上に設けられるデータトラックの数によって１本あるいは２本以上使用することが可能である。サーボストライプからの検出信号は、ヘッドを作動させ、サーボ信号を公称（定格）振幅に保つ制御システムに供給される。公称（定格）信号は、サーボ読取りギャップがサーボストライプに対して相対的にある一定の位置にあるとき得られる。図１を参照して説明すると、２分の１インチ幅磁気テープ１１は多数のデータバンド１２上に最大２８８本以上のデータトラックを入れることができる。このように多数のデータトラックを設ける場合は、データ読取り・書込み動作の性能を改善するために最大で５本あるいはそれ以上のサーボストライプ１３を入れることが望ましことがある。サーボストライプ１３は、正確なテープ対テープヘッド位置決めが可能なように種々のパターンあるいは周波数領域を利用することができる。
【０００４】
図２には、２つのフレーム１４及び１５を有する従来のサーボストライプ１３幅の一部が示されている。第１の周波数信号１６はサーボストライプ１３の方向に書き込まれる。消去周波数は、１４及び１５の各フレーム内で第１の周波数信号１６の上に５つの長方形１７のような所定のパターンとして上書きされる。各フレームの５つの矩形１７は周波数信号１６と消去パターン１７の間に９つの水平界面１８を生じさせる。底部沿いの１０番目の縁辺１９はここでの目的のためには利用されない。図２には５つの矩形が示されているが、工学設計の諸条件によって消去パターンの数はこれより多くすることも、あるいは少なくすることも可能なことは理解されよう。界面１８を表す１つの縁辺に沿って、またテープ読取りヘッド２３中の読取りギャップ２２を通って破線２１が引かれている。サーボパターン１３が読取りギャップ２２上を右から左に移動すると、読取りギャップ２２は、エリア２５における読取りギャップ２２の全幅２４にわたる第１の周波数信号１６の読取りと、エリア２６における読取りギャップ２２の半幅にわたる第１の周波数信号１６及び該幅２４の他の半幅にわたるパターン１７からの消去周波数の読取りを交互に繰り返すことになる。テープドライブにおけるサーボ制御システムは、常にトラック上に留まるためにフィールド２５における全信号振幅とフィールド２６における半信号振幅の比を利用する。これらの従来技術のサーボパターンは、テープ幅方向のテープヘッド位置決めは可能であるが、テープの長手方向位置決めについては対応がなされていない。すなわち、サーボにとってはデータボリュームが記憶されるテープの長さ方向沿いの位置を知ることは極めて重要である。この情報は、多ボリュームのデータが１つのリールあるいはテープカートリッジに書き込まれる最新のシステムではますます重要になりつつある。
【０００５】
多くの従来技術のシステムは、タコメータを用いてリールモータの回転数を測定し、そしてリール寸法とテープ厚さを知ることによりテープヘッドに対する磁気テープの長手方向位置を数メートルの範囲内で予測することができる。しかしながら、データ圧縮及びその他の技術によってデータストリームはより短いテープの長さに対して圧縮されるようになり、メートルの範囲までの位置予測は十分ではなくなっている。従って、所望のデータボリュームが記憶される磁気テープの長さ沿いの位置を正確に決定することができるならば、それは少なからず望ましいことであろうと考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、テープのテープヘッドに対する長手方向位置を知るための情報が書き込まれた新規なサーボストライプパターンにある。サーボパターンの各フレームにはデータフィールドが設けられる。各データフィールドにはディジタル信号（ハイ／ロー）が書き込まれる。相続くデータフィールドが所定の順序で配置されて、位置カウントフィールド及び同期化フィールドが設定される。サーボパターンの各フレーム中のデータフィールドは、フレームがテープヘッドの上を通過する際にテープ読取りヘッドによって検出される。検出された一連のデータフィールドが位置カウントフィールドとして認識される。このようにして、テープコントローラは、フレームから長手方向位置情報を得て、テープヘッドのような基準点に対する一連のフレームのテープ上の位置を正確に決定することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明するが、各図を通して同様の参照符号は同様の構成要素ないしは部分を指示し、図１はテープヘッド（図示省略）に対するデータバンド１２の正確な位置決めができるよう所与のテープ部分１１に書き込まれた多数のサーボストライプ１３を図解したものである。