专利名称：浮起高度测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种盘驱动头的浮起高度的测量装置及测量方法。
背景技术：
通常已经采用了诸如光学干涉的各种方法来测量用于盘驱动的读取头距记录面(即，磁层)的浮起高度。
在通过利用简单的输出振幅(例如，称为TAA(轨道平均振幅；即，轨道一周的平均振幅)的常规技术)等来测量读取头在轨道上的浮起高度的情况下，测量误差可能是由于读取头的偏轨位移导致的输出变化以及/或者输出灵敏度的长期变化造成的。
为了解决上述问题，提出了一种称作三谐波方法的方法，用来测量读取头的浮起高度。三谐波方法是这样一种方法，其用来记录特定磁象(例如，“1，1，1，1，0，0”)以预先包括硬盘中的波的一次谐波分量和三次谐波分量，并且通过读取磁象的分量振幅比来测量读取头浮起高度。
然而，上述三谐波方法需要预先将专用磁象写入硬盘中作为读取头浮起高度的测量对象的处理，由此面临处理增多的问题。另一个问题是，由于上述专用磁象占据了硬盘产品的记录区的一部分，所以硬盘产品的有效记录区减少了。
鉴于上述问题，本发明致力于提供一种装置及相关方法和程序，其能够提供一种新的无需专用磁象的对读取头浮起高度的测量。
发明内容
图1是与根据本发明的读取头浮起高度的测量原理相关的说明图。盘驱动器内的读取头从硬盘的记录面读取信息，使得信号重放单元100接收到该信息以重放信号。然后将该信号发送至滤波器单元110以进行滤波。将经滤波的信号发送至振幅检测单元120，振幅检测单元120接着检测信号在预定测量间隔内的最大振幅、接近最大振幅的代表值或者平均振幅。在最后阶段，计算单元130通过利用信号的上述最大振幅、接近最大振幅的代表值或者平均振幅来计算读取头的浮起高度。
图2是示出用来描述由计算单元130执行的计算的硬盘结构的概略的图。需要注意的是，此处描述采用平面磁化硬盘作为示例，然而本发明并不受限于该示例，而是可应用于其他类型的硬盘(例如，垂直磁化硬盘)。
盘驱动器包括读取头200和盘片(platter)(此处未示出)。连接到读取头200的有读取头元件202(即，用于执行读取的部件)、写入头元件(此处未示出)以及链接到支撑读取头的臂的读取头滑动器204。在盘片的表面上具有磁层210，在磁层210上写入各极性的磁象以对应于位“0”或“1”。也就是说，在图2所示的磁层210上存在有“N←S”磁象212和“S→N”磁象214，各磁场取向为读取头和磁层的相对走行方向的正向或反向。“N←S”磁象212和“S→N”磁象214以相同极性彼此面对的点对应于位“1”，而另一个点对应于位“0”。此外，在“N←S”磁象212与“S→N”磁象214之间存在有过渡位置216(注意，为了使描述易于理解，在图2中夸大地绘出过渡位置216的长度(即，过渡长度))。过渡位置216是位于“N←S”磁象212的边缘的过渡部分(长度为a)和位于“S→N”磁象214的边缘的过渡部分(长度为a)的总和，因此过渡长度为2a。需要注意的是，尽管为简便起见将各磁象的长度绘出为固定的，但是各极性图案的实际长度可以不同。同时，其他的定义为δ，磁层210的厚度；d，从读取头元件202到磁层210的厚度中心的距离(即，磁间距)；以及读取头浮起高度FH，从读取头元件202到磁层210的表面的距离。尽管为简便起见上述描述中的描绘忽略了磁膜上的保护膜和润滑剂，但是严格说来，实际的d和FH都加上了这些的厚度。
利用上述定义，通过下面的表达式(1)来执行根据本发明的对读取头浮起高度的计算
