(57)【要約】【課題】  プローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法及びプローブ位置誤差検出装置を提供する。【解決手段】  データ記録媒体及び前記データ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出であって、ハミング距離が１のグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードを用意するステップと、トラッキング時に、サーボプローブがサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するときに、サーボプローブが読み出した信号からプローブの位置誤差を検出するステップを含む。【選択図】  図３
2006054047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記録媒体及び前記データ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出方法において、
ハミング距離が１のグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードを用意するステップと、
トラッキング時に、サーボプローブが前記サーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するときに、前記サーボプローブが読み出した信号からプローブの位置誤差を検出するステップと、
を含むことを特徴とするプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項２】
前記サーボコードは、
このサーボコードを構成する各コードワードが互いに重畳しない条件をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項３】
データ記録媒体及び前記データ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出方法において、
（ａ）ハミング距離が１のグレーコードであって、前記グレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードを用意するステップと、
（ｂ）複数のサーボプローブそれぞれが読出した信号から前記サーボプローブそれぞれの位置誤差を検出するステップと、
（ｃ）複数のサーボプローブのそれぞれが、前記サーボコードのコードワードを構成する値が１であるビットを連続して走査するトラッキング条件を満たしているか否かを検査するステップと、
（ｄ）前記トラッキング条件を満たしているサーボプローブに対応するプローブの位置誤差を平均し、平均位置誤差を算出するステップと、
を含むことを特徴とするプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項４】
前記（ａ）ステップのサーボコードは、
前記サーボコードを構成する各コードワードは、互いに重畳しない条件をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項５】
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ１）前記サーボプローブが読み出した信号からプローブの位置誤差を分離するステップと、
（ｂ２）前記分離したプローブの位置誤差を所定の時間単位で積分するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項６】
前記（ｂ１）ステップは、
前記サーボプローブが読み出した信号と、前記サーボプローブの位置誤差を分離するための所定の誤差分離信号とを乗算することを特徴とする請求項５に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項７】
前記誤差分離信号は、
前記データ記録媒体内のデータビット間の距離と前記プローブの走査速度との比で決定される周期と５０％のデューティーサイクルを有する矩形波であることを特徴とする請求項６に記載のデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法。
【請求項８】
前記誤差分離信号は、
前記データ記録媒体内のデータビット間の距離と前記プローブの走査速度との比で決定される周期と５０％のデューティーサイクルを有する矩形波の水平誤差分離信号と、
前記水平誤差分離信号の２倍の周期を有し、前記水平誤差分離信号と同期する垂直誤差分離信号とからなり、
前記（ｂ１）ステップは、
前記プローブによって読み出した信号と前記水平誤差分離信号とを乗算するステップと、
前記プローブによって読み出した信号と前記垂直誤差分離信号とを乗算するステップと、
からなり、
前記（ｂ２）ステップは、
前記水平誤差分離信号の乗算値を所定時間で積分するステップと、
前記垂直誤差分離信号の乗算値を所定時間で積分するステップと、
からなることを特徴とする請求項６に記載のデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法。
【請求項９】
データ記録媒体及び前記データ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出装置において、
前記データ記録媒体のサーボ領域を走査するサーボプローブと、
ハミング距離が１であるグレーコードのコードワードを構成する数値が１であるビットの数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードが用意されているとき、トラッキング時に、前記サーボプローブが前記サーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するトラッキング条件を検査するトラッキング条件検査部と、
前記トラッキング条件を満たすサーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を検出する位置誤差検出部と、
を備えることを特徴とするプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１０】
前記サーボコードは、前記サーボコードを構成する各コードワードが、互いに重畳しない条件をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１１】
