专利名称：磁头相对多条磁道的定位的制作方法
技术领域：
本发明涉及使一个磁头相对在记录载体上纵向相互平行延伸的多条磁道定位的设备，所述多条磁道中的第一和第二磁道上录有第一和第二跟踪信号，而所述多条磁道中的第三和第四磁道上录有第三和第四跟踪信号，所述设备包括读出装置，用来分别从第一、第二、第三和第四磁道上读出第一、第二、第三和第四跟踪信号；控制信号产生装置，用来根据从记录载体上读出的第一和第二跟踪信号产生一个第一控制信号，而根据从记录载体上读出的第三和第四跟踪信号产生一个第二控制信号；以及定位装置，用来使磁头在垂直于所述纵向的横向上移动，所述定位装置具有一个接收所述第一和第二控制信号的输入端，使磁头根据所述第一和第二控制信号在所述横向上移动，为将信息信号记录到所述记录载体上的记录设备和为从所述记录载体重放信息信号的重放设备使磁头分别在第五和第六磁道上相应定位。
上述设备可参见本说明书最后列出的相关资料表中的资料D1(USP4,318,141)，用于将信息信号录入记录载体上的第五和第六磁道的记录设备，或用于从记录载体上的第五和第六磁道重放信息信号的重放设备。
跟踪信号预先深深录在记录载体上相互平行的磁道内。在以后的记录步骤中，信息信号记录在一半处于第一磁道上而一半处于第二磁道上的第五磁道。在第五磁道已用信息填满时，磁头到达所述磁道的一端，磁头就转换到另一条磁道，例如第六磁道，将信息录在所述第六磁道内。第六磁道一半处在第三磁道上而一半处在第四磁道上。第二磁道和第三磁道可以是同一条磁道，这样，第五磁道和第六磁道在记录载体上就相互紧邻。在以后的重放步骤中，通过使磁头在所述第五和第六磁道上定位，就能从第五和第六磁道读出信息信号。
本发明的目的是提出一种改善的磁头定位设备。本发明所提出的设备的特征是这种设备还包括
检测磁头在所述横向上的位置的位置检测装置，它具有一个输出端，提供磁头分别在所述第五和第六磁道上定位时的第一和第二位置信号，以及存储所述第一和第二位置信号的存储装置，在校准工作模式，控制信号产生装置根据所述第一和第二跟踪信号产生第一控制信号，使磁头在所述第五磁道上定位，存储装置存储所述位置检测装置产生的第一位置信号，控制信号产生装置再根据所述第三和第四跟踪信号产生第二控制信号，使磁头在所述第六磁道上定位，存储装置再存储所述位置检测装置产生的第二位置信号。
本发明所根据的是以下认识。将磁头从一条磁道(如第五磁道)转到另一条磁道(如第六磁道)意味着需要对磁头在横贯磁道的方向上重新定位。特别是在第五和第六磁道并不是相邻磁道的情况下，需要在粗重新定位步骤中使磁头越过一条或多条磁道到达第六磁道。初步在第六磁道上定位后，就能检测到录在第三和第四磁道上的第三和第四跟踪信号，于是在粗重新定位步骤后精重新定位步骤中，可以利用根据磁头读出的第三和第四跟踪信号产生的第二控制信号使磁头精确地在第六磁道上定位。在现有的磁头定位设备中，磁头定位需要较长的时间，才能将磁头精确地定位在第六磁道上。
按照本发明，在校准工作模式，确定了第五和第六磁道的位置，而与这两个位置分别相应的位置信号存在存储器中，因此在粗重新定位步骤中，能利用存在存储器中位置信号迅速而精确地将磁头定位在第六磁道上。
如果只能检测到两条磁道的位置，例如录有(或将记录)信息信号的最外侧的两条磁道的位置，那么可以通过内插来得到其余处在中间的各条磁道的位置。但是，在校准模式可以检测到所有录有(或将记录)信息信号的磁道的位置，将相应的位置信号存入存储器。
此外，可以通过不仅利用跟踪信号而且还利用一个差分信号对磁头的位置进行动态控制来改善记录或重放期间的跟踪。这个差分信号与磁头在特定磁道上定位时位置检测装置所提供的位置信号的相继两个采样值之差有关。
本发明的上述这些情况以及其他一些情况下结合附图对本发明的优选实施例所作的说明中可以看得更加清楚。在这些附图中
图1示出了录有跟踪信号的记录载体的实施例；图2为示出图1所示记录载体在整个长度上的情况的示意图；图3示出了录在磁道上的一些跟踪信号的实例；图4示出了包括定位设备实施例的记录设备的实例；图5示出了录有信息磁道的记录载体；图6示出了本发明所提出的设备的另一个实施例；以及图7示出了在图4和6所示设备中的信号合并单元的实施例。