FH=FH0+k·n·λn2π(n-1)·ln{(V1/Vn)(V1/Vn)0}...(1)]]>其中，k为校正系数，n为用于计算的信号的谐波分量的阶次，λn为该信号的n次谐波分量的波长，V1是该信号的一次谐波分量的振幅，Vn是该信号的n次谐波分量的振幅。并且，FH0是读取头与磁层之间的距离的初始值(即，基准浮起高度)，例如其可被定义为当读取头向下接触到磁层时的浮起高度(即，零)。(V1/Vn)0为V1/Vn取基准浮起高度时的初始值。校正系数k还可以通过实际测量来获得，并且改变k值使得可以应用于垂直磁化硬盘。
本发明提供的一种浮起高度测量装置，包括信号重放单元，用于重放来自读取头的信号；滤波器单元，连接到所述信号重放单元，用于对经重放的信号进行滤波；振幅检测单元，连接到多个滤波器单元中的每一个，用于从经滤波的重放信号中检测最大振幅或接近最大振幅的代表值；以及计算单元，用于通过利用所述振幅检测单元检测到的最大振幅或接近最大振幅的代表值来计算盘驱动器内的读取头的浮起高度。
一种根据本发明的用于执行读取头浮起高度测量方法的程序，可以由根据本发明优选实施例的盘驱动器所包括的处理器来执行，或者还可由包括根据本发明实施例的盘驱动器的外部存储装置608来存储，接着如稍后所述将其存储在存储器602中并由处理器600来执行。一种根据本发明的读取头浮起高度测量程序，可由输入装置604输入，或者还可通过利用网络连接装置610存储在存储单元中。
一种根据本发明的装置及相关方法使得可以无需专用磁象来测量读取头浮起高度。
图1是与根据本发明的读取头浮起高度的测量原理相关的说明图；图2是示出硬盘结构的概略的图；图3是示出根据本发明第一实施例的构成的说明图；
图4是例示经重放的信号的曲线图；图5是示出根据本发明第二实施例的构成的说明图；并且图6是用来执行根据本发明的程序的硬件构成的说明图。
具体实施例方式
下面将参照附图来详细描述本发明的优选实施例，然而本发明并不限于所给出的实施例。
<第一实施例>
图3是示出根据本发明第一实施例的构成的说明图。盘驱动器内的读取头从硬盘的记录面读取信息，接着信号重放单元300接收该信息以对信号进行重放。该信号优选地为记录在硬盘上的伺服信息数据(即，伺服信号)或用户数据。从选择频段的自由度的角度来看优选地可重放用户数据，然而这并非对本发明的限制。
接着由对信号执行滤波和检测的处理单元310接收经重放的信号并执行处理。处理单元310包括第一滤波器单元320和第二滤波器单元322，并还包括第一振幅检测单元330、第二振幅检测单元332以及测量间隔设置单元334。通过将第一滤波器单元320和第二滤波器单元322并联连接到信号重放单元300，可以将第一滤波器单元320和第二滤波器单元322布置成用于重放单元300的带通滤波器，在这种情况下，中心频率优选地彼此不同。此外，第二滤波器单元322的中心频率优选地在第一滤波器单元320的中心频率的1.5到5倍的范围内。注意，分别从上述第一和第二滤波器单元的输出中去除了直流(DC)分量。将从第一滤波器单元320和第二滤波器单元322输出的经滤波的信号分别发送至第一振幅检测单元330和第二振幅检测单元332。第一振幅检测单元330根据由测量间隔设置单元334预定的测量间隔，提取通过第一滤波器单元320的信号中的最大值或接近最大值的代表值、或者平均值。测量间隔设置单元334能够通过如下方式定义测量间隔例如通过以每预定时间间隔发送复位信号来进行周期测量，或者通过每隔硬盘的预定间隔发送复位信号来进行周期测量。同时，第二振幅检测单元332根据由测量间隔设置单元334预定的时间间隔提取通过第二滤波器单元322的信号的最大值或接近最大值的代表值、或者平均值。
