專利名稱：用于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的伺服控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及一種包括伺服控制系統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，尤其是涉及一種通過(guò)改進(jìn)偏離磁道(off-track)位置探測(cè)方法而獲得的伺服控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在以硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器為典型的常規(guī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中引入了伺服控制系統(tǒng)，該伺服控制系統(tǒng)利用記錄在磁盤(pán)介質(zhì)上的伺服信息控制磁頭，以將該磁頭定位在目標(biāo)磁道(目標(biāo)柱面)位置。
該伺服控制系統(tǒng)利用由讀出頭讀出的伺服信息計(jì)算磁道地址，以識(shí)別目標(biāo)磁道和偏離磁道位置(PES)，該偏離磁道位置是離開(kāi)該目標(biāo)磁道的磁道中心的位置誤差。該伺服控制系統(tǒng)利用伺服信息中所包含的伺服脈沖(burst)圖案來(lái)計(jì)算偏離磁道位置。
在這種情況中，作為探測(cè)讀出頭的偏離磁道位置的方案，除了利用伺服脈沖圖案的脈沖探測(cè)方案之外，已知的還有相差探測(cè)方案(例如，參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)KOKAI公開(kāi)號(hào)6-231552)。
在該相差探測(cè)方案中，示意性地，對(duì)由讀出頭讀出并且通過(guò)信號(hào)處理電路(讀出信道)再現(xiàn)的伺服再現(xiàn)信號(hào)實(shí)施離散傅立葉變換(DFT)處理，以產(chǎn)生正弦分量值和余弦分量值。此外，使正弦對(duì)余弦的比(正切)經(jīng)過(guò)反正切(arctangent)變換，以探測(cè)與相差相對(duì)應(yīng)的離開(kāi)磁道中心的偏離磁道位置。
在常規(guī)的相差探測(cè)方案中，通常采用與脈沖探測(cè)方案的伺服脈沖圖案不同的伺服圖案。另一方面，在從伺服脈沖圖案獲得的脈沖值A(chǔ)、B、C和D中，將伺服運(yùn)算“A-B”看作一個(gè)近似正弦分量值，并且將伺服運(yùn)算“C-D”看作一個(gè)近似余弦分量值，這樣可以通過(guò)反正切變換處理探測(cè)到近似正確偏離磁道位置，該反正切變換處理是通過(guò)反函數(shù)近似式實(shí)施的。更具體地，可以實(shí)施采用伺服脈沖圖案的相差探測(cè)方案。
然而，在實(shí)際的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，由于以脈沖圖案為基礎(chǔ)的偏離磁道特性曲線包括高階失真(或者非對(duì)稱失真)或者偶函數(shù)，因此在通過(guò)應(yīng)用單值反函數(shù)(simple inverse function)近似式的反正切變換處理計(jì)算出的偏離磁道位置和真正的偏離磁道位置之間很可能出現(xiàn)超過(guò)容差的誤差。在偏離磁道位置的探測(cè)精度(磁頭相對(duì)于目標(biāo)位置的位置誤差)方面的這種劣化導(dǎo)致磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的伺服性能的劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有伺服控制功能的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其實(shí)施相差探測(cè)方案，該方案利用伺服脈沖圖案，以使高精度地探測(cè)真正的偏離磁道位置成為可能。
本發(fā)明的一方面是一種包括伺服控制功能的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其利用從伺服脈沖圖案得到的脈沖值產(chǎn)生正切換算值(tangent-equivalent value)(偽正切)并且通過(guò)伺服處理探測(cè)近似校正磁道位置，該伺服處理利用基于偏離磁道位置和正切換算值之間的關(guān)系構(gòu)造的反函數(shù)近似式實(shí)施反正切變換處理。
根據(jù)本發(fā)明一方面的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括讀出記錄在磁盤(pán)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的磁頭；沿該磁盤(pán)介質(zhì)的徑向移動(dòng)該磁頭的致動(dòng)器；和伺服處理裝置，其利用記錄在該磁盤(pán)介質(zhì)上的伺服信息驅(qū)動(dòng)并且控制該致動(dòng)器，并且實(shí)施該磁頭相對(duì)于該磁盤(pán)介質(zhì)上的目標(biāo)磁道位置的定位控制，其中該伺服處理裝置包括基于從該磁頭輸出的再現(xiàn)信號(hào)從該伺服信息所包括的伺服脈沖圖案中獲得脈沖值的裝置；用于從該脈沖值計(jì)算正切的正切計(jì)算單元；相位計(jì)算單元，其利用基于該磁頭的偏離磁道位置的特性構(gòu)造的反函數(shù)近似式從通過(guò)該正切計(jì)算單元計(jì)算的正切換算值來(lái)計(jì)算相位換算值；和位置計(jì)算單元，其利用由該相位計(jì)算單元計(jì)算的該相位換算值來(lái)計(jì)算相對(duì)于該目標(biāo)磁道位置的偏離磁道位置。


作為說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同上面給出的一般性的描述以及下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)的描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
