(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に記録されたクロツクパターンを時刻基準として媒体移動に同期したタイミング信号を生成するタイミング発生手段と、
上記タイミング信号に基づいて、上記記録媒体から読み出されるサーボパターンの再生波形のサンプルの代表値に等しい要素を並べた係数ベクトルを生成する係数ベクトル生成手段と、
上記再生波形のサンプルが並べられた信号ベクトルを上記係数ベクトルにより重み付けし、この重み付け結果からヘツド位置を検出するヘツド位置検出器と
を具えることを特徴とするデイスク装置。
【請求項２】
記録媒体上に記録されたクロツクパターンを時刻基準として媒体移動に同期したタイミング信号を生成するタイミング発生手段と、
上記タイミング信号に基づいて、上記記録媒体から読み出されるサーボパターンの再生波形の代表値に等しい波形を生成する波形生成手段と、
上記波形生成手段の生成する波形と上記サーボパターンの再生波形との相互相関値に基づいてヘツド位置を検出するヘツド位置検出器と
を具えることを特徴とするデイスク装置。
【請求項３】
記録媒体上に記録されたクロツクパターンを時刻基準として媒体移動に同期したタイミング信号を生成するタイミング発生手段と、
上記タイミング信号に基づいて、上記記録媒体から読み出されるサーボパターンの再生波形の代表値に等しい波形を生成する波形生成手段と、
上記波形生成手段により生成される波形を時間逆順にしたインパルス応答を持つフイルタと、上記フイルタの出力信号を標本化する標本化器とを用いてヘツド位置を検出するヘツド位置検出器と
を具えることを特徴とするデイスク装置。
【請求項４】
上記重み付けは、上記クロツクパターンについての位相比較用内積演算と時分割共用される
ことを特徴とする請求項１に記載のデイスク装置。
【請求項５】
上記サーボパターンの再生波形は、磁気記録された１つのサーボマークから再生されたダイパルスである
ことを特徴とする請求項４に記載のデイスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例
（１）記録媒体
（２）デイスク装置の構成
（３）位置検出器の構成
（３−１）サーボパターンの再生
（３−１−１）ダイパルス波形
（３−１−２）再生信号の離散振幅検出モデル
（３−１−３）最尤推定法
（３−１−４）離散形最尤振幅推定器
（３−２）デイジタル形最尤振幅推定器構成の位置検出器
（３−３）アナログ形最尤振幅推定器構成の位置検出器
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明はデイスク装置に関し、例えば外部同期型磁気デイスク装置のような高トラツク密度型デイジタル記録再生装置に適用し得る。
【０００３】
【従来の技術】
従来、高トラツク密度型デイジタル記録再生装置においては、ヘツドをトラツク中心に精密に位置合わせするためのサーボ機構を備えている。
例えば磁気デイスクには、バースト状の繰り返し信号であるサーボ・パターン領域（以下、サーボ領域という）がデイスク上にほぼ放射状に数十箇所設けられているものがあるが、磁気デイスク装置はこれらサーボ領域から再生された再生信号のエンベロープレベルを検出することによつてヘツド位置をフイードバツク制御するようになされている。
【０００４】
ところで最近考案されたサンプル・サーボ型磁気デイスク装置では、位置検出用サーボ・パターンの他、サーボ情報の再生やデータの記録／再生のタイミング基準となるクロツク・パターンを数百個のサーボ領域に予め記録した磁気デイスクが用いられている。
