JPH03290830A - ディスク媒体取付時の偏心量及び偏心方向検出方法 - Google Patents

ディスク媒体取付時の偏心量及び偏心方向検出方法

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JPH03290830A
JPH03290830A JP9351590A JP9351590A JPH03290830A JP H03290830 A JPH03290830 A JP H03290830A JP 9351590 A JP9351590 A JP 9351590A JP 9351590 A JP9351590 A JP 9351590A JP H03290830 A JPH03290830 A JP H03290830A
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誠 水上
Takashi Yoshizawa
高志 吉澤
Tomoaki Iwai
智昭 岩井
Toshitake Sato
勇武 佐藤
Kunio Hoshitani
星谷 邦夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はディスク媒体取付時の偏心量及び偏心方向を検
出する方法に関するものである。
(従来の技術) 大量の情報を記憶するファイル記憶装置ではビット当た
りのコストを低減することが重要な課題であり、データ
ヘッドをトラックに高精度に位置決めし、高い面記録密
度を達成する必要がある。
ヘッドを高精度に位置決めするには、サーボ系を広帯域
化してサーボ系の追従性能を高めることが重要であるが
、位置決めの基準となるデータトラックの振れを小さく
することによっても同等の効果が得られる。
光ディスク装置では印刷技術によって光ディスク媒体上
に高精度のトラックを形成するため、トラックの振れは
概ねディスク媒体取付時の偏心によって決まる。このた
め、光ディスク媒体上に書き込まれたスパイラル状もし
くは同心円状のトラックの回転中心と該光ディスク媒体
を支え高速回転させているスピンドルモータの回転中心
とのずれ、即ち偏心量や偏心方向を精度良く検出し、こ
れを補正することができれば、より一層の高トラツク密
度化が可能となる。
光ディスク装置におけるディスク媒体取付時の偏心量や
偏心方向は、光学ヘッドをベースに対してロックした状
態で得られる位置誤差信号、即ちトラック振れ信号から
概ね椎測できる。また、該位置誤差信号は1周期分が1
トラックピッチに相当する正弦波状の信号であるため、
位置誤差信号のゼロクロスポイントの数を計数して位置
誤差信号の波数を求めることが偏心量や偏心方向の検出
の基本となる。このため、従来は、例えば「光ディスク
の偏心測定」 (昭和59年度電子通信学会総合全国大
会予稿集、講演番号1028)に記載されているように
、位置誤差信号を微分してゼロクロスポイントに対応す
るパルスを生成し、その数を求めていた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、通常、位置誤差信号にはセクタのアドレ
ス情報から漏れ込むスパイク状の雑音やスピンドルモー
タからのスイッチングノイズ等が含まれ、これが前述し
たゼロクロスポイントとして計数されてしまうため、前
記従来の方法では偏心量や偏心方向を精度良く検出する
ことが困難であった。
本発明は前記従来の問題点を解決し、スパイクノイズや
スイッチングノイズ等に拘らず偏心量及び偏心方向を常
に精度良く検出し得る方法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) 本発明では前記目的を達成するため、請求項(1)とし
てベースに機械的もしくは電気的に固定されたトラック
アクチュエータの位置センサの出力を基準としてトラッ
クアクチュエータをベースに対して7し見向に固定した
時、スピンドルモータに取付けられたディスク媒体の偏
心量に対応した位M誤差信5)が得られる光ディスク装
置のディスク媒体取付時の偏心量検出方法において、ト
ラックアクチュエータの位置センサの出力にOから17
2トラックピッチ(Tp )もしくは−1/2トラック
ピッチまで、等微小トラックピッチΔTpでステップ状
に増加するオフセットを加え、オフセットが1ステップ
