(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の半径方向に移動させて情報の記録と再生を行うヘッドの位置検出方法において、
前記媒体に、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記パターン要素を配置した平面を任意の角度だけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸を媒体の円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより前記位置情報信号パターンとして記録し
前記位置情報信号パターンの再生信号からヘッドの位置信号を復調することを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の位置検出方法において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、
【数１】
0004107497.tif 000024
を満たす任意の整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【数２】
0004107497.tif 000025
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより演習方向及び半径方向に同時に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする位置検出方法。
【請求項３】
請求項１記載の位置検出方法において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｋ，ｌ）の組のうちの１つを定めて、
【数３】
0004107497.tif 000026
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、またベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより円周方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】
請求項１記載の位置検出方法において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【数４】
0004107497.tif 000027
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）−９０゜
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝９０゜−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計回りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより半径方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする位置検出方法。
【請求項５】
請求項２又は４記載の位置検出方法において、前記第１バースト領域を取り出すｘ軸方向の幅として、前記βの整数倍とすることを特徴とする位置検出方法。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の位置検出方法において、前記第１及び第２バースト領域の再生信号のうち円周方向及び又は半径方向の周期性に依存した２つの異なる周波数成分がヘッドの半径方向の位置とほぼ線形な関係を持つことを利用して、前記第１及び第２バースト領域の再生信号の位相差を検出してヘッドの円周方向の位置信号を求めることを特徴と位置検出方法。
【請求項７】
請求項６記載の位置検出方法において、２つの異なる周波数成分から求めた２つの位置信号を、位置情報信号パターンの周期性によって一意に定まる所定の割合で加算して位置信号とすることを特徴とする位置検出方法。
【請求項８】
ヘッドを半径方向に移動させて情報の記録と再生を行う情報記録再生装置において、
媒体に記録され、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記パターン要素を配置した平面を任意の角度だけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出し手第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより記録した位置情報信号パターンと、
前記位置情報信号パターンからヘッドの位置信号を復調する位置信号復調部と、
を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項９】
請求項８記載の情報記録再生装置において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、
【数５】
0004107497.tif 000028
を満たす任意の整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【数６】
0004107497.tif 000029
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより演習方向及び半径方向に同時に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１０】
請求項８記載の情報記録再生装置において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｋ，ｌ）の組のうちの１つを定めて、
【数７】
0004107497.tif 000030
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、またベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより円周方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１１】
請求項８記載の情報記録再生装置において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【数８】
0004107497.tif 000031
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）−９０゜
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝９０゜−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計回りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより半径方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１２】