このサンプル・サーボ型磁気デイスク装置の特徴は、デイスク回転に精密に同期したクロツクを生成できることであり、そのクロツクによりデイスク面のサーボ・パターン再生信号を正確な時刻において検出することができる効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこの従来用いられているエンベロープレベル検出方式は、特に正確なクロツクを用いなくても位置検出が可能な反面、充分な検出精度を得るためには長いバースト状のサーボ・パターンが必要であるという問題があつた。従つてデイスク面上に多数のサーボ・パターンを配置する磁気デイスクのサンプル・サーボ方式にこの方式を適用しようとすると、データ記録可能領域が減少するためデイスク面の有効利用効率が低下するという問題があつた。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、デイスク回転に精密に同期したクロツクが得られるというサンプル・サーボ方式の特徴を充分に利用し、短いサーボ・パターンから高い位置検出精度を得ることができる位置検出器を具えたデイスク装置を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、記録媒体上に記録されたクロツクパターンを時刻基準として媒体移動に同期したタイミング信号を生成するタイミング発生手段と、タイミング信号に基づいて、記録媒体から読み出されるサーボパターンの再生波形のサンプルの代表値に等しい要素を並べた係数ベクトルを生成する係数ベクトル生成手段と、再生波形のサンプルが並べられた信号ベクトルを係数ベクトルにより重み付けし、この重み付け結果からヘツド位置を検出するヘツド位置検出器とを設けるようにした。
【０００８】
【作用】
振幅が大きくＳ／Ｎ比が良好な部分のみを大きく重み付けすることができるため、ヘツド位置の検出精度を高めることができる。
【０００９】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１０】
（１）記録媒体
図１にサンプル・サーボ型磁気デイスクを示す。磁気デイスク１上には、タイミング情報及びヘツド位置決め用のサーボ情報を記録したサーボ領域が、データ記録用トラツク５を寸断するように等間隔に形成されている。その数はデイスク１周につき約数  １００〜数１０００箇所である。さてサーボ領域にはタイミング情報とサーボ情報が記録されている。
【００１１】
磁気デイスク１の場合、タイミング情報としてクロツク・マーク２が記録されている。クロツク・マーク２はデイスク盤面に精密同期した外部クロツクを生成する放射状のマークである。またサーボ情報としてアドレス・パターン３とヘツド位置信号生成用サーボ・パターン４とが記録されている。
【００１２】
これらのパターンは磁気デイスク１の磁性膜をエツチングなどの手法により一部除去し、残つた部分を磁気ヘツド等により一方向に直流磁化することにより形成される。または凹凸を持つ基板上に磁性膜を形成した磁気記録媒体において、凸部に対応する磁性膜の部分を一方向に磁化することによつても上記パターンは形成できる。
これらのパターンを磁気ヘツドで再生すると、パターンの前縁と後縁にて孤立波形が再生される。
【００１３】
（２）デイスク装置の構成
図２に本発明の位置検出器を利用するサンプル・サーボ機構を有するデイスク装置の全体構成を示す。図２にはまた動作タイミングを与える外部クロツク生成器も同時に記載してある。
デイスク１面上の各サーボ領域６から磁気ヘツド１１により再生された信号は、ヘツドアンプ１２により増幅され、外部クロツク生成器１３、アドレス検出器１４及び位置検出器１５に与えられる。この位置検出器１５が本発明の主要回路である。
【００１４】
外部クロツク生成器１３は、サーボ領域中のクロツク・マーク再生波形に基づきデイスク盤面に精密同期した外部クロツクを生成する。
アドレス検出器１４はアドレス・パターン再生信号からトラツク・アドレスを検出し、位置検出器１５はサーボ・パターン再生信号からヘツド位置を検出する。これらサーボ情報検出器は、上記外部クロツクＣＫに同期して動作する。
【００１５】
検出されたトラツク・アドレス及び位置信号は、サーボ制御器１６に入力される。サーボ制御器１６はこれらの情報に基づいて、ＰＩＤ制御（比例／積分／微分）等の制御原理に従つて駆動アンプ１７を介してヘツド・アクチユエータ（ボイスコイル形モータ）１８の駆動電流を制御し、ヘツド中心が常に記録トラツク中心に一致するよう制御する。
【００１６】
（３）位置検出器１５の構成
（３−１）サーボ・パターンの再生
（３−１−１）ダイパルス波形