増加する毎に1回転周期に相当する位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイント数N (Nl2の整数)を逐次計数し
、その平均値Nff1Oanを求め、該平均値N me
anからディスク媒体取付時の偏心量を下記式を用いて
求めるようになしたディスク媒体取付時の偏心量検出方
法、偏心量= (Nmean−2) *0. 57p 
/4また、請求項(2)としてベースに機械的もしくは
電気的に固定されたトラックアクチュエータの位置セン
サの出力を基準としてトラ・ツクアクチュエータをベー
スに対して電気的に固定した時、スピンドルモータに取
付けられたディスク媒体の偏心方向に対応した位置誤差
信号が得られる光ディスク装置のディスク媒体取付時の
偏心方向検出方法において、トラックアクチュエータの
位置センサの出力に第1のオフセットを加えて検出した
インデックスと位置誤差信号上のゼロクロスポイントと
の時間間隔T0(n)と、前記位置センサの出力に第2
のオフセットを加えて検出したインチ・クロスと位置誤
差信号上のゼロクロスポイントとの時間間隔Tt(n)
との変化ΔT(n)  (=To (n)Tl(n))
を逐次求め、該時間間隔の変化ΔT (n)の符号が変
化する位置誤差信号上の隣接した2つのゼロクロスポイ
ントM及びM+1(M≧1の整数)を検出し、該2つの
ゼロクロスポイントに対するインデックスからの時間間
隔TM。
TM+、から、インデックスを基準とした偏心方向を下
記式を用いて算出するようになしたディスク媒体取付時
の偏心方向検出方法を提案する。
偏心方向= (TM +TM+1 )π/TR又は(T
M +TM+1 )π/TR+π(a!シ、TRは1回
転周期) (作 用) 本発明の請求項(1)によれば、トラックアクチュエー
タの位置センサの出力にオフセットが加わるとディスク
の偏心量に対応する位置誤差信号が変化し、所定のオフ
セット量が加わるとゼロクロスポイント数Nが変化する
。該ゼロクロスポイント数による偏心量の分解能は1/
2トラックピッチであるから前記オフセットをO〜1/
2トラックピッチもしくは一172トラックピッチの間
で変化させた時の平均値はノイズ等の影響のないゼロク
ロスポイントの数となり、より正確な偏心量が求められ
る。
また、本発明の請求項(2)によれば、トラックアクチ
ュエータの位置センサの出力にオフセットが加わるとデ
ィスクの偏心量に対応する位置誤差信号上のゼロクロス
ポイントの時間軸上の位置が変化するが、その変化は偏
心方向によって異なり、偏心が正又は負の最大値を示す
点の両側に位置するゼロクロスポイントは互いに異なる
方向に変化する。従って、インデックスからの隣接した
2つのゼロクロスポイントに対する時間間隔の変化の符
号より偏心方向の両側に位置する2つのゼロクロスポイ
ントが求められ、それらの時間間隔より偏心方向が求め
られる。
(実施例) 第1図は本発明方法を実施する光ディスク装置の位置制
御系の概要を示すもので、図中、1は光ディスク媒体、
2はスピンドルモータ、3は光学ヘッド、4はベース、
5はポジショナ、6はデータ信号再生系回路、7は位置
誤差信号再生回路、8はトラックアクチュエータ制御回
路、9はポジショナ制御回路、10は位置誤差信号再生
回路、11はトラッキング及びシーク制御回路、12゜
13はドライバである。また、光学ヘッド3はその筐体
14にレーザダイオード15、ホトディテクタ16J光
学系17、トラックアクチュエータ18及びその位置セ
ンサ19を内蔵し、また、筐体14の外側のベース4と
の間に位置センサ20を備えている。
ポジショナ5は位置センサ20及びベース4に取付けら
れた位置スケール(図示せず)より求められた位置誤差
信号に基づいて光学ヘッド3の大まかな位置決めを行な
い、また、トラックアクチュエータ18は光ディスク媒
体1からホトディテクタ16及びデータ信号再生系回路
6を介して再生された位置誤差信号に基づいて、レーザ
ダイオード15から照射されるビームをデータトラック
に精細に位置決めしている。このように、光ディスク装
代ではポジショナ5とトラックアクチュエータ18を用
いた2段階の制御によりビームを制御しており、これに
より1/10ミクロン以下の高精度な位置決めを実現し
ている。
