专利名称：偏离伺服轨道边缘的索引伺服位置的探测的制作方法
本申请是题为“DECODING DIGITALLY SAMPLED SERVOTRACKS”的美国申请No．09-365，898的部分继续申请，该申请是于1999年8月13日提交到美国专利商标局的。
一般转让的美国专利No．5，448，430结合引入，以用于展示其用于磁道跟随伺服系统的伺服轨道，并且一般转让的美国专利No．5，844，814结合引入，以用于展示其头定位系统中的独立位置传感器。
本发明涉及对预先记录的伺服轨道定位信息的探测，更具体地说，涉及对至少具有两个边缘的伺服轨道的伺服轨道定位信息的探测和跟随，各边缘包括在两个不同记录伺服信号之间的分界面，由一个伺服读元件读出，以允许对伺服读元件和对应数据头的定位。
在数据存储工业中，技术的进步包括给定数据存储介质的数据存储容量的增加。增加数据存储介质例如磁带盒或磁带箱的数据存储容量的一种措施，是增加数据存储介质的轨道密度，并且按对应方式，是减小各轨道的宽度。
在典型磁带中，数据记录在多个并行纵向的数据轨道中。数据头可以是比轨道具有较少个读／写元件的多个数据头。数据轨道被分成几个典型地隔行的组，并且数据头相对轨道横向索引，以存取各组的数据轨道。为了用数据轨道适当地记录数据头，提供与数据轨道平行的预先记录的伺服轨道。一个相对读／写元件位于索引位置处的伺服读头读伺服轨道。伺服轨道提供横向定位信息，该信息在由伺服读头读出时，能被解码，以指示伺服读头是否相对伺服轨道正确地定位。因此，伺服头能相对伺服轨道横向移动到希望位置，以便相对希望的数据轨道组适当地记录读／写元件。于是，伺服头能在介质和头相对之间纵向移动时，跟随伺服轨道，以便读／写元件保持用数据轨道的记录。
作为一个例子，预先记录的伺服轨道定位信息包括相邻伺服轨道具有不同的伺服图形，伺服图形之一包括单第一频率的恒定幅值信号，而另一个伺服图形在单第二频率的恒定幅值脉冲信号与零幅值空信号之间交替。相邻伺服信号之间的分界面称为“边缘”。由伺服头读出的合成信号是包括第一频率信号与第二频率脉冲信号结合的最大信号，和包括第一频率信号与空信号结合的最小信号。如果伺服头正确地定位在相邻伺服轨道的接合处，结合的第一和第二频率信号的幅值是结合的第一和空信号的幅值的两倍，并且容易解码。共同转让的美国专利No．5，448，430说明了上述讨论的伺服轨道图形，并且叙述了使用峰值探测来确定最大和最小信号的轨道跟随伺服定位系统。
随着数据容量的增加，还希望对具有现有数据容量水平的数据存储介质具有向后的兼容性，以避免必须把记录在现有介质上的所有数据拷贝到新介质。
因此本发明的一个目的是在利用现有介质伺服轨道的同时，增加数据存储介质的轨道密度，以便使伺服系统可以操作为像以前对于现有介质那样，利用伺服轨道定位信息，并且以更精确方式利用相同的伺服轨道定位信息，以在较高轨道密度下存取轨道。
提供一种伺服位置探测器和一种方法，以探测相对索引位置的伺服定位，索引位置相对伺服轨道位移一个偏移。伺服轨道至少具有两个边缘，各边缘包括在两个不同记录伺服信号之间的分界面。边缘在一个中间记录的伺服信号的相对侧边，并且边缘分开预定距离。
传感器包括一个伺服读元件，它具有一个有效传感区，不大于并且大致上为分开边缘的整个预定距离。因此，伺服读元件从而在边缘之一处传感不同记录伺服信号中的不多于两个。与伺服读元件耦合的逻辑电路比较两个传感伺服信号，以确定它们之间的比，并且确定传感伺服信号的比较比与预定比之间的误差。预定比包括在预定方向相对幅值的居中边缘比的预定偏移，并且识别索引位置。索引位置大致上与边缘平行，并且偏离边缘。
逻辑电路提供一个与确定误差有关的输出信号，该输出信号识别相对索引位置的伺服位置误差。
在本发明的又一个实施例中，提供伺服轨道跟随器和方法，以探测和跟随与伺服轨道有关的伺服索引位置。一个伺服定位器与逻辑电路耦合，并且沿减小伺服位置误差的方向移动伺服读元件。
在本发明的另一个实施例中，索引位置相对边缘之一的位移大致上是分开边缘的预定距离的1／4，总共有四个索引位置，在边缘各侧一个。另一个实施例使用如现有技术中的边缘，并且另外具有位移大致上是分开边缘的预定距离的1／3的索引位置，总共有六个索引位置。伺服读元件有效传感区距离包括在分开边缘的预定距离的大致80％与大致100％之间。
在本发明的又一个实施例中，为了探测相对多个平行隔开的伺服轨道的伺服定位，使多个伺服读元件隔开，以在伺服轨道的各对应边缘传感两个不同信号。逻辑电路另外把多个读元件各自对应传感的两个不同信号平均，并且确定平均的不同伺服信号的比较比与预定比之间的误差。
在本发明的又一个实施例中，另外提供一个独立位置传感器，以传感伺服读元件相对一个参考的近似位置，近似位置指示伺服轨道的哪个边缘与伺服读元件对准，并且由伺服读元件探测。逻辑电路另外使用近似位置，以识别预定索引位置，并且选择预定比。