請求項８又は１２記載の情報記録再生装置において、前記第１バースト領域を取り出すｘ軸方向の幅として、前記βの整数倍とすることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１３】
請求項９乃至１２記載の情報記録再生装置において、前記位置信号復調部は、前記第１及び第２バースト領域の再生信号のうち円周方向及び又は半径方向の周期性に依存した２つの異なる周波数成分がヘッドの半径方向の位置とほぼ線形な関係を持つことを利用して、前記第１及び第２バースト領域の再生信号の位相差を検出してヘッドの円周方向の位置信号を求めることを特徴と情報記録再生装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の情報記録再生装置において、前記位置信号復調部は、２つの異なる周波数成分から求めた２つの位置信号を、位置情報信号パターンの周期性によって一意に定まる所定の割合で加算して位置信号とすることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１５】
ヘッドを半径方向に移動させて情報の記録と再生を行う情報記録媒体において、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記パターン要素を配置した平面を任意の角度だけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより位置情報信号パターンとして記録したことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１６】
請求項１５記載の情報記録媒体において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【数９】
0004107497.tif 000032
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）−９０゜
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝９０゜−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計回りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより半径方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１７】
請求項１５記載の情報記録媒体において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、
【数１０】
0004107497.tif 000033
を満たす任意の整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【数１１】
0004107497.tif 000034
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより演習方向及び半径方向に同時に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１８】
請求項１５記載の情報記録媒体において、前記位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし、
前記パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し、
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ、
前記ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｋ，ｌ）の組のうちの１つを定めて、
【数１２】
0004107497.tif 000035
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を−φだけ回転させ、
前記パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
前記第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし、
前記第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより円周方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１９】
請求項１６又は１７記載の情報記録媒体において、前記第１バースト領域を取り出すｘ軸方向の幅として、前記βの整数倍とすることを特徴とする情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボパターンによりヘッド位置を検出して記録再生時にヘッドを位置決め制御するための位置検出方法、情報記録再生装置及び情報記録媒体 に関し、特に、サーボパターンに記録ずれがあっても正確にヘッド位置を検出するための位置検出方法、情報記録再生装置及び情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、磁気ディスク装置で用いられているセクターサーボと呼ばれるヘッド位置決め制御方法では、ディスク上にサーボ情報を記録したサーボエリアが等角度で放射状に配置され、このサーボ情報に基づいてヘッドを目標トラックに位置決めする。サーボ情報はトラックアドレスとサーボパターン（位置情報信号パターン）から成る。トラックアドレスは各トラックを認識するために用いられる。サーボパターンは、ヘッドのトラックの中心からのオフセット量を求めるために用いられる。
【０００３】
図１（Ａ）は、従来のサーボパターンの一例であり、黒く塗りつぶされた部分をパターン要素と呼ぶことにする。サーボパターンの領域は円周方向に磁化されているが、パターン要素の部分では磁界の向きが逆向きになっている。半径方向の幅が約１トラックのパターン要素を約１トラックの間隔を空けて配置したもの、すなわち周期２トラックで配置したものを１つのバースト領域として、これを半径方向に１／２トラックずつずらした計４つのバースト領域１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄをもってサーボパターンを構成している。
【０００４】
ヘッド１０４が図１（Ａ）の位置にあるとき、図１（Ｂ）のヘッドの再生信号が得られる。この再生信号はヘッド１０４がパターン要素に差し掛かる割合に応じて振幅が変化する。ヘッド１０４が図示のようにシリンダ境界附近にあるときには、バースト領域１０２Ａ，１０２Ｂの再生信号１０６Ａ，１０６Ｂの振幅の差をヘッド位置とする。
【０００５】
このときバースト領域１０２Ｃ，１０２Ｄの再生信号１０６Ｃ，１０６Ｄはゼロか又は振幅が飽和する領域にあり、ヘッド位置に対する線形性が失われているので用いられない。ヘッドがシリンダ中央附近にあるときには、バースト領域１０２Ｃ，１０２Ｄの再生信号１０６Ｃ，１０６Ｄの振幅の差をヘッド位置とする。このときバースト領域１０２Ａ，１０２Ｂの再生信号１０６Ａ，１０６Ｂは用いられない。このようにしてヘッド位置を検出する方法は振幅復調法と呼ばれる。
【０００６】