図３には、テープ１１にサーボストライプ１３として書き込まれたサーボパターンが図解されている。図３は、１９９７年２月２１日出願で、本願と同じ譲受人に譲渡された「強化された同期化特性を有するテープサーボパターン（ＴＡＰＥ ＳＥＲＶＯＰＡＴＴＥＲＮ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ）」という名称の米国特許出願第８０４,４４５号に開示され、特許請求された発明を図解したものである。図３において、第１のエリア２７には第１の同期化周波数信号がサーボストライプ１３の幅方向に書き込まれる。第２のエリア２８には、第１の周波数信号と異なる第２の周波数信号がやはりサーボストライプ１３の幅方向に書き込まれる。第１のエリア２７と第２のエリア２８は合わせて１つのフレーム１４を構成する。この後、第１の同期化周波数エリア２７とこれと異なる第２の周波数エリア２８は、テープ１１の長さ方向に沿ってフレーム１５以後の後続フレームのサーボストライプ１３に交互に書き込まれる。各フレーム内では、第３の消去周波数信号が第２のエリア２８上に所定の正確なパターンで上書きされる。図示実施例においては、第３の周波数は平行四辺形１７の形の消去信号として書き込まれ、平行四辺形は正方形あるいは長方形の形とすることができる。図３には５つの平行四辺形が示されているが、当業者にとっては明白であるように、平行四辺形の数はそれぞれの用途に応じてこれより多くすることも少なくすることも可能であるということは理解されよう。テープドライブの動作時には、テープに対するテープヘッドの横方向位置は、リーダが消去バンド１７の縁辺の位置にあるときの出力信号を監視するサーボリーダによって制御される。
【０００８】
図３を参照して、フレーム１４及び１５のフィールド２５及び２６は図２のものと全く同じであってもよい。しかしながら、エリア２７の信号周波数は第２の周波数エリア２８における周波数の約２倍である。それ故、読取りギャップ２２によって検出される信号のフィールド２９における周波数は隣りのフィールド２５における検出周波数の約２倍であり、この周波数の増加が検出された時フレーム１４、１５の始めが検知されるようになっている。
【０００９】
本発明の原理は図４に図解されている。本発明においては、上記のフィールド２９にデータフィールド３１及び３２が付加されている。フィールド３１がハイ（１）信号を表し、フィールド３２はロー（０）信号を表す。これらのデータフィールドを所定の順序で配置することによって、一連のデータビット３３を識別することができる。図５において、サーボストライプ１３は複数のビット３３として示されている。データビット３３は、位置カウントフィールド３４、３６では２２ビットとのビットシーケンスにグループ化され、同期化フィールド３５では２６ビットのビットシーケンスにグループ化される。データビット３３の各ビットは、フレーム１４または１５のフィールド３１または３２からの“１”または“０”を表す。それ故、これらの各位置カウントフィールド３４、３６及び各同期化フィールド３５図６に示すようには一連の“０”と“１”からなる列を表すことになる。これらの“０”と“１”を一意パターンとして配列することによって、各位置カウントフィールドはテープコントローラにより識別することができる。このようにして、テープヘッドに対する、すなわちテープヘッドを基準としたテープの長手方向位置を決定することができる。
【００１０】
図６を参照すると、位置カウントフィールド３４、３６と同期化フィールド３５におけるデータカウント（“０”と“１”からなる)が図解されている。同期化フィールド３５は、位置カウントフィールド３４と３６を分離するため、そして位置カウントフィールドの識別を可能にするために用いられる。同期化フィールド３５は、テープの全長にわたって各位置カウントフィールド３４、３６等と交互に配置される。
【００１１】