データ記録媒体及び前記データ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出装置において、
複数のサーボプローブと、
ハミング距離が１であるグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードが用意されているとき、トラッキング時に、前記サーボプローブが前記サーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するか否かを検査するトラッキング条件検査部と、
前記複数のサーボプローブそれぞれに対応し、これらのサーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を検出する複数の位置誤差検出部と、
前記複数の位置誤差検出部で検出した位置誤差のうち、前記トラッキング条件検査部によって前記ビットの数値が１であるビットを連続して走査したサーボプローブに対応する位置誤差の平均を算出する平均位置誤差算出部と、
を備えることを特徴とするプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１２】
前記サーボコードは、
前記サーボコードを構成する各コードワードが、互いに重畳しない条件をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１３】
前記位置誤差検出部は、
前記サーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を分離する位置誤差分離部と、
前記位置誤差分離部で検出した位置誤差を所定の時間単位で合算する位置誤差合算部と、
を備えることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１４】
前記位置誤差分離部は、前記プローブによって読み出した信号と、前記プローブの位置誤差を分離するための所定の誤差分離信号とを乗算する乗算器であり、
前記位置誤差合算部は、前記乗算器の出力信号を前記誤差分離信号の１周期単位で積分する積分器であることを特徴とする請求項１３に記載のプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１５】
前記誤差分離信号は、
前記データ記録媒体内のデータビット間の距離と前記プローブの走査速度との比によって決定される周期及び５０％のデューティーサイクルとを有する矩形波であることを特徴とする請求項１４に記載のデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１６】
前記誤差分離信号は、
前記データ記録媒体内のデータビット間の距離と前記プローブの走査速度との比によって決定される周期及び５０％のデューティーサイクルを有する矩形波である水平誤差分離信号と、
この水平誤差分離信号の２倍の周期を有し、前記水平誤差分離信号と同期する垂直誤差分離信号からなり、
前記乗算器は、
前記プローブによって読み出した信号と前記水平誤差分離信号とを乗算する水平乗算器と、
前記プローブによって読み出した信号と前記垂直誤差分離信号とを乗算する垂直乗算器からなり、
前記積分器は、
前記水平乗算器の出力信号を積分する水平積分器と、
前記垂直乗算器の出力信号を積分する垂直積分器と、
を備えることを特徴とする請求項１５に記載のデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブを利用したデータ保存システムに係り、特に、プローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法及びプローブ位置誤差検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）技術を利用したプローブ方式の高密度データ保存装置は、データを保存または除去するデータ記録媒体、このデータ記録媒体にデータを記録し、そこから再生する探針及びこの探針を装着したカンチレバーを備えるプローブ、データ記録媒体を移動するｘｙステージ（スキャナ）、装置に命令を出して制御する制御部、及びこの制御を行うための信号処理部を備える。高密度で精密なデータを記録し、再生するためには、単位データのサイズよりも高精度なデータトラッキング方法が必要となる。
【０００３】
ＳＰＭ技術を利用したプローブ方式の高密度データ保存装置で利用される、データを記録し、再生するためにデータの位置をトラッキングする従来の方式には、次のような３つの方法がある。
【０００４】
まず、記録し、再生しようとするデータから区分されたデータ記録媒体の機械的または電気的な信号を利用する方法である。これに関する文献としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４がある。これらの特許では、データ記録媒体に金属パターンを形成したり、機械的な方法により溝を形成することを開示しているが、データ記録媒体にこのような精密な加工を行うことは非常に困難である。また、このような機械的な溝を、データを再生し記録するメカニズムに用いることは、実用化において大きな制約を伴うことになる。
【０００５】
次に、プローブまたはデータ記録媒体を振動させることで、データ記録媒体に記録したデータの中心位置を変位させる方法がある。この方法に関しては特許文献５に開示されており、高い周波数でデータ記録媒体を振動させながら変調及び復調を行うものである。しかし、データ記録媒体を高周波数振動させて変調及び復調を行うことにより、検出回路が複雑になって検出時間が遅くなるという問題点がある。
【０００６】
第三に、データ記録媒体に保存するデータの位置中心とデータを記録し、検出するプローブとの相対的な変位を利用した方法がある。この方法は特許文献６及び特許文献７に開示されているのだが、この方法は、極めて精密なデータパターンをデータ記録媒体に記録する必要があり、非常に困難な方法である。特に、特許文献６の場合、データを連続してトラッキングできないために、データトラッキングの速度が遅くなる。したがって、外部環境の影響が増大するという問題点がある。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５,１３２,９３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５,３９６,４８３号明細書