図２は、従来のサーボパターンのもう１つの例であり、これは位相復調法と呼ばれる。位相復調法は、図２（Ａ）のように円周方向と半径方向の位相差が比例するように平行な直線を何本も引いたものを１つのバースト領域１０８Ａとし、バースト領域１０８Ａを円周方向に線対称に反転させたものをもう一つのバースト領域１０８Ｂとする。位相復調法は、ヘッド位置１１０−１〜１１０−５を例にとると、図２（Ｂ）のように、２つのバースト領域１０８Ａ，１０８Ｂの再生信号１１２Ａ，１１２Ｂの位相差がそのままヘッドの半径方向の位置となる。
【０００７】
ところで、サーボパターンが寸分のずれも無く正確にディスクに記録されている場合は正確にヘッドの位置が検出されるが、サーボパターンにずれがあると、検出されるヘッド位置信号に誤差が生じる。振幅復調法の場合、サーボパターンの半径方向のずれはそのままヘッド位置信号の誤差となってあらわれるが、円周方向にずれても再生信号の振幅に変化はあまり現れないので円周方向のずれにはあまり依存しない。
【０００８】
位置信号の誤差の分散は、ヘッドが通過する領域に存在するパターン要素の円周方向に平行な辺の総和にほぼ反比例するので、ヘッドが通過するパターン要素が多ければ多いほどよいのだが、位置信号の検出には４つあるバースト領域のうち２つの領域しか使えないので位置情報信号パターンの利用効率が悪く無駄が多い。
【０００９】
位相復調法の場合は、サーボパターンの半径方向のずれはそのままヘッドの位置信号の誤差となる。さらに円周方向のずれも再生信号の位相のずれとなって位置信号の誤差となる。ここで円周方向の周期をＰｘ、半径方向の周期をＰｙとすると、円周方向のずれは位置信号の誤差として、（Ｐｙ／Ｐｘ）倍されて現れる。
【００１０】
直線が円周方向を向くように傾きを寝かせれば（Ｐｙ／Ｐｘ）は小さくなるが、そうすると再生信号の振幅が小さくなり、ＳＮ比の劣化による位置信号の誤差が大きくなるので、ある程度以上の傾きを保つ必要がある。位置信号の誤差の分散は、ヘッドが通過する領域に存在するパターンの辺の長さの総和にほぼ反比例する。２つのバースト領域の信号を常に用いるので位置情報信号パターンの利用効率に無駄はない。
【特許文献１】特開平７−１０５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このように振幅復調法の場合は、サーボパターンの利用効率が悪いという問題点があり、一方、位相復調法の場合には、円周方向のパターンずれが位置信号の精度に影響を与えるという問題点がある。
【００１２】
本発明は、媒体に記録されたサーボパターンに位置ずれがあっても、誤差のないヘッドの位置検出信号が得られる位置検出方法、情報記録再生装置及び情報記録媒体 を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、媒体の半径方向に移動させて情報の記録と再生を行うヘッドの位置検出方法において、媒体に、ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素として平面上に均一に並べ、再生信号において２つ以上の周波数成分で位相とヘッド位置が比例関係を持つように、パターン要素をディスク円周方向と半径方向に配置した位置情報信号パターン（サーボパターン）を記録し、位置情報信号パターンの再生信号からヘッドの位置信号を復調することを特徴とする。
【００１４】
即ち本発明にあっては、振幅復調は位置情報信号パターンの利用効率が悪いので位相復調を用いる。しかし、位置情報信号パターンとしては直線を用いず、ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素として平面上に均一に並べ、再生信号において２つ以上の周波数成分で位相とヘッド位置が比例関係を持つように、パターン要素をディスク円周方向と半径方向に配置する。
【００１５】
ここで位置情報信号パターンは次手順で作成される。
【００１６】
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし；
パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し；
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置したパターン要素の全てに関してベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ；
パターン要素を配置した平面を任意の角度だけ回転させ；
パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし、
第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし；
第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより位置情報信号パターンとして記録した；
ことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、望ましくは円周方向及び半径方向に同時に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録する。この位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし；
パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し；
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置したパターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ；
ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、
【００１８】
【数１３】
0004107497.tif 000002
【００１９】
を満たす任意の整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【００２０】
【数１４】
0004107497.tif 000003
【００２１】
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ；
パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし；
第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし；
第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより円周方向及び半径方向に同時に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録した；
ことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は円周方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録してもよい。この位置位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし；
パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し；
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関してベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ；
ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｋ，ｌ）の組のうちの１つを定めて、
【００２３】
【数１５】
0004107497.tif 000004
【００２４】
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、ベクトル（ｋａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計周りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を−φだけ回転させ；
パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出し手第１バースト領域とし；
第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし；
第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより円周方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録した；
ことを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、半径方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録してもよい。この位置情報信号パターンは、
ある閉曲線で囲まれた図形をパターン要素とし；
パターン要素を平面のｘ軸方向に一定の間隔で配置し；
ｘ軸方向に平行ではない任意のベクトルを１つ定めて、ｘ軸上に配置した前記パターン要素の全てに関して前記ベクトルの整数倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置することによりパターン要素を記録平面に均一に並べ；
ベクトルａの大きさをａ、前記ベクトルａとｘ軸のなす角度をθ、前記パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして、任意の整数（ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定めて、
【００２６】
【数１６】
0004107497.tif 000005
【００２７】
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）−９０゜
とし、ベクトル（ｍａ）のｙ軸成分が負のときには
φ＝９０゜−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）
とし、反時計回りを正の向きとして前記パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ；
パターン要素を配置した平面のうち、ｘ軸方向に対して定めた任意の幅の部分だけを取り出して第１バースト領域とし；
第１バースト領域をｘ軸に線対称に反転させて第２バースト領域とし；
第１及び第２バースト領域のｘ軸をディスク円周方向に合わせると共にｙ軸をディスク半径方向に合わせて並べることにより半径方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンを記録したことを特徴とする。
【００２８】
ここで、円周方向に周期性を持たせた位置情報信号パターンにつき、第１バースト領域を取り出すｘ軸方向の幅として、βの整数倍とする。
【００２９】
本発明の位置検出方法は、第１及び第２バースト領域の再生信号に含まれる２つの異なる周波数成分において、それぞれがヘッドの半径方向の位置と位相がほぼ線形な関係を持つことを利用して、第１及び第２バースト領域の再生信号の位相差を検出してヘッドの円周方向の位置信号を求める。更に、２つの異なる周波数成分から求めた２つの位置信号を、位置情報信号パターンの周期性によって一意に定まる所定の割合で加算して位置信号とする。
【００３０】
ここで、位置情報信号パターンにおいて、２つの周波数で求めた位置信号をＰａ，Ｐｂとする。パターンの円周方向、半径方向のずれをそれぞれΔＸ，ΔＹとし、位置信号の誤差をΔＰａ，ΔＰｂとする。位置信号を計算する対象とした直線群の傾きをそれぞれ、−ｒａ，−ｒｂとすると、
【００３１】
【数１７】
0004107497.tif 000006
【００３２】
と表せる。ここで、
Ｐ＝ｋＰａ＋（１−ｋ）・Ｐｂ
なる新しい位置信号をつくる。この位置信号の誤差の分散は、
【００３３】
【数１８】
0004107497.tif 000007
【００３４】
となる。ここで、Ｅ（）は平均、Ｖ（）は分散を表す。よって、位置情報信号パターンの円周方向と半径方向のずれに相関が無い場合，即ち
Ｅ（ΔＸΔＹ）＝０
の場合には
ｋ＝ｒｂ／（ｒｂ−ｒａ）
とすれば
Ｖ（ΔＰ）＝Ｖ（ΔＹ）
となり、２つの位置信号Ｐａ，Ｐｂを用いてパターンの円周方向の誤差を無くすことができる。これによって、位置情報信号パターンの利用効率がよく、かつ、パターンの円周方向のずれに影響しない位置信号が得られる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、丸や四角の平曲面で囲まれた図形をパターン要素として平面上に均一に並べ、再生信号において２つ以上の周波数成分で位相とヘッド位置が比例関係を持つようにパターンをディスク円周方向と半径方向に対し配置したことで、従来の振幅変調の問題であったパターンの利用効率が低い点を改善して高いパターン利用効率を実現し、また従来の位相復調の問題であったパターンずれによる位置信号の誤差につき、本発明にあってはパターンの円周方向のずれに対し位置信号に誤差を生じない高精度の位置検出が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図３は、本発明の位置情報信号パターンを作成してディスクに記録するサーボライター設備の説明図である。図３において、サーボライター設備は、サーボパターン作成装置１０とサーボライター１２で構成される。サーボパターン作成装置１０は、図５のサーボパターン作成処理のフローチャートに示す手順に従って、本発明のサーボパターンを生成する。サーボパターン作成装置１０による本発明のサーボパターンの生成は、パターン生成のパラメータを設定して各種のパターンを予め設定して記憶しており、必要に応じて使用するサーボパターンを選択してサーボライター１２に供給する。
【００３７】