圖1是用于示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的主要部分的框圖；圖2是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的伺服處理器的配置的框圖；圖3是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的偏離磁道位置計(jì)算單元的配置的框圖；圖4是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的伺服脈沖圖案的設(shè)置的視圖；圖5是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的該伺服脈沖圖案的讀出信號(hào)波形的曲線圖；圖6是用于解釋導(dǎo)出根據(jù)該實(shí)施例的反函數(shù)近似式的系數(shù)的方法的曲線圖；圖7是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的普通的脈沖偏離磁道特性的曲線圖；圖8是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的具有大的非對(duì)稱差異的脈沖偏離磁道特性的曲線圖；圖9是用于示出由根據(jù)該實(shí)施例的偏離磁道位置計(jì)算單元得到的探測(cè)特性的曲線圖；圖10是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的偏離磁道位置和正切換算值之間關(guān)系的曲線圖；圖11A和11B是用于示出通過(guò)脈沖探測(cè)方案得到的定位精度特性和環(huán)路傳遞增益特性的曲線圖；圖12A和12B是用于示出通過(guò)根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案得到的定位精度特性和環(huán)路傳遞增益特性的曲線圖；圖13A和13B是用于示出在通過(guò)根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案設(shè)定系數(shù)之前得到的定位精度特性和環(huán)路傳遞增益特性的曲線圖；圖14A和14B是用于示出在通過(guò)根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案設(shè)定系數(shù)之后得到的定位精度特性和環(huán)路傳遞增益特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明實(shí)施例。
圖1是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(以下簡(jiǎn)單地稱為磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)的主要部分的框圖。圖2是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的伺服處理器的配置的框圖。圖3是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的伺服處理器中所包括的偏離磁道位置計(jì)算單元的配置的框圖。
磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的配置如圖1所示，該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器具有其上磁性地記錄有數(shù)據(jù)的磁盤(pán)介質(zhì)10、使磁盤(pán)介質(zhì)10旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)11、和其上裝有磁頭12的致動(dòng)器13。
在磁盤(pán)介質(zhì)10上形成大量的構(gòu)成數(shù)據(jù)記錄區(qū)域的磁道(柱面)100。如后面將要描述的，磁道100中的每一個(gè)都包括伺服扇區(qū)(servo sector)，在伺服扇區(qū)上記錄有包括伺服脈沖圖案的伺服信息。
磁頭12具有從磁盤(pán)介質(zhì)10讀出數(shù)據(jù)(包括伺服信息)的讀出頭(120)和將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)介質(zhì)10的寫(xiě)入頭。致動(dòng)器13通過(guò)驅(qū)動(dòng)音圈馬達(dá)(VCM)14沿磁盤(pán)介質(zhì)10的徑向移動(dòng)裝在其遠(yuǎn)端的磁頭12。
此外，該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器具有前置放大器15、信號(hào)處理單元16、硬盤(pán)控制器(HDC)17、微處理器(CPU)19、伺服處理器20、和VCM驅(qū)動(dòng)器21。
前置放大器15放大從讀出頭讀出的讀信號(hào)，以便將該讀信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)處理單元16中。此外，前置放大器15放大從信號(hào)處理單元16輸出的寫(xiě)信號(hào)，以便將該寫(xiě)信號(hào)傳輸?shù)綄?xiě)入頭。信號(hào)處理單元16是一個(gè)處理讀/寫(xiě)信號(hào)的讀/寫(xiě)信道，并且具有從讀信號(hào)中再現(xiàn)伺服信息的功能。此外，信號(hào)處理單元16從讀信號(hào)再現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)，以將該用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脖P(pán)控制器17。
硬盤(pán)控制器17構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器和主機(jī)系統(tǒng)18之間的一個(gè)接口，以實(shí)施讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)(用戶數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)傳遞控制或類似操作。CPU 19是該驅(qū)動(dòng)器的主控制設(shè)備，其實(shí)施讀/寫(xiě)操作的控制或類似操作。