一个输入端接收输入信号，并且逻辑电路与该输入端耦合。逻辑电路响应接收的输入信号，以确定识别的索引位置，选择边缘及表示输入指示的预定索引位置的预定比，预定比包括在预定方向相对定心边缘比的预定偏移。具有有效传感区的伺服读元件大致上与边缘之一正交延伸，以在边缘之一处传感不同记录伺服信号中的不多于两个。一个独立位置传感器传感伺服读元件相对一个参考的当前近似位置，当前近似位置指示与伺服头对准并由伺服头探测的伺服轨道的预定索引位置中的当前位置误差。逻辑电路与该独立位置传感器耦合，并且与伺服读元件耦合。逻辑电路响应当前近似位置，以指示由伺服读元件探测的当前索引位置。逻辑电路响应当前索引位置和输入识别的索引位置，首先以当前索引位置指向输入识别索引位置的方向操作定位伺服，从而选择预定索引位置中的输入识别索引位置。逻辑电路然后比较两个传感伺服信号，以确定它们之间的比，并且确定比较传感信号的比与预定索引位置中的选择索引位置的选择预定比之间的误差，从而确定相对该索引位置的伺服位置。逻辑电路对定位伺服提供一个位置误差输出，以沿减小所述伺服位置误差的方向操作定位伺服，从而跟随选择的预定索引位置。
为了更完全地理解本发明，应该参考以下连同附图所作的详细叙述。
图1是使用本发明的磁带系统的方块图；图2是在结合伺服轨道中两个伺服索引位置的磁带格式的示意说明；图3是根据本发明使用的磁带格式的示意说明，以对图1伺服轨道提供四个伺服索引位置；图4是说明伺服轨道定位系统的方块图，以对图1磁带的预先记录伺服轨道定位信息的异步数字抽样解码，并且对根据本发明的读／写元件定位；图5是图4的多个伺服轨道解码器和对伺服轨道解码器供给可编程数值的接口的方块图；图6A和图6B是对于伺服读头的不同位置的示例模拟伺服信号的说明，以及由图4和图5的伺服轨道解码器产生的各自模拟伺服信号的数字包络线的例子的说明；图7至图12是本发明的伺服轨道解码器的实施例的方块图；图13至图18是描绘本发明的方法的实施例的流程图；图19是两边缘伺服轨道的两个伺服位置的磁带格式和现有技术伺服读元件的说明；图20是使用根据本发明的伺服读元件的磁带伺服轨道的详细示意说明，以提供图3的四个伺服索引位置；图21是具有3个分开伺服轨道区的磁带的示意说明；图22是描绘本发明的方法的实施例的流程图；以及图23是使用根据本发明的伺服读元件的磁带伺服轨道的详细示意说明，以提供图2的伺服轨道中的六个伺服索引位置。
本发明就以下参考附图叙述的优选实施例加以叙述，其中相同标号表示同样或类似元件。虽然本发明是根据实现本发明的目的的最好方式叙述的，但是本领域技术人员将会理解，在不违反本发明的精神或范围下，可以根据这些教导可以实现各种变化。
参考图1，说明一种数据存储系统10，例如磁带系统。磁带系统的一个例子是IBM 3590磁带子系统，其中可以使用本发明的伺服轨道定位系统。设置一个控制装置12，以通过一个接口16从主装置14向它传送数据和控制信号，并且从它向主装置14传送数据和控制信号。控制装置12与一个存储器装置18，例如随机存取存储器耦合，该存储器装置用于存储信息，例如用于改变或编程各种数值的预定值。控制装置12的一例包括IBM RS／6000处理器。一个例如本领域周知的多元件磁带头20包括多个数据读／写元件，以对磁带22记录数据和从磁带20读出数据，和多个伺服读元件，以读出包括在磁带22上多个伺服轨道中预先记录的轨道定位信息的伺服信号。
磁带驱动机构的卷带电动机系统(未示出)沿纵向移动磁带22，并且伺服定位器24相对磁带移动的纵向沿侧向或横向引导头20的移动。控制装置12与卷带电动机耦合，并且沿纵向控制磁带22的方向、速度和加速。
磁带22上的数据轨道安排为平行，并且与伺服轨道平行。因此，在伺服定位器24使伺服读元件跟随伺服轨道时，数据读／写元件跟踪平行组的数据轨道。如果希望跟踪另一平行组的数据轨道，对头20横向加索引，以便相同伺服读元件与另一伺服轨道对准，或不同伺服读元件与相同或不同伺服轨道对准。
当磁头20准备移向选择的索引位置时，索引控制器26由控制装置12起动，从一个独立位置传感器460接收近似位置信号，并且向伺服逻辑电路465传送适当信号，以选择适当伺服轨道，同时控制装置12向伺服间隙选择器32传送适当信号，以选择适当伺服读元件。独立位置传感器460在结合的美国专利No．5，844，814中讨论，它指示头20相对一个固定参考的位置。如将要说明那样，逻辑电路465操作根据本发明的伺服定位器24，以使伺服读元件定位在正确伺服轨道，并且跟随轨道。逻辑电路465可以包括一个编程序的PROM、ASIC或微处理器。磁带系统10可以是双向的，其中读／写元件中的有些元件选择为一个移动方向，而读／写元件中的其他元件选择为相对移动方向。控制装置12另外通过向读／写间隙选择装置30传送信号，选择读／写元件中的适当元件。根据本发明，伺服轨道解码器28解码伺服信息，并且伺服逻辑电路465确定定位误差信息，并向伺服定位器24提供定位信息，以使选择的伺服读元件与选择的伺服轨道对准。
图19连同具有有效传感区471和481的现有技术伺服读元件470和480一起，说明在结合伺服轨道中称为“边缘”的两个相邻伺服信号47和48的现有技术磁带格式。结合预先记录的伺服轨道包括两个不同的伺服信号，一个伺服信号在外轨道40和42，具有单第一频率的恒定幅值信号的记录图形，在另一个伺服信号的中间轨道44的任一侧，具有在单第二频率的恒定幅值脉冲信号45与零幅值空信号46之间交替的记录图形。
表示了两个伺服边缘47和48。“边缘”包括在两个不同伺服信号之间的分界面。当一个伺服读元件定心在伺服边缘47上或伺服边缘48上时，由该伺服元件读出的合成信号是包括第一频率信号与第二频率脉冲信号结合的最大信号，交替包括第一频率信号与空信号结合的最小信号。如果伺服头正确地定心在相邻伺服轨道的边缘上，这种情况称为“定心边缘比”，并且结合第一和第二频率信号的幅值是结合第一和空信号的幅值的两倍。这个幅值比称为1／2比。结合美国专利No．5，448，430说明以上讨论的伺服轨道图形，并且叙述一种使用峰值探测来确定最大和最小信号的轨道跟随伺服定位系统。