サーボライター１２にはヘッド１８が設けられ、ヘッド１８上にＨＤＤアッセンブリィ１４がセットされ、そのディスク１６−１，１６−２に対しサーボパターン作成装置１０から提供された本発明のサーボパターンを書き込む。この実施形態において、サーボライター１２としては、ＨＤＤアッセンブリィ１４に設けているヘッドを使用して磁気ディスク１６−１，１６−２にサーボパターンを書き込む場合を例にとっているが、これ以外のサーボパターンの書き込みとしてＥＢ露光などによりパターンを直接、磁気光学的にディスク１６−１，１６−２に記録するサーボライトであってもよい。
【００３８】
図４は、本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図である。図４において、ハードディスクドライブは、ＳＣＳＩコントローラ２０、ドライブコントロール２２、ディスクエンクロージャ２４で構成される。ホストとのインターフェイスはＳＣＳＩコントローラ２０に限定されず、適宜のインターフェイスコントローラが使用できる。ＳＣＳＩコントローラ２０にはＭＣＵ（メインコントロールユニット）２６、制御記憶として使用されるＤＲＡＭやＳＲＡＭを用いたメモリ２８、制御プログラムを格納したフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを用いたプログラムメモリ３０、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）３２及びデータバッファ３４が設けられる。
【００３９】
ドライブコントロール２２には、ドライブインターフェイスロジック３６、ＤＳＰ３８、サーボ復調部４８を備えたリードチャネル（ＲＤＣ）４０及びサーボドライバ４２が設けられる。ディスクエンクロージャ２４にはヘッドＩＣ４４が設けられ、これに対しライトヘッドとリードヘッドを備えた複合ヘッド４６−１〜４６−４を接続している。複合ヘッド４６−１〜４６−４は、ロータリアクチュエータのアーム先端に支持されて、ディスク１６−１，１６−２の各記録面に対し設けられ、ＶＣＭ５０によるロータリアクチュエータの駆動でディスク１６−１，１６−２の任意のシリンダ位置にリードされる。ディスク１６−１，１６−２はスピンドルモータ（ＳＰＭ）５２により所定速度で回転される。
【００４０】
図５は、図３のサーボパターン作成装置１０により作成される本発明によるサーボパターンの作成処理のフローチャートである。このステップＳ１〜Ｓ６の手順に従ったサーボパターン作成処理を、図６，図７及び図８を参照して説明すると次のようになる。まずステップＳ１でサーボパターンに使用するパターン要素を決定する。本発明のサーボパターンにあっては、従来のような直線ではなく、ある平曲面で囲まれた円や四角形などの図形をパターン要素として決定する。
【００４１】
ここでは例えば円をパターン要素として決定する。続いてステップＳ２で、パターン要素を作成処理に使用する平面のｘ軸上に一定間隔で配置する。図６（Ａ）は、ステップＳ２における円のパターン要素５４をｘ軸上に一定間隔ｂで配置した例である。次にステップＳ３でベクトルによる平行移動でパターン要素を平面上に均一配置する。
【００４２】
このステップＳ３の処理は図６（Ｂ）のようになる。即ちｘ軸に平行でない任意のベクトル５６を１つ定め、ｘ軸上に配置したパターン要素の全てに関しベクトル５６の整数ｋ倍だけ平行移動させた位置に更にパターン要素を配置する。この処理を繰り返すことにより図示のようにパターン要素を平面上に均一に並べたパターン要素配置平面５８を形成する。次に図５のステップ４において、図６（Ｂ）のパターン要素配置平面５８を図６（Ｃ）のように任意の角度φだけ回転したパターン要素配置平面６０を形成する。
【００４３】
次に図５のステップＳ５で第１バースト領域の生成を行う。即ち図６（Ｃ）のパターン要素配置平面６０について、ｘ軸方向に対して任意の幅Ｗを１つ定め、その幅Ｗ分だけ取り出して、これを図７（Ｄ）のように第１バースト領域６２とする。最後に図５のステップ６で第２バースト領域を生成する。即ち、図７（Ｄ）の第１バースト領域６２を図７（Ｅ）のようにｘ軸に線対象に反転させ、これを第２バースト領域６４とする。
【００４４】
このようなステップＳ１〜Ｓ６の手順によって、図８（Ｅ）のように第１バースト領域６２と第２バースト領域６４をｘ軸をディスク円周方向に合わせ且つｙ軸をディスク半径方向に合わせて２つ並べたものを本発明のサーボパターンとして生成し、これを図８（Ｆ）のようにディスク１６の半径方向にサーボフレーム６６として記録する。
【００４５】
図８（Ｆ）はディスク１６にサーボフレーム６６を円周方向で１６の領域に分割して配置しているが、この分割数は必要に応じて適宜のサーボフレーム数とすることができる。
【００４６】
このようにして記録された図８（Ｅ）の本発明のサーボパターンは、続いて説明する条件に従ってパターンを形成することで、ディスクに記録したパターンに記録時に円周方向にずれが生じていても、位置信号の復調時にその誤差をなくすか最小限に抑えることができる。
【００４７】
図９（Ａ）は、図５のサーボパターン作成処理におけるステップＳ３で生成したパターン要素配置平面５８であり、このパターン要素配置平面５８に一定間隔ｂで並べられる要素パターンについて、図５のステップＳ４で円周方向及び半径方向のそれぞれに周期性を持たせるように角度φだけ回転させて、図９（Ｂ）に示す第１バースト領域６２と第２バースト領域６４のパターンを形成している。
【００４８】
このように第１バースト領域６２及び第２バースト領域６４のパターンが円周方向周期Ｐｘ及び半径方向周期Ｐｙを持つようにするためのパターン要素の配列及び回転を詳細に説明すると次のようになる。
【００４９】
図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）のサーボパターンを円周方向のＸ軸と半径方向のＹ軸に対応した平面に配置し、その周期性を示している。図１０（Ｂ）は図１０のサーボパターンの作成手順におけるパターン要素の配置と角度φの回転を円周方向の１周期分について取り出している。
【００５０】
このサーボパターンの生成にあっては、平行移動を行うベクトル５６の大きさ（平行移動量）をａ、ベクトル５６と回転前のｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとし、ベクトル５６の整数倍を示す整数ｋと間隔ｂの整数倍を示す整数１を任意に定め、これによって図示のα，βを次式により求める。
【００５１】
【数１９】
0004107497.tif 000008
【００５２】
ここで大きさ（ｋａ）をもつベクトル５６のＹ軸成分が正のとき
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）                  （３）
とし、また大きさ（ｋａ）のベクトル５６のＹ軸成分が負のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）                  （４）
とし、パターン要素配置平面において反時計回りを正の向きとして、（３）式または（４）式に従って、パターン要素を配置した平面を角度−φだけ回転させ、これによって図１０（Ａ）の第１バースト領域６２のサーボパターンが得られている。
【００５３】
このような円周方向に対し周期性を持たせるためのサーボパターンの配置に対し、半径方向に周期性を持たせたパターンを生成する場合には次のようにして行う。