【特許文献３】米国特許第５,８５６,９６７号明細書
【特許文献４】米国特許第６,３７０,１０７号明細書
【特許文献５】米国特許第５,４０４,３４９号明細書
【特許文献６】米国特許第５,２０２,８７９号明細書
【特許文献７】米国特許第６,１９５,３１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、プローブを利用したデータ記録媒体のデータ中心位置と記録／再生のタイミングを同期化させ、トラック誤差を容易に補償可能にすることを目的として、所定のサーボコードを使用し、少数のプローブを通じて安定したノイズ特性を有しつつ位置誤差が検出可能な、プローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法及びプローブ位置誤差検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するための本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法は、データ記録媒体及びこのデータ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出方法において、ハミング距離が１のグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードを用意するステップと、トラッキング時に、サーボプローブがサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するときに、このサーボプローブが読み出した信号からプローブの位置誤差を検出するステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記の課題を達成するための本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法は、データ記録媒体及びこのデータ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出方法において、（ａ）ハミング距離が１のグレーコードであって、このグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードを用意するステップと、（ｂ）複数のサーボプローブそれぞれが読出した信号からこれらのサーボプローブそれぞれの位置誤差を検出するステップと、（ｃ）複数のサーボプローブのそれぞれが、サーボコードのコードワードを構成する値が１であるビットを連続して走査するトラッキング条件を満たしているか否かを検査するステップと、（ｄ）トラッキング条件を満たしたサーボプローブに対応するプローブの位置誤差を平均し、平均位置誤差を算出するステップと、を含むことを特徴とする。（ａ）ステップのサーボコードは、このサーボコードを構成する各コードワードは、互いに重畳されていない条件をさらに備えることが望ましい。
【００１１】
（ｂ）ステップは、（ｂ１）サーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を分離するステップと、（ｂ２）分離されたプローブの位置誤差を所定の時間単位で積分するステップと、を含むことが望ましい。（ｂ１）ステップは、サーボプローブによって読み出した信号と前記プローブの位置誤差を分離する所定の誤差分離信号とを乗算することが望ましい。
（ｂ）ステップは、（ｂ１）サーボプローブが読み出した信号からプローブの位置誤差を分離するステップと、（ｂ２）分離したプローブの位置誤差を所定の時間単位で積分するステップと、を含むことが望ましい。
また、（ｂ１）ステップは、プローブが読み出した信号とこのプローブの位置誤差を分離する所定の誤差分離信号とを乗算することが望ましい。
【００１２】
誤差分離信号は、データ記録媒体内のデータビット間の距離とプローブの走査速度との比で決定される周期と５０％のデューティーサイクルを有する矩形波であることが望ましい。
また、誤差分離信号は、データ記録媒体内のデータビット間の距離とプローブの走査速度との比で決定される周期と５０％のデューティーサイクルを有する矩形波の水平誤差分離信号と、水平誤差分離信号の２倍の周期を有し、水平誤差分離信号と同期する垂直誤差分離信号と、
からなり、
（ｂ１）ステップは、前記プローブによって読み出した信号と前記水平誤差分離信号とを乗算するステップと、前記プローブによって読み出した信号と前記垂直誤差分離信号とを乗算するステップからなり、（ｂ２）ステップは、水平誤差分離信号の乗算値を所定時間で積分するステップと、垂直誤差分離信号の乗算値を所定時間で積分するステップからなることが望ましい。
【００１３】
さらに、上記の課題を達成するための本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置は、データ記録媒体及びデータ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出装置において、データ記録媒体のサーボ領域を走査するサーボプローブと、ハミング距離が１であるグレーコードのコードワードを構成する数値が１であるビットの数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードが用意されているとき、トラッキング時に、サーボプローブがコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するトラッキング条件を検査するトラッキング条件検査部と、このトラッキング条件を満たすサーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を検出する位置誤差検出部と、を備えることを特徴とする。また、前記サーボコードは、前記サーボコードを構成する各コードワードは、互いに重畳しない条件をさらに備えることが望ましい。
【００１４】