典型地，结合伺服轨道40-44设有伺服防护带500和501，以保护外轨道40和42免受数据轨道区502和503所产生的噪声的影响。现有技术伺服读元件470和480具有最小可能的有效传感区471和481，以增加峰值探测对噪声比的信号。
现有技术伺服轨道边缘47和48分开一个预定距离490，用于磁带和伺服轨道的制造。因此，仅允许两个索引位置，各定心在边缘47和48中之一上。通过在偏移位置处设置另外伺服元件来增加数据轨道密度，以便其他读元件可以对索引位置索引。这种能力受到精确偏移的伺服读元件的可制造性的限制。
如上所讨论，希望提供另外数据轨道。常规方法是通过设置较小和一起靠近定位的伺服(和数据)轨道，来提供伺服头的更精确定位。然而，变得难以使用相同的伺服读元件，以对具有现有数据容量水平的数据存储介质提供向后兼容性，以避免必须把记录在现有介质上的所有数据拷贝到新介质上。
因此，如图20所说明，根据本发明，伺服轨道不变，但是数据轨道以更密布置定位。
特别是，结合预先记录的伺服轨道包括现有技术两个外轨道40和42，它们具有单第一频率的恒定幅值信号的记录图形，在中间轨道44的任一侧，记录图形在恒定幅值脉冲信号与零幅值空信号之间交替，以提供两个伺服边缘47和48。边缘47和48分开预定距离490。然而现在，使数据轨道对准，以便伺服元件相对边缘47或48位移，以便提供较高的轨道密度。例如，位移对准可以安排为沿直线55-58，它们沿任一方向离开伺服边缘中心线约中间轨道44的宽度的四分之一，提供四个索引位置。为了使数据读／写元件定心在“0”和“3”索引位置，伺服读元件必须安排在位置505或位置506，并且将读出具有最大信号的约3／4的幅值的最小信号，而且为了使数据读／写元件定心在“1”和“2”索引位置，伺服读元件必须安排在位置506或位置507，并且将读出最大信号的约1／4的最小信号。
因此，单伺服元件现在跟踪四个伺服索引位置55-58，而不是跟随两个伺服边缘47和48，使现有伺服轨道的数据密度有效地加倍。另外，如现有技术那样，可以使用索引伺服读元件，并且本发明将允许数据轨道密度加倍。
图23说明本发明的另一个实施例。在“0”或“1”索引位置，伺服元件安排在定心在伺服边缘47的位置600，或定心在伺服边缘48的位置601。提供直线对准的另外索引位置，以便伺服元件相对边缘47或48位移，沿任一方向偏离伺服边缘47或48约中间轨道44的宽度的1／3的直线612-615安排。结果，索引位置数变为六。
为了使数据读／写元件定心在“2”和“5”索引位置，伺服读元件必须安排在位置602或位置605，并且将读出具有最大信号的约5／6的幅值的最小信号，而为了使数据读／写元件定心在“3”和“4”索引位置，伺服读元件必须安排在位置603或位置604，并且将读出具有最大信号的约1／6的幅值的最小信号。
能想象在边缘的任一侧包括多个索引位置的其他位移，它们要求精确幅值比的探测。具体幅值比是由伺服读头的有效传感区所覆盖的距离等的函数。
参考图20，根据本发明，伺服读元件的有效传感区510在与边缘大致正交的距离上延伸，这个距离不大于并且大致上为整个预定距离490。因此，伺服读元件有效传感区在一个足以在一个边缘传感两个不同记录伺服信号两者的距离上延伸，并且传感不同记录伺服信号中的不多于两个。
特别是，传感距离510大于索引位置位移的两倍，并且包括在分开边缘的预定距离的大致80％与大致100％之间。
显然任何强噪声将造成位置506或位置507处的最小信号的放大，并且任何噪声将会造成难以区别位置505或位置508处的最大与最小信号。因此，另外参考图1，伺服信号的解码由伺服解码器28和如图4至图18所绘的本发明的方法完成。
图4说明根据本发明的伺服轨道定位系统，用于读出头20的伺服元件处的模拟伺服信号，它有一个伺服轨道解码器28，以在模拟前端65把模拟伺服信号转换成信号的异步数字抽样，并且数字伺服轨道解码器66对数字抽样解码，并确定由数字抽样表示的最小和最大信号的包络线的幅值。伺服定位器24然后定位头20的伺服元件，从而根据解码定位信号定位读／写元件。因此，伺服轨道解码器28解码伺服定位信息，并且向伺服定位器24提供定位信息，以使选择的伺服读元件与选择的索引位置对准，以便使读／写元件适当地对准在希望数据轨道。
图5说明图4的多个数字伺服轨道解码器，各包括一个包络线跟随器70和一个最小／最大探测器71。包络线跟随器70各从相应线72-74接收关联模拟前端的不同伺服元件的异步数字抽样。
根据本发明，或通过图1的控制装置，或通过微处理器接口80处的分开微处理器，在线78上对伺服轨道解码器提供不同的可编程序值，则可以利用各种介质，例如具有不同磁特性(可能由于材料不同而引起)，或具有不同伺服或数据密度(如上所述)的磁带。开关82操作多路器83，以对输出端84的伺服定位器提供适当解码定位信息。
图6A和图6B说明分别在图3的位置61和63处的伺服变换器输出的模拟信号的波形。因此，在图6A中，当伺服变换器在图20的位置“1”的时候，由第一频率和第二频率脉冲的结合所形成的脉冲85和86为高幅值，但是因为仅有伺服变换器的一小部分定位在第一频率上，所以由第一频率和空信号的结合所形成的脉冲87为非常低幅值。虽然容易区别脉冲，但是难以测量在有噪声时脉冲的精确比，因此难以探测伺服变换器的精确位置。
