エンコーダシステム及びストレージ装置
【課題】高精度な情報の記録・読出を実現する。
【解決手段】同期装置５１によりハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1、１７2のプローブ部１９1、１９2におけるビームプローブの駆動信号とを同期させているので、その信号に対応して動作する検出装置５０1、５０2において検出されるスピンドルＳＰＤの回転情報、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を含む信号の、ディスクの回転に対する遅れ時間（データエイジ）の変動（ジッタ）が低減される。
【解決手段】同期装置５１によりハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1、１７2のプローブ部１９1、１９2におけるビームプローブの駆動信号とを同期させているので、その信号に対応して動作する検出装置５０1、５０2において検出されるスピンドルＳＰＤの回転情報、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を含む信号の、ディスクの回転に対する遅れ時間（データエイジ）の変動（ジッタ）が低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダシステム及びストレージ装置に係り、さらに詳しくは、パターンを有するスケールと、前記スケールのパターンを読み取り、所定の周期信号で変調された出力信号を出力するプローブとを有するエンコーダシステム及び該エンコーダシステムを備えるディスク型のストレージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、情報処理技術の分野では、データを保管するストレージ装置が必須である。このようなストレージ装置の代表例としては、パーソナルコンピュータ等の外部記憶装置、補助記憶装置として採用されるハードディスクドライブ装置のように、円板状のディスクに対しデータの保管を行うディスク型のストレージ装置がある。
【０００３】
ハードディスク装置の磁気ディスクの記録面は、同心円状にトラック、回転方向にセクタと呼ばれる微小領域に分割されており、データの記録・読出をする際には、その記憶・読出を行うべきトラック、セクタ上にヘッダを正確に位置決めする必要がある。この位置決めを実現するため、磁気ディスクの記録面上には、ヘッダのサーボ制御に必要なトラックやセクタのアドレス情報などを含むサーボ情報が予め書き込まれている。このサーボ情報の書き込みには、ヘッダの高精度な位置決めを行うことが要求される。この要求に応えるべく、ディスクの回転情報やヘッダの位置情報を検出するための高分解能なエンコーダが幾つか提案されている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００４】
これらのエンコーダは、スケールとプローブとを備えており、スケールに対するプローブの相対位置を検出するシステムとして構成されている。スケールは、少なくとも１次元方向に規則的に配列されたパターンを有しており、そのパターンの配列方向がステージの移動の基準となる座標軸に一致するようにステージに取り付けられている。また、プローブは、そのスケール上をそのパターンの配列方向に沿って振動可能に設置されている。プローブは、スケールのパターンの配列方向に振動することにより、そのパターンに応じた信号を出力する。その信号は、プローブの振動中心を基準位置としたスケールの相対位置に関する情報を含み、プローブ発振により変調されている。
【０００５】
エンコーダは、プローブから出力された信号からスケールとプローブの振動中心との相対位置を検出する検出装置をさらに備えている。この検出装置では、プローブの振動の周期信号の高調波を周波数シンセサイザで発生させ、プローブを振動させる駆動信号と、プローブから出力される信号とを比較することでプローブとスケールとの相対位置を求めている。
【０００６】
上述したエンコーダの中には、例えば、０．０１ｎｍレベルの分解能を有しているものもあり、このエンコーダをストレージ装置のディスクの回転制御やヘッダなどの位置決めに適用すれば、サーボ情報をディスク上に高精度化に書き込むことができるようになる。
【０００７】
このようなエンコーダの検出装置では、コストなどの観点からすると、デジタル回路で上記周波数シンセサイザなどを構成するのが一般的である。このデジタル回路において駆動信号の高調波を不都合なく発生させるためには、その演算周期を、元周波（駆動信号）の周期の整数分の一に設定する必要がある。
【０００８】
このエンコーダを用いてディスクの回転情報の検出を行う際には、そのエンコーダから得られる信号の遅れ時間（いわゆるデータエイジ）が変動しないように設定することが重要である。もし、信号の遅れ時間に変動（いわゆるジッタ）が生じると、ディスク上の書き込みビット間隔の変動が生じる可能性があるからである。しかしながら、ディスクの回転周期とエンコーダの周期とが無相関であると、書き込み間隔の周期とエンコーダの位置更新レートとの間でビートを生じ、これがジッタとなって書き込み位置誤差を生じる可能性がある。
【０００９】
また、ヘッダの位置を計測するためのエンコーダについても、ディスクの回転に同期して偏心補正などの動作を行う必要があるため、ディスク回転周期とそのエンコーダの周期とが無相関であると、ここでもジッタが発生して、書き込み誤差が生じる可能性がある。
【００１０】
【特許文献１】特表２０００−５１１６３４号公報
【特許文献２】米国特許第６６３９６８６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の観点からすると、回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転方向に沿って配列されたパターンを有するスケールと、前記スケールのパターンを読み取り、所定の周期信号で変調された出力信号を出力するプローブと、前記プローブから出力される出力信号に基づいて、前記回転軸の回転情報を検出する検出器とを有するエンコーダと；前記回転軸の回転と、前記所定の周期信号とを同期させる同期装置と；を備えることを特徴とするエンコーダシステムである。
【００１２】
これによれば、同期装置によりディスクの回転軸の回転と所定の周期信号とを、同期させているので、その周期信号に対応して動作する検出器において検出される回転軸の回転情報を含む信号の遅れ時間（データエイジ）の変動（ジッタ）が低減される。
【００１３】
本発明は、第２の観点からすると、ディスクを回転駆動する駆動装置と；前記ディスクに対し所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置である。
【００１４】
これによれば、駆動装置により回転駆動されるディスクのその回転と、回転用エンコーダにおいてディスクの回転情報の検出タイミングの基準となる第１周期信号とを同期装置により同期させているので、ディスク１回転当たりにおける、第１周期信号を基準として検出されるディスクの回転情報の検出タイミングの遅れ時間の変動を低減することができる。
【００１５】
本発明は、第３の観点からすると、ディスクを回転駆動する駆動装置と；前記ディスクに対して所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；前記ヘッダが移動する所定方向に沿って配列されたパターンを第２のプローブを介して読み取り、前記第２のプローブから出力される、第２周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ヘッダの位置情報を検出する位置用エンコーダと；前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置である。
【００１６】
これによれば、回転用エンコーダにおいてディスクの回転情報の検出タイミングの基準となる第１周期信号と、位置用エンコーダにおいてヘッダの位置情報の検出タイミングの基準となる第２周期信号とを同期装置により同期させているので、第１周期信号を基準として検出されるディスクの回転情報の検出タイミングと、第２周期信号を基準として検出されるヘッダの位置情報の検出タイミングとを合わせ、ディスクに対するヘッダの正確な位置を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るストレージ装置としてのハードディスクドライブ装置ＨＤＤの構成が概略的に示されている。
【００１８】
図１に示されるように、ハードディスクドライブ装置ＨＤＤは、スピンドルＳＰＤと、ハードディスクＨＤと、磁気ヘッダアームＡＲＭと、磁気ヘッダＨＥＡＤと、エンコーダシステム１６と、それらの制御系とを備えている。
【００１９】
スピンドルＳＰＤは、所定の回転数（例えば、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍ）で回転可能である。
【００２０】
ハードディスクＨＤは、例えば２．５インチ、３．５インチの円板状の物体である。ハードディスクＨＤとしては、例えば、鏡面加工された金属（例えばアルミ）又はガラスの基板の表面上に、磁気記録媒体が蒸着されたものが用いられる。この磁気記録媒体が蒸着された面を以下では記録面と呼ぶ。スピンドルＳＰＤには、図１に示されるように、複数枚（通常は、２枚〜１０枚）のハードディスクＨＤがスピンドルＳＰＤの回転軸方向に所定の間隔を置いて取り付けられている。各ハードディスクＨＤは、情報の記録及び読出しが行われる際には、スピンドルＳＰＤと一体となって回転している。
【００２１】
磁気ヘッダアームＡＲＭは、鋏（はさみ）のような形状をしている。磁気ヘッダアームＡＲＭは、ハードディスクＨＤの外側に回転中心Ｏを有しており、ボイスコイルモータ等のリニアモータなどで、回転中心Ｏを中心として回転可能である。図１では、図面の錯綜を防止するため、便宜上、磁気ヘッダアームＡＲＭを回転駆動するモータを、回転モータＭとして示している。この磁気ヘッダアームＡＲＭの回転により、磁気ヘッダアームＡＲＭの先端部分が、ハードディスクＨＤの略半径方向を移動可能となっている。
【００２２】
磁気ヘッダＨＥＡＤは、ハードディスクＨＤの記録面に近接して磁気ヘッダアームＡＲＭの先端に配置されている。ハードディスクドライブ装置ＨＤＤでは、この磁気ヘッダＨＥＡＤにより、ハードディスクＨＤに対する情報処理、すなわちデータの書き込み、読み出しが行われる。
【００２３】
エンコーダシステム１６は、エンコーダ１７1、１７2を備えている。
【００２４】
エンコーダ１７1は、ハードディスクＨＤの回転方向に延設されたスケール１８1と、ハードディスクＨＤの回転方向に振動可能なビームプローブを射出するプローブ部１９1と、ハードディスクＨＤの回転量を検出する検出装置５０1とを備えている。スケール１８1には、ハードディスクＨＤの回転方向に規則的に凹凸が形成された反射型の回折格子（図２のグレーティング１）が形成されている。図２に示されるように、この回折格子の面形状は正弦波形状となっており、そのピッチ（周期）は、全区間で同一となっている。
【００２５】
図２には、プローブ部１９1の構成が概略的に示されている。図２に示されるように、プローブ部１９1は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、ビームスプリッタ６と、対物レンズ７と、焦点レンズ８と、光センサ９とを備えている。対物レンズ７は、駆動装置１１に接続され、駆動装置１１による駆動で、ハードディスクＨＤの回転方向に振動可能に構成されている。
【００２６】
レーザダイオード３から射出されたレーザビームはコリメータレンズ４でコリメートされた後、ビームスプリッタ６を通過して、対物レンズ７によってスケール１８1上のグレーティング１上に集光される。駆動装置１１は、外部から入力された駆動信号Ｄに従って正弦波電圧を発生させ、内部に備える圧電素子がその正弦波電圧で駆動して対物レンズ７をＹ軸方向に振動させる。この振動によりビーム偏向が実現され、レーザビームがスケール１８1上のグレーティング１上でＹ軸方向に振動するようになる。この正弦波電圧Ｄの変動を表す関数をｒ×ｓｉｎωｔとする。ｒは振動の振幅であり、ωは振動角周波数であり、ｔは時間である。
【００２７】
グレーティング１上で反射したレーザビームは、対物レンズ７を通過して、ビームスプリッタ６で折り曲げられ、焦点レンズ８を経由して、光センサ９で受光される。光センサ９から受光された信号は、後述する検出装置５０1へ送られる。
【００２８】
このように、プローブ部１９1は、スケール１８1に向けてレーザビームを出力し、スケール１８1のグレーティング１で反射したレーザビームを光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９1は、このレーザビーム（ビームプローブ）をスケール１８1のグレーティング１上で、ハードディスクＨＤの円周方向に所定の周波数ωで発振させている。このため、プローブ部１９1から出力される信号は、スケール１８1上のグレーティング１の空間角周波数ω’の信号成分と、ビームプローブの振動角周波数ωの信号成分とを含んだ信号となっている。言い換えると、この出力信号は、スケール１８1上のグレーティング１の空間角周波数ω’の信号成分が、ビームプローブの振動角周波数の信号で変調された変調信号となっている。
【００２９】
プローブ部１９1から出力された信号は、前述のように、対応する検出装置５０1に送られる。検出装置５０1の構成としては、様々なものが考えられるが、図３には、検出装置５０1の一般的な構成を示すブロック図が示されている。この検出装置５０1は、フィルタ９１と、周波数シンセサイザ９２と、乗算部９３1、９３2と、位相検出部９４と、振幅検出部９５と、距離同定部９６とを備えている。
【００３０】
プローブ部１９1から出力された信号は、フィルタ９１に入力される。フィルタ９１では、この信号の高調波成分が除去される。一方、周波数シンセサイザ９２は、同期装置５１から入力された駆動信号Ｄに基づいて、ビームプローブの発振に対応する周期信号を発生させる。フィルタ９１の出力と、周期信号とは、乗算器９３1、９３2で掛け合わされ、それぞれ位相検出部９４、振幅検出部９５に入力される。位相検出部９４では、周波数シンセサイザ９２から出力された周期信号の周波数に対応するフィルタ９１の出力の位相が検出され、振幅検出部９５では、その周期信号に対応するフィルタ９１の出力の振幅が検出される。距離算出部９６では、検出された位相及び振幅に基づいて、スケール１８1の頂点（峰）からのビームプローブの振動中心の距離が算出される。