さらに、上記の課題を達成するための本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置は、データ記録媒体及びデータ記録媒体を走査してデータを検出するプローブを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差検出装置において、複数のサーボプローブと、ハミング距離が１であるグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たすサーボコードが用意されているとき、トラッキング時に、サーボプローブがサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するか否かを検査するトラッキング条件検査部と、複数のサーボプローブそれぞれに対応し、これらのサーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を検出する複数の位置誤差検出部と、複数の位置誤差検出部で検出された位置誤差のうち、前記トラッキング条件検査部によって前記ビットの数値が１であるビットを連続して走査したサーボプローブに対応する位置誤差の平均を算出する平均位置誤差算出部と、を備えることを特徴とする。また、サーボコードは、このサーボコードを構成する各コードワードは、互いに重畳されていない条件をさらに備えることが望ましい。
【００１５】
位置誤差検出部は、サーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を分離する位置誤差分離部と、この位置誤差分離部で検出した位置誤差を所定の時間単位で合算する位置誤差合算部と、を備えることが望ましい。
【００１６】
この位置誤差分離部は、プローブによって読み出した信号とプローブの位置誤差を分離する所定の誤差分離信号とを乗算する乗算器であり、位置誤差合算部は、乗算器の出力信号を誤差分離信号の１周期単位で積分する積分器であることが望ましい。
【００１７】
また、誤差分離信号は、データ記録媒体内のデータビット間の距離とプローブの走査速度との比によって決定される周期及び５０％のデューティーサイクルを有する矩形波である水平誤差分離信号と、この水平誤差分離信号の２倍の周期を有し、この水平誤差分離信号と同期する垂直誤差分離信号からなり、乗算器は、プローブによって読み出した信号と水平誤差分離信号とを乗算する水平乗算器と、プローブによって読み出した信号と垂直誤差分離信号とを乗算する垂直乗算器からなり、積分器は、水平乗算器の出力信号を積分する水平積分器と、垂直乗算器の出力信号を積分する垂直積分器と、を備えることが望ましい。
【００１８】
そして、前記記載された発明をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法及びプローブ位置誤差検出装置によれば、少数のプローブを利用して、プローブの位置誤差を検出できる。また、ノイズ特性を安定させて状態でプローブの位置誤差を検出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図を参照しつつ、本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差検出方法及びプローブ位置誤差検出装置、及びそれを利用したデータ保存システムのデータトラッキング装置及びデータトラッキング方法を詳細に説明する。
【００２１】
図１Ａは、データ保存装置を示す図面である。図１Ａにおけるデータ保存装置は、データを保存するデータ記録媒体１０、前記データ記録媒体１０にデータを記録し、ここから再生する探針を備えたプローブ１１からなる。このデータ記録媒体１０は、ステージ１２上に位置し、このステージ１２は、制御部１４の信号を受けて駆動する。
【００２２】
データ記録媒体１０は、データを記録できるＮ×Ｍ個のデータ領域Ａとこのデータ領域Ａの位置データを有するＨ個のサーボ領域Ｂと、に分けられ、それぞれＮ×Ｍ個のプローブとＨ個のプローブを設けてある。通常、プローブ１１は、データ記録媒体１０の記録面上で接触するか、または所定距離をおいて位置する探針及びこれを支持するカンチレバーを備える。
【００２３】
図１Ｂは、図１Ａのデータ領域Ａを示す図であり、図１Ｃは、図１Ａのサーボ領域Ｂを示す図である。図１Ｂには、データ領域Ａがｎ×ｍ個のデータ単位セルで、図１Ｃには、サーボ領域Ｂがｎ×ｍ個のサーボ単位セルで構成されることを示している。プローブ１１は、このようなデータ単位セル及びサーボ単位セルの上を移動しつつ、それぞれの単位セルのデータを読み出し、また、ここにデータを記録する。図１Ｄはこのような単位セルの一部を抜粋したものである。図１Ｄにおける単位セル２２内には、０または１を表すデータビット２１が含まれており、前記データビット２１は、半径Ｒのサイズを有している。ここで、それぞれの単位セル２２は、横のサイズが４Ｒ、縦のサイズが２Ｒであると仮定する。さらに、図１Ｄには、３列（ｍ1、ｍ2、ｍ3）の単位セル２２の集合を示す。ここでは、上下に位置した列（ｍ1とｍ2、ｍ2とｍ3）のデータビット２１の位置関係は、互いに１８０°の位相差をもつ。
【００２４】
図２は、本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置の一実施形態についての構成を示すブロック図である。このプローブ位置誤差検出装置は、サーボプローブ２００、トラッキング条件検査部２２０、及び位置誤差検出部２６０を備える。
【００２５】
前記サーボプローブ２００は、データ記録媒体のサーボ領域を走査する。トラッキング条件検査部２２０は、トラッキング時に、サーボプローブが所定のトラッキング条件を満たすか否かを検査する。このトラッキング条件とは、サーボプローブが、所定のサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査しているか否かを示す。ここで、このサーボコードは、ハミング距離が１であるグレーコードであり、このグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たしている。また、このサーボコードは、サーボコードを構成する各コードワードが、互いに重畳しない条件をさらに含むことが望ましい。
【００２６】
位置誤差検出部２４０は、上記のトラッキング条件を満たすサーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を検出する。
図３は、本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置の他の実施形態についての構成を示すブロック図である。このプローブ位置誤差検出装置は、トラッキング条件検査部３００、複数のサーボプローブ３２０、複数の位置誤差検出部３４０及び平均位置誤差算出部３６０を備える。
【００２７】