在图6B中，当伺服变换器在图20的位置“1”的时候，由第一频率和第二频率脉冲的结合所形成的脉冲90和91为高幅值，如第一频率和空信号的结合所形成的脉冲92那样，因为伺服转换器主要定位在第一频率上。因此，难以区别在有噪声时的脉冲，并且因此难以探测伺服转换器的精确位置。
简短地说，另外参考图4和图5，本发明数字化区别脉冲，然后提供各自脉冲的包络线的幅值，以便可以确定比。在模拟前端65的数字伺服探测器异步地对伺服头读出的信号抽样。包络线跟随器70接收异步数字抽样，探测并提供最大包络线输出，以测量异步数字抽样的最大值的脉冲包络线的幅值，并且探测并提供最小包络线输出，以测量异步数字抽样的最小值的脉冲包络线的幅值。
一个“DROPOUT”阈值探测器接收异步数字抽样，并且探测接收的异步数字抽样不满足与最大脉冲包络线有关的“DROPOUT”阈值，提供一个“DROPOUT”阈值探测信号。一个“ACQUIRE”探测器响应“DROPOUT”阈值探测，以探测包络线探测器的最小包络线，它提供最小包络线输出。“DROPOUT”探测区别最小包络线与最大包络线，并且允许在最小／最大逻辑电路71中对最小包络线的测量。因此，测量的最大包络线幅值输出与测量的最小包络线幅值输出的比表示伺服头的横向位置。图7至图18的特定实施例详述了本应用。
另外，参考图21，在头20中分开多个伺服读元件520-522，以在伺服轨道525-527的各对应边缘传感两个不同信号。于是，伺服读元件各自对应传感的两个不同信号被平均，以减小噪声的影响。
参考图1、图20和图23，通过伺服解码器28与伺服读元件，例如读元件505耦合的逻辑电路465比较两个传感伺服信号，以确定它们之间的比。逻辑电路然后确定传感伺服信号的比较比与预定比之间的误差。预定比是定心边缘幅值比或沿预定方向相对定心边缘幅值比的预定偏移，包括在所传感的预定索引位置之一处的传感信号的希望和预期比。在图20中，预定索引位置505-508全部相对各自边缘位移，而在图23中，索引位置602-605位移，并且幅值相对边缘的1／2比偏移，如以上所讨论。逻辑电路向伺服定位器24提供与所确定误差有关的输出信号。输出信号识别相对预定索引位置的伺服位置误差，并且伺服定位器24沿减小伺服位置误差的方向移动带有伺服读元件505-508或600-605的头20，从而跟随伺服索引位置。
参考图1和图20，在索引位置505和508处传感的伺服信号相同，但是为了使伺服读元件相对索引位置定心而必须移动头20的方向相反。类似地，在索引位置506和507处传感的伺服信号相同，但是为了使伺服读元件相对索引位置定心而必须移动头20的方向也相反。
参考图1和图23，在边缘索引位置600和601处传感的伺服信号相同，在索引位置602和605处传感的伺服信号相同，以及在索引位置603和604处传感的伺服信号相同，但是在各种情况下，为了使伺服读元件相对索引位置定心而必须移动头20的方向相反。
参考图1，设置独立位置传感器460，以提供粗定位信息。根据结合美国专利No．5，844，814的独立位置传感器460传感头20相对一个参考，例如邻近头的固定点的当前近似位置。
根据本发明，粗定位信息可以为两个选择电平中的任一个。在一个实施例中，另外参考图20和图23，独立位置传感器460粗定位信息指示当前与伺服读元件对准，并由伺服读元件探测的伺服轨道的边缘47或48。索引位置于是由两个伺服信号之间的比确定。特别是，逻辑电路465确定比，并且根据比较比确定哪个传感伺服信号较大。逻辑电路响应较大伺服信号确定，选择预定比，以在相对伺服轨道中间伺服信号的当前边缘的第一或第二位移方向，指示当前预定索引位置。
在一个选择实施例中，独立位置传感器460粗定位信息指示当前与伺服读元件对准，并由伺服读元件探测的图20的索引位置505-508，或图23的索引位置600-605。
当要把头20移到选择的索引位置时，索引控制器26由控制装置12起动，从独立位置传感器460接收近似位置信号，并且向伺服逻辑电路465传送适当信号，以选择适当伺服轨道，同时控制装置12向伺服间隙选择器32传送适当信号，以选择适当伺服读元件。
逻辑电路465确定当前索引位置指示，并且响应输入识别的预定索引位置，首先沿当前索引位置指向四个预定索引位置中输入识别的索引位置的方向，操作定位伺服24，从而选择输入识别的索引位置。逻辑电路选择表示所选索引位置的预定比。然后，逻辑电路465确定比较比与选择比之间的误差，接着沿减小伺服位置误差的方向操作定位伺服24，从而跟随选择的索引位置。
图22说明本发明的方法的一个实施例。另外参考图1，在步540从控制装置12接收输入，并且在步542，伺服轨道解码器和伺服逻辑电路465识别和选择预定索引位置。如步545所示，表示可以选择对多个伺服读头平均，或使用单读头。其中的选择将根据对头20的类型和介质的类型的识别来作出，并且步545表示了与该识别关联的信息。
如果仅使用一个伺服读元件，“1”，则在步547，伺服读元件在边缘之一处传感不同记录伺服信号中的不多于两个。传感步在一个小于并大致上为边缘之间的整个预定距离的距离上传感。特别是，其中索引位置与边缘之一的位移大致上是分开边缘的预定距离的25％，伺服读元件的传感距离在预定距离的大致80％与大致97％之间。