また、トラックアクチュエータ18は専用の位置センサ
19を有しており、この位置センサ19の出力に基づい
て光学ヘッド3を位置決め制御すれば、光学ヘッド3は
ベース4に対してロックされた状態になる。
第2図はこのようなロック状態における光ディスク媒体
1上の光学ヘッドの軌跡21と偏心した光ディスク媒体
1上のトラックの位置22との関係を示すものであり、
また、第3図はこの際、先ディスク媒体1から再生され
る正弦波状の位置誤差信号23を示すものである。なお
、ここで、A点及びB点は偏心が正の最大値及び負の最
大値となる点である。
第4図は1回転周期に相当する前記位置誤差信号23上
におけるゼロクロスポイント24を示す(但し、先ディ
スク媒体の最内周の半径に対して偏心量は充分小さいと
仮定する。)。
位置誤差信号は1トラックピッチ(Tp )に対して1
周期となる正弦波状の信号であり、位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイント間の距離が0.5トラックピッチに相
当する。従って、第4図に示したような位置誤差信号上
のゼロクロスポイント数を1回転周期に亘ってカウント
すれば、この時のゼロクロスポイント数、例えばNから
0.5トラックピッチの分解能で偏心量を式(1)のよ
うに算出できる。
偏心量= (N−2)*0.5Tp/4・・・・・・(
1)(但し、Nは偶数) ここで、トラックアクチュエータ制御回路8に正のオフ
セットを加えると、光学ヘッド3の軌跡の半径が大きく
なるため、第5図に示すようにA点での変位が小さく、
B点での変位が大きい軌跡25となる。これに伴って位
置誤差信号は第6図中に点線で示す信号26のように変
化し、位置誤差信号上のゼロクロスポイントはA点に向
けて移動する。また、逆に負のオフセットを加えると、
光学へツ下3の軌跡の半径が小さくなるため、第5図に
示すようにA点での変位が大きく、B点での変位が小さ
い軌跡27となる。これに伴って位置誤差信号は第7図
中に点線で示す信号28のように変化し、位置誤差信号
上のゼロクロスポイントはB点に向けて移動する。
そして、オフセットがない状態での位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイントの位置とトラックアクチュエータ制御
回路8に加えたオフセット量との関係から、位置誤差信
号上のゼロクロスポイントがA点又はB点で消滅したり
、新たに発生したりするようになる。
第8図はオフセット量の変化に伴うゼロクロスポイント
数の変化のようすを示す。ここでは説明を容易にするた
め、オフセットがない状態で位置誤差信号29上の1番
目のゼロクロスポイントX1がB点に位置していると仮
定する。
前記状態から正負のオフセットを与えて位置誤差信号上
の4番目のゼロクロスポイントx4をx4’からA点で
消滅するx4”の状態まで172トラックピッチに亘っ
て移動させるとする。この際、正のオフセットによって
4番目のゼロクロスポイントがX4からx4°の区間に
位置する場合、1番目のゼロクロスポイントx1がB点
から離れて2つに分離するため、位置誤差信号29上の
ゼロクロスポイント数Nは8個となり、逆に負のオフセ
ットによって4番目のゼロクロスポイントがx4か゛ら
x4’の区間に位置する場合、1番目のゼロクロスポイ
ントx1がB点で消滅するため、位置誤差信号29のゼ
ロクロスポイント数は6個となる。
そして、N=8となる領域の割合は、4番目のゼロクロ
スポイントx4がA点で消滅するまでのオフセット量、
即ち偏心量の2倍に相当するA点及びB点間の距離を1
72トラックピッチの分解能で計数した時の剰余に比例
する。
この結果、位置センサ19の出力に0から1/2トラッ
クピッチもしくは一1/2トラックピッチまで等微小ト
ラックピッチΔTpでステップ状に増加するオフセット
を加え、オフセットが1ステップ増加する毎に1回転周
期に相当する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数N
 (N≧1の整数)を逐次計数し、その平均値N me
anを求めれば、光ディスク媒体取付は時の偏心量を式
(2)のように算出できる。
偏心ff1= (Nmean−2) *0.5Tp /
4・・・・・・(2) 本発明ではオフセットにより光ディスク媒体上における