图1示出了记录载体2的实施例。所示的只是记录载体的一部分。在记录载体2上，有磁道T1，T2，…Tn-1，Tn。这些磁道在它们的纵向上相互平行延伸。第一跟踪信号S1已录在磁道T1内，第二跟踪信号S2已录在磁道T2内，第三跟踪信号S3已录在磁道T3内，而第n跟踪信号Sn已录在磁道Tn内。
这些跟踪信号是一些频率比将要录到记录载体上的信息信号的各频率分量还低的低频信号，这些跟踪信号深深地录在记录载体内，使得以后记录信息信号时不致抹去跟踪信号。相邻两条磁道的跟踪信号可以具有不同的频率。然而，最好是所有跟踪信号都具有相同的频率，而相邻磁道的跟踪信号具有不同的相位。具体地说，相邻磁道的跟踪信号之间的相位差为180°。
这些磁道示为一条挨一条，磁道之间并没有留保护带。然而也可以在磁道之间留出保护带。保护带可以宽到使载有所记录的信息信号的数据磁道分别嵌在两条载有跟踪信号的相邻磁道之间。
图2示出了记录载体2在整个长度上的示意图。记录载体2的始端示为BOT(磁带开始)，而终端示为EDT(磁带结束)。图中还分别示出了在记录载体始端(BOT)和线I1之间的导入部和在记录载体终端(EDT)和线I2之间的导出部。在记录载体2的导入部和导出部之间的是可以用来记录信息信号的数据区。
图3示出了分别记录在磁道T1、T2和T3的在线I1和I2之间的数据区内的跟踪信号S1、S2和S3的例子。图3所示的磁道T1中的跟踪信号是具有特定频率和波长L的正弦波。这个正弦波的工作比为1/2，如通常的正弦波那样。然而工作比也可以不同于1/2。
图3所示的跟踪信号S2也是具有特定频率和波长的正弦波，在本例中跟踪信号S2的频率和波长等于跟踪信号S1的频率和波长。跟踪信号S2与跟踪信号S1的不同之处在于相位相差180°。也就是说，跟踪信号S2在极性上与跟踪信号S1不同。图3所示的跟踪信号S3也是具有特定频率和波长的正弦波，在本例中跟踪信号S3的频率和波长也等于跟踪信号S1的频率和波长。跟踪信号S3与跟踪信号S2的不同之处是它的相位与跟踪信号S2的相位相差180°。也就是说，跟踪信号S3在极性上与跟踪信号S2不同，因此与跟踪信号S1相同。
图4示出了一个将信息信号记录在具有预先录有图3所示各跟踪信号的图1和2所示的记录载体1上的设备的实施例。图5示出了信息信号怎样录到记录载体1上的情况。磁道Ta正好录在两个相邻的跟踪信号磁道(例如磁道T1和T2)之间的界线上。磁道Tb正好录在两个相邻的跟踪信号磁道T2和T3之间的界线上。磁道Tz正好录在两个相邻的跟踪信号磁道Tn-1和Tn之间的界线上。图4所示的设备有一个用来接收信息信号的输入端30。输入端30接在将信息信号变换成适合录在记录载体1上的格式的格式化单元32的输入。格式化单元32的输出接至有一个读/写头34的写入单元33。经格式化的信息信号加到读/写头34上，录在记录载体1上的磁道Ta、Tb、……Tz中的一条磁道内。记录载体如在图4中所示假设是在垂直于画面的方向传送的。在图4中只示出了记录载体的部分宽度。
读/写头34还用来读出记录在磁道T1和T2内的跟踪信号。读出的跟踪信号送至滤波单元36。滤波单元36具有带通滤波器的特性，中心频率等于跟踪信号的特定频率。由于跟踪信号的频率低于经格式化的信息信号的频率成分，因此能从两条相邻的磁道(如T1和T2)读出跟踪信号的同时将经格式化的信息信号写入磁道Ta。
控制信号产生单元38根据头34读出的跟踪信号产生一个控制信号。这个控制信号送至控制信号合并单元52的输入端50。合并单元52的输出端54接至一个还有一个与执行单元40的输入端连接的接线端C的开关SW的一个接线端b。执行单元40驱动装有磁头34的可动座42。可动座42可以是任何形状的。一种可动座的优选实施例可参见有关资料表中的资料D2，这是最近以本申请人名义递交的但尚未出版的EP专利申请书No.95202926.2。有必要的话，这个EP专利申请书列为本申请的参考。
