JP4172425B2 - 落下検出装置、ハードディスク装置、落下検出方法 - Google Patents
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特に大容量であることを生かして例えばビデオカメラ、ビデオレコーダ、オーディオレコーダ/プレーヤなどのAV機器において広く採用され、更には小型化の促進により、携帯型AV機器においても利用されている。
このような不都合を回避するために、HDDには、電源が切断されたときに磁気ヘッドをハードディスクと対向しない位置に退避させるオートリトラクト(Auto Retract)機能が備えられているものが多い。
そこで携帯型電子機器等では、例えばメカダンパーを設けて衝撃からの保護を図るとともに、メカダンパーのみでは対応しきれない落下衝撃によるHDDの破壊を回避するために、落下を認識してHDDに供給する動作電源をオフとすることにより、落下時にオートリトラクト機能を利用して磁気ヘッドをハードディスクと対向しない位置に退避させるようにされているものがある。
この方法では、HDDが破壊されない限界とされている25cm上からの自由落下を想定し、合成加速度ベクトルの大きさが0G近傍で安定している時間が所定時間(例えば100m秒)以上であれば携帯型電子機器が落下していると判定し、磁気ヘッドをハードディスクと対向しない位置に退避させている。
上記のように、X軸、Y軸、Z軸の各方向のベクトル和を取り、そのベクトル和が「0G」付近を検出し、その値が一定期間連続した場合、落下判定しているが、これは理想的な条件下でのみ正確な判定となる。理想的な条件とは、X軸、Y軸、Z軸の各加速度を検出する加速度センサ(Gセンサ)が機器の重心に配置されており、しかも機器が回転せずに落下した場合である。図5,図6で説明する。
そしてX軸、Y軸、Z軸のベクトル和は、実線で示すように1Gとなる。
なお、検出時間t1は、例えば100ms程度とされ、もし、この検出時間t1だけ継続して、ベクトル和が0G近傍となれば、期間t2で落下と判定され、期間t3でヘッド退避動作が行われる。図5の場合、ベクトル和は1Gで安定しているため、落下とは判定されない。
図示するように、ベクトル和の値は落下が開始された直後に低下していき、落下中はほぼ0Gとなる。この場合、期間t1の間、継続してベクトル和が0G付近となるため、期間t2に落下と判定され、期間t3でヘッド退避動作が行われる。
図7は、回転落下時のベクトル和を示しているが、回転落下時も、ベクトル和の値は或る値に安定する。ところが、その安定した状態の値は必ずしも0G付近とはならない。図7のような値をとるのは、回転状態やGセンサ配置位置による一例にすぎないが、この安定状態の値が0Gから離れる(1G付近となる)と、落下と検出されなくなる。
特に、むやみに落下と判定されて退避動作が必要以上に頻繁に行われないように、1G付近では、一点鎖線で示すように不感帯が設けられ、この間は、1Gとみなすようにしているが、もし、落下時のベクトル和がこの不感帯の範囲内で安定すると、落下しているにもかかわらず落下判定がなされない、つまり退避動作ができないことになる。
図8は、回転落下時にベクトル和が1G付近で安定してしまった場合を示している。回転落下時にX軸、Y軸、Z軸の各センサ出力が破線のように変動し、このようにベクトル和が1G付近となってしまうことがある。この場合、落下と判定されずにヘッド退避が行われないため、落下衝撃によりHDDが破壊されてしまうおそれが生ずる。
つまり、従来のようにベクトル和が所定時間0G付近となることにより落下と判定する方式は、適切な落下判定ができない場合があり、特に携帯型の機器には不向きであるという問題がある。
つまり、ベクトル合成値と、X軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度との両方の変動状況を監視して落下判定することで、センサ手段が重心位置にない場合や回転落下時の非理想状態を含めて、正確に落下判定ができるようになるという効果がある。
そして、このような落下判定をハードディスク装置に採用すれば、落下時のヘッド退避を確実に実行でき、HDDの破損防止や記録されたデータの保護に好適となる。
さらに、センサ手段を必ずしも重心位置に配置しなくてもよいことになるため、実装配置設計の自由度が広がり、特に小型化を目的とした設計に有利となる。また、回転落下の検出のために専用の回転センサが不要であることも、小型化やコストダウンに有利となる。
図1は、実施の形態のHDD内蔵AVレコーダのブロック図であり、特にユーザーにとってHDD内蔵ビデオカメラとして使用される機器の例としている。