【００５４】
図１０（Ｂ）と同様、ベクトル５６の大きさをａ、ベクトル５６と回転前のｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとし、間隔ｂの整数倍を与える整数ｍと大きさａのベクトル５６の整数倍を与える整数Ｎの組（ｍ，ｎ）のうちの１つを定める。同様にしてα，βを次式で求める。
【００５５】
【数２０】
0004107497.tif 000009
【００５６】
そして大きさｍａのベクトルのｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）−９０゜          （７）
とし、また大きさｍａのベクトルのｙ軸成分が負のときには
φ＝９０゜−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）          （８）
とし、パターン配置平面における反時計回りを正の向きとして、（７）式または（８）式により図９（Ａ）のパターン要素配置平面５８を角度−φだけ回転させ、これによって半径方向に周期性を持たせたサーボパターンを作成できる。
【００５７】
図１０（Ａ）のサーボパターンにあっては、円周方向及び半径方向に同時に周期性を持たせている。この場合のサーボパターンの配置は次のようにして行う。図１０（Ｂ）のようにベクトル５６の大きさをａ、ベクトル５６と回転前のｘ軸のなす角度をθ、パターン要素のｘ軸方向の間隔をｂとして
【００５８】
【数２１】
0004107497.tif 000010
【００５９】
を満たす任意の整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）の組のうちの１つを定め、図１０（Ｂ）におけるα，βを次式により求める。
【００６０】
【数２２】
0004107497.tif 000011
【００６１】
そして大きさｋａのベクトルのｙ軸成分が正のときには
φ＝Ａｒｃｃｏｓ（α／β）                  （１２）
とし、大きさｋａのｙ軸成分が負のときには
φ＝−Ａｒｃｃｏｓ（α／β）                （１３）
とし、パターン要素配置平面における反時計回りを正の向きとして、図９（Ａ）のパターン要素配置平面５８を角度−φだけ回転させ、これによって図１０（Ａ）の第１バースト領域６２のパターンを生成する。第２バースト領域６４については、第１バースト領域６２をｘ軸回りに反転したパターンとなる。
【００６２】
図１０（Ｃ）は円周方向及び半径方向に周期性を備えた図１０（Ａ）の第１バースト領域６２のサーボパターンにおける円周方向周期Ｐｙにおける（ｋａ，ｌｂ，ｍｂ，ｎａ）の関係を表わしている。ここで（９）式の条件を満たす整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）の組として、この図１０の実施形態にあっては
（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）＝（１，４，３，−２）
とした場合である。図１０（Ａ）の第１バースト領域６２及び第２バースト領域６４のサーボパターンを見ると、例えば第１バースト領域６２の中には点線で示す右上がりの位相情報と実線で示す左上がりの位相情報の２つが含まれていることが分かる。
【００６３】
このような２つの異なる位相情報が含まれたサーボパターンをヘッド７０により再生すると、ヘッド再生信号において２つ以上の周波数成分で位相とヘッドの位置が比例関係を持つようになる。したがって、１つのパターンから得られる２つの異なる周波数の位相情報をある割合で加算することで、位置情報信号のパターンの利用効率が高く且つパターンの円周方向のずれに影響しない位置信号を求めることができる。
【００６４】
このような位置信号を求めるための原理を説明すると次のようになる。図１０（Ａ）のサーボパターンにおいて、異なる２つの周波数で求めた位置信号をＰａ，Ｐｂとする。サーボパターンの円周方向のずれをΔＸ、半径方向のずれをΔＹとし、位置信号Ｐａ，Ｐｂの誤差をΔＰａ，ΔＰｂとする。ここで位置信号を計算する対象としたサーボパターンにおける破線の直線群の傾きを−ｒａ、実線の直線群の傾きを−ｒｂとすると、位置信号の誤差ΔＰａ，ΔＰｂは次式で表される。
ΔＰａ＝−ΔＹ―ｒａΔＸ                        （１４）
ΔＰｂ＝−ΔＹ−ｒｂΔＸ                        （１５）
ここで係数ｋを用いて新たな位置信号Ｐとして次式の信号を生成する。
【００６５】
Ｐ＝ｋＰａ＋（１−ｋ）・Ｐｂ                    （１６）
この位置信号Ｐの誤差の分散は
【００６６】
【数２３】
0004107497.tif 000012
【００６７】
となる。ここでＥ（）は平均、Ｖ（）は分散を表わす。よってサーボパターンの円周方向と半径方向のずれに相関がない場合、即ち
Ｅ（ΔＸΔＹ）＝０
の場合には、係数ｋを
ｋ＝ｒｂ／（ｒｂ−ｒａ）                              （１８）
とすれば、
Ｖ（ΔＰ）＝Ｖ（ΔＹ）                                （１９）
となり、２つの位置信号Ｐ（ａ），Ｐ（ｂ）を用いてパターンの円周方向の誤差をなくすことができる。これによってサーボパターンの利用効率が高く且つパターンの円周方向のずれに影響しない位置信号Ｐを得ることができる。
【００６８】
このような位置信号Ｐの算出を図１０（Ａ）について具体的に説明すると次のようになる。図１０（Ａ）の第１バースト領域６２のサーボパターンは、パターン要素の間隔ａとベクトルによる平行移動の量ａをｂ＝ａと等しくし、パターン要素のベクトルによる移動方向をｘ軸に対しθ＝６０°の角度をなす方向にしてパターン要素を平面に均一に配置し、（１２）式に従って求めた角度φとして
Ａｒｃｔａｎ（１／√２７）
だけ時計回りに回転させたもので、この回転角度φは
（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）＝（１，４，３，、−２）
としたことに相当する。
【００６９】
ここでパターン要素の間隔ｂをｂ＝１とすると、図１０の第１バースト領域６２のサーボパターンは円周方向に周期Ｐｘ＝√２１、半径方向に周期Ｐｙ＝√７を持つ。更に、このサーボパターンは点線の直線群と実線の直線群につき次の周期を持つ。
（１）点線の直線群は円周方向に周期（√２１／４）、半径方向に周期（√７／２）を持つ。
（２）実線の直線群は円周方向に周期（√２１／５）、半径方向に周期（√７／１）を持つ。
【００７０】
このため第１バースト領域６２のサーボパターンは、それぞれ異なった円周方向及び半径方向の周期を持った点線と実線の２つの直線群による２つの位相パターンが重なったものとして扱うことができ、それぞれの周波数成分で位相復調法によって位置信号を検出することができる。
【００７１】
ここで図１０のサーボパターンから検出した位置信号の誤差について具体的に検討する。サーボパターンの円周方向のずれをΔＸ、半径方向のずれをΔＹ、位相パターンの円周方向の周期をＰｘ、半径方向の周期をＰｙとすると、位置信号の誤差ΔＰは