这里，上述“接近振幅最大值的代表值”是指接近在预定测量间隔内测得的振幅最大值的值。例如，在如果原样采用测得的最大值而不能去除噪声的情况下采用该代表值。为了计算该代表值，第一振幅检测单元330和第二振幅检测单元332中的每一个都能够包括滤波器，该滤波器令包括例如代表值在内的频率范围通过。或者，第一振幅检测单元330和第二振幅检测单元332中的每一个都能够通过执行移动平均计算来计算代表值。另选地，第一振幅检测单元330和第二振幅检测单元332中的每一个都能够使在以振幅的降序对在预定测量间隔内对测得的各振幅值进行排序时可任意决定一定次序的值作为代表值。或者，两个单元中的每一个都能够准备任意表，提取与该表对应的值，并由此使其成为代表值。另选地，这些单元中的每一个都能够通过利用相关技术领域已知的另一任意方法来计算代表值。
在通过重放用户数据来对用户数据进行使用的情况下，尽管由于用户数据是随机的且其内容随对硬盘的使用而变化，所以平均值趋于发生变化，但是在足够长的跨度(例如，一个轨道周长)的大部分情况下存在特定频率分量出现的区域。因此，在从足够长跨度获得的最大值中变化可被抑制到实质可忽略的程度，因此可以稳定地采用其用于计算浮起高度。因此，优选地设最大值或接近该最大值的代表值作为对象用于由第一振幅检测单元330和第二振幅检测单元332执行检测，然而本发明并不限于此。
分别将由第一振幅检测单元330和第二振幅检测单元332检测到的值发送至计算单元340，用于针对各预定测量间隔计算读取头浮起高度。由上述表达式(1)来表示由计算单元340执行的计算。如上所述，振幅检测单元中的每一个都优选地截掉重放信号的相互不同的频率范围。因此，例如第一振幅检测单元330能够设置用来截掉重放信号的一次谐波分量，而第二振幅检测单元332能够设置用来截掉重放信号的三次谐波分量。该结构对应于上述其中在表达式(1)中“n”等于“3”的情况。在这种情况下，利用一次谐波分量与三次谐波分量之比，根据下面的表达式(2)执行计算FH=FH0+k·3·λ34π·ln{(V1/V3)(V1/V3)0}...(2)]]>图4例示了在由测量时间间隔划分的重放信号的谐波分量中一次分量的振幅V1和三次分量的振幅V3。上述方法用于针对时间间隔的各区段，检测最大振幅、接近最大振幅的代表值或者平均振幅，作为用于计算读取头浮起高度的参数。
<第二实施例>
图5是示出了根据本发明第二实施例的构成的说明图。将第二实施例构造为将两个处理单元并联连接到信号重放单元500。第一处理单元510和第二处理单元512分别包括两个滤波器单元、两个振幅检测单元以及一个测量间隔设置单元。这些滤波器单元、振幅检测单元以及测量间隔设置单元允许具有相互不同的设置。例如，第一处理单元510包括第一滤波器单元520和第二滤波器单元522，这两者都是带通滤波器，第二滤波器单元522的中心频率是第一滤波器单元520的中心频率的3.0倍。分别将这两个滤波器单元的相应值V1和V3发送至第一振幅检测单元530和第二振幅检测单元532。然后，第一振幅检测单元530和第二振幅检测单元532分别在例如由测量间隔设置单元534定义的测量间隔内检测最大振幅，并将它们发送至计算单元560。同时，第二处理单元512包括第一滤波器单元540和第二滤波器单元542，这两者都是带通滤波器，第二滤波器单元542的中心频率是第一滤波器单元540的中心频率的3.0倍。分别将这两个滤波器单元的相应值V1和V3发送至第一振幅检测单元550和第二振幅检测单元552。然后，第一振幅检测单元550和第二振幅检测单元552分别在例如由测量间隔设置单元554定义的测量间隔内检测平均振幅，并将它们发送至计算单元560。