【００３１】
なお、この検出装置５０1の構成は、特表２０００−５１１６３４号公報又は米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので、詳細な説明を省略する。
【００３２】
検出装置５０1の構成は、図３のものには限られない。特に、ビームプローブ発振の振幅ｒが適切に設定されていれば、その装置構成を簡便なものとすることができる。図４には、検出装置５０1の構成が概略的に示されている。図４に示されるように、検出装置５０1は、フィルタ６１と、周波数シンセサイザ６２と、乗算器６３1、６３2と、加算器６４と、ループフィルタ６５と、積分器６６と、加算器６７1、６７2と、正弦波関数発生器６８1、６８2とを備えている。
【００３３】
プローブ部１９1から出力された信号は、フィルタ６１に入力される。フィルタ６１では、この信号の高調波成分が除去される。
【００３４】
一方、同期回路５１から出力された駆動信号Ｄは、周波数シンセサイザ６２に入力されている。周波数シンセサイザ６２は、この駆動信号Ｄに含まれる位相ωｔの２倍波の位相信号２ωｔと３倍波の位相信号３ωｔとを生成して出力する。この２倍波の位相信号２ωｔは加算器６７1に入力され、３倍波の位相信号３ωｔは加算器６７2に入力される。加算器６７1は、２倍波の位相信号２ωｔとそれぞれ後述する推定位置情報ω’Ｘ0とを加算して出力し、加算器６７2は、３倍波の位相信号３ωｔとそれぞれ後述する推定位置情報ω’Ｘ0とを加算して出力する。
【００３５】
加算器６７1の出力は正弦波発生器６８1に入力され、加算器６７2の出力は正弦波発生器６８2に入力される。正弦波発生器６８1は、次式で示される信号を生成し、出力する。
【００３６】
【数１】
ここで、Ｊn（ｒω’）（ｎ＝０、１、２、３、…）は、ｎ次の第一種ベッセル関数である。また、Ｘ0は、スケール１８1の峰（凸部の頂点）からプローブの振動中心までの距離を意味する。また、正弦波発生器６８2は、次式で示される信号を生成し、出力する。
【００３７】
【数２】
正弦波発生器６８1から出力された信号は、乗算器６３1でフィルタ６１の出力と掛け合わせられ、正弦波発生器６８2から出力された信号は、乗算器６３2でフィルタ６１の出力と掛け合わせられる。乗算器６３1、６３2の出力信号は、加算器６４で加算された後、ループフィルタ６５に入力され、高周波成分が除去される。
【００３８】
このループフィルタ６５の出力は、スケール１８1のグレーティング１の峰（凸部の頂点）に対するビームプローブの振動中心の推定相対位置に対応する位相と、その振動中心の実際の相対位置に対応する位相の位相差に応じた値となっている。この値は、積分器６６に入力される。これにより、積分器６６の出力は、スケール１８1の峰を基準とするプローブの振動中心の推定位相ω’Ｘ0となる。この推定位相ω’Ｘ0は、前述のように、加算器６７1、６７2によって、２倍高調波の位相信号と、３倍高調波の位相信号に加算されるので、検出装置５０1内に閉ループが形成され、ビームプローブの振動中心の推定位置における位相と、実際の位置における位相の位相差は０に保たれるようになり、グレーティング１の峰（凸部の頂点）に対するビームプローブの振動中心の推定位相ω’Ｘ0が精度良く検出される。この位相差に応じた信号は、変換器７０に入力され、推定距離Ｘ0に変換される。変換器７０は、この推定距離Ｘ0と、内部に保持されているカウント値（ビームプローブの振動中心が、スケール１８1の峰を超えた回数がカウントされている）とに基づいて、ハードディスクＨＤの回転量を算出する。その回転量は、エンコーダ１７1の計測値として出力される。
【００３９】
エンコーダ１７2は、スケール１８2と、プローブ部１９2とを備えている。スケール１８1は、磁気ヘッダＨＥＡＤが取り付けられている側の反対側、すなわち磁気ヘッダアームＡＲＭの他端の移動方向に沿ってパターンが配列されるように延設されている。このスケール１８2上にも、回折格子が形成されており、この回折格子の面形状は、スケール１８1のそれと同じように正弦波形状となっている。
【００４０】
プローブ部１９2は、スケール１８2のパターンの配列方向に振動可能なビームプローブを射出する。プローブ部１９2の構成は、図２のプローブ部１９1の構成と同じとなっている。プローブ部１９2は、スケール１８2のグレーティング１に向けてレーザビーム（ビームプローブ）を出力し、スケール１８2で反射したビームを光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９2は、このビームプローブを、スケール１８2のグレーティング１の配列方向に発振させている。このため、プローブ部１９2から出力されている信号も、スケール１８2上のグレーティング１の空間角周波数ω’による信号が、ビームプローブの発振角周波数ωの信号で変調されている。
【００４１】
検出装置５０2の構成は、検出装置５０1と同等であり、その検出結果を、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報として出力する。
【００４２】
図１に示されるように、エンコーダシステム１６は、前述したエンコーダ１７1、１７2に加え、同期回路５１を備えている。同期回路５１は、スピンドルＳＰＤを駆動するスピンドル駆動装置６５に対してスピンドルＳＰＤを回転させる駆動信号を出力している。この駆動信号をω”ｔとする。この駆動信号の位相ω”ｔは、スピンドルＳＰＤの回転位相であり、スピンドル駆動装置６５は、この駆動信号の位相ω”ｔに従って、スピンドルＳＰＤを回転駆動する。
【００４３】
一方、同期装置５１は、ビームプローブを発振させるための位相ωｔ及び振幅ｒの駆動信号を、エンコーダ１７1のプローブ部１９1及び検出装置５０1と、エンコーダ１７2のプローブ部１９2及び検出装置５０2とに出力している。
【００４４】
プローブ部１９1、１９2では、この駆動信号を駆動装置１１の圧電素子に印加する。この結果、プローブ部１９1、１９2におけるビームプローブの振動角周波数ωは、スピンドルＳＰＤの回転の角周波数ω”の整数倍となる。また、ビームプローブの振動角周波数ωは、プローブ部１９1、１９2で同じとなり、その振動の位相差は０となる。
【００４５】
検出装置５０1、５０2は、サンプル値系の演算処理装置として構成されており、所定の演算周期Δｔで、一連のデジタル演算が行われる。図５（Ａ）に示されるように、この演算周期Δｔと、ビームプローブの発振周期２π／ωとの比が整数比となるように設定されている。また、ビームプローブの発振周期２π／ωと、スピンドルＳＰＤの回転周期２π／ω”との比も整数比となるように設定されている。
【００４６】
ハードディスクＨＤの記録面上には、ユーザ・データの他に、サーボ・データと呼ばれる信号パターンが放射状に書き込む必要がある。このサーボ・データには、トラック番号を示すトラック・データや、セクタ番号を示すセクタ・データや、トラックの中心とヘッダの位置の相対的な位置を検出するためのバースト・データなどが含まれる。ハードディスクドライブ装置ＨＤＤにおいては、ホストコンピュータからユーザ・データの書き込み命令と書き込み先のアドレスを受け取ると、サーボ・データを読み込んで磁気ヘッダＨＥＡＤの現在位置を検出し、目的のアドレスにヘッダを移動して、そのユーザ・データの記録を行う。ユーザ・データは、サーボ・データと、サーボ・データの間の領域に記録されるようになる。
【００４７】
記録面上へのサーボ・データの書き込みは、通常は装置の出荷前に行われる。図１には、上述したハードディスクＨＤの記録面上へサーボ・データの書き込みを行うためのフィードバック制御系２１と、データ入出力装置２５とが示されている。フィードバック制御系２１は、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置を制御する制御系であり、データ入出力装置２５は、ハードディスクＨＤから読み取ったデータを磁気ヘッダＨＥＡＤから入力したり、ハードディスクＨＤに書き込むデータを磁気ヘッダＨＥＡＤに出力したりする。
【００４８】
なお、ハードディスクＨＤへのサーボ・データの書き込みに先立って、ハードディスクＨＤ上には、サーボ・データを書き込むための仮サーボ情報が予め書き込まれているものとする。この仮サーボ情報は、ハードディスクＨＤがスピンドルが装着される前に、記録面上に書き込まれたものである。
【００４９】
エンコーダ１７1（検出装置５０1）で検出されたハードディスクＨＤの回転情報、エンコーダ１７2（検出装置５０2）で検出された磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報は、フィードバック制御系２１、データ入出力装置２５に送られている。また、データ入出力装置２５は、磁気ヘッダＨＥＡＤから読み取った仮サーボ情報を、フィードバック制御系２１に送っている。
【００５０】
フィードバック制御系２１は、入力されたハードディスクＨＤの回転情報、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報、データ入出力装置２５から送られた仮サーボ情報に基づいて、モータＭを駆動して磁気ヘッドアームＡＲＭの先端の磁気ヘッダＨＥＡＤの位置を制御する。
【００５１】
図６には、フィードバック制御系２１の制御ブロック図の一例が示されている。フィードバック制御系２１は、指令出力装置８１と、偏心補正装置８２と、ヘッダ駆動量作成装置８３と、減算器８４とを備えている。
【００５２】
指令出力装置８１は、そのサーボ情報が書き込まれるべき磁気ヘッダＨＥＡＤの設計上の位置を位置指令として減算器８４に出力する。
【００５３】
一方、偏心補正装置８２は、エンコーダ１７1から入力されたハードディスクＨＤの回転情報、エンコーダ１７2から磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報、データ入出力装置２５から送られた仮サーボ情報を入力している。偏心補正装置８２は、これらの情報に基づいて、スピンドルＳＰＤの回転中心に対するハードディスクＨＤの偏心分だけ補正された磁気ヘッダＨＥＡＤの実測位置情報を算出して出力する。
【００５４】
減算器８４は、この位置指令と、検出装置５０2から出力された磁気ヘッダＨＥＡＤの実測位置情報との偏差を算出して出力する。ヘッダ駆動量作成装置８３は、この偏差に応じて、モータＭの駆動量を算出し、その算出結果に基づいてモータＭを駆動する。この駆動の結果、磁気ヘッダＨＥＡＤが、ハードディスクＨＤの偏心量が補正された位置に位置決めされる。
【００５５】
なお、このフィードバック制御系２１は、所定のサンプリング周期Δｔで動作するサンプル値制御系であり、そのサンプリング周期は、検出装置５０1、５０2の演算周期と同一となっている。
【００５６】
データ入出力装置２５は、入力されたハードディスクＨＤの回転情報、ヘッダＨＥＡＤの位置情報、フィードバック制御系２１からの指令などに基づいて、書き込みべきサーボデータを磁気ヘッダＨＥＡＤに出力する。
【００５７】
ところで、ハードディスクＨＤの記録面は、同心円状にトラックと呼ばれる領域に分割されており、さらに、ハードディスクＨＤの回転方向にセクタと呼ばれる微小領域に分割されている。
ハードディスクＨＤが複数枚ある場合、トラックは全体として仮想的な円筒状になるのでシリンダとも呼ばれている。ハードディスクＨＤの記録面上では、複数個の円弧状の領域（セクタ）に、ハードディスクＨＤの回転方向に時系列にデータ（ユーザ・データ）が記録されるようになる。この記録面の半径方向の記録密度は、１インチあたりのトラック密度ＴＰＩ（ｔｒａｃｋ／ｉｎｃｈ）で表される。このトラック密度は、上述したようにサーボ・データの書き込みの精度に左右されるようになる。
【００５８】
次に、このハードディスクドライブ装置ＨＤＤのサーボ・データの書き込み動作について説明する。磁気ヘッダＨＥＡＤへのサーボ・データの書き込みは、トラックピッチの例えば１／２の送りピッチで磁気ヘッダＨＥＡＤを送りつつ、その磁気ヘッダＨＥＡＤの位置を、書き込み位置に追従させた状態で行われる。すなわち、この書き込み位置制御は、エンコーダ１７1、１７2の計測値、データ入出力装置２５で読み取られた仮サーボ情報に基づくフィードバック制御系２１での追従制御により実現される。
【００５９】
フィードバック制御系２１においては、サンプリング周期Δｔごとに、指令出力装置８１は、書き込まれようとするサーボ・データの設計上の位置に対応する磁気ヘッダＨＥＡＤの位置指令を出力する。減算器８４で、ハードディスクＨＤの偏心量をも考慮した磁気ヘッダＨＥＡＤの実測位置との偏差が算出される。この偏差分だけモータＭが駆動されて、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置決めが行われる。
【００６０】
本実施形態では、図５（Ａ）に示されるように、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７1のビームプローブの振動の周期（２π／ω）との比を整数倍とし、それらの位相差を０としている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７1の検出装置５０1の演算周期Δｔとの比も整数倍となって、それらの位相差も０となり、例えば、エンコーダ１７1においてハードディスクＨＤの回転情報が検出された時点から、ハードディスクＨＤが１回転したときに、エンコーダ１７1は、ハードディスクＨＤの回転情報を１回転前と同じタイミングで検出できるようになる。すなわち、本実施形態では、データの書き込み・読み込み間隔の周期とエンコーダ１７1の検出位置の更新レートとが、完全に同期するようになるので、エンコーダ１７1から得られる信号の遅れ時間（いわゆるデータエイジ）の変動（ジッタ）が大幅に低減されることになる。
【００６１】
このジッタの低減は、フィードバック制御系２１に良好な影響を与える。例えば、上記ジッタが大きい場合には、ハードディスクＨＤが一回転する度に、磁気ヘッダＨＥＡＤが同一のセクタ内の同一位置を捉えているにも関わらず、エンコーダ１７1の出力がまちまちとなり、同一位置を捉えていないように認識してしまうようになる。したがって、本実施形態にように、ジッタが低減された検出信号を用いて磁気ヘッダＨＥＡＤの制御を行うようにすれば、サーボ・データをハードディスクＨＤ上に高精度に書き込むことができるようになる。