ΔＰ＝−ΔＹ−（Ｐｙ／Ｐｘ）ΔＹ            （２０）
となる。よって、位相パターンの円周方向のずれと半径方向のずれに相関がないと仮定すると、位置信号の分散は
【００７２】
【数２４】
0004107497.tif 000013
【００７３】
となる。ここで点線の直線群の位相パターンによる位置信号をＰ４、実線の直線群の位相パターンによる位置信号をＰ５とし、誤差をそれぞれΔＰ４，ΔＰ５とすると、次式で算出される。
【００７４】
【数２５】
0004107497.tif 000014
【００７５】
ここで２つの位置信号Ｐ４，Ｐ５をｋ：（１−ｋ）で加算したもの
Ｐ＝ｋΔＰ４＋（１−ｋ）Ｐ５                    （２４）
を新たな位置信号とすると、位置信号の誤差ΔＰは
ΔＰ＝ｋＰ４＋（１−ｋ）ΔＰ５                  （２５）
で表わされる。この（２５）式に（２３）式、（２４）式のΔＰ４，Ｐ５の値を代入すると
【００７６】
【数２６】
0004107497.tif 000015
【００７７】
が求まる。したがって分散は
【００７８】
【数２７】
0004107497.tif 000016
【００７９】
で与えられる。この（２７）式において、
Ｖ（ΔＰ）＝Ｖ（ΔＹ）
とするためには、（２７）式において
Ｔ＝Ｐｘ／Ｖｘ
であればよいことから、
ｋ＝５／７
とすればよい。
【００８０】
図１１は、図４のハードディスクドライブに設けているサーボ復調部４８の実施形態のブロック図である。このサーボ復調部４８は、ＡＤコンバータ７２、４次高調波位置信号演算部７４、５次高調波位置信号演算７６、及び位置信号加算合成部７８で構成されている。まずヘッドから得られる本発明のサーボパターンの再生信号は次のようになる。
【００８１】
図１２は、図１０（Ａ）の第１バースト領域６２と第２バースト領域６４の２Ｔの半径方向の幅の領域について、ヘッド７０を矢印で示すａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅのそれぞれの位置に移動し、そのとき第１バースト領域６２及び第２バースト領域６４から得られる再生信号を図１３，図１４に示している。
【００８２】
ここでヘッド位置ａ〜ｅは、位置ａの位相を０°とすると、それぞれ４５°、９０°、１３５°、１８０°の位置となる。
【００８３】
図１３（Ａ）は０°のヘッド位置ａにおける第１バースト領域６２の再生信号Ｅ１と第２バースト領域６４の再生信号Ｅ２であり、この場合の位相差は０となっている。図１３（Ｂ）は位相差４５°のヘッド位置ｂの再生信号Ｅ１，Ｅ２である。
【００８４】
図１３（Ｃ）は位相差９０°のヘッド再生位置ｃ、図１４（Ｄ）は位相差１３５°のヘッド位置ｄの再生信号Ｅ１，Ｅ２、更に図１４（Ｅ）は位相差１８０°の再生信号Ｅ１，Ｅ２である。これらの再生信号から明らかなように、それぞれの再生信号Ｅ１，Ｅ２には点線の直線群と実線の直線群のそれぞれの周期に依存した２つの異なる周波数成分が混在していることが分かる。
【００８５】
再び図１１を参照するに、このようにしてヘッドから得られたサーボパターンの再生信号はＡＤコンバータ７２でサンプリングされてデジタルデータに変換され、４次高調波位置信号演算部７４で破線の直線群の位相パターンについての位置信号Ｐ４が位相復調され、また５次高調波位置信号演算部７６で実線の直線群の位相パターンによるの位置信号Ｐ４が位相復調される。この２つの異なる周波数の位相パターンの位相復調は次のようになる。
【００８６】
いま図１０（Ａ）の第１バースト領域６２のサーボパターンを対象とする。まずディスクの周速、即ちディスクに対するヘッドの円周方向の相対速度をＶｘとすると、再生波形の時間長Ｔは
Ｔ＝Ｐｘ／Ｖｘ
となる。このサーボパターンの再生波形は、主に基本周波数１／Ｔの点線の直線群による４次高調波成分と実線の直線群による５次高調波成分を持つ。ここでサンプリング数をＮとすると、サンプリング間隔はＴ／Ｎとなる。また再生波形ｓｉｇ（ｔ）のｉ番目のサンプル値を
ｓｉｇｉ＝ｓｉｇ（ｉＴ／Ｎ）
とする。したがって、ｋ次の高調波のｃｏｓ成分Ｃｋ及びｓｉｎ成分Ｓｋはそれぞれ次式で与えられる。
【００８７】
【数２８】
0004107497.tif 000017
【００８８】
したがって、ｋ次高調波の位相は
【００８９】
【数２９】
0004107497.tif 000018
【００９０】
となる。これを図１０（Ａ）の第１バースト領域６２のサーボパターンについて計算すると、求める位相は
【００９１】
【数３０】
0004107497.tif 000019
【００９２】
となる。
【００９３】
ここで点線の直線群の半径方向周期はＰｙ／２であり、傾きが正なので、ヘッドが半径方向の正の向きに動くに連れて位相が小さくなる。よって４次高調波による位置信号Ｐ４は
【００９４】
【数３１】
0004107497.tif 000020
【００９５】
となる。また実線の直線群は半径方向の周期がＰｙであり、傾きが負なので、ヘッドが半径方向の正方向に動くに連れて位相が逆に大きくなる。よって５次高調波による位置信号Ｐ５は
【００９６】
【数３２】
0004107497.tif 000021
【００９７】
となる。
【００９８】
このような位置復調のアルゴリズムに従って、図１１の４次高調波位置信号演算部７４及び５次高調波位置信号演算部７６のそれぞれより位置信号Ｐ４，Ｐ５が算出され、位置信号加算合成部７８に出力される。位置信号加算合成部７８には係数ｋとして例えばｋ＝５／７が設定されており、
Ｐ＝（５／７）／Ｐ４＋（２／７）Ｐ５
によって位置信号Ｐを求め、これを出力する。
【００９９】
図１０（Ａ）のサーボパターンにあっては、円周方向及び半径方向に周期性を持たせるための（９）式を満足する整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）として（１，４，３，−２）を例にとっているが、本願発明者が鋭意研究したところ、これ以外にも次のものがある。
【０１００】
即ち，ａ＝ｂ，θ＝６０°のときの（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）は、例えば
（１，２，５，−４）
（１，３，５，−５）
（１，７，５，−３）
（１，１１，７，−４）
（３，２，７，−８）
（５，１，７，−１１）
（５，２，３，−４）
（６，１，８，−１３）
（７，４，５，−６）
（７，３，１０，−９）
がある。
【０１０１】
図１５は本発明によるサーボパターンの他の実施形態の説明図である。この実施形態のサーボパターンにあっては、パターン要素を円としており、パターン要素の配置間隔ｂを４、ベクトルによる平行移動の量ａを１、ベクトルによる平行移動の方向をｘ軸に対しθ＝６０°としている。そして（９）式の条件を満足する整数（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）として、この場合（１，３，２，−１）を用いる。従って、この場合の角度φは（１２）式より
Ａｒｃｔａｎ（１／√２７）
だけ時計回りに回転させる。このようにして生成された図１５のサーボパターンは、第１バースト領域６２について示すように、円周方向に周期Ｐｘ＝√２１、半径方向に周期Ｐｙ＝（２√７）／３を持つ。また、このサーボパターンは次の２つの位相パターンが重なったものとして扱われる。