这种记录设备包括一个检测磁头34在横贯磁道的方向(即箭头46所指方向)上的位置的位置检测器44。位置检测器44有一个由诸如铁氧体那样的硬磁性材料制成的延伸件48，与可动座42刚性连接。延伸件48伸在静止的电感49的绕组内。电感49的两端与振荡电路56连接。振荡电路56的振荡频率取决于电感49的电感值。加在振荡电路56的输出端58上的输出信号与振荡电路56的频率有关。当磁头34在横贯磁道的方向上运动时，延伸件48随之运动，从而更加深入或退出电感49的绕组。因此，振荡电路56的振荡频率发生变化。结果，振荡电路56的输出信号与磁头34在横贯磁道的方向上的位置有关。
振荡电路56的输出端58接至存储器60的输入端和差分电路62的输入端。存储器60的输出端接至开关SW的接线端a，而差分电路62的输出端接至合并单元52的第二输入端64。
首先说明只根据跟踪信号使磁头34在一条磁道上定位的情况。这意味着开关SW处于使接线端b和c连接的状态，而通过振荡电路56和差分电路62的控制回路不起作用。
当磁头34正好处在磁道T1与T2的中间时，从磁道T1和T2读出的两个跟踪信号振幅相同的相位相反。这样，滤波器36向控制信号产生单元38提供的是一个振幅基本为零的信号。控制信号产生单元38根据滤波器36所提供的信号向执行单元40提供控制信号。在上述情况下，磁道正好定位在两个磁道T1和T2的中间，不需要再对磁头34定位。如果磁头偏向磁道T1，那么从磁道T1读出的跟踪信号在振幅上就大于从磁道T2读出的跟踪信号。这意味着滤波器36将向控制信号产生单元38提供一个非零振幅的信号。这样，控制信号产生单元38就为执行单元40产生一个控制信号，使磁头34朝向使滤波器36向控制信号产生单元38提供的信号的振幅减小的方向运动。
如果磁头34偏向磁道T2，那么从磁道T2读出的跟踪信号将具有比从磁道T1读出的跟踪信号大的振幅。这意味着滤波器36也将向控制信号产生单元38提供一个非零振幅的信号。这样，控制信号产生单元38就为执行单元40产生一个控制信号，使磁头34在另一个方向，朝向使滤波器36向控制信号产生单元38提供的信号的振幅减小的位置。
下面将说明设备在校准模式的工作情况。启动校准模式后，诸如在将记录载体插入设备的情况下，运送记录载体的马达(未示出)接通，以标准运送速度运送记录载体通过磁头34，而磁头34以匀速横向从记录载体1的一个边缘运动到另一个边缘。设备中的中心处理单元(未示出)能检测出磁头正好位于磁道T1至Tn的两条相邻磁道之间的边界的时刻。一检测到这种情况，中心处理单元就向存储器60发送一个装入信号(未示出)，从而将在检测时刻出现在振荡电路56的输出端58上的位置信号存入存储器60。这样，就能将处在磁道T1至Tn的所有两条相邻磁道之间的各边界的位置信号存入存储器60。在这种实现方式中，存储器60至少需要具有存储磁道T1至Tn之间n-1个边界的n-1个位置信号。
在校准模式的另一个实现方式中，只是使磁头34在磁道T1和T2之间的边界以及在磁道Tn-1和Tn之间边界上定位，这样就与这两个边界相应的位置信号存入了存储器60。在内插步骤中，通过内插算法可以从最外面的磁道Ta和Tz的两个位置信号计算出其它的位置信号，也存入存储器60。或者，实时计算中间磁道(如磁道Tb)的位置信号，如果需要使磁头在这条磁道上定位的话。
下面将说明在记录模式的工作情况。需要记录的信息信号(可以是一个数据信号)加到输入端30。格式化单元32将信息信号变换成一系列各由部分信息信号构成的信号块。通常，格式化单元还包括一个本技术领域所周知的信道编码器，用来对信息信号进行信道编码。所得到的信息信号块加到磁头34上，录入磁道Ta。开关SW被保持在使接线端b和c接通的位置。如前面所述那样，滤波器36产生跟踪信号，而控制信号产生单元38根据这些跟踪信号产生一个输出信号，加到合并单元52的输入端50。此外，位置信号加到差分电路62。差分电路62对位置信号进行均匀采样，计算出相继两次位置信号的采样值之差。差分电路62将与所述差成正比的输出信号加到合并电路52的输入端64。合并电路52将控制信号产生单元38的输出信号与差分电路62的输出信号合并成一个控制信号，加到输出端54，送至执行单元40。
由振荡电路56和差分电路62构成的附加控制回路是为了稳定执行单元40的控制特性。附加控制回路利用位置检测器44产生一个频带较宽的速度控制信号来控制执行单元40。这样就能满意地抑制外界振动。