根據(jù)該實(shí)施例的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器除了CPU 19之外還具有實(shí)施伺服控制處理的伺服處理器20。具體地，伺服處理器20由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和邏輯電路構(gòu)成。伺服處理器20基于由信號(hào)處理單元16再現(xiàn)的伺服信息通過(guò)VCM驅(qū)動(dòng)器21驅(qū)動(dòng)并且控制致動(dòng)器13，以實(shí)施磁頭12的位置控制。
CPU 19和伺服處理器20不必由獨(dú)立的單元構(gòu)成。CPU 19和伺服處理器20可由微處理器22構(gòu)成，該微處理器22運(yùn)行用于實(shí)現(xiàn)CPU 19和伺服處理器20的功能的軟件。更具體地，伺服處理器20可以是用于實(shí)現(xiàn)伺服控制處理的軟件。
伺服處理器如圖4所示，在磁盤(pán)介質(zhì)10上，包括四相位(four-phase)(A到D)伺服脈沖圖案410、420、430和440在內(nèi)的伺服信息和磁道地址(柱面地址)代碼450記錄在每個(gè)磁道的伺服扇區(qū)上。磁道地址代碼450是用以識(shí)別磁道的信息。如后面將要描述的，伺服脈沖圖案是用以探測(cè)讀出頭120的偏離磁道位置的信息。
這里，偏離磁道位置是當(dāng)把磁頭12定位在目標(biāo)磁道位置時(shí)，由磁道地址代碼450識(shí)別的目標(biāo)磁道相對(duì)于所述磁道中心的位置誤差。通過(guò)再現(xiàn)該伺服脈沖圖案得到的脈沖信號(hào)可以分別用BST(A到D)或者BST-A到BST-D表示。脈沖值(振幅值)可以分別用BstA到BstD表示。
如圖2所示，伺服處理器20包括偏離磁道位置計(jì)算單元200和伺服計(jì)算單元210。如下面將要描述的，偏離磁道位置計(jì)算單元200利用從信號(hào)處理單元16中輸出的脈沖信號(hào)BST來(lái)探測(cè)讀出頭120的偏離磁道位置和將偏離磁道位置數(shù)據(jù)PES輸?shù)剿欧?jì)算單元210。
伺服計(jì)算單元210基于從信號(hào)處理單元16輸出的磁道地址CYL和偏離磁道位置PES計(jì)算控制值，以將磁頭12(讀出頭或者寫(xiě)入頭)定位在目標(biāo)磁道位置。
VCM驅(qū)動(dòng)器21根據(jù)由伺服計(jì)算單元210計(jì)算的控制值將驅(qū)動(dòng)電流提供給致動(dòng)器13的VCM 14。致動(dòng)器13經(jīng)驅(qū)動(dòng)和控制，將讀出頭120定位在目標(biāo)磁道位置。
偏離磁道位置計(jì)算單元如圖3所示，偏離磁道位置計(jì)算單元200包括正切計(jì)算單元220、反函數(shù)計(jì)算單元230、和相差校正單元240。
正切計(jì)算單元220接受與從包含于信號(hào)處理單元16中的A/D轉(zhuǎn)換器160中輸出的脈沖信號(hào)BST(A到D)的振幅值對(duì)應(yīng)的脈沖值BstA、BstB、BstC和BstD。如后面將要描述的，該正切計(jì)算單元220利用脈沖值BstA、BstB、BstC和BstD來(lái)計(jì)算正切換算值(偽正切)TAN。
反函數(shù)計(jì)算單元230利用反函數(shù)近似等式(包括系數(shù))計(jì)算相位換算值(相位角)θ，該反函數(shù)近似等式是基于偏離磁道位置和正切換算值之間的關(guān)系預(yù)先構(gòu)造的。反函數(shù)近似式的系數(shù)是基于針對(duì)各個(gè)相位事件(ph)所測(cè)得的實(shí)際的偏離磁道位置特性曲線(參見(jiàn)圖6)而確定的。相位事件(ph)是通過(guò)將磁道地址的同一地址區(qū)一分為四得到的事件值。每個(gè)相位事件是用于代表每個(gè)脈沖正弦周期的π/4的特定區(qū)的信息。
這里，如圖1所示，反函數(shù)近似式和系數(shù)存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)器(閃存EEPROM)23內(nèi)。伺服處理器20從存儲(chǔ)器23中提取反函數(shù)近似式和系數(shù)，以使反函數(shù)計(jì)算單元230執(zhí)行反函數(shù)計(jì)算。
相差校正單元240從相位換算值θ和相位事件值(ph)計(jì)算偏離磁道位置(PES)，以將偏離磁道位置輸?shù)剿欧?jì)算單元210。相差校正單元240具有與常規(guī)相位探測(cè)方案中使用的相位校正單元一樣的配置。
操作下面參照?qǐng)D4到14B描述根據(jù)該實(shí)施例所述的操作。
在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，磁頭12在致動(dòng)器13作用下沿磁盤(pán)介質(zhì)10的徑向移動(dòng)。這里，如圖4所示，讀出頭120從直接在磁盤(pán)介質(zhì)10下面通過(guò)的磁道(柱面)上讀出伺服脈沖圖案410、420、430和440以及磁道地址代碼450。在圖4中，參考符號(hào)400指的是磁盤(pán)介質(zhì)10的旋轉(zhuǎn)方向。
信號(hào)處理單元16在讀出頭120經(jīng)過(guò)磁盤(pán)介質(zhì)10上伺服扇區(qū)的時(shí)間再現(xiàn)磁道地址信息和用于探測(cè)偏離磁道量的脈沖信號(hào)，并且將該脈沖信號(hào)傳輸?shù)剿欧幚砥?0。
在伺服處理器20中，如圖2所示，偏離磁道位置計(jì)算單元200把來(lái)自于信號(hào)處理單元16的脈沖信號(hào)BST的脈沖值轉(zhuǎn)換為偏離磁道位置PES。如上所述，偏離磁道位置PES是目標(biāo)磁道相對(duì)于目標(biāo)磁道的中心的位置誤差。