光学ヘッドの軌跡の半径を変化させて1回転周期に相当
する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数を計数し、
その平均値から偏心量を求めるため、媒体雑音や媒体欠
陥等に起因するスパイクノイズによってゼロクロスポイ
ントと認識される信号が発生するような場合にも計数結
果に与える影響は軽微であり、精度良く偏心量を測定で
きるという特徴がある。
第9図に本発明の偏心量検出方法を実施する位置誤差信
号再生回路の一実施例を示す。図中、31は位置誤差信
号のゼロクロス検出回路、32はゼロクロスパルスカウ
ンタ、33は第10図に示すプログラムの流れに従って
オフセットを調整しながら1回転周期当たりのゼロクロ
スポイント数Nの平均値Nmeanを求めるマイクロプ
ロセッサ、34はトラックアクチュエータの制御状態を
切り替えるスイッチ、35はオフセット信号を与えるD
/A変換器、36はアナログ加算器である。本構成にお
いては以下の手順に従ってディスク媒体取付は時の偏心
量を検出する。
まず、トラックアクチュエータ18をロックするため、
スイッチ34を位置センサ19出力側に切り替える。こ
の状態で光学ヘッド3から偏心に相当する正弦波状の位
置誤差信号が得られるようになり、ゼロクロス検出回路
31によって位置誤差信号上のゼロクロスポイントに相
当するゼロクロスパルスが生成される。ゼロクロスパル
スカウンタ32はインデックスパルス間のゼロクロスパ
ルスの数、即ちゼロクロスポイント数をカウントし、マ
イクロプロセッサ33に転送する。
次に、マイクロプロセッサ33はデータバス37を介し
てトラックアクチュエータ18のオフセットデータをD
/A変換器35に送り込み、アナログ量としてトラック
アクチュエータ制御回路8に加える。このようにオフセ
ットした状態で、前記同様にゼロクロスポイント数が計
数され、マイクロプロセッサ33に取り込まれる。
マイクロプロセッサ33は、オフセット量をOから1/
2トラックピッチもしくは一1/2トラックピッチまで
等微小トラックピッチΔTpで徐々に変化させながら、
ゼロクロスポイントの数を計数しその平均値Nff1c
anを求め、式〈2〉に従って偏心量を算出する。
一方、第5図、第6図及び第7図から明らかなように、
光ディスク媒体のA点及びB点を通る直径の右半周と左
半周では、オフセットを加えた時の位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイントの移動方向が反対となる。従って、オ
フセットを加えた場合に異なる方向に移動する隣接した
2つのゼロクロスポイントを見つけだせば、その中間点
がA点もしくはB点であり、インデックスと該2つのゼ
ロクロスポイントとの時間間隔をTM、TM+1とすれ
ば、インデックスを基準として偏心方向を式(3〉によ
り算出することができる。
偏心方向= (TM +TM+1 )π/TR又は(T
M +TM+1 )π/ T R+π・・・・・・(3
) (但し、TRは1回転周期) さらに、式(3)において偏心の向きを特定する場合に
は、光学ヘッド3が光ディスク媒体1の外周側に移動す
る正のオフセットを与えた場合に位置誤差信号上のゼロ
クロスポイントが移動する方向を確認すれば良く、例え
ば第6図及び第7図の場合には正のオフセットを加えた
時にインデックスと位置誤差信号上のゼロクロスポイン
トとの時間間隔が増加する方向にA点、即ち正の偏心方
向が存在する。
第11図に本発明の偏心方向検出方法を実施する位置誤
差信号再生回路の一実施例を示す。図中、41は位置誤
差信号のゼロクロス検出回路、42はゼロクロスパルス
カウンタ、43はインデックスとn番目のゼロクロスパ
ルスとの時間間隔T (n)を測定するイベントタイマ
、44は第12図に示プログラムの流れに従って時間間
隔T (n)を記憶し、オフセットの有無による時間間
隔T (n)の変化ΔT (n)を算出するマイクロプ
ロセッサ、45はトラックアクチュエータ18の制御状
態を切り替えるスイッチ、46はオフセット信号を与え
るD/A変換器、47はアナログ加算器である。本構成
においては以下の手順に従ってディスク媒体取付は時の
偏心方向を検出する。
まず、トラックアクチュエータ18をロックするため、
スイッチ45を位置センサ19出力側に切り替える。こ