位置カウントフィールド３４、３６は各位置カウントフィールド毎に“０”と“１”を一意に組み合わせた２２ビットで構成される。各位置カウントフィールド３４、３６は、テープコントローラによってデコードすることによって、その特定の位置カウントフィールドにおけるテープのテープヘッドに対する長手方向位置を識別可能に指示することができる。この実施例においては、長手方向位置は２進コード化法を用いて位置カウントフィールドにコード化される。図示の場合、位置カウントフィールド３４は、２１の“０”ビットとその後に続く１つの“１”ビットで構成されている。これが長手方向位置１をコード化した状態である。また、図示の場合の位置カウントフィールド３６は２０の“０”ビットとその後に続く１つの“１”ビットとさらにその後に続く１つの“０”ビットからなる。これが長手方向位置２をコード化した状態である。同様に、テープ沿いの後続の位置カウントフィールドには、各位置カウントフィールドのコード化された長手方向位置がそれぞれ書き込まれる。各位置カウントフィールドの長手方向位置は、テープ長さ方向沿いの各位置カウントフィールド毎に１ずつインクリメントされる。
【００１２】
テープコントローラが長手方向位置情報を得ようとするその正確な瞬間においては、サーボ読取りヘッドはテープ長さ方向沿いのどの位置の近傍にあってもよい。サーボ読取りヘッドは、例えば、位置カウントフィールドあるいは同期化フィールドの中央で読取りを開始することもある。そのために、同期化フィールド３５は位置カウントフィールド３４、３６の始めと終わりを識別可能に指示する。このように、コントローラは、同期化フィールドを表す２６ビットのビットシーケンスを検出すると常に、次の２２ビットは位置カウントフィールドであると判断する。この実施例においては、同期化フィールド３５及びテープに沿って設けられる他の全ての同期化フィールドは、１つの“０”ビットとその後に続く２４の“１”ビット、及びさらにその後に続く１つの“０”ビットからなる。同期化フィールド３５をなすように選択される各特定の“１”と’“０”からなるのパターンは、隣接する位置カウントフィールドにコード化された長手方向位置にかかわらずテープコントローラがテープ上の同期化フィールド３５を正確に検出するよう注意深く形成されなければならない。
【００１３】
長手方向位置データ（３１または３２）の各ビットはサーボライターによってサーボパターン（図４）に書き込まれる。好ましくは、各位置カウントフィールド（例えば３４、３６）は、テープの始めから終わりまでその長さに沿ってインクリメントする数を表すようにする。この数は、テープ読取り／書込み速度が正常である任意の時点でテープの長手方向位置を検知するために用いることができる。このコード化方式によれば、テープコントローラは、何らかのユーザデータがテープに記憶される前であってもテープ位置を正確に識別することが可能である。
【００１４】
位置カウントフィールド３４、３６等は２２ビットよりなる。これによって、２の２２乗すなわち４,１９４,３０４カウントのトータルカウントが得られる。この実施例においては、１つの位置カウント値を得るのに４８のサーボフレーム（位置カウントフィールド３４または３６における２２フレームとこれに隣接する同期化フィールド３５の２６フレーム）が必要である。従って、サーボフレームの長さが２００マイクロメートル（μｍ）であるとすると、４０.３キロメートル（ｋｍ）のテープ長さに対応することができ（典型的なリールで使用されるテープの長さは数１００メートルでしかない）、長手方向位置の測定精度ないしは検知精度は４８フレーム×フレームサイズ（この実施例では２００マイクロメートル）、すなわち９.６ミリメートルである。従来技術のタコメータとリール半径を用いる予測方法の精度レベルは１メートルより大きい。このように、本発明によれば、従来技術より１００倍以上正確な長手方向位置決めが可能となる。
【００１５】
もちろん、位置カウントフィールドあるいは同期化フィールドを構成するビット数は、本発明の範囲を逸脱することなく変更できることは自明であろう。例えば、２０フレーム、２８フレーム、３０フレームまたはこれより多い（あるいは少ない）フレームを用いて位置カウントフィールドあるいは同期化フィールドを構成することができる。カウントフィールドで使用するビット数を少なくすると、それだけトータルカウントは少なくなり、対応できるテープ長さは短くなり、精度でより大きくなる。位置あるいは距離分解能は位置カウントフィールドが検出された後フレーム数を数えることによってお高くすることもできる。同様に、サーボフレームのサイズは当業者にとって周知の設計上の選択の問題であり、本発明の一部をなすものではない。