伺服計(jì)算單元210確認(rèn)偏離磁道位置PES和磁道地址CYL作為讀出頭120當(dāng)前的位置信息。伺服計(jì)算單元210產(chǎn)生這樣的控制值(VCM驅(qū)動(dòng)命令)，即，其使得讀出頭120的當(dāng)前位置設(shè)定在目標(biāo)磁道位置。
VCM驅(qū)動(dòng)器21根據(jù)由伺服計(jì)算單元210計(jì)算的控制值將驅(qū)動(dòng)電流提供給致動(dòng)器13的VCM 14，以通過(guò)驅(qū)動(dòng)和控制該致動(dòng)器13將讀出頭120定位在目標(biāo)磁道位置。
在上述伺服控制處理中，下面將描述偏離磁道位置計(jì)算單元200的操作。
圖5是用于示出當(dāng)讀出頭120行進(jìn)在如圖4所示的脈沖圖案A和B的中心時(shí)從讀出頭120輸出的讀信號(hào)波形500的曲線圖。
信號(hào)處理單元16再現(xiàn)與脈沖選通(burst gate)510的四個(gè)區(qū)(A到D)的再現(xiàn)信號(hào)振幅值對(duì)應(yīng)的脈沖值BstA、BstB、BstC和BstD。圖7是用于示出再現(xiàn)脈沖信號(hào)BST-A到BST-D的脈沖值BstA、BstB、BstC和BstD相對(duì)于在徑向(圖4中的垂直方向)的偏離磁道位置的變化的曲線圖。更具體地，圖7是用于示出在偏離磁道位置和脈沖值之間的關(guān)系中具有90°相位差的四個(gè)DC偏移所具有的一般的脈沖偏離磁道特性曲線(正弦形狀的特性曲線)的曲線圖。與此相反，圖8是用于示出在偏離磁道位置和脈沖值之間的關(guān)系中具有大的非對(duì)稱差異的脈沖磁道特性曲線的曲線圖。
在圖7和圖8中，橫坐標(biāo)表示實(shí)際的偏離磁道位置，而縱坐標(biāo)表示脈沖信號(hào)BST的振幅值。
在根據(jù)本實(shí)施例的偏離磁道位置計(jì)算單元200中，正切計(jì)算單元220將已經(jīng)得到的脈沖值轉(zhuǎn)換為偽正弦分量值和偽余弦分量值，以計(jì)算相當(dāng)于正切的值的正切換算值(偽正切)TAN。
如從圖7顯而易見(jiàn)的是，脈沖值BstA和BstB之間的差信號(hào)表現(xiàn)出一個(gè)從中去掉了DC分量的基本的正弦波形。此外，脈沖值BstC和BstD之間的差信號(hào)表現(xiàn)出一個(gè)相位偏移90°的基本的余弦波形。因此，正切計(jì)算單元220基于偽正弦分量值對(duì)偽余弦分量的比來(lái)計(jì)算相當(dāng)于正切的正切換算值(偽正切)TAN。
更具體地，正切計(jì)算單元220利用四個(gè)值，即脈沖值BstA、BstB、BstC和BstD從下列等式(1)和(2)中計(jì)算正切換算值TAN。這里，參考符號(hào)BstAB意思是“BstA比BstB”。參考符號(hào)BstCD意思是“BstC比BstD”。
TAN＝-BstAB/BstCD......(1)TAN＝BstCD/BstAB ......(2)其中等式(1)在相位事件值ph為2或者3時(shí)成立，而等式(2)在相位事件值ph為1或者4時(shí)成立。
這里，對(duì)于各相位事件值(ph＝1到4)，下列等式(3)到(6)分別成立。
Ph＝1|BstAB|≥|BstCD|，BstAB*BstCD≥0......(3)Ph＝2|BstAB|＜|BstCD|，BstAB*BstCD≥0......(4)Ph＝3|BstAB|＜|BstCD|，BstAB*BstCD＜0......(5)Ph＝4|BstAB|≥|BstCD|，BstAB*BstCD＜0......(6)如上所述，相位事件值ph是通過(guò)將同一磁道地址區(qū)一分為四而得到的事件值。每個(gè)相位事件是用于代表每個(gè)脈沖正弦周期的π/4的特定區(qū)的值。
由于值“-BstAB/BstCD”在該脈沖圖案C和D的中心附近具有巨大的值，因此，計(jì)算出在劃分的每個(gè)事件中經(jīng)過(guò)相位校正的正切換算值，作為正切換算值TAN。作為偏離磁道位置和正切換算值之間的關(guān)系，獲得了如圖10所示的特性曲線800(參見(jiàn)等式(1))和特性曲線810(參見(jiàn)等式(2))。在圖10中，橫坐標(biāo)表示實(shí)際的偏離磁道位置。
反函數(shù)計(jì)算單元230基于預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器23內(nèi)的反函數(shù)近似式和系數(shù)執(zhí)行正切換算值TAN的反函數(shù)計(jì)算，以計(jì)算相位換算值(相位角)θ。更具體地，反函數(shù)計(jì)算單元230計(jì)算如下面等式(7)所示的三次函數(shù)式。
θ＝a3*TAN3+a2*TAN2+a1*TAN+a0......(7)反函數(shù)計(jì)算單元230實(shí)施依賴于正切換算值TAN的極性(ph＝1或者3以及ph＝2或者4)的系數(shù)的切換處理，使得反函數(shù)計(jì)算單元230能夠處理如圖8所示的具有大的非對(duì)稱差別的脈沖偏離磁道特性。當(dāng)對(duì)稱性足夠高時(shí)，反函數(shù)計(jì)算單元230通過(guò)單值反函數(shù)近似式計(jì)算相位換算值。
相差校正單元240根據(jù)事件劃分相位換算值θ，從而計(jì)算偏離磁道位置PES，該相位換算值θ是由反函數(shù)計(jì)算單元230的反函數(shù)計(jì)算得到。更具體地，相差校正單元240執(zhí)行由下列等式(8)到(10)表示的計(jì)算PES＝Tp/π*(θ-π/2)，其中ph＝1 ......(8)PES＝Tp/π*θ， 其中ph＝2或者3 ......(9)PES＝Tp/π*(θ+π/2)，其中ph＝4 ......(10)在這些等式中，Tp是磁道間距，即一個(gè)等于磁道寬度的值。
這個(gè)處理的出現(xiàn)是由于正切換算值分為兩類，以防止計(jì)算誤差在正切計(jì)算單元220中擴(kuò)大。如圖10所示，由于有兩個(gè)偏離磁道位置與同一相位換算值對(duì)應(yīng)，因此偏離磁道位置構(gòu)成必不可少的處理要素。