の状態で光学ヘッド3から偏心に相当する正弦波状の位
置誤差信号が得られるようになり、ゼロクロス検出回路
41によって位置誤差信号上のゼロクロスポイントに相
当するゼロクロスパルスが生成される。一方、ゼロクロ
スパルスカウンタ42はマイクロプロセッサ44のアド
レスバス48を介して所望のゼロクロスポイント番号n
をプリセット値として入力するとともに、インデックス
パルスが人力された後のゼロクロスパルスの数をカウン
トし、カウント値がプリセット値、即ち所望のゼロクロ
スポイント番号nに一致した時点でイベントパルスを発
生する。このイベントパルスとインデックスパルスとの
時間間隔T0(n)がイベントタイマ43で測定され、
マイクロプロセッサ44内のメモリに記憶される。
次に、マイクロプロセッサ44はデータバス49を介し
てトラックアクチュエータ18のオフセットデータをD
/A変換器46に送り込み、アナログ量としてトラック
アクチュエータ制御回路8に加える。このようにオフセ
ットした状態で、前記同様に時間間隔T1(n)の測定
が行われ、マイクロプロセッサ44のメモリに記憶され
る。なお、この場合のオフセットの量はゼロクロスポイ
ントの動きを識別する必要上から、位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイントの間隔の半分の174トラックピッチ
以下が適している。
この後、マイクロプロセッサ44によって時間間隔の変
化ΔT(n)  (=To (n)  T+ (n) 
)が逐次算出され、時間間隔の変化ΔT (n)の符号
が変化する位置誤差信号上の隣接した2つのゼロクロス
ポイントM及びM+1が求められ、2つのゼロクロスポ
イントに対するインデックスからの時間間隔TM、TM
、、から、インデックスを基準とした偏心方向がインデ
ックスからの遅延時間として算出される。
なお、本実施例において偏心が最大となるA点又はB点
が外乱等によって位置誤差信号のゼロクロス点近傍で振
らつくような場合には、時間間隔の変化ΔT (n)の
符号が変化する位置誤差信号上の隣接した2つのゼロク
ロスポイントM及びM+1を特定することが困難になる
。このような場合にはA点又はB点が位置誤差信号のゼ
ロクロス点近傍に位置しないように、時間間隔T (n
)を測定する際に予め他のオフセットを与えて基準測定
点をシフトさせればよい。また、A点及びB点の検出を
独立に最適なオフセット条件の下で行ない、インデック
スからA点までの時間間隔TA及びインデックスからB
点までの時間間隔TBを個別に求め、例えば式(4)の
ように平均化して偏心方向を検出すれば、より確度の高
い検出が可能になる。
偏心方向= (TA 十(TR/ 2 7B ) ) 
/ 2・・・・・・(4) (発明の効果) 以上鋭利したように本発明の請求項(1)によれば、光
学ヘッドにステップ状に増加するオフセットを与えて位
置誤差信号上のゼロクロスポイントのiri 代を等微
小トラックピッチずつ移動させながら、1回転周期に相
当する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数を求めて
偏心量を算出するようになしたため、スパイクノイズ等
による影響を受けることなく、ディスク媒体の偏心量を
簡易な回路構成で容易に且つ精度良く検出することがで
きる。
また、本発明の請求項(2)によれば、光学ヘッドにオ
フセットを与えて位置誤差信号上のゼロクロスポイント
の位置を移動させ、移動方向が異なる2つのゼロクロス
ポイントを求めて偏心方向を算出するようになしたため
、スパイクノイズ等による影響を受けることなく、ディ
スク媒体の偏心方向を簡易な回路構成で容易に且つ精度
良く検出することができる。
また、本発明によれば、従来の位置誤差信号を微分して
ゼロクロスポイントを検出する方法と比較して、時間軸
上でのゼロクロスポイントの位置を測定するため、マイ
クロプロセッサによる信号処理に適しており、光ディス
ク装置の小型化に必須のディジタル制御回路に適用しや
すいという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する光ディスク装置の位置制
御系の概要を示す構成図、第2図は光学ヘッドの軌跡と
偏心したトラックの位置との関係を示す説明図、第3図