【００６２】
また、本実施形態では、図５（Ａ）に示されるように、ハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1のビームプローブの振動の駆動信号との位相差を０としている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対するエンコーダ１７1の検出装置５０1の検出タイミングの遅れが０となり、磁気ヘッダＨＥＡＤのさらなる高精度な制御が可能となる。
【００６３】
同様に、本実施形態では、上述したように、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７2のビームプローブの振動の周期（２π／ω）との比も整数倍ととしている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７2の検出装置５０2の演算周期Δｔとの比も整数倍となり、例えば、エンコーダ１７2においてハードディスクＨＤの回転情報が検出された時点から、ハードディスクＨＤが１回転したときに、エンコーダ１７2は、ハードディスクＨＤの回転情報を１回転前と同じタイミングで検出できるようになる。すなわち、本実施形態では、データの書き込み・読み込み間隔の周期とエンコーダ１７2の位置更新レートとが、同期するようになるので、エンコーダ１７2から得られる信号の遅れ時間（いわゆるデータエイジ）の変動（ジッタ）が大幅に低減されることになる。
【００６４】
このジッタの低減も、フィードバック制御系２１に良好な影響を与える。フィードバック制御系２１では、上述したようにハードディスクＨＤの偏心位置制御を行っており、その制御は、エンコーダ１７2の計測値に基づいて行われている。上記ジッタが大きい場合には、ハードディスクＨＤが１回転する度に、ハードディスクＨＤの偏心量に追従する磁気ヘッダＨＥＡＤが同一のトラックを捉えているにも関わらず、エンコーダ１７2の出力がまちまちとなり、同一トラックを捉えていないように認識してしまう可能性もある。したがって、ジッタが低減された検出信号を用いて磁気ヘッダＨＥＡＤの制御を行うようにすれば、サーボ・データをハードディスクＨＤ上に高精度に書き込むことができるようになる。すなわち、エンコーダ１７2の計測値の検出タイミングを、ハードディスクＨＤの回転と同期させることは、この偏心位置制御の精度の観点から見ても、非常に重要である。
【００６５】
また、本実施形態では、図５（Ａ）に示されるように、ハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７2のビームプローブの振動の駆動信号との位相差を０としている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対するエンコーダ１７2の検出装置５０2の検出タイミングの遅れが０となり、磁気ヘッダＨＥＡＤのさらなる高精度な制御が可能となる。
【００６６】
また、本実施形態では、エンコーダ１７1の計測値の検出タイミングと、エンコーダ１７2の計測値の検出タイミングとを同一としている。フィードバック制御系２１は、サンプル値制御系として構築されており、そのサンプリング周期は、エンコーダ１７1、１７2のサンプル出力の周期と同一となっている。これにより、フィードバック制御系２１では、エンコーダ１７1、１７2の計測値として、同時に検出されたものを常に用いることができ、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置制御を極めて正確なものとすることができる。
【００６７】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、同期装置５１によりハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1、１７2のプローブ部１９1、１９2におけるビームプローブの駆動信号とを同期させているので、その信号に対応して動作する検出装置５０1、５０2において検出されるスピンドルＳＰＤの回転情報、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を含む信号の、ハードディスクＨＤの回転に対する遅れ時間（データエイジ）の変動（ジッタ）が低減され、ハードディスクＨＤに対するデータの良好な書き込み、読み出しが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、同期装置５１は、スピンドルＳＰＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７1の検出装置５０1の駆動信号の周期（２π／ω）との比を整数比とすることによりその同期を実現している。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転周期と、エンコーダ１７1、１７2の検出装置５０1、５０2の演算周期Δｔとの比も整数倍となり、ハードディスクＨＤの回転に対する検出装置５０1、５０2の検出信号の遅れ時間の変動が低減されるので、ハードディスクＨＤに対する高精度な書き込み・読み出しを実現することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、スピンドルＳＰＤの回転と、ハードディスクＨＤの回転量を検出するエンコーダ１７1のプローブ部１９1のビームプローブを発振させる駆動信号との位相差が０に保たれている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対する検出装置５０1、５０2の検出信号の遅れを低減することができるので、ハードディスクＨＤに対する、より高精度な書き込み・読み出しを実現することができるからである。
【００７０】
しかしながら、本発明はこれには限定されず、スピンドルＳＰＤの回転と、ハードディスクＨＤの回転量を検出するエンコーダ１７1のプローブ部１９1のビームプローブを発振させる駆動信号との間には、位相差があってもよい。このような位相差があっても、ハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1、１７2の検出装置５０1、５０2の演算周期Δｔとが同期するようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対する検出装置５０1、５０2の検出信号の遅れ時間の変動が低減されるからである。
【００７１】
また、本実施形態に係るエンコーダシステムによれば、プローブ部１９1は、スケール１８1に照射するレーザビームをそのグレーティング１の方向に振動させる駆動装置１１を有しており、同期装置５１は、対物レンズ７を振動させるための駆動信号（位相ωｔ）と、その整数倍の周期を有するスピンドルＳＰＤの回転の駆動信号（位相ω”ｔ）とを出力している。これにより、スピンドルＳＰＤと、エンコーダ１７1、１７2の検出タイミングとを同期させることができるようになる。
【００７２】
なお、上記実施形態のエンコーダシステム１６では、様々な変形が可能である。例えば、レーザビームの光路中に振動可能なミラーを挿入し、そのミラーの振動によりビームプローブを振動させるようにしてもよい。また、レーザビームの光路中に回折格子を置き、その回折格子を振動させるようにしてもよい。
【００７３】
また、図７に示されるように、レーザダイオード３から出力されたレーザビームの光路上に、回折角変更の要因となるアコースティック光学デバイスＡ／Ｏ又は屈折率変更の要因となる電子工学デバイスＥ／Ｏを挿入し、Ａ／Ｏ、Ｅ／Ｏに正弦波制御信号Ｄを介して生成された電圧を加え、回折角や屈折率を変更してグレーティング１上のビームプローブを発振させるようにしてもよい。
【００７４】
また、図８（Ａ）に示されるような、プローブ部を採用することも可能である。このプローブは、レーザダイオード３と、ビームスプリッタ６との間の光路に、音響光学効果により回折光の角度を任意に設定可能な回折格子５’が挿入されている。回折格子５’の作用により、レーザビームは、０次回折光（メインビーム）と、外側の１次回折光（サブビーム）とに分割され、グレーティング１上に到達する。そして、グレーティング１で反射した各ビームは、ビームスプリッタで反射され、光センサで受光される。グレーティング１を空間周波数をω’とする。
【００７５】
この回折格子５’は、例えば音響光学効果又は電気光学効果により、回折光の角度を調整可能な回折格子である。駆動装置１１は、入力される駆動信号Ｄに従って、回折格子５’に対して正弦波信号を入力する。この入力により、グレーティング１上の各１次回折光の角度が正弦波的に変動する。したがって、光センサ９により検出されたサブビームは、ビームプローブの発振によって変調された信号となっており、この信号から、上記実施形態と同様の原理を用いて、グレーティング１の峰に対するビームプローブの振動中心との距離を検出することができる。
【００７６】
このようなプローブを採用した場合、光センサ９としては、図８（Ｂ）に示されるように、メインビーム検出用の４分割の光センサ９3と、サブビーム検出用の２つのセンサ９１、９2とが用いられる。
【００７７】
２つのサブビームの受光結果、光センサ９1、９2からの検出信号のいずれか一方からは、上記実施形態と同様の原理で、スケールの峰と、ビームプローブの振動中心の相対距離を検出することが可能である。図８（Ｂ）に示される検出装置では、光センサ９1、９2からの信号から検出された振幅／位相の検出値を加算した結果を位置の計測値として検出し、減算した結果をレーザダイオードの位置ドリフトなどによるビームプローブのドリフト量として検出している。
【００７８】
４分割の光センサ９１の各センサをそれぞれ９A、９B、９C、９Dとし、９A、９B、９C、９Dの出力を、ａ，ｂ，ｃ，ｄとする。メインビームの検出結果からは、２つの信号（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ、ａ＋ｃ−ｂーｄ）を作成することができる。この２つの信号は、９０度の位相差を有しているので、この２つの信号は、不図示のフォーカスサーボ回路へ送られ、対物レンズとグレーティング１とのフォーカス制御に用いることができる。
【００７９】
また、上記実施形態によれば、ハードディスクＨＤの回転情報を検出するエンコーダ１７1におけるビームプローブの発振角周波数と、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を検出するエンコーダ１７2におけるビームプローブの発振角周波数とをωで同一し、その位相差を０としている。このようにすれば、エンコーダ１７1の検出装置５０1の検出タイミングと、エンコーダ１７2の検出装置５０2の検出タイミングを合わせることができるので、ハードディスクＨＤと磁気ヘッダＨＥＡＤとの相対位置を、常に正確に検出することができるようになる。
【００８０】
このような、各エンコーダの検出タイミングを完全に同期させるエンコーダシステム１６の構成は、上記実施形態のものには限られない。図９には、エンコーダシステム１６の代わりに用いることができるエンコーダシステム１６’の構成が概略的に示されている。９に示されるように、エンコーダシステム１６’は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、分岐装置７１と、プローブ部１９1’、１９2’を備えている。プローブ部１９1’、１９2’は、プローブ部１９1、１９2とほぼ同じ構成となっている。
【００８１】
レーザダイオード３は、駆動装置１１に接続されており、Ｙ軸方向に振動可能となっている。レーザダイオード３から射出された光はコリメータレンズ４で平行光に変換される。
【００８２】
分岐装置７１は、ハーフミラー７４と、ミラー７７とを備えている。ハーフミラー７４で反射したビームは、ミラー７７で反射され、プローブ部１９1’に入射する。また、ハーフミラー７４を透過したビームは、プローブ部１９2’に入射する。
【００８３】
すなわち、分岐装置７１は、駆動装置１１により振動されたレーザダイオード３から射出されコリメータレンズ４を介したレーザビームをプローブ部１９1’、１９2’に供給する。なお、プローブ部１９2’に入射するレーザビームについては、その振動方向がヘッダの移動方向となるように、分岐装置７１の光学系が設定されている。
【００８４】
プローブ部１９1’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＹ軸方向に振動させた状態で、スケール１８1のグレーティング１に照射する。プローブ１９2’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＹ軸方向に振動させた状態でスケール１８2のグレーティング１上に照射する。また、プローブ１９2’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームを磁気ヘッダＨＥＡＤの移動方向に振動させた状態でスケール１８2のグレーティング１上に照射する。
【００８５】
このように、各プローブ部で光源を共通化し、かつ光源自体を振動させるようにすれば、各エンコーダから出力される信号は、同じように変調されているため、その検出信号からの位置情報の検出を同じタイミングで行うことができるようになる。このため、各検出装置の演算周期を同一とすることができる。
【００８６】
なお、２つのプローブ部１９1、１９2のビームプローブの振動周波数を、完全に一致させる必要はなく、同期装置５１は、プローブ部１９1のビームプローブの振動角周波数と、プローブ部１９1のビームプローブの振動角周波数との比を整数比とすればよい。図５（Ｂ）には、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数をω１とし、プローブ部１９Y2のビームプローブの振動角周波数をω２として、２ω１＝ω２の関係がある場合のタイムチャートが示されている。このようにしても、図５（Ｂ）に示されるように、検出装置５０1、５０2の演算周期をΔｔで同一とすることが可能である。すなわちエンコーダ１９1、１９2のビームプローブの発振周波数の比を整数としておけば、演算周期Δｔを同一に設定することができ、エンコーダ１９1、１９2での検出信号の出力タイミングを同期させることが可能である。
【００８７】