如果在步545中使用多于一个元件，“＞1”，则读元件在步548各在分开伺服轨道的对应边缘传感不同记录伺服信号中的不多于两个。在步549，传感读元件的各自传感的不同信号被平均。然后，在步550，伺服解码器28比较或来自步547的单不同伺服信号，或来自步549的平均不同伺服信号，以确定伺服信号之间的比。
按相同顺序，独立位置传感器460独立地传感头20的伺服读元件相对一个参考的当前近似位置，当前近似位置或指示由伺服读元件在步560所探测的当前预定索引位置，或指示由伺服读元件在步561所探测的伺服轨道中间伺服信号的边缘。根据在步561探测的当前边缘，逻辑电路465在步565比较来自步550的两个不同信号(S1)和(S2)的比，以确定两个信号中哪个较大。较大的信号(S1)或(S2)指示方向，以相对伺服轨道中间伺服信号的指示当前边缘，指示第一位移方向(步566)或第二位移方向(步567)的当前预定索引位置。
因此，步560、步566或567指示由伺服读元件传感的当前预定索引位置。在步570，使用在步542选择的预定索引位置，以便如果有的话，选择包括沿所选方向离定心边缘比有预定偏移的预定比。在图20的说明例子中，表示偏移的幅值比将是表示沿一个方向505或508离开中心信号44的1／4预定距离490的位移的大致3／4，并且是表示沿另一方向506或507离开边缘向内的1／4位移的大致1／4。在图23的例子中，在步570选择的预定比对于边缘索引位置600或601包括大致1／2幅值比，对于索引位置602和605包括大致5／6幅值比，表示沿一个方向离开中心信号44的1／3位移，以及对于索引位置603和604包括大致1／6幅值比，表示离开边缘向内的1／3预定距离490的位移。
如果头20的伺服读元件当前没有定位在选择的索引位置，逻辑电路465在步575首先操作伺服定位器24，以把伺服读元件移到选择的索引位置。重复步560、步566或步567，直到伺服读元件正确地粗定位在选择的索引位置。
一旦伺服读元件粗定位在选择的索引位置，轨道跟随开始。在步580，逻辑电路465把步550的两个传感伺服信号的之后比较比与步570的选择比相比较。该比较确定相对所选索引位置的伺服位置误差。逻辑电路465然后在步585操作伺服定位器，以使伺服读元件沿减小伺服位置误差的方向移动。
步547或步548，及步550、步580和步585然后继续跟随所选预定索引位置。
因此，本发明增加了数据存储介质的数据轨道的轨道密度，同时利用现有介质伺服轨道，以便可以操作伺服系统，从而对于现有介质如先前那样利用伺服轨道定位信息，并且以更精确方式利用相同的伺服轨道定位信息，以较高轨道密度存取数据轨道。
虽然已经详细地说明了本发明的优选实施例，但是对本领域技术人员显而易见，在不违反如以下权利要求所述的本发明的范围下，可能对这些实施例出现各种变更和适应。
权利要求
1．一种用于探测相对一个伺服轨道的伺服定位的方法，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边，所述边缘分开一个预定距离，所述方法包括步骤在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个，所述传感步骤在一个与所述边缘的所述之一大致正交的距离上传感，所述距离不大于并大致上为整个所述预定距离；比较所述两个传感伺服信号，以确定它们之间的比；以及响应所述比较步骤，确定所述传感伺服信号的所述比较比与一个预定比之间的误差，如果有的话，所述预定比包括一个沿预定方向相对定心边缘比的预定偏移，所述预定比识别一个与所述边缘的所述之一大致平行，并且相对所述边缘的所述之一位移的预定索引位置，所述误差探测相对所述伺服轨道预定索引位置的所述伺服定位。
2．权利要求1的方法，其中所述传感步骤距离另外大于所述预定索引位置离开所述边缘的所述之一的所述位移的两倍。
3．权利要求2的方法，其中所述传感步骤距离包括在分开所述边缘的所述预定距离的大致80％与大致100％之间。
4．权利要求1的方法，用于探测相对多个大致平行隔开的所述伺服轨道的所述伺服定位，所述隔开的伺服轨道相互隔开一个距离，所述距离比各所述伺服轨道的所述两个边缘之间的所述分开大得多，其中所述传感步骤另外包括在所述伺服轨道的各对应边缘处传感所述两个所述不同信号；以及所述比较步骤另外包括把各所述伺服轨道的对应传感的所述两个不同信号平均，以确定所述两个平均不同信号之间的所述比。
5．权利要求1的方法，另外包括步骤独立地传感所述传感步骤相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示被探测的所述伺服轨道中间伺服信号的当前边缘。
6．权利要求5的方法，用于探测相对所述伺服轨道的预定索引位置的所述伺服定位，所述预定索引位置相对所述中间伺服信号沿离开所述指示的当前边缘的第一或第二位移方向分别位移，其中所述确定步骤另外包括步骤由所述比较比确定哪个所述传感伺服信号较大；以及响应所述较大伺服信号确定，选择所述预定比，作为相对所述伺服轨道中间伺服信号，沿离开所述指示当前边缘的所述第一或所述第二位移方向，指示当前预定索引位置。
7．权利要求1的方法，用于探测相对所述伺服轨道的预定索引位置的所述伺服定位，所述预定索引位置沿相对所述中间伺服信号离开各所述边缘的第一或第二位移方向分别位移，所述方法另外包括步骤独立地传感所述传感步骤相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示被探测的所述伺服轨道的所述预定索引位置的当前位置。