複数のサーボプローブ３２０は、データ記録媒体のサーボ領域を走査し、データ記録媒体のデータ領域を指定する。トラッキング条件検査部３００は、トラッキング時に、サーボプローブが所定のトラッキング条件を満たすか否かを検査する。トラッキング条件とは、サーボプローブが所定のサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するか否かを示す。ここで、サーボコードは、ハミング距離が１であるグレーコードであり、このグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在する条件を満たしている。また、サーボコードは、このサーボコードを構成する各コードワードが、互いに重畳しない条件をさらに含むことが望ましい。
【００２８】
複数の位置誤差検出部３４０は、複数のサーボプローブ３２０それぞれに対応し、サーボプローブによって読み出した信号からプローブの位置誤差を検出する。平均位置誤差算出部３６０は、複数の位置誤差検出部３４０で検出した位置誤差のうち、トラッキング条件検査部によってビットの数値が１であるビットを連続して走査したサーボプローブについて、その位置誤差の平均を算出する。
【００２９】
平均位置誤差算出部３６０は、スイッチング部３６２及び平均位置誤差計算部３６４を備える。このスイッチング部３６２は、複数の位置誤差検出部３４０のうち、トラッキング条件検査部３００で検査したサーボプローブについての位置誤差のみを出力するスイッチング機能を実行し、そのスイッチングのオンとオフの動作はトラッキング条件検査部３００が制御する。平均位置誤差算出部３６４は、複数の位置誤差検出部３４０で検出し、複数のスイッチング部３６２を通じて伝送された位置誤差の平均値を算出する。
【００３０】
また、この平均位置誤差算出部３６４が求めた平均位置誤差を、所定の補償部（図示せず）に入力して補償値を算出する。そして、補償値を、プローブを利用したデータ保存システムのデータトラッキングシステムの入力へフィードバックすることで位置誤差の補償を実行する。
【００３１】
図４は、複数の位置誤差検出部３４０それぞれについての細部ブロック図を示す。位置誤差検出部３４０は、位置誤差分離部４００及び位置誤差合算部４５０を備える。
位置誤差分離部４００は、サーボプローブによって読出した信号からプローブの位置誤差を分離するためのものであって、サーボプローブによって読出した信号と、プローブの位置誤差を分離するための所定の誤差分離信号とを乗算する乗算器であることが望ましい。
【００３２】
位置誤差合算部４５０は、位置誤差分離部４００で検出した位置誤差を所定の時間単位で合算し、乗算器の出力信号を誤差分離信号の１周期単位で積分する積分器であることが望ましい。
【００３３】
上記の誤差分離信号は、所定の周期及び５０％のデューティーサイクルを有する矩形波であることが望ましい。さらに、誤差分離信号の周期は、前記データ記録媒体内のデータビット間の距離とプローブの走査速度との比によって決定される。
【００３４】
そして、プローブ位置誤差として同期化誤差及びトラック誤差を検出するには、誤差分離信号には、同期化誤差を検出するための信号とトラック誤差を検出するための信号とが必要となる。同期化誤差とは、位置誤差の水平成分の誤差分離信号であって、前述したように、データ記録媒体内のデータビット間の距離とプローブの走査速度との比によって決定される、周期及び５０％のデューティーサイクルを有する矩形波である。トラック誤差とは、位置誤差の垂直成分の誤差分離信号であって、水平誤差分離信号の２倍の周期を有し、水平誤差分離信号と同期する矩形波である。
【００３５】
このとき、乗算器は、プローブによって読出した信号と水平誤差分離信号とを乗算する水平乗算器、及びプローブによって読出した信号と垂直誤差分離信号とを乗算する垂直乗算器からなる。また、積分器は、水平乗算器の出力信号を積分する水平積分器、及び垂直乗算器の出力信号を積分する垂直積分器からなる。
【００３６】
図５は、本発明の一実施形態に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置における１つのサーボプローブの構成を示すブロック図である。このプローブ位置誤差検出装置は、データ記録媒体５００、サーボプローブ５２０、スキャナ５４０及び誤差検出器５６０を備える。ここで、データ記録媒体３００は、データを保存する記録媒体である。スキャナ５４０は、データ記録媒体５００を移動させるものであり、ｘｙステージとも呼ばれる。また、サーボプローブ５２０は、スキャナ５４０によって移動するデータ記録媒体５００のサーボ領域からデータを読み出す。
【００３７】
誤差検出器５６０は、サーボプローブ５２０によって読み出した信号に、プローブの位置誤差を分離するための所定の誤差分離信号を印加することで前記プローブの位置誤差を検出するものであり、プローブ位置誤差検出装置に相当するものである。この誤差検出器５６０は、位置誤差分離部５０と位置誤差合算部５５とを備える。
【００３８】
図６は、図５に示した本発明の一実施形態をさらに詳細に示したものである。本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置は、データを記録及び再生するためのサーボプローブ６００、データを記録する媒体６１０、この媒体６１０を動かすためのスキャナ６２０、データ再生信号から走査方向（ｘ軸方向）とこれに対する垂直方向（ｙ軸方向）との誤差成分を抽出する誤差検出器６３０で構成されている。
【００３９】
サーボプローブ６００は、スキャナ６２０により、データ記録媒体６１０上を移動しつつ、データを記録し、再生することが可能となる。誤差検出器６３０は、走査方向（ｘ軸）とこれに対する垂直の方向（ｙ軸）との誤差、つまり、水平成分の位置誤差に相当する同期化誤差と、垂直成分の位置誤差に相当するトラック誤差とを検出する。
【００４０】
この誤差検出器６３０は、水平乗算器６０、垂直乗算器６２、水平積分器６４、垂直積分器６６を備える。水平乗算器６０は、プローブ６００によって読み出した信号ｐと水平誤差分離信号ｕxとを乗算する。前記垂直乗算器６２は、前記プローブ６００によって読出した信号ｐと垂直誤差分離信号ｕyとを乗算する。そして、水平積分器６４は、水平乗算器６０の出力信号ｔxを１周期Ｔ単位で積分して同期化誤差ｅxを生成する。垂直積分器６６は、垂直乗算器の出力信号ｔyを１周期Ｔ単位で積分してトラック誤差ｅyを生成する。
【００４１】
図７（ａ）ないし図７（ｈ）は、図６を説明するためのタイミング図である。また、図８は、１つのサーボプローブについてのデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法を示すためのフローチャートである。