また、本実施形態によれば、プローブ部１９1は、スケール１８1に照射するレーザビームをＹ軸方向に振動させるために対物レンズ７を駆動する駆動装置１１を有し、プローブ部１９2は、スケール１８2に照射するレーザビームをＹ軸方向に振動させるために対物レンズ７を駆動する駆動装置１１を有している。そして、プローブ部１９1を構成する駆動装置１１を振動させるための駆動信号と、プローブ部１９2を構成する駆動装置１１を振動させるための駆動信号とを同期装置５１から出力された位相信号に基づく位相が完全に一致した信号としている。しかしながら、本発明はこれには限られず、各駆動信号は、一定の位相差を有していても良い。図５（Ｃ）には、プローブ部１９1の駆動信号と、プローブ部１９2の駆動信号との間に、位相差Δθが生じている場合のタイムチャートが示されている。この場合には、フィードバック制御系２１においては、プローブ部１９2の出力をΔθだけ遅延させた状態で、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を算出すればよい。
【００８８】
また、本実施形態によれば、エンコーダ１７1、１７2によって検出された位置情報に基づいて、ハードディスクＨＤに対する磁気ヘッダＨＥＡＤの相対位置を制御するフィードバック制御系２１をさらに備える。このフィードバック制御系２１では、エンコーダ１７1からのハードディスクＨＤの回転情報、エンコーダ１７2からの磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報、データ入出力装置からの仮サーボ情報などに基づいて、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置制御を行う。このフィードバック制御系２１では、スピンドルＳＰＤに対するハードディスクＨＤの偏心を補正するので、ハードディスクＨＤの偏心によらない高精度な磁気ヘッダＨＥＡＤの位置決めを実現することができる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、ハードディスクＨＤの回転情報を検出するためのエンコーダ１７1のスケール１８1をハードディスクＨＤの中央部に取り付けたが、これには限られない。例えば、このスケールは、ハードディスクＨＤの外周部に設けられていてもよく、ハードディスクＨＤの側面に設けられていてもよい。
【００９０】
なお、スケール１８1、１８2のグレーティング1の面形状は、正弦波形状でなくてもよく、矩形波状であってもよい。また、グレーティング１は、反射率が異なる素子が交互に配列されたものであってもよく、要は、その測定方向に特定のパターンが配列されたものであればよい。
【００９１】
また、上記実施形態のエンコーダシステム１６には、様々な変形が可能である。
【００９２】
グレーティング１上に照射されるビームプローブのビーム断面形状、Ｙ方向に延びた楕円や線形にすることも可能である。また、例えば、エンコーダ１７1のプローブ部１９1のビームプローブをハードディスクＨＤの回転方向の発振周波数より高い周波数で半径方向に振動させるようにして、検出結果を平均化することにより、検出精度を高めるようにすることもできる。
【００９３】
また、エンコーダとしては、スケールとして磁気媒体を適用し、プローブとして磁気読み取りヘッダを適用することも可能である。
【００９４】
なお、上記実施形態のプローブ部１９1、１９2では、対物レンズ７の変位を検出するセンサ、例えば、光ファイバ変位センサ等を設けるようにしてもよい。この場合には、そのセンサの検出信号を、検出装置５０1、５０2で発生させる高調波の元周波とすることが可能である。ただし、この場合には、ＰＬＬ回路などを用いて、同期回路５１から発せられる位相信号を用いて、センサの出力信号の位相をロックする必要がある。
【００９５】
また、１つのエンコーダにつき複数のビームプローブが用意されていてもよい。例えば、振動周波数が同一で、振動の位相が異なる２つのビームプローブをスケールの周期方向に並べて配置したものを用いることができる。この２つのビームプローブの距離は、そのプローブ発振の位相差とスケールの空間角周波数とに基づく距離となっている。このようにすれば、位置測定に際して基本周波数成分のみを検出すればよく、検出装置に要求されるバンド幅を下げることができるようになる。なお、単一のプローブの場合には、少なくとも基本周波数の２倍のバンド幅が必要となる。
【００９６】
また、これらのビームの断面形状を、楕円形や線形に伸ばすことも可能である。
【００９７】
なお、プローブは、上記実施形態のようなビームプローブである必要はない。例えば、先端が鋭く尖ったタングステンやＰｔ−Ｉｒワイヤ等で構成されるフィジカルプローブを用いたエンコーダであってもよい。この場合には、スケールを導電性のものとし、プローブとスケールとの間にトンネル電流を発生させ、その出力電圧をＩ−Ｖコンバータで測定する必要がある。この出力電圧には、プローブの振動の周波数成分と、スケールの振動周波数成分とが含まれており、上記実施形態と同様に、プローブの振動周波数成分による復調で、スケールの峰とプローブの振動中心との相対距離を取得することができる。
【００９８】
フィジカルプローブを適用する場合には、その検出方式は、上述したトンネル電流を発生させる方式には限られない。例えば、プローブとスケールとの間の容量を検出する容量式のものであってもよいし、スケール上に周期的に設けられた磁場や電場などを検出するものであってもよい。
【００９９】
上記実施形態では、各エンコーダのプローブ部に入力されるビームプローブの駆動装置の駆動信号を、検出装置における変調信号の元周波としてそのまま用いたが、これには限られない。例えば、フィジカルプローブを用いる場合には、各プローブの実際の振動を検出し、元周波として用いる駆動装置の駆動信号の位相を、実際の振動の位相にあわせるようにしてもよい。このようにすれば、プローブの振動の位相シフトが補正されるので、その振動周波数がそのプローブの共振周波数近くであったとしても、エンコーダにおいて安定した位置計測を実現することが可能となる。
【０１００】
また、プローブの検出信号から位置情報を検出する検出装置の構成は、上記実施形態のものには限られず、様々な変形例が考えられる。このような検出装置の変形例などについては、米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので詳細な説明を省略する。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、ハードディスクＨＤにサーボ・データを書き込むための制御系に本発明を適用する場合について説明したが、本発明を、ハードディスクＨＤに対するユーザ・データの書き込み・読み出しを行うための制御系に適用してもよいことは勿論である。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、ハードディスクドライブ装置に本発明を適用した場合について説明したが、ＣＤ系の規格に準拠した光ディスクドライブ装置に本発明を適用するようにしてもよい。また、例えばＤＶＤ系の規格に準拠した光ディスクや、波長が約４０５ｎｍのレーザ光を用いるいわゆる次世代ＤＶＤの規格に準拠した光ディスク、及びレーザディスク（ＬＤ）の規格に準拠した光ディスクに対応するドライブ装置に本発明を適用することもできる。さらに、規格の異なる複数種類の光ディスクに対応するドライブ装置であっても良い。また、情報記録媒体は、光ディスク以外の媒体であっても良い。要するに、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくとも再生に際して、情報記録媒体の回転を伴うものであれば、その他の如何なる種類の情報記録媒体であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上説明したように、本発明のエンコーダシステムは、ディスク型のストレージ装置に適用されるのに適しており、ストレージ装置は、高精度にデータを保管するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態に係るハードディスクドライブ装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】エンコーダのプローブ部の構成を示す図である。
【図３】検出装置の一般的な構成を示すブロック図である。
【図４】検出装置の詳細な他の構成を示すブロック図である。
【図５】図５（Ａ）は、処理回路の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートであり、図５（Ｂ）は、２つのエンコーダのプローブの発振周期が整数倍の関係にある場合の処理回路の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートであり、図５（Ｃ）は、２つのエンコーダのプローブの振動に位相差があるときの処理回路の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートである。
【図６】フィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】プローブ部の他の構成例（その１）を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、プローブ部の他の構成例（その１）を示す図であり、図８（Ｂ）は、検出装置の他の構成例を示す図である。
【図９】プローブ部の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…グレーティング、３…レーザダイオード、４…コリメータレンズ、５…Ａ／Ｏ（Ｅ／Ｏ）デバイス、６…ビームスプリッタ、７…対物レンズ、８…焦点レンズ、９…光センサ、１１…アクチュエータ、１６、１６’…エンコーダシステム、１７1，１７2…エンコーダ、１８1，１８2…スケール、１９1、１９2…プローブ部、２１…フィードバック制御系、２５…データ入出力装置、５０1、５０2…検出装置、６１…フィルタ、６２…周波数シンセサイザ、６３1、６３2…乗算器、６４…加算器、６５…ループフィルタ、６６…積分器、６７1、６７2…加算器、６８1、６８2…正弦波関数発生器、７１…分岐装置、７４…ハーフミラー、７７…ミラー、８１…指令出力装置、８２…偏心補正装置、８３…磁気ヘッダ駆動量作成装置、８４…減算器、ＡＲＭ…磁気ヘッダアーム、Ｄ…駆動信号、ＨＥＡＤ…磁気ヘッダ、ＨＤ…ハードディスク、ＨＤＤ…ハードディスクドライブ装置、Ｍ…モータ、Ｏ…回転中心、ＳＰＤ…スピンドル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダシステム及びストレージ装置に係り、さらに詳しくは、パターンを有するスケールと、前記スケールのパターンを読み取り、所定の周期信号で変調された出力信号を出力するプローブとを有するエンコーダシステム及び該エンコーダシステムを備えるディスク型のストレージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、情報処理技術の分野では、データを保管するストレージ装置が必須である。このようなストレージ装置の代表例としては、パーソナルコンピュータ等の外部記憶装置、補助記憶装置として採用されるハードディスクドライブ装置のように、円板状のディスクに対しデータの保管を行うディスク型のストレージ装置がある。
【０００３】
ハードディスク装置の磁気ディスクの記録面は、同心円状にトラック、回転方向にセクタと呼ばれる微小領域に分割されており、データの記録・読出をする際には、その記憶・読出を行うべきトラック、セクタ上にヘッダを正確に位置決めする必要がある。この位置決めを実現するため、磁気ディスクの記録面上には、ヘッダのサーボ制御に必要なトラックやセクタのアドレス情報などを含むサーボ情報が予め書き込まれている。このサーボ情報の書き込みには、ヘッダの高精度な位置決めを行うことが要求される。この要求に応えるべく、ディスクの回転情報やヘッダの位置情報を検出するための高分解能なエンコーダが幾つか提案されている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００４】
これらのエンコーダは、スケールとプローブとを備えており、スケールに対するプローブの相対位置を検出するシステムとして構成されている。スケールは、少なくとも１次元方向に規則的に配列されたパターンを有しており、そのパターンの配列方向がステージの移動の基準となる座標軸に一致するようにステージに取り付けられている。また、プローブは、そのスケール上をそのパターンの配列方向に沿って振動可能に設置されている。プローブは、スケールのパターンの配列方向に振動することにより、そのパターンに応じた信号を出力する。その信号は、プローブの振動中心を基準位置としたスケールの相対位置に関する情報を含み、プローブ発振により変調されている。
【０００５】
エンコーダは、プローブから出力された信号からスケールとプローブの振動中心との相対位置を検出する検出装置をさらに備えている。この検出装置では、プローブの振動の周期信号の高調波を周波数シンセサイザで発生させ、プローブを振動させる駆動信号と、プローブから出力される信号とを比較することでプローブとスケールとの相対位置を求めている。
【０００６】
上述したエンコーダの中には、例えば、０．０１ｎｍレベルの分解能を有しているものもあり、このエンコーダをストレージ装置のディスクの回転制御やヘッダなどの位置決めに適用すれば、サーボ情報をディスク上に高精度化に書き込むことができるようになる。
【０００７】
このようなエンコーダの検出装置では、コストなどの観点からすると、デジタル回路で上記周波数シンセサイザなどを構成するのが一般的である。このデジタル回路において駆動信号の高調波を不都合なく発生させるためには、その演算周期を、元周波（駆動信号）の周期の整数分の一に設定する必要がある。
【０００８】
このエンコーダを用いてディスクの回転情報の検出を行う際には、そのエンコーダから得られる信号の遅れ時間（いわゆるデータエイジ）が変動しないように設定することが重要である。もし、信号の遅れ時間に変動（いわゆるジッタ）が生じると、ディスク上の書き込みビット間隔の変動が生じる可能性があるからである。しかしながら、ディスクの回転周期とエンコーダの周期とが無相関であると、書き込み間隔の周期とエンコーダの位置更新レートとの間でビートを生じ、これがジッタとなって書き込み位置誤差を生じる可能性がある。