8．一种用于跟随与一个伺服轨道有关的伺服索引位置的方法，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边，所述边缘分开一个预定距离，所述伺服索引位置与所述边缘的所述之一大致平行，并且相对所述边缘的所述之一位移，所述方法包括步骤在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号的不多于两个，所述传感步骤在一个与所述边缘的所述之一大致正交的距离上传感，所述距离不大于并大致上为整个所述预定距离；比较所述两个传感伺服信号，以确定它们之间的比；响应所述比较步骤，确定所述比较传感伺服信号的所述比与一个预定比之间的误差，如果有的话，所述预定比包括一个沿预定方向相对定心边缘比的预定偏移，以确定相对所述伺服索引位置的伺服位置误差；以及沿减小所述伺服位置误差的方向操作一个定位伺服，从而跟随所述伺服索引位置。
9．权利要求8的方法，用于跟随相对多个大致平行的所述伺服轨道的所述伺服索引位置，所述伺服轨道分开一个距离，所述距离大致上大于各所述伺服轨道的所述两个边缘之间的所述分开，其中所述传感步骤另外包括在所述伺服轨道的各对应边缘处传感所述两个所述不同信号；以及所述比较步骤另外包括把各所述伺服轨道的对应传感的所述两个不同信号平均，以确定它们之间的所述比。
10．一种用于选择和跟随一个伺服轨道的多个预定索引位置之一的方法，对输入作出响应，以识别所述一个预定索引位置，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘大致上相互平行，并且在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边上，所述边缘分开一个预定距离，所述多个预定索引位置的各位置相对所述中间伺服信号，沿离开各所述边缘的第一或第二位移方向分别位移，所述方法包括步骤在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个；独立地传感所述传感步骤相对一个参考的当前近似位置；响应所述独立传感步骤，指示在所述传感步骤传感的所述多个预定索引位置中的当前位置；响应所述当前索引位置指示步骤，及所述输入识别的预定索引位置，首先沿所述指示的当前索引位置指向所述预定索引位置中的所述输入识别位置的方向，操作一个定位伺服，从而选择所述预定索引位置的所述识别位置；响应所述传感步骤，比较所述两个传感伺服信号，以确定它们之间的比；响应所述比较步骤，确定所述比较传感伺服信号的所述比与一个预定比之间的误差，如果有的话，所述预定比包括一个沿所述预定索引位置的所述选择位置的所述预定方向，相对定心边缘比的预定偏移，从而确定相对所述选择的预定索引位置的伺服位置误差；以及沿减小所述伺服位置误差的方向顺序操作所述定位伺服，从而跟随所述选择的预定索引位置。
11．权利要求10的方法，其中所述传感步骤另外包括在一个与所述边缘的所述之一大致正交的距离上传感，所述距离不大于并且大致上为整个所述预定距离。
12．权利要求11的方法，其中所述传感步骤距离另外大于所述预定索引位置离开所述边缘的所述之一的所述位移的两倍。
13．权利要求12的方法，其中所述传感步骤距离包括在分开所述边缘的所述预定距离的大致80％与大致100％之间。
14．一种用于选择和跟随一个伺服轨道的多个预定索引位置之一的方法，对输入作出响应，以识别所述一个预定索引位置，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘大致上相互平行，并且在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边上，所述边缘分开一个预定距离，所述多个预定索引位置中的两个位置相对所述中间伺服信号，沿离开各所述边缘的第一或第二位移方向分别位移，所述方法包括步骤在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个；独立地传感所述传感步骤相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示被探测的所述中间伺服信号的当前边缘；比较所述两个传感的伺服信号，以确定它们之间的比；由所述比较比确定哪个所述传感伺服信号较大，所述确定指示所述传感步骤相对所述指示的当前边缘的位移方向；响应所述独立传感步骤，及所述位移方向确定步骤，使用所述边缘指示和所述比方向确定，通过相对所述指示的当前边缘的所述位移方向，指示在所述传感步骤中传感的所述预定索引位置中的当前位置；响应所述当前索引位置指示步骤，及所述输入识别的预定索引位置，首先沿所述当前索引位置指向所述预定索引位置中的所述输入识别位置的方向，操作一个定位伺服，从而选择所述四个预定索引位置中的所述输入识别位置；响应所述比较步骤，确定所述比较传感伺服信号的所述比与一个预定比之间的误差，如果有的话，所述预定比包括一个沿所述预定索引位置的所述选择位置的所述预定方向，相对定心边缘比的预定偏移，从而确定相对所述选择的预定索引位置的伺服位置误差；以及沿减小所述伺服位置误差的方向顺序操作所述定位伺服，从而跟随所述选择的预定索引位置。