（１）破線の直線群は円周方向の周期（√２１）／４、半径方向の周期（２√７）／３を持つ。
（２）実線の直線群は円周方向の周期（√２１）／３、半径方向の周期（２√７）／３を持つ。
【０１０２】
ここで点線の直線群の位相パターンによる位置信号をＰ４、実線の直線群の位相パターンによる位置信号をＰ３とし、誤差をそれぞれΔＰ４，Ｐ３とすると
【０１０３】
【数３３】
0004107497.tif 000022
【０１０４】
となる。そして、図１０（Ａ）のサーボパターンの場合の（２５）〜（２８）と同様な計算によって
ｋ＝３／７
が求まる。したがって
Ｐ＝（３／７）・Ｐ４＋（４／７）・Ｐ３                （３６）
とする位置信号を求めることにより、分散は最小値
Ｖ（ΔＰ）＝Ｖ（ΔＹ）
となる。
【０１０５】
この図１５と同じパターン生成条件、即ちａ＝３，ｂ＝４，θ＝６０°のときの（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）は、これ以外に例えば
（２，１，７，−６）
（７，３，１０，−９）
がある。
【０１０６】
図１６は、本発明によるサーボパターンの別の実施形態であり、この実施形態にあってはパターン要素を正方形としたことを特徴とする。このようなパターン要素を正方形とした場合にあっては、現在の振幅復調法に使用しているサーボパターンと同じサーボライタによりサーボパターンを書き込むことができる点で有利である。
【０１０７】
図１６のサーボパターンにあっては、サーボパターン作成手順におけるパターン要素の間隔ｂとパターン要素を平行移動するためのベクトルの移動量ａを同じにし、ベクトルによる平行移動の方向をｙ軸方向即ちθ＝９０°とする。
【０１０８】
そして（９）式を満足する整数として（１，２，２，−１）を使用し、これによりパターン要素配置平面の回転する角度φを（１２）式から
Ａｒｃｔａｎ（１／２）
とする。このようにして作成された図１６のサーボパターンは、第１バースト領域６２について示すように、円周方向の周期Ｐｘと半径方向の周期Ｐｙが共に√５であり、且つ円周方向に２周期分の長さをとっている。このサーボパターンは、例えば第１バースト領域６２を例にとると、次の２つの位相パターンが重なったものとなる。
（１）点線の直線群の位相パターンは、円周方向の周期（√５）／２、半径方向の周期√５を持つ。
（２）実線の直線群の位相パターンは、円周方向の周期（√５）／３、半径方向の周期√５を持つ。
【０１０９】
ここで点線の直線群による位相パターンの位置信号をＰ２、実線の直線群の位相パターンによる位置信号をＰ３として、誤差をそれぞれΔＰ２，ΔＰ３とすると
【０１１０】
【数３４】
0004107497.tif 000023
【０１１１】
となる。そこで図１２の実施形態の（２５）〜（２８）式と同様な計算によって
ｋ＝３／５
が求まる。したがって、異なる位相パターンの位置信号Ｐ２，Ｐ３から新たな位置信号Ｐとして
Ｐ＝（３／５）・Ｐ２＋（２／５）・Ｐ３              （３９）
となり、このときの分散は最小値
Ｖ（ΔＰ）＝Ｖ（ΔＹ）
となる。
【０１１２】
この図１６の実施形態と同じ場合、即ちａ＝ｂ，θ＝９０°のときの（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）は、（ｋ，ｌ，ｌ，−ｋ）となり、この整数の組合せとしては図１５の（１，２，２，−１）以外に次のものがある。
【０１１３】
（１，３，３，−１）
（１，４，４，−１）
（２，３，３，−２）
（２，５，５，−２）
（３，４，４，−３）
（３，５，５，−３）
更に本発明の他のサーボパターンの実施形態として次の場合も含まれる。例えばａ＝ｌ，ｂ＝ｋ，θは任意のときの（ｋ，ｌ，ｋ，−ｌ）となるものとして、
ａ＝２，ｂ＝３，θは任意のとき（２，３，２，−３）
ａ＝３，ｂ＝５，θは任意のとき（３，５，３，−５）
がある。
【０１１４】
また、ａ＝ｂ，ｃｏｓθ＝−（ｋｍ＋ｌｍ）／（ｋｎ＋ｌｍ）のとき（但し、ｋ，ｌ，ｍ，ｎは、｜ｋｍ＋ｌｍ｜＜｜ｋｎ＋ｌｍ｜を満たす任意の整数）の（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）としては、例えば
ｃｏｓθ＝５／９のとき、（３，３，３，−４）
ｃｏｓθ＝７／１７のとき、（４，１，３，−５）
がある。
【０１１５】
なお本発明の実施形態は、パターン要素として丸、矩形を例にとるものであったが、適宜の閉曲面に図形を用いることができる。またパターン要素は現在の振幅変調法のサーボパターンにおけるサーボライターを利用してもよいし、現在実用化が進められているＥＢ露光などによるパターン記録であってもよい。また本発明はその目的と利点を損なわない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】従来の振幅復調法によるサーボパターンと再生信号の説明図
【図２】従来の位相復調法によるサーボパターンと再生信号の説明図
【図３】本発明の位置情報信号パターンを作成してディスクに記録するサーボライター設備の説明図
【図４】本発明が適用されるハードディスクドライブのブロック図
【図５】図３のサーボパターン作成装置によるパターン作成処理のフローチャート
【図６】本発明による位置情報信号パターンの作成手順の説明図
【図７】図６に続く位置情報信号パターンの作成手順の説明図
【図８】図７に続く位置情報信号パターンの作成手順の説明図
【図９】円周方向及び半径方向に周期性を持つ位置情報信号パターンの作成手順の説明図
【図１０】図８の位置情報パターンの周期構造の説明図
【図１１】図４のサーボ復調部のブロック図
【図１２】図１０の位置情報信号パターンに対するヘッド位置の説明図
【図１３】図１２のヘッド位置における左右のバースト領域の再生信号の説明図
【図１４】図１３に続く図１２のヘッド位置における左右のバースト領域の再生信号の説明図
【図１５】本発明による位置情報信号パターンの他の実施形態の説明図
【図１６】パターン要素を矩形とした本発明による位置情報信号パターンの他の実施形態の説明図
【符号の説明】
【０１１７】
１０：サーボパターン作成装置
１２：サーボライター
１４：ＨＤＤアッセンブリィ
１６：ディスク
１８、１０４：ヘッド
２０：ＳＣＳＩコントローラ
２２：ドライブコントロール
２４：ディスクエンクロージャ
２６：ＭＣＵ（メインコントロールユニット）
２８：メモリ
３０：プログラムメモリ
３２：ハードディスクコントローラ
３４：データバッファ
３６：ドライブインターフェイスロジック
３８：ＤＳＰ
４０：リードチャネル
４２：サーボドライバ４２
４４：ヘッドＩＣ
４６：複合ヘッド
４８：サーボ復調部
５０：ＶＣＭ
５２：スピンドルモータ（ＳＰＭ）
７２：ＡＤコンバータ
７４：４次高調波位置信号演算部
７６：５次高調波位置信号演算
７８：位置信号加算合成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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