【０００９】
また、ヘッダの位置を計測するためのエンコーダについても、ディスクの回転に同期して偏心補正などの動作を行う必要があるため、ディスク回転周期とそのエンコーダの周期とが無相関であると、ここでもジッタが発生して、書き込み誤差が生じる可能性がある。
【００１０】
【特許文献１】特表２０００−５１１６３４号公報
【特許文献２】米国特許第６６３９６８６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の観点からすると、回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転方向に沿って配列されたパターンを有するスケールと、前記スケールのパターンを読み取り、所定の周期信号で変調された出力信号を出力するプローブと、前記プローブから出力される出力信号に基づいて、前記回転軸の回転情報を検出する検出器とを有するエンコーダと；前記回転軸の回転と、前記所定の周期信号とを同期させる同期装置と；を備えることを特徴とするエンコーダシステムである。
【００１２】
これによれば、同期装置によりディスクの回転軸の回転と所定の周期信号とを、同期させているので、その周期信号に対応して動作する検出器において検出される回転軸の回転情報を含む信号の遅れ時間（データエイジ）の変動（ジッタ）が低減される。
【００１３】
本発明は、第２の観点からすると、ディスクを回転駆動する駆動装置と；前記ディスクに対し所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置である。
【００１４】
これによれば、駆動装置により回転駆動されるディスクのその回転と、回転用エンコーダにおいてディスクの回転情報の検出タイミングの基準となる第１周期信号とを同期装置により同期させているので、ディスク１回転当たりにおける、第１周期信号を基準として検出されるディスクの回転情報の検出タイミングの遅れ時間の変動を低減することができる。
【００１５】
本発明は、第３の観点からすると、ディスクを回転駆動する駆動装置と；前記ディスクに対して所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；前記ヘッダが移動する所定方向に沿って配列されたパターンを第２のプローブを介して読み取り、前記第２のプローブから出力される、第２周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ヘッダの位置情報を検出する位置用エンコーダと；前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置である。
【００１６】
これによれば、回転用エンコーダにおいてディスクの回転情報の検出タイミングの基準となる第１周期信号と、位置用エンコーダにおいてヘッダの位置情報の検出タイミングの基準となる第２周期信号とを同期装置により同期させているので、第１周期信号を基準として検出されるディスクの回転情報の検出タイミングと、第２周期信号を基準として検出されるヘッダの位置情報の検出タイミングとを合わせ、ディスクに対するヘッダの正確な位置を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るストレージ装置としてのハードディスクドライブ装置ＨＤＤの構成が概略的に示されている。
【００１８】
図１に示されるように、ハードディスクドライブ装置ＨＤＤは、スピンドルＳＰＤと、ハードディスクＨＤと、磁気ヘッダアームＡＲＭと、磁気ヘッダＨＥＡＤと、エンコーダシステム１６と、それらの制御系とを備えている。
【００１９】
スピンドルＳＰＤは、所定の回転数（例えば、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍ）で回転可能である。
【００２０】
ハードディスクＨＤは、例えば２．５インチ、３．５インチの円板状の物体である。ハードディスクＨＤとしては、例えば、鏡面加工された金属（例えばアルミ）又はガラスの基板の表面上に、磁気記録媒体が蒸着されたものが用いられる。この磁気記録媒体が蒸着された面を以下では記録面と呼ぶ。スピンドルＳＰＤには、図１に示されるように、複数枚（通常は、２枚〜１０枚）のハードディスクＨＤがスピンドルＳＰＤの回転軸方向に所定の間隔を置いて取り付けられている。各ハードディスクＨＤは、情報の記録及び読出しが行われる際には、スピンドルＳＰＤと一体となって回転している。
【００２１】
磁気ヘッダアームＡＲＭは、鋏（はさみ）のような形状をしている。磁気ヘッダアームＡＲＭは、ハードディスクＨＤの外側に回転中心Ｏを有しており、ボイスコイルモータ等のリニアモータなどで、回転中心Ｏを中心として回転可能である。図１では、図面の錯綜を防止するため、便宜上、磁気ヘッダアームＡＲＭを回転駆動するモータを、回転モータＭとして示している。この磁気ヘッダアームＡＲＭの回転により、磁気ヘッダアームＡＲＭの先端部分が、ハードディスクＨＤの略半径方向を移動可能となっている。
【００２２】
磁気ヘッダＨＥＡＤは、ハードディスクＨＤの記録面に近接して磁気ヘッダアームＡＲＭの先端に配置されている。ハードディスクドライブ装置ＨＤＤでは、この磁気ヘッダＨＥＡＤにより、ハードディスクＨＤに対する情報処理、すなわちデータの書き込み、読み出しが行われる。
【００２３】
エンコーダシステム１６は、エンコーダ１７1、１７2を備えている。
【００２４】
エンコーダ１７1は、ハードディスクＨＤの回転方向に延設されたスケール１８1と、ハードディスクＨＤの回転方向に振動可能なビームプローブを射出するプローブ部１９1と、ハードディスクＨＤの回転量を検出する検出装置５０1とを備えている。スケール１８1には、ハードディスクＨＤの回転方向に規則的に凹凸が形成された反射型の回折格子（図２のグレーティング１）が形成されている。図２に示されるように、この回折格子の面形状は正弦波形状となっており、そのピッチ（周期）は、全区間で同一となっている。
【００２５】
図２には、プローブ部１９1の構成が概略的に示されている。図２に示されるように、プローブ部１９1は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、ビームスプリッタ６と、対物レンズ７と、焦点レンズ８と、光センサ９とを備えている。対物レンズ７は、駆動装置１１に接続され、駆動装置１１による駆動で、ハードディスクＨＤの回転方向に振動可能に構成されている。
【００２６】
レーザダイオード３から射出されたレーザビームはコリメータレンズ４でコリメートされた後、ビームスプリッタ６を通過して、対物レンズ７によってスケール１８1上のグレーティング１上に集光される。駆動装置１１は、外部から入力された駆動信号Ｄに従って正弦波電圧を発生させ、内部に備える圧電素子がその正弦波電圧で駆動して対物レンズ７をＹ軸方向に振動させる。この振動によりビーム偏向が実現され、レーザビームがスケール１８1上のグレーティング１上でＹ軸方向に振動するようになる。この正弦波電圧Ｄの変動を表す関数をｒ×ｓｉｎωｔとする。ｒは振動の振幅であり、ωは振動角周波数であり、ｔは時間である。
【００２７】
グレーティング１上で反射したレーザビームは、対物レンズ７を通過して、ビームスプリッタ６で折り曲げられ、焦点レンズ８を経由して、光センサ９で受光される。光センサ９から受光された信号は、後述する検出装置５０1へ送られる。
【００２８】
このように、プローブ部１９1は、スケール１８1に向けてレーザビームを出力し、スケール１８1のグレーティング１で反射したレーザビームを光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９1は、このレーザビーム（ビームプローブ）をスケール１８1のグレーティング１上で、ハードディスクＨＤの円周方向に所定の周波数ωで発振させている。このため、プローブ部１９1から出力される信号は、スケール１８1上のグレーティング１の空間角周波数ω’の信号成分と、ビームプローブの振動角周波数ωの信号成分とを含んだ信号となっている。言い換えると、この出力信号は、スケール１８1上のグレーティング１の空間角周波数ω’の信号成分が、ビームプローブの振動角周波数の信号で変調された変調信号となっている。
【００２９】
プローブ部１９1から出力された信号は、前述のように、対応する検出装置５０1に送られる。検出装置５０1の構成としては、様々なものが考えられるが、図３には、検出装置５０1の一般的な構成を示すブロック図が示されている。この検出装置５０1は、フィルタ９１と、周波数シンセサイザ９２と、乗算部９３1、９３2と、位相検出部９４と、振幅検出部９５と、距離同定部９６とを備えている。
【００３０】
プローブ部１９1から出力された信号は、フィルタ９１に入力される。フィルタ９１では、この信号の高調波成分が除去される。一方、周波数シンセサイザ９２は、同期装置５１から入力された駆動信号Ｄに基づいて、ビームプローブの発振に対応する周期信号を発生させる。フィルタ９１の出力と、周期信号とは、乗算器９３1、９３2で掛け合わされ、それぞれ位相検出部９４、振幅検出部９５に入力される。位相検出部９４では、周波数シンセサイザ９２から出力された周期信号の周波数に対応するフィルタ９１の出力の位相が検出され、振幅検出部９５では、その周期信号に対応するフィルタ９１の出力の振幅が検出される。距離算出部９６では、検出された位相及び振幅に基づいて、スケール１８1の頂点（峰）からのビームプローブの振動中心の距離が算出される。
【００３１】
なお、この検出装置５０1の構成は、特表２０００−５１１６３４号公報又は米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので、詳細な説明を省略する。
【００３２】
検出装置５０1の構成は、図３のものには限られない。特に、ビームプローブ発振の振幅ｒが適切に設定されていれば、その装置構成を簡便なものとすることができる。図４には、検出装置５０1の構成が概略的に示されている。図４に示されるように、検出装置５０1は、フィルタ６１と、周波数シンセサイザ６２と、乗算器６３1、６３2と、加算器６４と、ループフィルタ６５と、積分器６６と、加算器６７1、６７2と、正弦波関数発生器６８1、６８2とを備えている。
【００３３】
プローブ部１９1から出力された信号は、フィルタ６１に入力される。フィルタ６１では、この信号の高調波成分が除去される。
【００３４】
一方、同期回路５１から出力された駆動信号Ｄは、周波数シンセサイザ６２に入力されている。周波数シンセサイザ６２は、この駆動信号Ｄに含まれる位相ωｔの２倍波の位相信号２ωｔと３倍波の位相信号３ωｔとを生成して出力する。この２倍波の位相信号２ωｔは加算器６７1に入力され、３倍波の位相信号３ωｔは加算器６７2に入力される。加算器６７1は、２倍波の位相信号２ωｔとそれぞれ後述する推定位置情報ω’Ｘ0とを加算して出力し、加算器６７2は、３倍波の位相信号３ωｔとそれぞれ後述する推定位置情報ω’Ｘ0とを加算して出力する。
【００３５】
加算器６７1の出力は正弦波発生器６８1に入力され、加算器６７2の出力は正弦波発生器６８2に入力される。正弦波発生器６８1は、次式で示される信号を生成し、出力する。
【００３６】
【数１】
ここで、Ｊn（ｒω’）（ｎ＝０、１、２、３、…）は、ｎ次の第一種ベッセル関数である。また、Ｘ0は、スケール１８1の峰（凸部の頂点）からプローブの振動中心までの距離を意味する。また、正弦波発生器６８2は、次式で示される信号を生成し、出力する。
【００３７】
【数２】
正弦波発生器６８1から出力された信号は、乗算器６３1でフィルタ６１の出力と掛け合わせられ、正弦波発生器６８2から出力された信号は、乗算器６３2でフィルタ６１の出力と掛け合わせられる。乗算器６３1、６３2の出力信号は、加算器６４で加算された後、ループフィルタ６５に入力され、高周波成分が除去される。
【００３８】
このループフィルタ６５の出力は、スケール１８1のグレーティング１の峰（凸部の頂点）に対するビームプローブの振動中心の推定相対位置に対応する位相と、その振動中心の実際の相対位置に対応する位相の位相差に応じた値となっている。この値は、積分器６６に入力される。これにより、積分器６６の出力は、スケール１８1の峰を基準とするプローブの振動中心の推定位相ω’Ｘ0となる。この推定位相ω’Ｘ0は、前述のように、加算器６７1、６７2によって、２倍高調波の位相信号と、３倍高調波の位相信号に加算されるので、検出装置５０1内に閉ループが形成され、ビームプローブの振動中心の推定位置における位相と、実際の位置における位相の位相差は０に保たれるようになり、グレーティング１の峰（凸部の頂点）に対するビームプローブの振動中心の推定位相ω’Ｘ0が精度良く検出される。この位相差に応じた信号は、変換器７０に入力され、推定距離Ｘ0に変換される。変換器７０は、この推定距離Ｘ0と、内部に保持されているカウント値（ビームプローブの振動中心が、スケール１８1の峰を超えた回数がカウントされている）とに基づいて、ハードディスクＨＤの回転量を算出する。その回転量は、エンコーダ１７1の計測値として出力される。
【００３９】
エンコーダ１７2は、スケール１８2と、プローブ部１９2とを備えている。スケール１８1は、磁気ヘッダＨＥＡＤが取り付けられている側の反対側、すなわち磁気ヘッダアームＡＲＭの他端の移動方向に沿ってパターンが配列されるように延設されている。このスケール１８2上にも、回折格子が形成されており、この回折格子の面形状は、スケール１８1のそれと同じように正弦波形状となっている。
【００４０】
プローブ部１９2は、スケール１８2のパターンの配列方向に振動可能なビームプローブを射出する。プローブ部１９2の構成は、図２のプローブ部１９1の構成と同じとなっている。プローブ部１９2は、スケール１８2のグレーティング１に向けてレーザビーム（ビームプローブ）を出力し、スケール１８2で反射したビームを光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９2は、このビームプローブを、スケール１８2のグレーティング１の配列方向に発振させている。このため、プローブ部１９2から出力されている信号も、スケール１８2上のグレーティング１の空間角周波数ω’による信号が、ビームプローブの発振角周波数ωの信号で変調されている。
【００４１】
検出装置５０2の構成は、検出装置５０1と同等であり、その検出結果を、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報として出力する。