15．一种伺服位置探测器，用于探测相对一个伺服轨道的伺服定位，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边上，所述边缘分开一个预定距离，所述传感器包括一个伺服读元件，具有一个有效传感区，在一个与所述边缘的所述之一大致正交的距离上延伸，所述距离不大于并且大致上为整个所述预定距离，所述伺服读元件从而在所述边缘之一处探测所述不同记录伺服信号中的不多于两个；和与所述伺服读元件耦合的逻辑电路，把所述两个传感伺服信号比较，以确定它们之间的比，并且确定所述传感伺服信号的所述比较比与一个预定比之间的误差，如果有的话，所述预定比包括一个沿预定方向相对定心边缘比的预定偏移，所述预定比识别一个预定索引位置，它与所述边缘的所述之一大致平行，并且相对所述边缘的所述之一位移，以及提供一个与所述确定误差有关的输出信号，所述输出信号探测相对所述伺服轨道预定索引位置的所述伺服定位。
16．权利要求15的伺服位置探测器，其中所述伺服读元件有效传感区距离大于所述预定索引位置离开所述边缘的所述之一的所述位移的两倍。
17．权利要求16的伺服位置探测器，其中所述伺服读元件有效传感区距离包括在分开所述边缘的所述预定距离的大致80％与大致100％之间。
18．权利要求15的伺服位置探测器，用于探测相对多个大致平行隔开的所述伺服轨道的所述伺服定位，所述隔开的伺服轨道相互隔开一个距离，所述距离比各所述伺服轨道的所述两个边缘之间的所述分开大得多，所述探测器另外包括多个隔开的所述伺服读元件，以在所述伺服轨道的各对应边缘处传感所述两个所述不同信号；并且所述逻辑电路另外与所述多个伺服读元件各自耦合，并且把所述多个读元件各自对应传感的所述两个不同信号平均，比较所述平均伺服信号，以确定它们之间的比，并且确定所述平均的不同伺服信号的所述比较比与所述预定比之间的误差。
19．权利要求15的伺服位置探测器，另外包括一个独立位置传感器，传感所述伺服读元件相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示当前与所述伺服读元件对准，并且由所述伺服读元件探测的所述伺服轨道的当前边缘，而且其中所述逻辑电路另外使用所述近似位置，以识别所述当前预定索引位置，并且选择所述预定比。
20．权利要求19的伺服位置探测器，用于探测相对所述伺服轨道的预定索引位置的所述伺服定位，所述预定索引位置相对所述中间伺服信号，沿离开所述指示的当前边缘的第一或第二位移方向分别位移，并且其中所述逻辑电路另外由所述比较比确定哪个所述传感伺服信号较大，而且响应所述较大伺服信号确定，选择所述预定比，作为沿离开所述伺服轨道的所述指示的当前边缘的所述第一或所述第二位移方向，指示当前预定索引位置。
21．权利要求15的伺服位置探测器，用于探测相对所述伺服轨道的预定索引位置的所述伺服定位，所述预定索引位置相对所述中间伺服信号，沿离开各所述边缘的第一或第二位移方向分别位移；所述伺服位置探测器另外包括一个独立位置传感器，它传感所述伺服读元件相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示与所述伺服读元件对准，并且由所述伺服读元件探测的所述伺服轨道的所述预定索引位置的当前位置；并且其中所述逻辑电路另外使用所述近似位置，以识别所述当前预定索引位置，并且选择所述预定比。
22．一种伺服轨道跟随器，用于探测和跟随与一个伺服轨道有关的伺服索引位置，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边，所述边缘分开一个预定距离，所述伺服轨道跟随器包括一个伺服读元件，具有一个有效传感区，在一个与所述边缘的所述之一大致正交的距离上延伸，所述距离不大于并且大致上为整个所述预定距离，所述伺服读元件从而在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个；与所述伺服读元件耦合的逻辑电路，把所述两个传感伺服信号比较，以确定它们之间的比，并且确定所述传感伺服信号的所述比较比与一个预定比之间的误差，如果有的话，所述预定比包括一个沿预定方向相对定心边缘比的预定偏移，并且提供一个与所述确定误差有关的输出信号，所述输出信号识别相对一个预定索引位置的所述伺服位置误差，所述预定索引位置与所述边缘的所述之一大致平行，并且相对所述边缘的所述之一位移；和一个伺服定位器，与所述逻辑电路耦合，以沿减小所述伺服位置误差的方向移动所述伺服读元件，从而跟随所述伺服索引位置。
23．权利要求22的伺服轨道跟随器，其中所述伺服读元件有效传感区距离大于所述预定索引位置离开所述边缘的所述之一的所述位移的两倍。
24．权利要求23的伺服轨道跟随器，其中所述伺服读元件有效传感区距离包括在分开所述边缘的所述预定距离的大致80％与大致100％之间。
25．权利要求22的伺服轨道跟随器，用于探测和跟随相对多个大致平行隔开的所述伺服轨道的所述伺服索引位置，所述隔开的伺服轨道相互隔开一个距离，所述距离比各所述伺服轨道的所述两个边缘之间的所述分开大得多，所述伺服轨道跟随器另外包括多个隔开的所述伺服读元件，以在所述伺服轨道的各对应边缘处传感所述两个所述不同信号；并且其中所述逻辑电路另外与所述多个伺服读元件各自耦合，并且把所述多个读元件各自对应传感的所述两个不同信号平均，比较所述两个平均的伺服信号，以确定它们之间的比，并且确定所述平均的不同伺服信号的所述比较比与所述预定比之间的误差。