【００４２】
図７（ａ）ないし図７（ｈ）及び図８では、図５及び図６に示した本発明の一実施形態に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置における１つのサーボプローブの動作を説明するものである。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、スキャナ６２０をｘ軸方向に移動させるための走査信号ｓxにより、スキャナ６２０を一定の速度で移動させる。これと同時に、図７（ｃ）に示すように、周期Ｔと傾斜度８Ｒ／Ｔとを有する三角波を用いた振動信号ｓｙにより、スキャナ６２０を走査方向に対して垂直に振動させる。もし、ここで外乱が存在すれば、この外乱をｘ軸の外乱成分ｄxとｙ軸の外乱成分ｄyとに分けることができる。図（ａ）から、データの位置が中心からそれぞれ外乱ｘd、外乱ｙdだけ誤差が生じたと考えられる。
【００４４】
まず、図７（ａ）のように、プローブ６００は、走査信号及び振動信号により、軌跡１０１ａ、軌跡１０１ｂに沿って移動しながら、データ記録媒体６１０からデータを読み出す。つまり、サーボプローブ６００は、データ記録媒体６１０に記録したデータ１００ａ、１００ｂを過ぎるときにはオン信号を発生し、それ以外ではオフ信号を発生して、図７（ｄ）のような再生信号ｐを発生する。ここで、この再生信号ｐのサイズは１であると仮定する。
データ記録媒体６１０からデータを読み出すと、プローブの位置誤差を検出する。以下に、図８を参照しつつ、位置誤差検出についてさらに詳しく説明する。
【００４５】
プローブ軌跡１０１ａと記録データ１００ａとの交点が時間ｔa及び時間ｔbで発生し、プローブ軌跡１０１ｂと記録データ１００ｂとの交点が時間ｔｃ及び時間ｔdで発生する。このような再生信号ｐからｘ軸の誤差成分ｘｄ及びｙ軸の誤差成分ｙd、言い換えれば、同期化誤差及びトラック誤差をそれぞれ分離して抽出する（ステップＳ８００）。
【００４６】
このために、サーボプローブ６００は、ｙ軸軌跡（図６に示したｙ）に対応する図７（ｅ）及び図７（ｆ）のような抽出信号ｕx及び抽出信号ｕyを発生する（ここでサイズは１であると仮定）。サーボプローブ６００は、数式１に示すように、抽出信号ｕxに再生信号ｐを乗算して図７（ｇ）のような信号ｔxを発生させ、また、数式２に示すように、抽出信号ｕyに再生信号ｐを乗算して図７（ｈ）のような信号ｔyを発生させる。
【００４７】
【数１】
2006054047.tif 000003
【００４８】
【数２】
2006054047.tif 000004
【００４９】
さらに、この信号ｔx及び信号ｔyを１周期Ｔ単位で積分する（ステップＳ８５０）。つまり、信号ｔxを水平積分器６４で数式３のように、信号ｔyを垂直積分器６６で数式４のように積分することで、プローブの位置誤差が分離されてｘ軸およびｙ軸に対する外乱成分による誤差成分（図６に示す同期化誤差ｅx、トラック誤差ｅy）を求めることができる。
【００５０】
【数３】
2006054047.tif 000005
【００５１】
【数４】
2006054047.tif 000006
【００５２】
このようにして求めた同期化誤差ｅx及びトラック誤差ｅyは、それぞれ実際に発生した同期化誤差及びトラック誤差のみの関数であって、線形であることが分かる。
【００５３】
また、本発明に係る位置誤差の検出方法は、走査方向の垂直方向に振動させない場合、つまり、走査方向の同期化誤差が補償されている場合は、そのままの状態を適用することが可能である。つまり、Ｓy＝０、ｕy＝０であるため、ｔy＝０、ｅy＝０となる。
【００５４】
図９は、本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法を示すフローチャートである。データ記録媒体と、前記データ記録媒体を走査してデータを検出するプローブとを備えるデータ保存システムでのプローブの位置誤差の検出方法を説明すると、まず、この検出方法では、前述した所定のサーボコードを用意する（ステップＳ９００）。その後、サーボプローブは、トラッキング時に、このサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査し、このときにサーボプローブによって読出した信号からプローブの位置誤差を検出する（ステップＳ９５０）。
【００５５】
図１０は、本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法についての一実施形態を示すフローチャートである。図３及び図１０を参照しつつ、本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置の動作を詳しく説明する。
【００５６】
まず、本発明を実施するには、所定の条件を満たすサーボコードを用意する（ステップＳ１０００）。つまり、前述のサーボコードが所定の条件を満している必要がある。所定の条件とは、第１に、サーボコードは、ハミング距離が１であるグレーコードであること。第２に、このグレーコードのコードワードを構成するビットの数値が１である数ＱとＱ＋１（ただし、Ｑは自然数）とが交互に存在すること。第３に、このサーボコードは、サーボコードを構成する各コードワードが互いに重畳しないこと。この第３の条件は付加条件であって、もしこの第３条件を満たさない場合は、このコードワードをサーボコードとして使用しなくてもよい。
【００５７】
次に、プローブを利用したデータ保存システムの動作モードが探索モードであるかトラッキングモードであるかを判断する（ステップＳ１０１０）。この動作モードが探索モードであれば、ステップＳ１０３０においてサーボ機能を実行する（ステップＳ１０２０）。このサーボ機能は、サーボプローブがサーボ領域を探索してデータ領域の特定データを指定するものである。
【００５８】
動作モードがトラッキングモードならば、まず、サーボ機能を行い（ステップＳ１０３０）、プローブの位置誤差を検出するトラッキング機能を実行する（ステップＳ１０４０）。位置誤差検出は、複数の位置誤差検出部３４０において複数のサーボプローブ３２０に対して実行される。なお、各サーボプローブによる位置誤差検出の過程は、図４ないし図８において説明した通りであるので、ここでは省略する。
【００５９】