【００４２】
図１に示されるように、エンコーダシステム１６は、前述したエンコーダ１７1、１７2に加え、同期回路５１を備えている。同期回路５１は、スピンドルＳＰＤを駆動するスピンドル駆動装置６５に対してスピンドルＳＰＤを回転させる駆動信号を出力している。この駆動信号をω”ｔとする。この駆動信号の位相ω”ｔは、スピンドルＳＰＤの回転位相であり、スピンドル駆動装置６５は、この駆動信号の位相ω”ｔに従って、スピンドルＳＰＤを回転駆動する。
【００４３】
一方、同期装置５１は、ビームプローブを発振させるための位相ωｔ及び振幅ｒの駆動信号を、エンコーダ１７1のプローブ部１９1及び検出装置５０1と、エンコーダ１７2のプローブ部１９2及び検出装置５０2とに出力している。
【００４４】
プローブ部１９1、１９2では、この駆動信号を駆動装置１１の圧電素子に印加する。この結果、プローブ部１９1、１９2におけるビームプローブの振動角周波数ωは、スピンドルＳＰＤの回転の角周波数ω”の整数倍となる。また、ビームプローブの振動角周波数ωは、プローブ部１９1、１９2で同じとなり、その振動の位相差は０となる。
【００４５】
検出装置５０1、５０2は、サンプル値系の演算処理装置として構成されており、所定の演算周期Δｔで、一連のデジタル演算が行われる。図５（Ａ）に示されるように、この演算周期Δｔと、ビームプローブの発振周期２π／ωとの比が整数比となるように設定されている。また、ビームプローブの発振周期２π／ωと、スピンドルＳＰＤの回転周期２π／ω”との比も整数比となるように設定されている。
【００４６】
ハードディスクＨＤの記録面上には、ユーザ・データの他に、サーボ・データと呼ばれる信号パターンが放射状に書き込む必要がある。このサーボ・データには、トラック番号を示すトラック・データや、セクタ番号を示すセクタ・データや、トラックの中心とヘッダの位置の相対的な位置を検出するためのバースト・データなどが含まれる。ハードディスクドライブ装置ＨＤＤにおいては、ホストコンピュータからユーザ・データの書き込み命令と書き込み先のアドレスを受け取ると、サーボ・データを読み込んで磁気ヘッダＨＥＡＤの現在位置を検出し、目的のアドレスにヘッダを移動して、そのユーザ・データの記録を行う。ユーザ・データは、サーボ・データと、サーボ・データの間の領域に記録されるようになる。
【００４７】
記録面上へのサーボ・データの書き込みは、通常は装置の出荷前に行われる。図１には、上述したハードディスクＨＤの記録面上へサーボ・データの書き込みを行うためのフィードバック制御系２１と、データ入出力装置２５とが示されている。フィードバック制御系２１は、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置を制御する制御系であり、データ入出力装置２５は、ハードディスクＨＤから読み取ったデータを磁気ヘッダＨＥＡＤから入力したり、ハードディスクＨＤに書き込むデータを磁気ヘッダＨＥＡＤに出力したりする。
【００４８】
なお、ハードディスクＨＤへのサーボ・データの書き込みに先立って、ハードディスクＨＤ上には、サーボ・データを書き込むための仮サーボ情報が予め書き込まれているものとする。この仮サーボ情報は、ハードディスクＨＤがスピンドルが装着される前に、記録面上に書き込まれたものである。
【００４９】
エンコーダ１７1（検出装置５０1）で検出されたハードディスクＨＤの回転情報、エンコーダ１７2（検出装置５０2）で検出された磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報は、フィードバック制御系２１、データ入出力装置２５に送られている。また、データ入出力装置２５は、磁気ヘッダＨＥＡＤから読み取った仮サーボ情報を、フィードバック制御系２１に送っている。
【００５０】
フィードバック制御系２１は、入力されたハードディスクＨＤの回転情報、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報、データ入出力装置２５から送られた仮サーボ情報に基づいて、モータＭを駆動して磁気ヘッドアームＡＲＭの先端の磁気ヘッダＨＥＡＤの位置を制御する。
【００５１】
図６には、フィードバック制御系２１の制御ブロック図の一例が示されている。フィードバック制御系２１は、指令出力装置８１と、偏心補正装置８２と、ヘッダ駆動量作成装置８３と、減算器８４とを備えている。
【００５２】
指令出力装置８１は、そのサーボ情報が書き込まれるべき磁気ヘッダＨＥＡＤの設計上の位置を位置指令として減算器８４に出力する。
【００５３】
一方、偏心補正装置８２は、エンコーダ１７1から入力されたハードディスクＨＤの回転情報、エンコーダ１７2から磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報、データ入出力装置２５から送られた仮サーボ情報を入力している。偏心補正装置８２は、これらの情報に基づいて、スピンドルＳＰＤの回転中心に対するハードディスクＨＤの偏心分だけ補正された磁気ヘッダＨＥＡＤの実測位置情報を算出して出力する。
【００５４】
減算器８４は、この位置指令と、検出装置５０2から出力された磁気ヘッダＨＥＡＤの実測位置情報との偏差を算出して出力する。ヘッダ駆動量作成装置８３は、この偏差に応じて、モータＭの駆動量を算出し、その算出結果に基づいてモータＭを駆動する。この駆動の結果、磁気ヘッダＨＥＡＤが、ハードディスクＨＤの偏心量が補正された位置に位置決めされる。
【００５５】
なお、このフィードバック制御系２１は、所定のサンプリング周期Δｔで動作するサンプル値制御系であり、そのサンプリング周期は、検出装置５０1、５０2の演算周期と同一となっている。
【００５６】
データ入出力装置２５は、入力されたハードディスクＨＤの回転情報、ヘッダＨＥＡＤの位置情報、フィードバック制御系２１からの指令などに基づいて、書き込みべきサーボデータを磁気ヘッダＨＥＡＤに出力する。
【００５７】
ところで、ハードディスクＨＤの記録面は、同心円状にトラックと呼ばれる領域に分割されており、さらに、ハードディスクＨＤの回転方向にセクタと呼ばれる微小領域に分割されている。
ハードディスクＨＤが複数枚ある場合、トラックは全体として仮想的な円筒状になるのでシリンダとも呼ばれている。ハードディスクＨＤの記録面上では、複数個の円弧状の領域（セクタ）に、ハードディスクＨＤの回転方向に時系列にデータ（ユーザ・データ）が記録されるようになる。この記録面の半径方向の記録密度は、１インチあたりのトラック密度ＴＰＩ（ｔｒａｃｋ／ｉｎｃｈ）で表される。このトラック密度は、上述したようにサーボ・データの書き込みの精度に左右されるようになる。
【００５８】
次に、このハードディスクドライブ装置ＨＤＤのサーボ・データの書き込み動作について説明する。磁気ヘッダＨＥＡＤへのサーボ・データの書き込みは、トラックピッチの例えば１／２の送りピッチで磁気ヘッダＨＥＡＤを送りつつ、その磁気ヘッダＨＥＡＤの位置を、書き込み位置に追従させた状態で行われる。すなわち、この書き込み位置制御は、エンコーダ１７1、１７2の計測値、データ入出力装置２５で読み取られた仮サーボ情報に基づくフィードバック制御系２１での追従制御により実現される。
【００５９】
フィードバック制御系２１においては、サンプリング周期Δｔごとに、指令出力装置８１は、書き込まれようとするサーボ・データの設計上の位置に対応する磁気ヘッダＨＥＡＤの位置指令を出力する。減算器８４で、ハードディスクＨＤの偏心量をも考慮した磁気ヘッダＨＥＡＤの実測位置との偏差が算出される。この偏差分だけモータＭが駆動されて、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置決めが行われる。
【００６０】
本実施形態では、図５（Ａ）に示されるように、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７1のビームプローブの振動の周期（２π／ω）との比を整数倍とし、それらの位相差を０としている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７1の検出装置５０1の演算周期Δｔとの比も整数倍となって、それらの位相差も０となり、例えば、エンコーダ１７1においてハードディスクＨＤの回転情報が検出された時点から、ハードディスクＨＤが１回転したときに、エンコーダ１７1は、ハードディスクＨＤの回転情報を１回転前と同じタイミングで検出できるようになる。すなわち、本実施形態では、データの書き込み・読み込み間隔の周期とエンコーダ１７1の検出位置の更新レートとが、完全に同期するようになるので、エンコーダ１７1から得られる信号の遅れ時間（いわゆるデータエイジ）の変動（ジッタ）が大幅に低減されることになる。
【００６１】
このジッタの低減は、フィードバック制御系２１に良好な影響を与える。例えば、上記ジッタが大きい場合には、ハードディスクＨＤが一回転する度に、磁気ヘッダＨＥＡＤが同一のセクタ内の同一位置を捉えているにも関わらず、エンコーダ１７1の出力がまちまちとなり、同一位置を捉えていないように認識してしまうようになる。したがって、本実施形態にように、ジッタが低減された検出信号を用いて磁気ヘッダＨＥＡＤの制御を行うようにすれば、サーボ・データをハードディスクＨＤ上に高精度に書き込むことができるようになる。
【００６２】
また、本実施形態では、図５（Ａ）に示されるように、ハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1のビームプローブの振動の駆動信号との位相差を０としている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対するエンコーダ１７1の検出装置５０1の検出タイミングの遅れが０となり、磁気ヘッダＨＥＡＤのさらなる高精度な制御が可能となる。
【００６３】
同様に、本実施形態では、上述したように、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７2のビームプローブの振動の周期（２π／ω）との比も整数倍ととしている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７2の検出装置５０2の演算周期Δｔとの比も整数倍となり、例えば、エンコーダ１７2においてハードディスクＨＤの回転情報が検出された時点から、ハードディスクＨＤが１回転したときに、エンコーダ１７2は、ハードディスクＨＤの回転情報を１回転前と同じタイミングで検出できるようになる。すなわち、本実施形態では、データの書き込み・読み込み間隔の周期とエンコーダ１７2の位置更新レートとが、同期するようになるので、エンコーダ１７2から得られる信号の遅れ時間（いわゆるデータエイジ）の変動（ジッタ）が大幅に低減されることになる。
【００６４】
このジッタの低減も、フィードバック制御系２１に良好な影響を与える。フィードバック制御系２１では、上述したようにハードディスクＨＤの偏心位置制御を行っており、その制御は、エンコーダ１７2の計測値に基づいて行われている。上記ジッタが大きい場合には、ハードディスクＨＤが１回転する度に、ハードディスクＨＤの偏心量に追従する磁気ヘッダＨＥＡＤが同一のトラックを捉えているにも関わらず、エンコーダ１７2の出力がまちまちとなり、同一トラックを捉えていないように認識してしまう可能性もある。したがって、ジッタが低減された検出信号を用いて磁気ヘッダＨＥＡＤの制御を行うようにすれば、サーボ・データをハードディスクＨＤ上に高精度に書き込むことができるようになる。すなわち、エンコーダ１７2の計測値の検出タイミングを、ハードディスクＨＤの回転と同期させることは、この偏心位置制御の精度の観点から見ても、非常に重要である。
【００６５】
また、本実施形態では、図５（Ａ）に示されるように、ハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７2のビームプローブの振動の駆動信号との位相差を０としている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対するエンコーダ１７2の検出装置５０2の検出タイミングの遅れが０となり、磁気ヘッダＨＥＡＤのさらなる高精度な制御が可能となる。
【００６６】
また、本実施形態では、エンコーダ１７1の計測値の検出タイミングと、エンコーダ１７2の計測値の検出タイミングとを同一としている。フィードバック制御系２１は、サンプル値制御系として構築されており、そのサンプリング周期は、エンコーダ１７1、１７2のサンプル出力の周期と同一となっている。これにより、フィードバック制御系２１では、エンコーダ１７1、１７2の計測値として、同時に検出されたものを常に用いることができ、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置制御を極めて正確なものとすることができる。
【００６７】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、同期装置５１によりハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1、１７2のプローブ部１９1、１９2におけるビームプローブの駆動信号とを同期させているので、その信号に対応して動作する検出装置５０1、５０2において検出されるスピンドルＳＰＤの回転情報、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を含む信号の、ハードディスクＨＤの回転に対する遅れ時間（データエイジ）の変動（ジッタ）が低減され、ハードディスクＨＤに対するデータの良好な書き込み、読み出しが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、同期装置５１は、スピンドルＳＰＤの回転周期（２π／ω”）と、エンコーダ１７1の検出装置５０1の駆動信号の周期（２π／ω）との比を整数比とすることによりその同期を実現している。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転周期と、エンコーダ１７1、１７2の検出装置５０1、５０2の演算周期Δｔとの比も整数倍となり、ハードディスクＨＤの回転に対する検出装置５０1、５０2の検出信号の遅れ時間の変動が低減されるので、ハードディスクＨＤに対する高精度な書き込み・読み出しを実現することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、スピンドルＳＰＤの回転と、ハードディスクＨＤの回転量を検出するエンコーダ１７1のプローブ部１９1のビームプローブを発振させる駆動信号との位相差が０に保たれている。このようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対する検出装置５０1、５０2の検出信号の遅れを低減することができるので、ハードディスクＨＤに対する、より高精度な書き込み・読み出しを実現することができるからである。