26．一种伺服轨道跟随器，用于选择和跟随一个伺服轨道的多个预定索引位置中的一个，对一个输入信号作出响应，以识别所述一个预定索引位置，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边，所述边缘分开一个预定距离，所述索引位置的各位置大致上与所述两个边缘平行，并且分别沿第一和第二方向相对所述边缘之一位移，所述伺服轨道跟随器包括一个接收所述输入信号的输入端；一个伺服读元件，具有一个有效传感区，与所述边缘的所述之一大致正交地延伸，以在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个；一个独立位置传感器，传感所述伺服读元件相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示与所述伺服读元件对准，并且由所述伺服读元件探测的所述伺服轨道的所述预定索引位置的当前位置；逻辑电路，与所述输入端、所述独立位置传感器和所述伺服读元件耦合；所述逻辑电路响应所述接收的输入信号，以确定所述多个预定索引位置中的所述识别的位置，选择一个边缘和表示所述输入识别的预定索引位置的预定比，如果有的话，所述预定比包括一个沿预定方向相对定心边缘比的预定偏移；响应所述当前近似位置，以指示由所述伺服读元件探测的所述预定索引位置中的当前位置，比较所述两个传感的伺服信号，以确定它们之间的比，并且首先确定在(1)所述当前指示的预定索引位置与(2)所述选择的预定索引位置之间的误差，其次确定在(1)所述比较比与(2)所述选择的预定比之间的误差，并且提供一个与所述确定误差有关的输出信号，所述输出信号识别相对所述输入指示的预定索引位置的所述伺服位置误差；和一个伺服定位器，与所述逻辑电路耦合，以沿所述当前索引位置指向所述选择的预定索引位置的方向，然后沿减小所述识别选择的预定索引位置处的所述伺服误差的方向，移动所述伺服读元件。
27．权利要求26的伺服轨道跟随器，其中所述伺服读元件包括一个有效传感区，在所述大致正交方向的距离上延伸，所述距离不大于并且大致上为分开所述边缘的整个所述预定距离，所述伺服读元件从而在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个。
28．权利要求27的伺服轨道跟随器，其中所述伺服读元件有效传感区距离大于所述预定索引位置离开所述边缘的所述之一的所述位移的两倍。
29．权利要求28的伺服轨道跟随器，其中所述伺服读元件有效传感区距离包括在分开所述边缘的所述预定距离的大致80％与大致100％之间。
30．一种伺服轨道跟随器，用于选择和跟随一个伺服轨道的多个预定索引位置中的一个，对一个输入信号作出响应，以识别所述一个预定索引位置，所述伺服轨道至少具有两个边缘，各所述边缘包括一个在两个不同的记录伺服信号之间的分界面，所述边缘在一个中间所述记录伺服信号的相对侧边，所述边缘分开一个预定距离，所述索引位置的各位置大致上与所述两个边缘平行，并且分别沿第一和第二方向相对所述边缘之一位移，所述伺服轨道跟随器包括一个接收所述输入信号的输入端；一个伺服读元件，具有一个有效传感区，与所述边缘的所述之一大致正交地延伸，以在所述边缘之一处传感所述不同记录伺服信号中的不多于两个；一个独立位置传感器，传感所述伺服读元件相对一个参考的当前近似位置，所述当前近似位置指示与所述伺服读元件对准，并且由所述伺服读元件探测的所述伺服轨道的当前边缘；逻辑电路，与所述输入端、所述独立位置传感器和所述伺服读元件耦合；所述逻辑电路响应所述接收的输入信号，以确定所述多个预定索引位置中的所述识别的位置，选择一个边缘和表示所述输入识别的预定索引位置的预定比，如果有的话，所述预定比包括一个沿预定方向相对定心边缘比的预定偏移；响应所述当前近似位置，以指示由所述伺服读元件探测的所述边缘的当前边缘；比较所述两个传感的伺服信号，以确定它们之间的比，并且首先确定在(1)具有所述传感伺服信号的所述比较比，以指示所述当前索引位置的所述指示的当前边缘，与(2)具有所述预定比，以识别所述选择的预定索引位置的所述选择边缘之间的误差，其次确定在(1)所述比较比与(2)所述选择的预定比之间的误差，并且提供一个与所述确定误差有关的输出信号，所述输出信号识别相对所述输入识别的预定索引位置的所述伺服位置误差；和一个伺服定位器，与所述逻辑电路耦合，以沿所述当前索引位置指向所述选择的预定索引位置的方向，然后沿减小所述识别选择的预定索引位置处的所述伺服位置误差的方向，移动所述伺服读元件。
全文摘要
一种伺服位置探测器和一种方法,用于探测和跟随相对一个伺服轨道的边缘偏移的索引位置。该伺服轨道具有两个边缘,在一个中间记录伺服信号的相对侧边,边缘分开一个预定距离。一个伺服读元件具有一个有效传感区,它不大于并且大致上为分开边缘的整个预定距离,一个独立位置传感器传感伺服读元件的近似位置,逻辑电路比较两个传感的伺服信号,提供相对索引位置的伺服位置误差。一个伺服定位器移动伺服读元件,以减小伺服位置误差。
文档编号G11B5/584GK1291772SQ0012922
公开日2001年4月18日 申请日期2000年9月29日 优先权日1999年10月7日
发明者亚历克斯·奇莱尼, 约翰·J·格尼沃克, 罗伯特·A·胡特钦斯, 史蒂文·C·维尔斯 申请人:国际商业机器公司