図３はサーボ・パターン４が形成されている領域部分における磁気デイスク１の断面形状とこの部分から再生される信号波形とを表している。図ではサーボ・パターン４の最も単純な実現例として、一つの凸部（ここではサーボマーク４Ａという）のみからなる場合を示す。このサーボマーク４Ａの着磁は、凹部を比較的強い記録磁界により左向きに磁化し、凸部を比較的弱い磁界により右向きに磁化することによつて行われる。
【００１７】
このサーボマーク４Ａを磁気ヘツド１１で再生すると、マーク左端の磁化反転部から正極性の孤立波形が再生され、マーク右端部からは負極性の孤立波形が再生される。この二つの孤立波形が相互に干渉することにより、いわゆるダイパルス波形Ｓ１が形成される。
因に磁性膜１Ｂをマーク部分のみ残し、それ以外の部分はエツチングにより除去し、全体を右向きに着磁することによつて形成した図４のサーボマーク４Ａにおいても同様なダイパルス波形が再生される。
【００１８】
さて実際のサーボ・パターン４は図５に示すように形成されている。サーボ・パターン４はそれぞれトラツクピツチとほぼ等しい幅をもつ４つのパターンＸ、Ｙ、Ａ、Ｂでなる。因にこれら４つのパターンＸ、Ｙ、Ａ、Ｂを用いたヘツド位置検出は従来形の磁気デイスクで行われていた方法と類似している。
パターンＡ、Ｂは相互に１トラツクピツチだけずれて配置され、パターンＸ、Ｙも同様である。パターンＡ、Ｂはヘツド位置の直接検出のために用いられ、パターンＡの再生信号振幅ＳＡとパターンＢの再生信号振幅ＳＢとの差分信号ＳＡ−ＳＢが再生ヘツドの位置を表す位置信号となる。
【００１９】
またパターンＸの再生信号振幅ＳＸとパターンＹの再生信号振幅ＳＹの差分信号ＳＸ−ＳＹのゼロクロス点は、上記位置信号の折り返し点を示す。従つて差分信号ＳＡ−ＳＢとＳＸ−ＳＹとを組み合わせて用いることにより広範囲に変化するヘツド位置であつても直線的に検出可能である。ただしこの位置検出方法による検出精度はサーボ・パターン４の再生信号振幅の検出精度により支配されるので、高精度の振幅検出器が必要である。
【００２０】
（３−１−２）再生信号の離散振幅検出モデル
図６にサーボ・パターン４から再生される再生信号の振幅検出モデルを示す。振幅検出器の入力（観測対象）ｚ（ｔ）  は信号ｓ（ｔ）  と観測ノイズｎ（ｔ）  の和で与えられる。
さて２値飽和磁気記録における再生信号振幅は記録パターン直上に位置する再生ヘツドの有効再生幅に比例する。よつて以下では、再生信号ｓ（ｔ）  はサーボ・パターン４に対する再生ヘツドのオフトラツク量に反比例する振幅レベルＡを持つダイパルス波形ｄ（ｔ，Ａ）  とする。また観測ノイズｎ（ｔ）  は、メデイアノイズ、ヘツドノイズ、アンプノイズ等を成分とするので白色ガウス性雑音とみなすことができる。
【００２１】
さてすでに述べたように、ダイパルス波形ｄ（ｔ，Ａ）  はマーク両端から得られる再生孤立波形の差分であり、一つの孤立波形を２値飽和磁気記録で一般的に用いられるローレンツ（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ）形波形としてモデル化すると、この観測対象ｚ（ｔ）  は、次式
【数１】
0003589361.tif 000002
で表現される。
ただしｄ０（ｔ）は単位振幅（ピーク値  １．０）のローレンツ（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ）波形ｈ（ｔ）  の差分であり、ｄ０（ｔ）のピーク値は必ずしも１．０  ではなく、サーボマーク長Ｔｍ  の関数である。
【００２２】
さてローレンツ（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ）形波形のスペクトラムは周波数が高くなるに従つて指数関数的に減衰し、例えば〔  ０，２／ＰＷ５０〕の帯域内に  ９９．９９９  〔％〕の電力が含まれることが示せる。
従つてその差分であるダイパルスも帯域制限波形であり、［０，Ｂ］＝〔  ０，２／ＰＷ５０〕の帯域内部に殆どの電力が含まれるので、サンプリング定理により１／２Ｂ毎に標本化することができる。またダイパルスはパルス中心から離れるに従い急速に振幅が減衰するので、有限時間長内部に殆どの電力が集中した信号である。よつて有限個のサンプルを並べた有限次元ベクトルによりダイパルスを表現することができる。
【００２３】