【００７０】
しかしながら、本発明はこれには限定されず、スピンドルＳＰＤの回転と、ハードディスクＨＤの回転量を検出するエンコーダ１７1のプローブ部１９1のビームプローブを発振させる駆動信号との間には、位相差があってもよい。このような位相差があっても、ハードディスクＨＤの回転と、エンコーダ１７1、１７2の検出装置５０1、５０2の演算周期Δｔとが同期するようにすれば、ハードディスクＨＤの回転に対する検出装置５０1、５０2の検出信号の遅れ時間の変動が低減されるからである。
【００７１】
また、本実施形態に係るエンコーダシステムによれば、プローブ部１９1は、スケール１８1に照射するレーザビームをそのグレーティング１の方向に振動させる駆動装置１１を有しており、同期装置５１は、対物レンズ７を振動させるための駆動信号（位相ωｔ）と、その整数倍の周期を有するスピンドルＳＰＤの回転の駆動信号（位相ω”ｔ）とを出力している。これにより、スピンドルＳＰＤと、エンコーダ１７1、１７2の検出タイミングとを同期させることができるようになる。
【００７２】
なお、上記実施形態のエンコーダシステム１６では、様々な変形が可能である。例えば、レーザビームの光路中に振動可能なミラーを挿入し、そのミラーの振動によりビームプローブを振動させるようにしてもよい。また、レーザビームの光路中に回折格子を置き、その回折格子を振動させるようにしてもよい。
【００７３】
また、図７に示されるように、レーザダイオード３から出力されたレーザビームの光路上に、回折角変更の要因となるアコースティック光学デバイスＡ／Ｏ又は屈折率変更の要因となる電子工学デバイスＥ／Ｏを挿入し、Ａ／Ｏ、Ｅ／Ｏに正弦波制御信号Ｄを介して生成された電圧を加え、回折角や屈折率を変更してグレーティング１上のビームプローブを発振させるようにしてもよい。
【００７４】
また、図８（Ａ）に示されるような、プローブ部を採用することも可能である。このプローブは、レーザダイオード３と、ビームスプリッタ６との間の光路に、音響光学効果により回折光の角度を任意に設定可能な回折格子５’が挿入されている。回折格子５’の作用により、レーザビームは、０次回折光（メインビーム）と、外側の１次回折光（サブビーム）とに分割され、グレーティング１上に到達する。そして、グレーティング１で反射した各ビームは、ビームスプリッタで反射され、光センサで受光される。グレーティング１を空間周波数をω’とする。
【００７５】
この回折格子５’は、例えば音響光学効果又は電気光学効果により、回折光の角度を調整可能な回折格子である。駆動装置１１は、入力される駆動信号Ｄに従って、回折格子５’に対して正弦波信号を入力する。この入力により、グレーティング１上の各１次回折光の角度が正弦波的に変動する。したがって、光センサ９により検出されたサブビームは、ビームプローブの発振によって変調された信号となっており、この信号から、上記実施形態と同様の原理を用いて、グレーティング１の峰に対するビームプローブの振動中心との距離を検出することができる。
【００７６】
このようなプローブを採用した場合、光センサ９としては、図８（Ｂ）に示されるように、メインビーム検出用の４分割の光センサ９3と、サブビーム検出用の２つのセンサ９１、９2とが用いられる。
【００７７】
２つのサブビームの受光結果、光センサ９1、９2からの検出信号のいずれか一方からは、上記実施形態と同様の原理で、スケールの峰と、ビームプローブの振動中心の相対距離を検出することが可能である。図８（Ｂ）に示される検出装置では、光センサ９1、９2からの信号から検出された振幅／位相の検出値を加算した結果を位置の計測値として検出し、減算した結果をレーザダイオードの位置ドリフトなどによるビームプローブのドリフト量として検出している。
【００７８】
４分割の光センサ９１の各センサをそれぞれ９A、９B、９C、９Dとし、９A、９B、９C、９Dの出力を、ａ，ｂ，ｃ，ｄとする。メインビームの検出結果からは、２つの信号（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ、ａ＋ｃ−ｂーｄ）を作成することができる。この２つの信号は、９０度の位相差を有しているので、この２つの信号は、不図示のフォーカスサーボ回路へ送られ、対物レンズとグレーティング１とのフォーカス制御に用いることができる。
【００７９】
また、上記実施形態によれば、ハードディスクＨＤの回転情報を検出するエンコーダ１７1におけるビームプローブの発振角周波数と、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を検出するエンコーダ１７2におけるビームプローブの発振角周波数とをωで同一し、その位相差を０としている。このようにすれば、エンコーダ１７1の検出装置５０1の検出タイミングと、エンコーダ１７2の検出装置５０2の検出タイミングを合わせることができるので、ハードディスクＨＤと磁気ヘッダＨＥＡＤとの相対位置を、常に正確に検出することができるようになる。
【００８０】
このような、各エンコーダの検出タイミングを完全に同期させるエンコーダシステム１６の構成は、上記実施形態のものには限られない。図９には、エンコーダシステム１６の代わりに用いることができるエンコーダシステム１６’の構成が概略的に示されている。９に示されるように、エンコーダシステム１６’は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、分岐装置７１と、プローブ部１９1’、１９2’を備えている。プローブ部１９1’、１９2’は、プローブ部１９1、１９2とほぼ同じ構成となっている。
【００８１】
レーザダイオード３は、駆動装置１１に接続されており、Ｙ軸方向に振動可能となっている。レーザダイオード３から射出された光はコリメータレンズ４で平行光に変換される。
【００８２】
分岐装置７１は、ハーフミラー７４と、ミラー７７とを備えている。ハーフミラー７４で反射したビームは、ミラー７７で反射され、プローブ部１９1’に入射する。また、ハーフミラー７４を透過したビームは、プローブ部１９2’に入射する。
【００８３】
すなわち、分岐装置７１は、駆動装置１１により振動されたレーザダイオード３から射出されコリメータレンズ４を介したレーザビームをプローブ部１９1’、１９2’に供給する。なお、プローブ部１９2’に入射するレーザビームについては、その振動方向がヘッダの移動方向となるように、分岐装置７１の光学系が設定されている。
【００８４】
プローブ部１９1’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＹ軸方向に振動させた状態で、スケール１８1のグレーティング１に照射する。プローブ１９2’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＹ軸方向に振動させた状態でスケール１８2のグレーティング１上に照射する。また、プローブ１９2’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームを磁気ヘッダＨＥＡＤの移動方向に振動させた状態でスケール１８2のグレーティング１上に照射する。
【００８５】
このように、各プローブ部で光源を共通化し、かつ光源自体を振動させるようにすれば、各エンコーダから出力される信号は、同じように変調されているため、その検出信号からの位置情報の検出を同じタイミングで行うことができるようになる。このため、各検出装置の演算周期を同一とすることができる。
【００８６】
なお、２つのプローブ部１９1、１９2のビームプローブの振動周波数を、完全に一致させる必要はなく、同期装置５１は、プローブ部１９1のビームプローブの振動角周波数と、プローブ部１９1のビームプローブの振動角周波数との比を整数比とすればよい。図５（Ｂ）には、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数をω１とし、プローブ部１９Y2のビームプローブの振動角周波数をω２として、２ω１＝ω２の関係がある場合のタイムチャートが示されている。このようにしても、図５（Ｂ）に示されるように、検出装置５０1、５０2の演算周期をΔｔで同一とすることが可能である。すなわちエンコーダ１９1、１９2のビームプローブの発振周波数の比を整数としておけば、演算周期Δｔを同一に設定することができ、エンコーダ１９1、１９2での検出信号の出力タイミングを同期させることが可能である。
【００８７】
また、本実施形態によれば、プローブ部１９1は、スケール１８1に照射するレーザビームをＹ軸方向に振動させるために対物レンズ７を駆動する駆動装置１１を有し、プローブ部１９2は、スケール１８2に照射するレーザビームをＹ軸方向に振動させるために対物レンズ７を駆動する駆動装置１１を有している。そして、プローブ部１９1を構成する駆動装置１１を振動させるための駆動信号と、プローブ部１９2を構成する駆動装置１１を振動させるための駆動信号とを同期装置５１から出力された位相信号に基づく位相が完全に一致した信号としている。しかしながら、本発明はこれには限られず、各駆動信号は、一定の位相差を有していても良い。図５（Ｃ）には、プローブ部１９1の駆動信号と、プローブ部１９2の駆動信号との間に、位相差Δθが生じている場合のタイムチャートが示されている。この場合には、フィードバック制御系２１においては、プローブ部１９2の出力をΔθだけ遅延させた状態で、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報を算出すればよい。
【００８８】
また、本実施形態によれば、エンコーダ１７1、１７2によって検出された位置情報に基づいて、ハードディスクＨＤに対する磁気ヘッダＨＥＡＤの相対位置を制御するフィードバック制御系２１をさらに備える。このフィードバック制御系２１では、エンコーダ１７1からのハードディスクＨＤの回転情報、エンコーダ１７2からの磁気ヘッダＨＥＡＤの位置情報、データ入出力装置からの仮サーボ情報などに基づいて、磁気ヘッダＨＥＡＤの位置制御を行う。このフィードバック制御系２１では、スピンドルＳＰＤに対するハードディスクＨＤの偏心を補正するので、ハードディスクＨＤの偏心によらない高精度な磁気ヘッダＨＥＡＤの位置決めを実現することができる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、ハードディスクＨＤの回転情報を検出するためのエンコーダ１７1のスケール１８1をハードディスクＨＤの中央部に取り付けたが、これには限られない。例えば、このスケールは、ハードディスクＨＤの外周部に設けられていてもよく、ハードディスクＨＤの側面に設けられていてもよい。
【００９０】
なお、スケール１８1、１８2のグレーティング1の面形状は、正弦波形状でなくてもよく、矩形波状であってもよい。また、グレーティング１は、反射率が異なる素子が交互に配列されたものであってもよく、要は、その測定方向に特定のパターンが配列されたものであればよい。
【００９１】
また、上記実施形態のエンコーダシステム１６には、様々な変形が可能である。
【００９２】
グレーティング１上に照射されるビームプローブのビーム断面形状、Ｙ方向に延びた楕円や線形にすることも可能である。また、例えば、エンコーダ１７1のプローブ部１９1のビームプローブをハードディスクＨＤの回転方向の発振周波数より高い周波数で半径方向に振動させるようにして、検出結果を平均化することにより、検出精度を高めるようにすることもできる。
【００９３】
また、エンコーダとしては、スケールとして磁気媒体を適用し、プローブとして磁気読み取りヘッダを適用することも可能である。
【００９４】
なお、上記実施形態のプローブ部１９1、１９2では、対物レンズ７の変位を検出するセンサ、例えば、光ファイバ変位センサ等を設けるようにしてもよい。この場合には、そのセンサの検出信号を、検出装置５０1、５０2で発生させる高調波の元周波とすることが可能である。ただし、この場合には、ＰＬＬ回路などを用いて、同期回路５１から発せられる位相信号を用いて、センサの出力信号の位相をロックする必要がある。
【００９５】
また、１つのエンコーダにつき複数のビームプローブが用意されていてもよい。例えば、振動周波数が同一で、振動の位相が異なる２つのビームプローブをスケールの周期方向に並べて配置したものを用いることができる。この２つのビームプローブの距離は、そのプローブ発振の位相差とスケールの空間角周波数とに基づく距離となっている。このようにすれば、位置測定に際して基本周波数成分のみを検出すればよく、検出装置に要求されるバンド幅を下げることができるようになる。なお、単一のプローブの場合には、少なくとも基本周波数の２倍のバンド幅が必要となる。
【００９６】
また、これらのビームの断面形状を、楕円形や線形に伸ばすことも可能である。
【００９７】
なお、プローブは、上記実施形態のようなビームプローブである必要はない。例えば、先端が鋭く尖ったタングステンやＰｔ−Ｉｒワイヤ等で構成されるフィジカルプローブを用いたエンコーダであってもよい。この場合には、スケールを導電性のものとし、プローブとスケールとの間にトンネル電流を発生させ、その出力電圧をＩ−Ｖコンバータで測定する必要がある。この出力電圧には、プローブの振動の周波数成分と、スケールの振動周波数成分とが含まれており、上記実施形態と同様に、プローブの振動周波数成分による復調で、スケールの峰とプローブの振動中心との相対距離を取得することができる。
【００９８】
フィジカルプローブを適用する場合には、その検出方式は、上述したトンネル電流を発生させる方式には限られない。例えば、プローブとスケールとの間の容量を検出する容量式のものであってもよいし、スケール上に周期的に設けられた磁場や電場などを検出するものであってもよい。
【００９９】