根據(jù)上述實(shí)施例，如圖9所示，通過(guò)偏離磁道位置計(jì)算單元220，位置誤差受到抑制的偏離磁道位置710(用×表示的特性曲線)能夠被探測(cè)(估算)到在圖9所示的理想位置(目標(biāo)位置的真實(shí)值)700上。另一方面，特性曲線720(用O表示)是通過(guò)常規(guī)探測(cè)方案獲得的偏離磁道位置特性曲線。
在圖9中，橫坐標(biāo)表示實(shí)際的偏離磁道位置，縱坐標(biāo)表示通過(guò)計(jì)算(估算)得到的偏離磁道位置。圖9示出在具有如圖8所示的大的非對(duì)稱差異的脈沖偏離磁道特性曲線中的探測(cè)特性曲線。在常規(guī)的探測(cè)方案中，與探測(cè)的位置誤差相關(guān)的探測(cè)傾角(增益)的變化導(dǎo)致伺服性能例如尋道時(shí)間或者偏離磁道位置精度的劣化。與此相反，在該實(shí)施例的探測(cè)方案中，能夠?qū)崿F(xiàn)極為出色的伺服性能。
圖11A到14B是用于示出根據(jù)該實(shí)施例的伺服控制(偏離磁道位置探測(cè))性能的改進(jìn)因素的曲線圖。在圖11A到14B中，圖11A，12A，13A和14A是用于示出在偏離磁道定位中的3σ定位精度特性曲線的曲線圖。圖11B，12B，13B和14B是用于示出在偏離磁道定位環(huán)路傳遞增益可變特性曲線(對(duì)應(yīng)于探測(cè)傾角(detection inclination))的曲線圖。在圖11A到14B中，橫坐標(biāo)表示偏離磁道位置。
圖11A和11B是用于示出通過(guò)普通的脈沖探測(cè)方案得到的特性曲線的曲線圖。與此對(duì)照，圖12A和12B是用于示出通過(guò)根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案得到的特性曲線的曲線圖。從這些對(duì)比中顯而易見(jiàn)的是，在根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案中，如圖12B所示，環(huán)路傳遞增益(探測(cè)傾角)保持不變。如圖12A所示，可以確認(rèn)，在偏離磁道定位中可以保證相同的定位精度。
圖13A和13B是用于示出在通過(guò)根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案確定系數(shù)之前所得到的特性曲線(相差探測(cè)特性曲線)的曲線圖。圖14A和14B是用于示出在通過(guò)根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案確定系數(shù)之后所得到的特性曲線的曲線圖。
如上所述，簡(jiǎn)而言之，根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案是利用脈沖分布(profile)特性的反函數(shù)近似式的偏離磁道位置探測(cè)方案。此外，由于位置探測(cè)是通過(guò)反函數(shù)近似式進(jìn)行的，該反函數(shù)近似式是基于偏離磁道位置和正切換算值之間的關(guān)系預(yù)先構(gòu)造的，因此即使脈沖偏離磁道特性曲線具有非對(duì)稱失真，也能夠估算出幾乎真實(shí)的偏離磁道位置。因此，能夠?qū)嵤└呔鹊拇蓬^定位控制，并且在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，伺服控制性能能夠得到改善。
反函數(shù)近似式的系數(shù)導(dǎo)出方法在該實(shí)施例中，如上所述，反函數(shù)計(jì)算單元230基于預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器23內(nèi)的反函數(shù)近似式執(zhí)行正切換算值TAN的反函數(shù)計(jì)算。該反函數(shù)近似式的系數(shù)是基于偏離磁道位置和正切換算值之間的關(guān)系導(dǎo)出的。下面主要參照?qǐng)D6和10描述該導(dǎo)出方法。
在近似式系數(shù)推導(dǎo)中，實(shí)際的定位位置必須相對(duì)于偏離磁道目標(biāo)值來(lái)估算。即使設(shè)置偏離磁道目標(biāo)位置以進(jìn)行定位，該位置也不是真正的偏移位置。更具體地，該定位的位置是通過(guò)偏離磁道位置探測(cè)計(jì)算單元所導(dǎo)出的位置，直到該單元的標(biāo)定完成為止，實(shí)際值和真實(shí)值各不相同。
當(dāng)將磁頭12定位在某一目標(biāo)位置附近的區(qū)域，致動(dòng)器13和伺服計(jì)算單元210的特性增益彼此相等并且不會(huì)變化。然而，事實(shí)上，當(dāng)對(duì)在偏離磁道定位中的某一特定頻率的環(huán)路傳遞增益進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，例如，如圖11B所示，可以理解，該環(huán)路傳遞增益發(fā)生變化。從圖2中的伺服環(huán)路配置可以估算，該變化僅僅是因偏離磁道位置計(jì)算單元200的增益方面的變化引起的。更具體地，當(dāng)對(duì)在偏離磁道定位的環(huán)路傳遞變化中的變化進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，該變化因而與探測(cè)傾角方面的變化相對(duì)應(yīng)。測(cè)量環(huán)路傳遞增益的方法能夠用已知的方法實(shí)現(xiàn)。
作為偏離磁道位置計(jì)算單元200的探測(cè)傾角的變化，在將由實(shí)際的變量dP得到的探測(cè)變量用dR表示時(shí)，測(cè)量在目標(biāo)位置R0處的“dR/dP”。更具體的，當(dāng)探測(cè)傾角的倒數(shù)“dP/dR”用dR求積分時(shí)，可以相對(duì)于目標(biāo)位置估算出真實(shí)的定位位置。由于環(huán)路傳遞增益包括要控制的目標(biāo)的增益或者控制器而不是探測(cè)系統(tǒng)的增益，因此該增益必須要去掉，以計(jì)算探測(cè)傾角的倒數(shù)“dP/dR”。