被写体からの光はレンズ系20を介して、カメラモジュール21におけるセンサ部22に入射される。センサ部22は、CCDセンサアレイ、又はCMOSセンサアレイとして多数の画素を構成する固体撮像素子部や、固体撮像素子部を駆動する垂直走査回路、水平走査回路、読み出しアンプ、AGC回路、A/D変換器等を有する。そして固体撮像素子部はレンズ系1を介して入射される被写体からの光を光電変換し、各画素の信号として出力する。各画素から出力される画素信号は垂直転送及び水平転送されて1フレームの画像を構成する撮像画像信号ストリームとされる。
また信号処理/コントロール部21は、レンズ系20におけるフォーカス制御、ズーム制御、露光調整、センサ部22に対する制御信号生成(垂直同期信号、水平同期信号等)の処理も行う。
マイクアンプ24には、接続された(もしくは当該HDD内蔵AVレコーダに内蔵された)マイクロフォンからの音声信号が入力される。マイクアンプ24で所定のゲインが与えられたマイク入力音声信号は、A/D変換器25でデジタルオーディオデータとされ、エンコーダ26で所定の信号フォーマットにエンコードされる。そしてシステム処理部9に供給される。
また、システム処理部9からは、再生出力するオーディオデータがデコーダ29に供給される。デコーダ29は、供給されたオーディオデータに対してデコード処理を行い、例えばリニアPCMデータとしてD/A変換器28に供給する。そしてD/A変換器28でアナログ音声信号とされ、オーディオアンプ27でイコライジングや増幅処理が施され、ヘッドフォン出力音声として出力されたり、スピーカ出力音声として出力される。
システム処理部9におけるカメラインターフェース10は、カメラモジュール21からのビデオデータの入力処理を行う。
オーディオコーデックインターフェース14は、エンコーダ26からのオーディオデータの入力処理、及びデコーダ29へのオーディオデータの出力処理を行う。
またHDD40から読み出されたデータは、バッファメモリ19にバッファリングされながら、所定のタイミングで読み出されて出力処理される。
USBインターフェース13は、USB接続部18を介して接続された外部機器、例えばパーソナルコンピュータ等とのデータ通信インターフェース処理を行う。もちろんHDD40から読み出されたデータをUSB接続部18を介して外部機器に送信出力させる処理や、或いは外部機器からUSB接続部18に供給されたデータを取り込んで、HDD40に記録させるための処理も行う。
CPUインターフェース16は、当該HDD内蔵AVレコーダの全体の制御を行うCPU1とのインターフェース処理を行う。CPU1からの制御信号は、CPUインターフェース16により受信され、システム処理部9内の各部位の動作が制御される。またシステム処理部9内で得られた必要な情報はCPUインターフェース16を介してCPU1に供給される。
HDDインターフェース17は、HDD40への記録データの出力処理及びHDD40からの再生データの入力処理を行う。また記録の際のデータフォーマット、例えばエラー訂正符号ブロック化や、再生時のエラー訂正処理なども行う。
またHDユニット4には、ヘッド退避処理部45が設けられる。このヘッド退避処理部45は、いわゆるオートリトラクト機能として、動作電源が遮断された際にHDD40における磁気ヘッドを、ハードディスクに相対しない位置に退避させる処理を実行する。
このHDD内蔵AVレコーダでは、例えば商用交流電源をDC電圧に変換するACアダプタからのDC電圧や、内蔵バッテリ32(例えば二次電池)を電源としており、電源回路30は、ACアダプタもしくはバッテリ32からのDC電圧に対してDC/DCコンバートを行って、必要な動作電源電圧V1,V2・・を生成する。
また充電回路31は、ACアダプタからのDC電圧によりバッテリ32を充電させる処理を行う。
なお、この例では特に電源回路30からの動作電源電圧V4を、HDD4の動作電源電圧としているが、この動作電源電圧V4は、HDD電源スイッチ33を介してHDユニット4に供給される。CPU1によってHDD電源スイッチ33がオン/オフ制御されることにより、HDユニット4に対する動作電源のオン/オフが行われる。
フラッシュメモリ7は、CPU1の動作プログラムの記憶、制御処理のために必要な定数、係数などが記憶される。
RAM8はCPU1のワーク領域として用いられたり、動作過程での必要な情報の記憶に用いられる。