次に、トラッキング条件検査部３００において、サーボプローブがトラッキング条件を満たすか否かを検査する（ステップＳ１０５０）。トラッキング条件とは、前述の通り、サーボプローブが所定のサーボコードのコードワードを構成するビットの数値が１であるビットを連続して走査するか否かを示す。
【００６０】
ここで、サーボプローブ３２０がトラッキング条件を満す場合は、サーボプローブに対応する位置誤差を保存する（ステップＳ１０６０）。
このように、全てのサーボプローブについてトラッキング条件を満たすか否かを検査し（ステップＳ１０７０）、トラッキング条件の検査を実行していないサーボプローブがある場合は、ステップＳ１０５０に戻ってトラッキング条件の検査を実行する。もし、トラッキング条件を満たすか否かの検査が全てのサーボプローブについて実行されていれば、平均位置誤差計算部３６４において保存している位置誤差の平均を求める（ステップＳ１０８０）。
【００６１】
さらに、データ保存装置のデータ評価を行うために、平均位置誤差をフィードバックしてオフトラックの調整を実行し（ステップＳ１０９０）、動作を終了する。
ここで、図１１を参照しつつ、本発明の中核についてさらに詳しく説明する。データ領域５０のビットの数がｎ×ｍである場合は、記録または再生しようとするデータの座標（ｉ,ｊ）５１はｎ×ｍ個であり、同数のサーボコードＳが必要となる。そして、サーボコードＳは、以下のようにグレーコード生成関数Ｇで表すことができる。
【００６２】
【数５】
2006054047.tif 000007
を満たす整数である。
【００６３】
サーボコードＳの１つのコードワードＳkを構成するビットのうち、座標（ｉ,ｊ）５１を表すビットは、それぞれサーボプローブで読み出したデータ５２−１〜５２−Ｐになる。
【００６４】
【数６】
2006054047.tif 000008
【００６５】
なお、グレーコード生成関数Ｇは、下式の通り、隣接コードワード間の関係式のみを満たせばよいため、この他にも多様な定義が可能である。
【００６６】
【数７】
2006054047.tif 000009
【００６７】
ここで、ｄ（ａ，ｂ）は、ハミング重みであって、コードワードａとコードワードｂとではビットの数が異なって定義される。したがって、正確な位置でデータを記録し、再生するためには、トラッキングアルゴリズムが必要である。
【００６８】
実際に検出には位置誤差には、データ半径についてのノイズ、データ位置についてのノイズ、信号検出手段で発生するノイズなどが含まれる。複数のトラッキングプローブを利用することでこのようなノイズを減衰させることが可能である。つまり、複数のトラッキングプローブで検出した位置誤差を平均化すれば、ノイズを減衰させることができる。
【００６９】
したがって、サーボ機能を実行するためには、Ｐ個のサーボ領域５３とそれに対応するＰ個のサーボプローブ、そしてトラッキングのためのＱ個のトラッキング領域５４とそれに対応するＱ個のトラッキングプローブが必要となる。
【００７０】
例えば、データ領域内のデータビットの数が５１２個であれば、サーボプローブは９個必要であり、ノイズ減衰率を５０％以上確保するには、トラッキングプローブは、下式から５個必要であることが分かる。
【００７１】
【数８】
2006054047.tif 000010
【００７２】
この場合の位置誤差検出条件は、トラッキング領域に１周期内で記録される１の連続数は５であり、さらに、１つのトラッキングプローブから検出された誤差に含まれるノイズの標準偏差が１であるならば、複数のトラッキングプローブから検出した誤差を平均化した値に含まれるノイズの特性は、図１２のようになる。
【００７３】
さらに、図１３に示した位置誤差は、トラッキングプローブではなくサーボプローブと、誤差検出条件を満たすサーボ領域内に記録したＢＲＧＣ(ｂｉｎａｒｙ  ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ  Ｇｒａｙ  ｃｏｄｅ)であるサーボコードを用いて検出したものであって、ここには、連続する１の数と、１つのサーボプローブから検出した誤差に含まれるノイズの標準偏差が１である場合の、トラッキング条件を満たす複数のサーボプローブで検出した誤差の平均値に含まれるノイズの特性を示している。
【００７４】
図１２の場合は、プローブの使用数は１４個であるが、ノイズ特性が安定した位置誤差が検出された。一方、図１３の場合は、プローブの使用数は９個であり、前者よりも少なくてすむものの、ノイズ特性が不安定な位置誤差が検出された。
【００７５】
本発明においては、使用するプローブ数が少なく、しかもノイズ特性が安定した位置誤差が検出されるようにサーボコードを生成することが重要である。本発明で使われるサーボコードＨは、数式９に示すように、コード生成関数Ｇ（Ｒ；Ｑ）によって生成される。
【００７６】
【数９】
2006054047.tif 000011
【００７７】
ここで、Ｒは、サーボ及びトラッキングに必要なプローブ数であり、Ｑは、Ｒ個のプローブのうち、トラッキングで用いられるプローブ数である。
コード生成関数Ｇ（Ｒ；Ｑ）は、数式１０ないし数式１２に示すような制約条件を有する。
【００７８】
【数１０】
2006054047.tif 000012
【００７９】
【数１１】
2006054047.tif 000013
【００８０】
【数１２】
2006054047.tif 000014
【００８１】
ここで、数式１２のｗ（ａ）はハミング重みであって、コードワードａにおいて「０」ではないビットの数と定義される。また、Ｑは、トラッキングプローブ数を示す。数式１２は、「ＨはＨａｍｉｌｔｏｎ  ｐａｔｈを有する」という意味である。
上記のような制約条件のコード生成関数Ｇ（Ｒ；Ｑ）でサーボコードを生成すると、２×ｍｉｎ｛RＣQ，RＣQ+1｝個の座標が表示されることになる。
【００８２】
このような制約条件のサーボコードを生成するには、まず、シードコードとして定義されるａkを、数式１３から数式１６までの制約条件付けをして生成する。
【００８３】
【数１３】
2006054047.tif 000015
【００８４】
【数１４】
2006054047.tif 000016
【００８５】
【数１５】
2006054047.tif 000017
【００８６】
【数１６】
2006054047.tif 000018
【００８７】
最終サーボコードｈｋは、次のように配置する。
【００８８】
【数１７】
2006054047.tif 000019
【００８９】