【００１６】
本発明の別の実施例においては、長手方向位置は単純２進コード化法以外の手段によって位置カウントフィールドにコード化することができる。例えば、長手方向位置は、誤り訂正コード付き２進コード化法によってコード化して、コード化された位置カウントフィールドの形とすることも可能である。この方式によれば、位置カウントフィールドを構成するデータビットを検出する際に誤りが存在しても長手方向位置が正しく回復されるはずである。別の実施例では、２２ビットの２進コードデータに６ビットのハミングコード（ＥＣＣ）を付加して位置カウントフィールドを形成する。これによれば、位置カウントフィールド内でシングルビット誤り訂正とダブルビット誤り検出が可能になる。位置カウントフィールドを長くするにはより長い同期化フィールドを用いることが必要になる。本願においては、誤りのシングルビット訂正・ダブルビット検出ハミングコードで十分であるが、当業者ならば、ＢＣＨやリード-ソロモン（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）のようなより強力なコードを用いることによりシングルビットより多くの誤りを訂正することも可能であることは理解できよう。これらのコード並びにその開発に関連した理論についての考察は、教科書「誤り訂正コード」（ピーターソン（Ｐｅｔｅｒｓｏｎ）／ウェルドン（Ｗｅｌｄｏｎ）共著、ＭＩＴ出版会（ＭＩＴＰｒｅｓｓ）、１９７２年）に記載されている。
【００１７】
長手方向位置用のコード化方式が与えられたならば、同期化フィールド３５の表現は、両隣の位置カウントフィールド及び同期化フィールド自身を構成するデータビットを検出する際に誤りが存在しても同期化フィールドの正しい検出が可能なように最適化することが可能である。同期化フィールド３５の最適表現（以下同期化文字と称する）を見つけるという問題は計算によって解くことができる。この場合、同期化文字を表すビット列、任意の態様として誤り訂正コードを含む位置カウントフィールド、及びもう１つの同期化文字を与えられて、同期化文字とこの文字列からのいずれかのビットシーケンスとが、その同期化文字がビット列中の同期化文字と位置的に整列されたときだけ一致するようにすることが目標になる。また、同期化文字とこの文字列からの他のいずれかのビットシーケンスとの差を最大にすることが望ましい。上記のビットストリング中の位置カウントフィールドは、どの有効な位置カウントでもコード化することができるということは理解されよう。計算を簡単化するために、同期化文字がビット列と比較されるとき、位置カウントフィールドからのビットと比較される同期化文字の部分が一致してしまうという最悪の場合を仮定することができる。計算をさらに簡単化するために、探索を特定クラスの同期化文字に限定してもよい。これまで論じてきた同期化文字は対称同期化文字であったが、望ましい性質を持つもう一つのクラスとして反対称同期化文字のクラスがある。対称同期化文字はビットストリームの方向にかかわらず同じデコーダによって検出することができるが、反対称同期化文字はビットストリームの方向によってデコーダを最小限変更することで検出することができる。反対称同期化文字のクラスは、位置カウントフィールドと重ならない全ての位置で選択された同期化文字と重なる位置カウントフィールドにわたって位置的に整列されていないビットセットが生じる可能性が排除されるメンバを選択することができるので、このクラスを用いることが望ましい。もう一つの実施例では、２２ビットの２進コード化されたデータビットと６ビットのハミングコードからなる上記の位置カウントフィールドと共に同期化フィールドに使用するのに、３２ビット長の反対称同期化文字のクラスを用いる。このような制限の下で、００３２ｂ３ｆｆ（１６進数）という同期化文字が選択された。ビットストリームからこの同期化文字の誤認が生じるには少なくとも４ビットの誤りビットがなければならない。
【００１８】