在要转到另一条磁道上时，开关SW转到使接线端a和c连接的位置，这样就能实现使磁头移到新磁道位置的粗控制。一旦到达了新磁道，就通过将开关SW从连接a、c的位置转到连接b、c的位置恢复控制回路，实现精控制，使磁头准确地在磁道上定位。
当在磁道Ta中记录信息信号时，由马达运送单元44运送记录载体。检测单元42用来检测磁道端部，触发向另一条磁道的转换。
在信息信号已录在磁道Ta中，到达磁道Ta的端部时，检测单元42就产生一个控制信号，加到马达运送单元44和中心处理单元(未示出)。于是，磁头34被定位在磁道T2和T3之间的界线上，从而就能将包括所录信息信号的磁道Tb录到记录载体上，如图5所示。现在，朝着与将信息信号录入磁道Ta的运送方向相反的方向运送记录载体。
在到达记录载体的另一端时，马达运送单元44或者停止运送记录载体，或者反向运送记录载体。在后一种情况下，磁头34将定位在另一条磁道上。例如，在信息信号录入磁道Tb后，磁头34定位在磁道T3和T4之间的界线上，从而就能将包括所录信息信号的磁道Tc录到记录载体上，如图5所示。
图4这个电路图还可以用来简明地说明重放原录入记录载体1上的磁道Ta到Tz的信息信号的重放设备的情况。在重放设备中，图4中的格式化单元32由解格式化单元代替，用来将磁头34从记录载体上读出的信道信号变换成与原来的信息信号完全一样的信号。对于重放设备来说，跟踪控制情况完全与以上对记录设备所说明的相同。因此，在执行校准模式时，位置信号就存入存储器60。在从重放一条磁道的信息转到重放另一条磁道的信息时，开关SW置成连接a、c的状态。在执行重放模式期间，开关SW置成连接b、c的状态，闭合两个伺服回路，将磁头定位在需读的磁道上。
图6示出了在记录和/或重放设备中所使用的定位设备的另一个实施例。图6所示设备与图4所示设备非常相似，只是位置控制回路稍有不同。现在开关SW是接在控制信号产生单元38和信号合并单元52之间，它的接线端b接至控制信号产生单元38的输出端，而它的接线端c接至信号合并单元52的输入端50。此外，还加有一个比较单元70，它的第一输入端接至存储单元60的输出端，它的第二输入端接至振荡电路的输出端58，而它的输出端接至开关SW的接线端a。
在校准工作模式，开关SW处于连接b、c的位置，因此可以确定磁道Ta至Tz的位置，并将相应的位置信号存入存储器60。通过振荡电路56和差分电路62闭合的速度控制回路可以提高控制的稳定性，如前面所述。在正常工作模式，在记录和/或重放期间，开关SW也处于连接b、c的位置。在从一条磁道转到另一条磁道期间，开关SW处在连接a、c的位置，从而使磁头初步定位在新的磁道上。
信号合并单元可以具有各种电路结构。其中之一如图7所示。这个电路包括一个加法器75和一个积发器77。输入端50和64分别接至加法器75的两个相应输入端。此外，输入端50还经积分器77接至加法器75，从而实现了PI(比例积分)控制。
因此，本发明涉及在记录或重放期间使磁头相对记录载体上的磁道得到定位的技术。
虽然本发明结合优选实施例作了说明，但应该理解这些实施例都不是限制性的。因此，对于熟悉本技术领域的人员来说，显然可见属于所附权利要求所规定的本发明的专利保护范围之内的种种变型。例如，记录载体可以是纵长型的，也可以是圆盘型的。跟踪信号也不必非是正弦波，也可以是其他波形。此外，在图4和6所示的实施例中，差分电路62可以用微分单元来代替，如果速度控制回路完全用模拟形式实现的话。
在以下列出的相关资料表中，以本申请者名义最近提出但尚未公布的有关为了记录和重放使磁头相对多条磁道定位的其他专利申请有EP专利申请No.95203028.6(D3)，EP专利申请NO95203029.4(D4)，以及EP专利申请No.95203192.0(D5)。
相关资料(D1)USP4.318141(D2)EP专利申请No.95202926.2(PHN15.570)，95年10月30日提交(D3)EP专利申请No.95203028.6(PHN15.543)，95年11月8日提交(D4)EP专利申请No.95203029.4(PHN15.545)，95年11月8日提交(D5)EP专利申请No.95203192.0(PHN15.563)