シードコードａkの生成を簡単にするには、制約条件の数式１６を無視すればよい。こうすることで、ａk（ｋは、奇数）で表された座標のみが重畳しない状態となって、フィールド内の全てのビット座標について絶対的なエンコードが不能となるからである。したがって、サーボプローブは、ｗ（ｈk）＝Ｑを検出する位置だけにおいて動作し、座標が１個以上表示されるｗ（ｈk）＝Ｑ＋１の位置においては動作しない。したがって、サーボコードには、いずれも２RＣQ個のコードワードを有することになる。このうち、ｗ（ｈk）＝ＱであるRＣQ個のサーボコードはデータフィールド内の座標を表示し、ｗ（ｈk）＝Ｑ＋１であるRＣQ個のサーボコードはトラッキング条件を満す役割をする。図１４は、サーボコードを用いたデータ記録媒体におけるサーボ領域及びデータ領域を示す図である。
【００９０】
図１５は、Ｒ＝１０、Ｑ＝５の条件で生成したサーボコードを利用して５０４個の座標を示し、１つのサーボプローブから検出した誤差に含まれるノイズの標準偏差が１である場合のトラッキング条件を満たした複数のサーボプローブで位置誤差を検出し、この位置誤差の平均値に含まれるノイズが安定したノイズ特性を有し、５０％以上のノイズ減衰率を確保していることを示している。
【００９１】
本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ（データ処理機能を有する装置すべてを含む）で読み取り可能なコードとして実装することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取るデータを保存する全ての種類の記録装置を含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録装置の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ保存装置、プローブ保存装置がある。
【００９２】
本発明は、上記の通り、図を参照しつつ実施形態に基づいて説明したが、これは、例示的なものであって、当業者ならば、ここから多様な変更及び均等な他の実施形態を想到できることは理解に難くない。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によってなされるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、ＳＰＭ技術を利用するプローブ方式の高密度データ保存装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１Ａ】データ保存装置を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａのデータ領域Ａを示す図である。
【図１Ｃ】図１Ａのサーボ領域Ｂを示す図である。
【図１Ｄ】３列（ｍ1、ｍ2及びｍ3）の単位セルの集合を示す図である。
【図２】本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置の一実施形態についての構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るプローブを利用したデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置の他の実施形態についての構成を示すブロック図である。
【図４】複数の位置誤差検出部の細部を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差検出装置における１つのサーボプローブの構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した本発明の一実施形態をさらに詳しく説明した図である。
【図７】（ａ）ないし（ｈ）図６を説明するためのタイミング図である。
【図８】１つのサーボプローブについてデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係るデータ保存システムのプローブ位置誤差の検出方法についての一実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】データ領域のビットの数がｎ×ｍならば、記録し、再生しようとするデータの座標（ｉ,ｊ）はｎ×ｍ個であり、同数のサーボコードＳが必要であることを示す図である。
【図１２】データ領域のデータビットの数が５１２個である場合に、サーボプローブは９個であり、ノイズ減衰率を５０％以上確保するために必要なトラッキングプローブは５個であり、１周期内でトラッキング領域に記録された連続する１の数は５である場合に検出したノイズ特性を示す図である。
【図１３】トラッキングプローブを使用せずにサーボプローブとサーボコードを利用して位置誤差を検出した場合の、連続する１の数及びノイズ特性を示す図である。
【図１４】サーボコードを用いたデータ記録媒体のサーボ領域及びデータ領域を示す図である。
【図１５】Ｒ＝１０、Ｑ＝５の条件で生成したサーボコードを利用して５０４個の座標を示し、ノイズ減衰率を５０％以上確保し、安定したノイズ特性の位置誤差が検出されていることを示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
３００  トラッキング条件検査部
３２０  複数のサーボプローブ
３４０  複数の位置誤差検出部
３６０  平均位置誤差算出部
３６２  スイッチング部
３６４  平均位置誤差計算部
【図１Ａ】
2006054047.tif 000020
【図１Ｂ】
2006054047.tif 000021
【図１Ｃ】
2006054047.tif 000022
【図１Ｄ】
2006054047.tif 000023
【図２】
2006054047.tif 000024
【図３】
2006054047.tif 000025
【図４】
2006054047.tif 000026
【図５】
2006054047.tif 000027
【図６】
2006054047.tif 000028
【図７】
2006054047.tif 000029
【図８】
2006054047.tif 000030
【図９】
2006054047.tif 000031
【図１０】
2006054047.tif 000032
【図１１】
2006054047.tif 000033
【図１２】
2006054047.tif 000034
【図１３】
2006054047.tif 000035
【図１４】
2006054047.tif 000036
【図１５】
2006054047.tif 000037