上記実施形態では、各エンコーダのプローブ部に入力されるビームプローブの駆動装置の駆動信号を、検出装置における変調信号の元周波としてそのまま用いたが、これには限られない。例えば、フィジカルプローブを用いる場合には、各プローブの実際の振動を検出し、元周波として用いる駆動装置の駆動信号の位相を、実際の振動の位相にあわせるようにしてもよい。このようにすれば、プローブの振動の位相シフトが補正されるので、その振動周波数がそのプローブの共振周波数近くであったとしても、エンコーダにおいて安定した位置計測を実現することが可能となる。
【０１００】
また、プローブの検出信号から位置情報を検出する検出装置の構成は、上記実施形態のものには限られず、様々な変形例が考えられる。このような検出装置の変形例などについては、米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので詳細な説明を省略する。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、ハードディスクＨＤにサーボ・データを書き込むための制御系に本発明を適用する場合について説明したが、本発明を、ハードディスクＨＤに対するユーザ・データの書き込み・読み出しを行うための制御系に適用してもよいことは勿論である。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、ハードディスクドライブ装置に本発明を適用した場合について説明したが、ＣＤ系の規格に準拠した光ディスクドライブ装置に本発明を適用するようにしてもよい。また、例えばＤＶＤ系の規格に準拠した光ディスクや、波長が約４０５ｎｍのレーザ光を用いるいわゆる次世代ＤＶＤの規格に準拠した光ディスク、及びレーザディスク（ＬＤ）の規格に準拠した光ディスクに対応するドライブ装置に本発明を適用することもできる。さらに、規格の異なる複数種類の光ディスクに対応するドライブ装置であっても良い。また、情報記録媒体は、光ディスク以外の媒体であっても良い。要するに、情報の記録、再生及び消去のうちの少なくとも再生に際して、情報記録媒体の回転を伴うものであれば、その他の如何なる種類の情報記録媒体であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上説明したように、本発明のエンコーダシステムは、ディスク型のストレージ装置に適用されるのに適しており、ストレージ装置は、高精度にデータを保管するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態に係るハードディスクドライブ装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】エンコーダのプローブ部の構成を示す図である。
【図３】検出装置の一般的な構成を示すブロック図である。
【図４】検出装置の詳細な他の構成を示すブロック図である。
【図５】図５（Ａ）は、処理回路の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートであり、図５（Ｂ）は、２つのエンコーダのプローブの発振周期が整数倍の関係にある場合の処理回路の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートであり、図５（Ｃ）は、２つのエンコーダのプローブの振動に位相差があるときの処理回路の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートである。
【図６】フィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】プローブ部の他の構成例（その１）を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、プローブ部の他の構成例（その１）を示す図であり、図８（Ｂ）は、検出装置の他の構成例を示す図である。
【図９】プローブ部の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…グレーティング、３…レーザダイオード、４…コリメータレンズ、５…Ａ／Ｏ（Ｅ／Ｏ）デバイス、６…ビームスプリッタ、７…対物レンズ、８…焦点レンズ、９…光センサ、１１…アクチュエータ、１６、１６’…エンコーダシステム、１７1，１７2…エンコーダ、１８1，１８2…スケール、１９1、１９2…プローブ部、２１…フィードバック制御系、２５…データ入出力装置、５０1、５０2…検出装置、６１…フィルタ、６２…周波数シンセサイザ、６３1、６３2…乗算器、６４…加算器、６５…ループフィルタ、６６…積分器、６７1、６７2…加算器、６８1、６８2…正弦波関数発生器、７１…分岐装置、７４…ハーフミラー、７７…ミラー、８１…指令出力装置、８２…偏心補正装置、８３…磁気ヘッダ駆動量作成装置、８４…減算器、ＡＲＭ…磁気ヘッダアーム、Ｄ…駆動信号、ＨＥＡＤ…磁気ヘッダ、ＨＤ…ハードディスク、ＨＤＤ…ハードディスクドライブ装置、Ｍ…モータ、Ｏ…回転中心、ＳＰＤ…スピンドル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転方向に沿って配列されたパターンを有するスケールと、前記スケールのパターンを読み取り、所定の周期信号で変調された出力信号を出力するプローブと、前記プローブから出力される出力信号に基づいて、前記回転軸の回転情報を検出する検出器とを有するエンコーダと；
前記回転軸の回転と、前記所定の周期信号とを同期させる同期装置と；を備えることを特徴とするエンコーダシステム。
【請求項２】
前記同期装置は、
前記回転軸の回転周期と、前記所定の周期信号の周期との比を整数比とすることを特徴とする請求項１のエンコーダシステム。
【請求項３】
前記同期装置は、
前記回転軸の回転と、前記所定の周期信号との位相差を０に保つことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダシステム。
【請求項４】
前記プローブは、前記スケールに照射する光を前記パターンの配列方向に振動させる振動素子を有し、
前記同期装置は、前記振動素子を振動させるための駆動信号と、前記回転軸の回転周期とを同期させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
【請求項５】
ディスクを回転駆動する駆動装置と；
前記ディスクに対し所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；
前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置。
【請求項６】
前記ヘッダに設けられた前記所定方向に配列されたパターンを第２のプローブを介して読み取り、前記第２のプローブから出力される、第２周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ヘッダの位置情報を検出する位置用エンコーダをさらに備え、
前記同期装置は、
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させることを特徴とする請求項５に記載のストレージ装置。
【請求項７】
前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号の周波数と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号の周波数とを同一とすることを特徴とする請求項６に記載のストレージ装置。
【請求項８】
前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号の周波数と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号の周波数との位相差を０とすることを特徴とする請求項６に記載のストレージ装置。
【請求項９】
前記回転用エンコーダ及び前記位置用エンコーダによって検出された位置情報に基づいて、前記ディスクに対する前記ヘッダの相対位置を制御する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載のストレージ装置。
【請求項１０】
ディスクを回転駆動する駆動装置と；
前記ディスクに対して所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；
前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；
前記ヘッダが移動する所定方向に沿って配列されたパターンを第２のプローブを介して読み取り、前記第２のプローブから出力される、第２周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ヘッダの位置情報を検出する位置用エンコーダと；
前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置。
【請求項１１】
前記同期装置は、
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号とを同期させることを特徴とする請求項１０に記載のストレージ装置。
【請求項１２】
前記同期装置は、
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のストレージ装置。
【請求項１】
回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転方向に沿って配列されたパターンを有するスケールと、前記スケールのパターンを読み取り、所定の周期信号で変調された出力信号を出力するプローブと、前記プローブから出力される出力信号に基づいて、前記回転軸の回転情報を検出する検出器とを有するエンコーダと；
前記回転軸の回転と、前記所定の周期信号とを同期させる同期装置と；を備えることを特徴とするエンコーダシステム。
【請求項２】
前記同期装置は、
前記回転軸の回転周期と、前記所定の周期信号の周期との比を整数比とすることを特徴とする請求項１のエンコーダシステム。
【請求項３】
前記同期装置は、
前記回転軸の回転と、前記所定の周期信号との位相差を０に保つことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダシステム。
【請求項４】
前記プローブは、前記スケールに照射する光を前記パターンの配列方向に振動させる振動素子を有し、
前記同期装置は、前記振動素子を振動させるための駆動信号と、前記回転軸の回転周期とを同期させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
【請求項５】
ディスクを回転駆動する駆動装置と；
前記ディスクに対し所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；
前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置。
【請求項６】
前記ヘッダに設けられた前記所定方向に配列されたパターンを第２のプローブを介して読み取り、前記第２のプローブから出力される、第２周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ヘッダの位置情報を検出する位置用エンコーダをさらに備え、
前記同期装置は、
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させることを特徴とする請求項５に記載のストレージ装置。
【請求項７】
前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号の周波数と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号の周波数とを同一とすることを特徴とする請求項６に記載のストレージ装置。
【請求項８】
前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号の周波数と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号の周波数との位相差を０とすることを特徴とする請求項６に記載のストレージ装置。
【請求項９】
前記回転用エンコーダ及び前記位置用エンコーダによって検出された位置情報に基づいて、前記ディスクに対する前記ヘッダの相対位置を制御する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載のストレージ装置。
【請求項１０】
ディスクを回転駆動する駆動装置と；
前記ディスクに対して所定方向に移動し、前記ディスクに対して情報処理可能なヘッダと；
前記ディスクの回転方向に沿って配列されたパターンを第１のプローブを介して読み取り、前記第１のプローブから出力される、第１周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ディスクの回転情報を検出する回転用エンコーダと；
前記ヘッダが移動する所定方向に沿って配列されたパターンを第２のプローブを介して読み取り、前記第２のプローブから出力される、第２周期信号で変調された出力信号に基づいて、前記ヘッダの位置情報を検出する位置用エンコーダと；
前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるストレージ装置。
【請求項１１】
前記同期装置は、
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記回転用エンコーダにおける前記第１周期信号とを同期させることを特徴とする請求項１０に記載のストレージ装置。
【請求項１２】
前記同期装置は、
前記駆動装置での前記ディスクの回転と、前記位置用エンコーダにおける前記第２周期信号とを同期させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のストレージ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−９５２３７（Ｐ２００７−９５２３７Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８６８１７（Ｐ２００５−２８６８１７）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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