在相對(duì)于目標(biāo)位置的實(shí)際位置變換中，理論上可以采用任何偏離磁道位置探測(cè)單元。然而，實(shí)際上，當(dāng)偏離磁道位置探測(cè)單元的位置探測(cè)傾角的變化減小時(shí)，真實(shí)位置估算的誤差趨于變小。因此，直到執(zhí)行了高級(jí)標(biāo)定(advance calibration)為止，作為在偏離磁道位置探測(cè)單元中的反函數(shù)計(jì)算單元的系數(shù)，采用為滿足反正切函數(shù)的近似式而選擇的系數(shù)。圖13A和13B示出該實(shí)施例中在反正切函數(shù)的近似函數(shù)的環(huán)路傳遞增益方面的變化。然而，當(dāng)將這個(gè)方案與圖11A和11B所示的普通脈沖探測(cè)方案相比時(shí)，可以理解，探測(cè)傾角的變化是小的。利用反正切函數(shù)的近似系數(shù)的處理是通過(guò)實(shí)現(xiàn)接近于相差探測(cè)處理的處理而得到的，并且能夠相對(duì)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)探測(cè)特性曲線。從這一點(diǎn)看，該處理是需要的。
上面描述了估算相對(duì)于目標(biāo)位置的真實(shí)定位位置(真正的偏離磁道位置)的方法。當(dāng)計(jì)算該位置時(shí)，能夠容易地將獲得的對(duì)于目標(biāo)位置的信息轉(zhuǎn)換為獲得的對(duì)于真正的偏離磁道位置的信息。圖7到圖10中的橫坐標(biāo)是通過(guò)轉(zhuǎn)換將該目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為估算的實(shí)際位置而得到的。
圖10所示的特性曲線800，810和820可以基于圖7和8所示的脈沖值在正切計(jì)算單元220中通過(guò)偽正切計(jì)算繪出。然而，在反函數(shù)近似中，除一對(duì)一關(guān)系之外的關(guān)系是不方便的。為此，通過(guò)實(shí)施將特性曲線810和820相移以疊加在與特性曲線800相同的事件的特性曲線810和820上的處理，來(lái)建立一對(duì)一的關(guān)系。圖10中用曲線標(biāo)出的正切函數(shù)不總是等于實(shí)際的特性曲線800。特別是，如圖8所示，在其中脈沖特性曲線包含有強(qiáng)非對(duì)稱失真的圖案中，這些位置被定位在正切函數(shù)的正值/負(fù)值兩側(cè)的正向一側(cè)?？梢岳斫?，正值和負(fù)值應(yīng)該用不同的函數(shù)來(lái)近似。
在圖6中，曲線是通過(guò)重寫(xiě)該地圖同時(shí)將橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)逆置以按照反函數(shù)關(guān)系畫(huà)出這些值得到的。特性曲線610是三次方最小二乘法近似函數(shù)。在特性曲線610上，正值和負(fù)值是用不同的函數(shù)近似的。關(guān)于在最小二乘法近似的意義上的一致性，誤差隨階的增加而減小。然而，由于在三次方近似中誤差量足夠小，因此在考慮計(jì)算量時(shí)優(yōu)選實(shí)施三次方近似。在圖6所示的三次方近似式中，PES指的是相位換算值θ，而x指的是正切換算值TAN。
采用上面的方法，就能夠?qū)С龇春瘮?shù)近似式的系數(shù)。這里，事實(shí)上，偏離磁道位置計(jì)算單元200的探測(cè)特性曲線隨著磁盤(pán)介質(zhì)10的徑向位置而變化。這是由于磁頭的偏離角導(dǎo)致的，該磁頭的偏離角是在記錄伺服信息時(shí)產(chǎn)生的。然而，同樣在考慮到內(nèi)圓周和外圓周的位置的特性變化的影響，就必須確定近似反函數(shù)的系數(shù)。
在該實(shí)施例中，例如，反函數(shù)近似式的系數(shù)是在磁盤(pán)介質(zhì)10的內(nèi)圓周和外圓周上九個(gè)點(diǎn)上導(dǎo)出的。這些系數(shù)的平均值設(shè)置在存儲(chǔ)器23作為偏離磁道位置計(jì)算單元200的反函數(shù)近似式的系數(shù)。
即使通過(guò)對(duì)磁盤(pán)介質(zhì)10的內(nèi)圓周和外圓周求平均值而求出相同的系數(shù)，在偏離磁道定位中的探測(cè)傾角的變化在中間/內(nèi)圓周上很少觀察到。然而，在磁盤(pán)介質(zhì)10的外圓周上，如圖14所示，會(huì)出現(xiàn)環(huán)路傳遞增益的變化。
在該實(shí)施例中，假定對(duì)磁盤(pán)介質(zhì)10的整個(gè)圓周采用相同的系數(shù)。本發(fā)明不限于該配置。即，可以根據(jù)磁盤(pán)介質(zhì)10上的徑向位置切換系數(shù)，或者各個(gè)系數(shù)可以表示為徑向位置的函數(shù)并且使之序列化。
這里，在常規(guī)的偏離磁道位置探測(cè)系統(tǒng)中，假設(shè)脈沖探測(cè)特性曲線具有對(duì)稱的形狀。為此，在表現(xiàn)出例如如圖8所示的脈沖探測(cè)特性曲線的驅(qū)動(dòng)器中，不能容易地保證伺服性能，因此降低了產(chǎn)率。這里，在伺服磁道寫(xiě)入(伺服信息的記錄)中的脈沖圖案的偏離程度、磁頭的設(shè)置角度誤差等都是已知的構(gòu)成非對(duì)稱系統(tǒng)的因素。當(dāng)應(yīng)用根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案時(shí)，對(duì)于具有這種非對(duì)稱系統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，能夠保證出色的伺服性能。
即使脈沖探測(cè)特性曲線具有較小的非對(duì)稱差異，但是在常規(guī)的方案中，也僅僅是校正了對(duì)于脈沖差信號(hào)的系數(shù)增益。為此，在偏離磁道定位中會(huì)產(chǎn)生伺服增益方面的偏差。當(dāng)偏差程度大時(shí)，偏離磁道定位精度會(huì)劣化。由于近來(lái)磁道間距的減小，偏離磁道定位精度的劣化成為一個(gè)問(wèn)題。與此相反，在根據(jù)該實(shí)施例的方案中，由于伺服特性曲線依賴于偏離磁道位置的變化能夠被抑制，因此該方案成為對(duì)付偏離磁道定位中伺服增益的偏差的一個(gè)有效的對(duì)策。