计算单元560可被构造为将从第一处理单元510和第二处理单元512获得的参数进行比较，并且例如如果比较得出判定该信号包含大量噪声，则优选选择采用来自提供最大振幅的第一处理单元510的值，而如果比较得出判定该信号包含少量噪声，则采用来自提供平均振幅的第二处理单元512的值。结构可以为使得第一处理单元510和第二处理单元512包括的滤波器的中心频率之比还可以任意改变，从而例如第一处理单元510输出V1与V3之比，而第二处理单元512输出V1与V5之比。
图6是用于执行根据本发明的程序的硬件构成的说明图。在该示例中，处理器600、存储器602、输入装置604、输出装置606、包括根据本发明优选实施例的盘驱动器的外部存储装置608以及网络连接装置610通过总线612互连。将用于实现根据本发明的方法的程序存储在包括根据本发明优选实施例的盘驱动器的外部存储装置608中。并且可利用网络连接装置610将硬件连接到网络，以经由输入装置604和输出装置606来输入并输出根据本发明的程序。另选地，在包括根据本发明优选实施例的盘驱动器的外部存储装置608中包括的处理器能够执行用来实现根据本发明的方法的程序。在这种情况下，可以以独立于根据本发明优选实施例的盘驱动器外部的计算机的方式执行处理。
注意，滤波器单元110可被构造为对重放信号执行模数(A/D)转换，并对其进行傅立叶变换，来在不配置物理的带通滤波器的情况下检测各频率的振幅。还需要注意的是，以上描述采取将数字信号记录到硬盘上的情况，然而本发明还可应用于将模拟信号记录到硬盘上的情况。
根据本发明的装置、方法以及程序使得可以在无需专用磁象的情况下对读取头浮起高度进行测量。
权利要求
1.一种用在包括读取头的盘驱动器内的读取头浮起高度测量装置，包括信号重放单元，用于重放来自读取头的信号；滤波器单元，连接到所述信号重放单元，用于对经重放的信号进行滤波；振幅检测单元，连接到各滤波器单元，用于从经滤波的重放信号中检测最大振幅或接近该最大振幅的代表值；以及计算单元，用于利用由所述振幅检测单元检测的最大振幅或接近该最大振幅的代表值来计算盘驱动器内的读取头的浮起高度。
2.根据权利要求1所述的读取头浮起高度测量装置，其中所述滤波器单元包括第一滤波器单元和第二滤波器单元，它们都连接到所述信号重放单元，用于对所述经重放的信号进行滤波，并且所述振幅检测单元包括与第一滤波器单元相连的第一振幅检测单元，用于从经滤波的重放信号中检测第一最大振幅、与该第一最大振幅接近的代表值或者平均振幅，并且所述振幅检测单元包括与第二滤波器单元相连的第二振幅检测单元，用于从经滤波的重放信号中检测第二最大振幅或与该第二最大振幅接近的代表值，其中所述计算单元利用由第一振幅检测单元检测的第一最大振幅或与该第一最大振幅接近的代表值，并利用由第二振幅检测单元检测的第二最大振幅或与该第二最大振幅接近的代表值，来计算所述盘驱动器内的所述读取头的浮起高度。
3.根据权利要求1所述的读取头浮起高度测量装置，其中所述信号重放单元重放并使用由所述读取头读取的所述硬盘的伺服信息数据或用户数据。
4.根据权利要求2所述的读取头浮起高度测量装置，其中所述第一滤波器单元与所述第二滤波器单元并联连接。
5.根据权利要求1所述的读取头浮起高度测量装置，其中所述滤波器单元为带通滤波器。
6.根据权利要求2所述的读取头浮起高度测量装置，其中所述第一滤波器单元和所述第二滤波器单元是带通滤波器，并且所述第二滤波器单元的中心频率处于所述第一滤波器单元的中心频率的1.5到5.0倍的范围内。