は位置誤差信号の一例を示す波形図、第4図は位置誤差
信号上のゼロクロスポイントの配置を示す説明図、第5
図は光学ヘッドの軌跡と偏心したトラックの位置との関
係を示す他の説明図、第6図は正側にオフセットした時
の位置誤差信号を示す波形図、第7図は負側にオフセッ
トした時の位置誤差信号を示す波形図、第8図は位置誤
差信号上のゼロクロスポイント数の変化のようすを示す
説明図、第9図は本発明の偏心量検出方法を実施する位
置誤差信号再生回路の一実施例を示す構成図、第10図
は偏心量検出のためのプログラムの流れ図、第11図は
本発明の偏心方向検出方法を実施する位置誤差信号再生
回路の一実施例を示す構成図、第12図は偏心方向検出
のためのプログラムの流れ図である。 1・・・光ディスク媒体、2・・・スピンドルモータ、
3・・・光学ヘッド、4・・・ベース、7・・・位置誤
差信号再生回路、8・・・トラックアクチュエータ制御
回路、18・・・トラックアクチュエータ、19・・・
位置センサ、31.41・・・ゼロクロス検出回路、3
2゜42・・・ゼロクロスパルスカウンタ、33.44
・・・マイクロプロセッサ、34.45・・・スイッチ
、35.46・・・D/A変換器、36.47・・・加
算器、43・・・イベントタイマ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ベースに機械的もしくは電気的に固定されたトラ
    ックアクチュエータの位置センサの出力を基準としてト
    ラックアクチュエータをベースに対して電気的に固定し
    た時、スピンドルモータに取付けられたディスク媒体の
    偏心量に対応した位置誤差信号が得られる光ディスク装
    置のディスク媒体取付時の偏心量検出方法において、 トラックアクチュエータの位置センサの出力に0から1
    /2トラックピッチ(Tp)もしくは−1/2トラック
    ピッチまで、等微小トラックピッチΔTpでステップ状
    に増加するオフセットを加え、 オフセットが1ステップ増加する毎に1回転周期に相当
    する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数N(N≧1
    の整数)を逐次計数し、その平均値Nmcanを求め、 該平均値Nmcanからディスク媒体取付時の偏心量を
    下記式を用いて求めるようになしたことを特徴とするデ
    ィスク媒体取付時の偏心量検出方法。 偏心量=(Nmcan−2)*0.5Tp/4
  2. (2)ベースに機械的もしくは電気的に固定されたトラ
    ックアクチュエータの位置センサの出力を基準としてト
    ラックアクチュエータをベースに対して電気的に固定し
    た時、スピンドルモータに取付けられたディスク媒体の
    偏心方向に対応した位置誤差信号が得られる光ディスク
    装置のディスク媒体取付時の偏心方向検出方法において
    、 トラックアクチュエータの位置センサの出力に第1のオ
    フセットを加えて検出したインデックスと位置誤差信号
    上のゼロクロスポイントとの時間間隔T_0(n)と、
    前記位置センサの出力に第2のオフセットを加えて検出
    したインデックスと位置誤差信号上のゼロクロスポイン
    トとの時間間隔T_1(n)との変化ΔT(n)(=T
    _0(n)−T_1(n))を逐次求め、 該時間間隔の変化ΔT(n)の符号が変化する位置誤差
    信号上の隣接した2つのゼロクロスポイントM及びM+
    1(M≧1の整数)を検出し、該2つのゼロクロスポイ
    ントに対するインデックスからの時間間隔T_M、T_
    M_+_1から、インデックスを基準とした偏心方向を
    下記式を用いて算出するようになしたことを特徴とする
    ディスク媒体取付時の偏心方向検出方法。 偏心方向=(T_M+T_M_+_1)π/T_R又は
    (T_M+T_M_+_1)π/T_R+π(但し、T
    _Rは1回転周期)
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JP2713632B2 (ja) 1998-02-16

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