权利要求
1.一种使一个磁头相对在记录载体上纵向相互平行延伸的多条磁道定位的设备，所述多条磁道中的第一和第二磁道上录有第一和第二跟踪信号，而所述多条磁道中的第三和第四磁道上录有第三和第四跟踪信号，所述设备包括读出装置，用来分别从第一、第二、第三和第四磁道上读出第一、第二、第三和第四跟踪信号；控制信号产生装置，用来根据从记录载体上读出的第一和第二跟踪信号产生一个第一控制信号，而根据从记录载体上读出的第三和第四跟踪信号产生一个第二控制信号；以及定位装置，用来使磁头在垂直于所述纵向的横向上移动，所述定位装置具有一个接收所述第一和第二控制信号的输入端，使磁头分别根据所述第一和第二控制信号在所述横向上移动，在第五和第六磁道上定位；所述设备的特征是它还包括检测磁头在所述横向上的位置的位置检测装置，它具有一个输出端，提供磁头分别在所述第五和第六磁道上定位时的第一和第二位置信号，以及存储所述第一和第二位置信号的存储装置，在校准工作模式，控制信号产生装置根据所述第一和第二跟踪信号产生第一控制信号，使磁头在所述第五磁道上定位，存储装置存储所述位置检测装置产生的第一位置信号，控制信号产生装置再根据所述第三和第四跟踪信号产生第二控制信号，使磁头在所述第六磁道上定位，存储装置再存储所述位置检测装置产生的第二位置信号。
2.如权利要求1中所提出的设备，其特征是在所述校准工作模式，控制信号产生装置根据分别从第七和第八磁道上读出的第五和第六跟踪信号产生一个第三控制信号，使磁头在第九磁道上定位，存储装置还存储位置检测装置在磁头在所述第九磁道上定位时产生的第三位置信号。
3.如权利要求1中所提出的设备，其特征是所述设备还包括计算装置，所述计算装置在所述校准工作模式通过内插从第一和第二位置信号计算出与处在第五和第六磁道之间的第九磁道相应的第三位置信号。
4.如在权利要求3中所提出的设备，其特征是存储装置存储所述第三位置信号。
5.如在以上任一权利要求中所提出的设备，其特征是在使磁头从一条磁道转到另一条磁道的工作模式，存储装置向定位装置提供与所述另一条磁道相应的位置信号，以使磁头在所述磁头在所述另一条磁道上初步定位。
6.如在权利要求5中所提出的设备，其特征是转到所述另一条磁道上后，一旦可以得到跟踪信号，控制信号产生装置立即转为根据跟踪信号产生控制信号。
7.如在以上任一权利要求中所提出的设备，其特征是控制信号产生装置除了根据跟踪信号还根据一个差分信号产生控制信号，所述差分信号与位置检测装置在磁头在一条磁道上定位时产生的位置信号的相继两个采样值之差有关。
8.一种在/从一个记录载体上记录和/或重放信息信号的记录和/或重放设备，其特征是所述记录和/或重放设备包括如在以上任一权利要求中所提出的磁头定位设备。
全文摘要
所提出的设备用于使磁头(34)相对记录载体(1)上纵向相互平行延伸的多条磁头(T1,Tn)得到定位。第一和第二磁道(T1,T2)上录有特定频率的第一和第二跟踪信号(S1,S2),而第三和第四磁道(Tn－1,Tn)上录有特定频率的第三和第四跟踪信号(Sn－1,Sn)。这种设备包括:读出跟踪信号的磁头(34),根据第一和第二跟踪信号(S1,S2)产生第一控制信号和根据第二和第四跟踪信号(Sn－1,Sn)产生第二控制信号的控制信号产生装置(36,38)。在垂直所述纵向的横向上移动磁头(34)的定位单元(40,42)具有一个接收所述第一和第二控制信号的输入端,分别根据所述第一和第二控制信号移动磁头,使磁头在第五和第六磁道(Ta,Tz)上定位。检测磁头(34)在所述横向上的位置的位置检测单元(48,49,56)具有一个输出端,提供磁头(34)分别在所述第五和第六磁道(Ta,Tz)定位时的第一和第二位置信号。在校准工作模式,确定所述第五和第六磁道的位置,所产生的第一和第二位置信号存入存储器(60)。
文档编号G11B5/55GK1179849SQ96192856
公开日1998年4月22日 申请日期1996年11月22日 优先权日1996年11月22日
发明者A·霍根豆恩, J·J·卡尔夫斯 申请人:菲利浦电子有限公司