7.根据权利要求3所述的读取头浮起高度测量装置，其中所述第一滤波器单元和所述第二滤波器单元是带通滤波器，并且所述第二滤波器单元的中心频率处于所述第一滤波器单元的中心频率的1.5到5.0倍的范围内。
8.根据权利要求1所述的读取头浮起高度测量装置，其中用于检测所述最大振幅或与所述最大振幅接近的代表值的间隔等于或大于所述硬盘的一个扇区间隔。
9.一种用在包括读取头的盘驱动器内的读取头浮起高度测量装置，包括信号重放单元，用于重放来自读取头的信号；滤波器单元，连接到所述信号重放单元，用于对经重放的信号进行滤波；振幅检测单元，连接到各滤波器单元，用于从经滤波的重放信号中检测平均振幅；以及计算单元，用于利用所述振幅检测单元所检测到的平均振幅来计算盘驱动器内的读取头的浮起高度。
10.一种盘驱动器，包括信号重放单元，用于重放来自读取头的信号；滤波器单元，连接到所述信号重放单元，用于对经重放的信号进行滤波；振幅检测单元，连接到各滤波器单元，用于从经滤波的重放信号中检测最大振幅或接近最大振幅的代表值；以及计算单元，用于利用所述振幅检测单元所检测到的最大振幅或接近该最大振幅的代表值来计算盘驱动器内的读取头的浮起高度。
11.一种盘驱动器，包括信号重放单元，用于重放来自读取头的信号；滤波器单元，连接到所述信号重放单元，用于对经重放的信号进行滤波；振幅检测单元，连接到各滤波器单元，用于从经滤波的重放信号中检测平均振幅；以及计算单元，用于利用由所述振幅检测单元检测到的平均振幅来计算盘驱动器内的读取头的浮起高度。
12.一种读取头浮起高度计算方法，通过利用如下表达式进行计算来根据盘驱动器中记录的信号计算盘驱动器内读取头的浮起高度FH=FH0+k·n·λn2π(n-1)·ln{(V1/Vn)(V1/Vn)0}]]>其中，FH为读取头的浮起高度，FH0为基准浮起高度，k为校正系数，n为用于计算的信号的谐波分量的阶次，λn为信号的n次谐波分量的波长，V1是信号的一次谐波分量的振幅，Vn是信号的n次谐波分量的振幅，(V1/Vn)0为V1/Vn取基准浮起高度时的值。
13.根据权利要求12所述的读取头浮起高度计算方法，其中所述n等于3。
14.根据权利要求12所述的读取头浮起高度计算方法，其中所述信号为重放的伺服信息数据或重放的用户数据。
15.根据权利要求12所述的读取头浮起高度计算方法，其中通过使用至少两个带通滤波器来对所述信号进行滤波，以获得所述V1和所述Vn。
16.根据权利要求12所述的读取头浮起高度计算方法，其中所述V1和Vn是所述信号的最大振幅、接近该最大振幅的代表值或者平均振幅。
全文摘要
浮起高度测量装置及测量方法。提供了一种新的用于无需特定磁象而测量读取头的浮起高度的装置，即，一种用在包括读取头的盘驱动器内的读取头浮起高度测量装置，包括信号重放单元(300)，用于重放来自读取头的信号；滤波器单元(320，322)，连接到所述信号重放单元，用于对经重放的信号进行滤波；振幅检测单元(330，332)，连接到多个滤波器单元中的每一个，用于从经滤波的重放信号中检测最大振幅或接近该最大振幅的代表值；以及计算单元(340)，用于利用所述振幅检测单元所检测到的最大振幅或接近该最大振幅的代表值来计算盘驱动器内的读取头的浮起高度。
文档编号G11B21/21GK101034551SQ200610107858
公开日2007年9月12日 申请日期2006年7月26日 优先权日2006年3月9日
发明者今村孝浩, 横畑徹 申请人:富士通株式会社