図2(a)(b)に示すように、HDD40は記録媒体として磁気ディスク41を備え、この磁気ディスク41はスピンドルモータ42によって回転される。また回動型アクチュエータ43として、リニアモータ型の駆動部43a、駆動部43aによって回動されるアーム43b、アーム43bの先端寄りの位置に図示しないジンバル機構によって支持された磁気ヘッド43c、アーム43bの先端部から突出したロードプレート43dを備える。
また、磁気ディスク41に隣接した位置で磁気ヘッド43cの移動軌跡上に位置するようにランプ44が設けられている。図2(c)のようにランプ44は台状をしており、その上面が磁気ディスク41側へ下がるように傾斜した傾斜部44a、傾斜部44aの磁気ディスク41と反対側に連続したレスト部44bを有する。傾斜部44aの磁気ディスク41側の端部の高さは磁気ディスク41の記録面41aとほぼ同じか僅かに低い高さに位置し、レスト部44bは傾斜部44a側の端部44を除いて磁気ディスク41の記録面41aと平行で、且つ、記録面41aより高い位置に位置している。また、傾斜部44aの磁気ディスク41側の端部と反対側の端部よりやや低い位置に位置している。そして、ランプ部44bの傾斜部44a側の端部44cはなだらかに凹状に湾曲した状態で傾斜部44aに連続している。
なお、再び作動させるときには、アーム43bを回動させることによって、ロードプレート43dがレスト部44bの凹湾曲部44cを滑り上がり、さらに傾斜部44aを経て、磁気ディスク41の方へと移動して行く。
または、磁気ヘッド43cと磁気ディスク41との間に接触阻止手段を位置させることも考えられる。例えば、磁気ヘッド43c又は磁気ヘッド43cを支持したアーム43bに係合部を設け、落下状態が検出された場合に、接触阻止手段として被係合部が突出してきて、該被係合部と上記係合部とが係合することにより磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触を回避するような機構も可能である。
CPU1は、落下状態を検出するための処理として、図3の検知処理と図4の落下判定処理を行う。
図4は、CPU1がGセンサ2の検出値、即ちX値、Y値、Z値を取り込む処理となる。CPU1は、例えばセンサ出力値のサンプリングを5ms毎に行うものとする。
ここで、取り込んだ今回のX値をレジスタXNとして保持する。同様にY値、Z値をレジスタYN、ZNとして保持する。
続いてステップF107では、絶対値としてのベクトル和を算出する。即ちレジスタXN、YN、ZNとして取り込んだX値、Y値、Z値を加算してベクトル和VNとする。
前回のX値、Y値、Z値、及びベクトル和は、レジスタXP、YP、ZP、VPとして保持されている(ステップF109による)。そのため、
X値の差分dx=XN−XP
Y値の差分dy=YN−YP
Z値の差分dz=ZN−ZP
ベクトル和の差分dv=VN−VP
として算出する。
なお、ステップF109で、レジスタXN、YN、ZN、VNに保持された今回のX値、Y値、Z値、ベクトル和を、5ms後となる次回の処理において前回の値として用いるために、レジスタXP、YP、ZP、VPに保持させる。
まずステップF110で、ベクトル和の差分dvを、閾値Thvと比較する。閾値Thvは、ベクトル和の値として、前回と今回に変化が無いとみなす上限値である。従って、dv≦Thvであれば、ベクトル和の変化が生じてないと判断し、そのときはステップF111でベクトル和に対して用意された変数FVをインクリメントする。
一方、dv>Thvであれば、ベクトル和に変化が生じているとし、そのときはステップF112で変数FVをリセットする。
即ちステップF113で、X値の差分dxを、変化有無判定の閾値Thxと比較し、dx≦Thxであれば、X値の変化が生じてないとして、ステップF114でX値に対して用意された変数Fxをインクリメントする。dx>Thxであれば、X値に変化が生じているとし、ステップF115で変数Fxをリセットする。
またステップF116で、Y値の差分dyを、変化有無判定の閾値Thyと比較し、dy≦Thyであれば、Y値の変化が生じてないとして、ステップF117でY値に対して用意された変数Fyをインクリメントする。dy>Thyであれば、Y値に変化が生じているとし、ステップF118で変数Fyをリセットする。
またステップF119で、Z値の差分dzを、変化有無判定の閾値Thzと比較し、dz≦Thzであれば、Z値の変化が生じてないとして、ステップF120でZ値に対して用意された変数Fzをインクリメントする。dz>Thzであれば、Z値に変化が生じているとし、ステップF121で変数Fzをリセットする。