在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，要實(shí)施尋道操作，其將磁頭12移到目標(biāo)磁道附近的位置。根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案也對(duì)改善尋道操作性能有貢獻(xiàn)。通常，在尋道操作的最后階段，磁頭12的移動(dòng)速度的變化必須要平滑。然而，當(dāng)探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)傾角改變時(shí)，即使實(shí)際的速度偏差小，但是探測(cè)速度的視偏差(apparent variation)也是大的。在將磁頭定位在目標(biāo)磁道位置時(shí)，這引起磁道穩(wěn)定性的劣化。當(dāng)應(yīng)用根據(jù)該實(shí)施例的位置探測(cè)方案時(shí)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)伺服特性保持不變，還能夠?qū)崿F(xiàn)探測(cè)速度的視偏差受到抑制。因此，磁道穩(wěn)定性得到改善。因此，結(jié)果能夠縮短尋道操作時(shí)間。
第一變例作為一種根據(jù)該實(shí)施例的偏離磁道位置探測(cè)方法，應(yīng)用一種利用脈沖值的方法，該脈沖值是從用于探測(cè)位置誤差(偏差)的伺服脈沖圖案得到的振幅值。與此相反，在根據(jù)該變例的方案中，伺服脈沖圖案是用于探測(cè)相位差的傾斜圖案，采用兩類位置信息即正弦分量值和余弦分量值代替由信號(hào)處理單元16獲得的振幅信息。
在根據(jù)該變例的方案中，偏離磁道位置計(jì)算單元200中的正切計(jì)算單元220其配置可以簡(jiǎn)化。這里，是在假設(shè)求出與伺服計(jì)算結(jié)果BstAB和BstCD對(duì)應(yīng)的值的情況下實(shí)施處理的，該伺服計(jì)算結(jié)果是通過(guò)利用四個(gè)值即脈沖值BstA到BstD得到的。其它處理與該實(shí)施例中的相同。
下面將簡(jiǎn)要描述根據(jù)該變例的探測(cè)方法和常規(guī)相差探測(cè)方法之間的差別。
在常規(guī)的相差探測(cè)方法中，實(shí)施一個(gè)處理，該處理通過(guò)反正切變換(atan)處理將±90度(圖10中的橫坐標(biāo)的兩端)轉(zhuǎn)換為相位換算值。與此相反，在根據(jù)該變例的方法中，將相位事件按45度準(zhǔn)確劃分，并且執(zhí)行一個(gè)利用反函數(shù)近似式的處理，而不利用反正切變換(atan)處理本身來(lái)探測(cè)位置。在根據(jù)該變例的方法中，盡管由正弦分量值和余弦分量值構(gòu)成的理想的特性曲線包括相對(duì)于偏離磁道位置的失真，但是仍然能夠探測(cè)精確的位置，并且能夠改善伺服性能。
第二變例這個(gè)變例是通過(guò)將根據(jù)該實(shí)施例的偏離磁道位置探測(cè)方案應(yīng)用到在利用偽正弦波輸出方案的增量式編碼器的精密位置探測(cè)方案而得到的。
例如，在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)載操作中，應(yīng)用了使用DC馬達(dá)的速度探測(cè)，在該DC馬達(dá)中設(shè)置有霍爾元件。這時(shí)，在稱為追蹤的低速操作中，不實(shí)施速度反饋控制，因此不利地產(chǎn)生透鏡偏移(透鏡精密聚焦系統(tǒng)的DC偏移)。
作為一種改善這個(gè)缺點(diǎn)的方案，一種方案是在低速情況下探測(cè)在分辨率區(qū)內(nèi)的霍爾元件的位置以控制透鏡的位置到目標(biāo)軌道位置。然而，必須要通過(guò)探測(cè)A相位信號(hào)和B相位信號(hào)之間的相位差來(lái)探測(cè)中間位置。因此，反正切處理的實(shí)現(xiàn)和因該A相位信號(hào)和B相位信號(hào)的正弦波引起的失真成為問(wèn)題。在根據(jù)該變例的方案中，一旦完成標(biāo)定處理，那么反正切換算值就能夠通過(guò)三次函數(shù)計(jì)算出來(lái)，從而使得解決因A相位和B相位信號(hào)的正弦波造成的失真成為可能。
根據(jù)該實(shí)施例，能夠提供一種具有伺服控制功能的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其實(shí)施利用了伺服脈沖圖案的相差探測(cè)方案，從而使得高精度地探測(cè)真正的偏離磁道位置成為可能。
對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，另外的優(yōu)點(diǎn)和變例是容易產(chǎn)生的。因此，從廣義上看，本發(fā)明不限于這里所示和描述的特定的細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施例。因而，在不脫離所附權(quán)利要求及其等效物所限定的一般性的、創(chuàng)造性的思想的前提下，可以產(chǎn)生各種變例。
權(quán)利要求
1.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括讀出記錄在磁盤(pán)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的磁頭；沿該磁盤(pán)介質(zhì)的徑向移動(dòng)該磁頭的致動(dòng)器；和伺服處理器，其利用記錄在該磁盤(pán)介質(zhì)上的伺服信息驅(qū)動(dòng)并且控制該致動(dòng)器，并且實(shí)施該磁頭相對(duì)于該磁盤(pán)介質(zhì)上的目標(biāo)磁道位置的定位控制，其中該伺服處理器基于從該磁頭輸出的再現(xiàn)信號(hào)，從該伺服信息所包括的伺服脈沖圖案中獲得脈沖值，并且包括正切計(jì)算單元，其從該脈沖值計(jì)算正切；相位計(jì)算單元，其利用基于該磁頭的偏離磁道位置的特性構(gòu)造的反函數(shù)近似式從通過(guò)該正切計(jì)算單元計(jì)算的正切換算值來(lái)計(jì)算相位換算值；和位置計(jì)算單元，其利用由該相位計(jì)算單元計(jì)算的該相位換算值來(lái)計(jì)算相對(duì)于該目標(biāo)磁道位置的偏離磁道位置。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，還包括信號(hào)處理單元，其基于從該磁頭輸出的再現(xiàn)信號(hào)、從包含于該伺服信息中的該伺服脈沖圖案中提取脈沖值，其中該伺服處理器從該信號(hào)處理單元獲得該脈沖值。