テープ駆動コントローラにインテリジェンスないしは知能情報を付加することにより、フレームカウンタを１のカウントから始動する必要をなくすことができる。例えば、コントローラはある一定のテープ位置（テープの始め、中央または終わり）を示すカウントを検知することができる。すると、テープコントローラは、テープの全ての位置のカウントはどのようなカウントであるはずかを判断することができる（テープ長さを既知と仮定して）。必要ならば、テープコントローラは、フレーム数が２２ビットの位置カウントフィールドより利用可能な最大カウントを超えた場合、カウンタの桁上げを認識して、修正できるようにすることも可能である。
【００１９】
以上、本発明をその特定の実施例との関連で詳細に説明したが、本発明はこれら特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載により規定される広義における本発明の範囲を逸脱することなく変更態様や修正修正態様をなすことが可能である。例えば、特定のサーボストライプ数及びデータトラック数を具体的に開示したが、本発明はサーボストライプ数あるいはデータトラック数をより多く、あるいはより少なくして実施することも可能である。また、実施例では同期化フィールド及び位置カウントフィールドを定義するために用いられる特定のビット数を具体的に記載したが、特許請求の範囲に記載するところにより規定される本発明の範囲を逸脱することなくより多いあるいはより少ないビット数を用いていることが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のテープサーボパターンによれば、磁気テープの長手方向位置を従来技術に比べて格段に高い精度で測定・検知することができ、磁気テープを用いた機器の性能や操作性の向上に顕著な貢献をなすことが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 磁気テープ上の多数のサーボストライプ及びデータバンドを図解した説明図である
【図２】 多数の消去バンドを有するサーボパターンを図解した説明図である。
【図３】 同期化周波数エリアを有するサーボパターンを図解した説明図である。
【図４】 同期化エリアにデータフィールドを有するサーボパターンを図解した説明図である。
【図５】 複数グループにグループ化されたフレームを有するサーボストライプを図解した説明図である。
【図６】 図５のグループ化フレームからのデータビットのグループ化の仕方を図解した説明図である。
【符号の説明】
１１ 磁気テープ
１３ サーボストライプ
１４，１５ サーボフレーム
２５，２６ エリア
２９ フィールド
３１ データフィールド
３３ データビット
３４，３６ 位置カウントフィールド
３５ 同期化フィールド

Claims (4)

1. 互いに隣接した複数のサーボフレームを含む少なくとも１本の長手方向に設けられたサーボストライプを具有する磁気テープにおいて、各該サーボフレームが：
   第１の周波数が書き込まれた第１の部分、及び所定パターンの消去周波数が書き込まれた第２の部分を有するエリアと；
   データ信号が書き込まれた該エリアと異なるデータフィールドと；
   を具有し、
   前記複数のサーボフレームにおける連続するサーボフレームに書き込まれたデータ信号のシーケンスが、前記磁気テープの長手方向位置を指示する情報を示すことを特徴とする磁気テープ。
2. 複数の前記データフィールドのシーケンスは、複数の位置カウントフィールドを形成し、前記位置カウントフィールドは、前記磁気テープの長手方向位置を指示することを特徴とする請求項１記載のある長さを有する磁気テープ。
3. 前記複数の位置カウントフィールドを形成する、前記複数のデータフィールドのシーケンスは、前記複数のデータフィールドのシーケンスとは別のデータフィールドのシーケンスによって分離され、前記別のデータフィールドのシーケンスが同期化フィールドを形成することを特徴とする請求項２記載のある長さを有する磁気テープ。
4. 前記複数のデータフィールドのシーケンスは、複数の、２進コード化した前記長手方向位置をなし、
   前記位置カウントフィールドが、さらに、誤り訂正コードを形成するもう１つのシーケンスを具有し、
   前記誤り訂正コードが６ビットのハミングコードを含むことを特徴とする請求項２記載のある長さを有する磁気テープ。

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