この図3の処理が行われることで、X値、Y値、Z値、ベクトル和のそれぞれは、変動が無く安定していれば、それぞれに対応する変数Fx、Fy、Fz、FVの値が大きくなっていく。5ms毎の処理であるため、例えば変数Fxの値が「20」となっていれば、100msの期間、X値が安定していることを示すものとなる。
まずステップF201では、ベクトル和の値、つまりレジスタVNに保持された値が、1G付近にあるか否かを判別する。1G付近とは、例えば図7に示した不感帯の範囲内の値である。
例えば当該HDD内蔵AVレコーダが落下している場合においては、図6或いは図7で説明したように、ベクトル和の値が1G付近ではない或る値で安定する場合がある。
そこでベクトル和の値が1G付近ではないと判断された場合は、ステップF202に進んで、変数FVの値を確認し、100msの期間、安定しているか否かを判別する。即ち変数FVの値が「20」に達しているか否かを確認する。
変数FVの値が「20」に達していない場合は、落下による加速度変動の可能性はあるが、まだ図6,図7における検出時間t1を経過していない場合であるため、ステップF201に戻る。
ベクトル和が1G付近にない状態のまま、ステップF202で変数FVが「20」に達している場合は、100msの期間、1G付近以外でベクトル和が安定していたと判断できる。それは、図5のように理想状態で落下しているか、或いは図6のように回転落下している場合であると判断して良いため、ステップF203に進み、落下中と判断する。そしてHDD40のヘッド退避処理を行う。つまりCPU1はHDD電源スイッチ33をオフとし、オートリトラクト機能によるヘッド退避を実行させる。
まずステップF204で、変数FVの値を確認し、100msの期間、ベクトル和の値が安定しているか否かを判別する。即ち変数FVの値が「20」に達しているか否かを確認する。
この場合、変数FVの値が「20」に達していない場合とは、落下が発生した直後でベクトル和が変化している期間か、或いは落下中であってベクトル和が安定しても、まだ図8の検出時間t1を経過していない期間であるため、ステップF201に戻る。
ステップF204で変数FVの値が「20」に達しており、つまり100msの期間以上、ベクトル和の値が安定していると判断したら、ステップF205で、変数Fx、Fy、Fzの値をそれぞれ確認する。
もしここで、変数Fx、Fy、Fzの全てが安定している場合、つまり、変数Fx、Fy、Fzの全てが「20」以上であれば、100ms以上の期間、X値、Y値、Z値の全てが変化していないものであり、図5の静止状態と判断できる。このため変数Fx、Fy、Fzの全てが「20」以上であればステップF206に進んで静止状態と判定する。
つまり回転落下が生じていれば、上記図3の処理において、変数Fx、Fy、Fzの一部或いは全部が、繰り返しリセットされることになる。
従って、変数Fx、Fy、Fzのいずれか1つでも、「20」に満たなければ(即ち全てが100msの期間安定しているという条件が整わない場合は)、或る軸方向での加速度変動が生じているとし、これは回転落下中であると判断して良い。そこでステップF207に進み、落下中と判断するとともに、HDD40のヘッド退避処理を行う。つまりCPU1はHDD電源スイッチ33をオフとし、オートリトラクト機能によるヘッド退避を実行させる。
即ち、図4の処理では、回転を伴わない落下、或いは回転を伴ったとしてもベクトル和が1G付近以外で安定した場合は、ステップF201〜F203で落下判定でき、また回転落下であってベクトル和が1G付近以外で安定した場合でも、ステップF204〜F207で落下判定できる。
また、ステップF202,F204でのベクトル和の安定の判断時間を100msとするのは一例であり、これは適切な時間が設定されればよい。もちろんステップF205でのX値、Y値、Z値についての安定/変動の判断時間も100msでなくてもよく、またその時間を必ずしもステップF202,F204でのベクトル和の安定の判断時間と同一としなくても良い。
また、特に小型携帯型の機器に好適といえる。即ち、回転落下を含めて落下検出を確実にできるため、回転落下が頻発する携帯型機器における保護機能を正確に発動させることができ、本例のように携帯型のHDD内蔵AVレコーダなどではHDD40の保護機能を高めることができる。
さらに、Gセンサ2を必ずしも重心位置に配置しなくてもよいことになるため、実装配置設計の自由度が広がり、特に小型化を目的とした設計に有利となる。また、回転落下の検出のために専用の回転センサが不要であることも、小型化やコストダウンに有利となる。