3.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，還包括存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)表示該反函數(shù)近似式的信息，該反函數(shù)近似式是基于該正切換算值和該偏離磁道位置的特性構(gòu)造的，該正切換算值是基于該脈沖值轉(zhuǎn)換的，其中該相位計(jì)算單元利用存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的反函數(shù)近似式來(lái)計(jì)算該相位換算值。
4.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于該相位計(jì)算單元基于該正切換算值計(jì)算相位角，并且該位置計(jì)算單元包括相位校正單元，該相位校正單元校正依賴于相位事件值的該相位角，該相位事件值是通過(guò)劃分磁道地址的相同的地址段以識(shí)別目標(biāo)磁道位置得到的。
5.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，還包括存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)該反函數(shù)近似式和表示系數(shù)的信息，該反函數(shù)近似式是基于該正切換算值和該偏離磁道位置的特性構(gòu)造的，該正切換算值是基于該脈沖值轉(zhuǎn)換來(lái)的，該系數(shù)是基于針對(duì)各個(gè)相位事件值測(cè)得的偏離磁道位置特性而設(shè)置的，該相位事件值是為識(shí)別目標(biāo)磁道位置劃分磁道地址的相同的地址段得到的，其中該相位計(jì)算單元利用存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的反函數(shù)近似式和該系數(shù)來(lái)計(jì)算該相位換算值。
6.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，作為該正切換算值的該反函數(shù)近似式，包括正和負(fù)近似式這兩種類型。
7.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，作為該反函數(shù)近似式，包括三次函數(shù)式。
8.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，作為該反函數(shù)近似式，包括一種具有反正切函數(shù)的近似系數(shù)的近似式。
9.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，特征在于，還包括信號(hào)處理單元，其處理從該磁頭輸出的再現(xiàn)信號(hào)，以從包含于該伺服信息中的伺服脈沖圖案中輸出脈沖值以及輸出磁道地址，以識(shí)別該目標(biāo)磁道位置，其中該伺服處理器具有偏離磁道位置計(jì)算單元，其包括該正切計(jì)算單元、該相位計(jì)算單元、和該位置計(jì)算單元，并且計(jì)算該偏離磁道位置，和伺服計(jì)算單元，其基于該磁道地址和該偏離磁道位置來(lái)控制該致動(dòng)器，以將該磁頭定位在該目標(biāo)磁道位置。
10.伺服控制的方法，用于在具有讀出在磁盤(pán)介質(zhì)上記錄的數(shù)據(jù)的磁頭和沿該磁盤(pán)介質(zhì)的徑向移動(dòng)該磁頭的致動(dòng)器的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，利用記錄在該磁盤(pán)介質(zhì)上的伺服信息來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制該致動(dòng)器，并且實(shí)施將該磁頭定位到該磁盤(pán)介質(zhì)上的目標(biāo)磁道位置的定位控制，該方法特征在于，其包括基于從該磁頭輸出的再現(xiàn)信號(hào)從包含于該伺服信息中的伺服脈沖圖案獲得脈沖值，從該脈沖值計(jì)算正切換算值，利用基于該磁頭的偏離磁道位置的特性構(gòu)造的反函數(shù)近似式從該正切換算值計(jì)算相位換算值，并且利用該相位換算值計(jì)算相對(duì)于該目標(biāo)磁道位置的偏離磁道位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，特征在于該相位換算值是利用該反函數(shù)近似式和系數(shù)計(jì)算的，該反函數(shù)近似式是基于該正切換算值和該偏離磁道位置的特性構(gòu)造的，該正切換算值是基于該脈沖值轉(zhuǎn)換來(lái)的，該系數(shù)是基于針對(duì)各個(gè)相位事件值測(cè)得的偏離磁道位置特性設(shè)置的，該相位事件值是通過(guò)劃分磁道地址的相同的地址段得到的用以識(shí)別該目標(biāo)磁道位置。
全文摘要
在基于記錄在磁盤(pán)介質(zhì)(10)中的伺服脈沖圖案實(shí)施磁頭的定位控制的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，伺服處理器(20)通過(guò)利用從該伺服脈沖圖案得到的脈沖值產(chǎn)生正切換算值。此外，該伺服處理器(20)通過(guò)基于偏離磁道位置和該正切換算值之間的關(guān)系構(gòu)造的反函數(shù)近似式執(zhí)行反正切變換處理，從而探測(cè)該偏離磁道位置。
文檔編號(hào)G11B5/00GK1855234SQ200610072108
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者朝倉(cāng)誠(chéng), 谷津正英 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