例えば携帯型AV機器としても、図1のような撮像機能を備えたものではなく、HDDを内蔵したオーディオプレーヤ・レコーダとしてもよい。またPDAや携帯用パーソナルコンピュータなどとしても本発明を適用できる。さらには、携帯型機器に限らず、据置型の機器において採用することも可能である。即ち、本発明のハードディスク装置は、HDDを内蔵するあらゆる機器として実現できる。
また本発明のハードディスク装置は、HDDを固定的に内蔵するものだけでなく、着脱式のHDDを装着する機器であっても良い。
また、ミニディスクやMOディスクなどの光磁気ディスクに対応する記録再生装置など、HDD以外にも磁気ヘッドを備える装置が各種存在するが、そのような装置における磁気ヘッドの退避、或いは他のデータ保護の動作を行うための落下検出にも、本発明は適用できる。
もちろん、光ディスク装置や光磁気ディスク装置以外でも、落下衝撃に備えて何らかの動作を行う機器であれば、本発明は好適となる。
Claims (3)
- 互いに直交するX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度を検出するセンサ手段と、
上記センサ手段により検出されるX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出手段と、
上記センサ手段で得られるX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度と、上記合成値算出手段で得られるベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定手段と、
を備え、
上記判定手段は、
所定時間、上記X軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度の全ての前記変動状況が所定値内とされる変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定するとともに、
上記ベクトル合成値が1Gとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定する
落下検出装置。 - ハードディスクに対して記録再生を行う記録再生ヘッド手段と、
互いに直交するX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度を検出するセンサ手段と、
上記センサ手段により検出されるX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出手段と、
上記センサ手段で得られるX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度と、上記合成値算出手段で得られるベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により落下と判定された場合に、上記記録再生ヘッド手段を、上記ハードディスクと接触しない状態に退避させる退避手段と、
を備え、
上記判定手段は、
所定時間、上記X軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度の全ての前記変動状況が所定値内とされる変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定するとともに、
上記ベクトル合成値が1Gとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定する
ハードディスク装置。 - 互いに直交するX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度を検出する検出ステップと、
上記検出ステップで検出されたX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度のベクトル合成値を算出する合成値算出ステップと、
上記検出ステップで検出されたX軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度と、上記合成値算出ステップで得られたベクトル合成値の両方の変動状況を監視して落下しているか否かを判定する判定ステップと、
を備え、
上記判定ステップでは、
所定時間、上記X軸,Y軸,Z軸の各方向の加速度の全ての前記変動状況が所定値内とされる変動していない状態であるという条件が整わなければ、落下していると判定するとともに、
上記ベクトル合成値が1Gとみなす所定範囲から外れた状態で、所定時間、変化が観測されなくなった場合も、落下していると判定する
落下検出方法。
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