従つて観測対象ｚ（ｔ）  は有限帯域幅［０，Ｂ］  に制限することができるので、観測ノイズｎ（ｔ）  も１／２Ｂ毎にサンプリングでき、有限個のサンプルｎｉ  を並べた有限次元ベクトルで表現できる。
このように時間関数をベクトル表現すれば、観測対象は次のベクトルとなる。
【数２】
0003589361.tif 000003
ここでｚは有限時間  −Ｔ／２  ≦  ｔ≦  Ｔ／２における観測対象時間波形ｚ（ｔ）  をＴｓ＝１／２Ｂ毎に標本化し、さらに振幅を規格化したものである。
このときｚは、次式
【数３】
0003589361.tif 000004
となる。
【００２４】
（３−１−３）最尤推定法
本発明の振幅検出器はガウス性ノイズである観測ノイズの存在下で、確定的パラメータである信号振幅を精度良く検出することが目的なので、統計的パラメータ推定理論における最尤推定法（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  、ＭＬＥ）が好適である。確率を最大にするパラメータＡを探索する演算子をｍａｘ−１と記すことにより、最尤推定法による信号振幅Ａの推定規範は、次式で表される。
【数４】
0003589361.tif 000005
ここでｐ（ｚ｜Ａ）はパラメータＡを条件とする観測対象ベクトルｚの確率密度関数である。
【００２５】
各成分についての確率密度関数は、σｎ  を観測ノイズの標準偏差として、次式で与えられる。
【数５】
0003589361.tif 000006
ここで観測ノイズは、有限帯域幅［０，Ｂ］  に一様に電力スペクトラムが分布する帯域制限白色ガウス性ノイズなので、１／２Ｂのサンプリング時刻毎に標本化されたサンプルは相互に相関がなく独立で、しかも同一の確率密度関数で記述される。
よつて観測対象ベクトル全体の確率密度関数は、次式で与えられる。
【数６】
0003589361.tif 000007
【００２６】
ところで自然対数の単調増加性を用いれば、ＭＬＥ  規範式は、次式と同値である。
【数７】
0003589361.tif 000008
よつて（７）式に（６）式を代入すれば、次式が得られる。
【数８】
0003589361.tif 000009
ここで右辺第１項はパラメータＡによらない定数であり、右辺第２項の符号は必ず負であるから、最終的にＭＬＥ  は次式と同値になる。
【数９】
0003589361.tif 000010
【００２７】
さて推定対象パラメータである振幅値が線形分離可能で、ｓ（Ａ）＝Ａ・ｓ０  の場合、（９）式は、次式
【数１０】
0003589361.tif 000011
となる。
ここでＡについて微分すると、最小値を与えるＡは、次式
【数１１】
0003589361.tif 000012
として与えられる。ここでｓ０  はあらかじめ知られている規格化信号ベクトルである。
【００２８】
さてｓ０Ｔ・ｓ０は既知のスカラー量であるので、第二項はあらかじめ推定前に用意可能なベクトルであり、参照ベクトルｃと記す。図７に参照ベクトルｃの例を示す。
従つて、観測対象ベクトルｚと参照ベクトルｃの内積計算を行えば、最尤推定法による信号振幅推定が行える。以下では、これを離散形最尤振幅推定器と呼ぶ。
【００２９】
（３−１−４）離散形最尤振幅推定器
離散形最尤振幅推定器の作用は次のように説明できる。参照ベクトルは観測対象ベクトルと同形状であり、観測対象信号の振幅が大きくＳ／Ｎが良い部分を大きく重み付けし、振幅が小さくＳ／Ｎを悪い部分は小さく重み付けする。
この作用があるため、これらの重み付け結果を総和することにより、観測対象信号全体から最も精度良く振幅を推定することができる。
【００３０】
ここではダイパルス用デイジタル形最尤振幅推定器の振幅推定結果の平均と分散を計算し、推定精度および推定器の構成が精度に及ぼす影響を明らかにする。サーボ・パターン４から再生されたダイパルス形再生信号の振幅を推定するデイジタル形最尤振幅推定器は、次式で表される。
【数１２】
0003589361.tif 000013
ここで集合平均演算子をＥ〔・〕と記するとき、
観測ノイズの平均値はゼロ、すなわちＥ〔ｎ〕＝０なので、（１２）式は次式となる。
【数１３】
0003589361.tif 000014
よつて振幅推定結果の集合平均は真の振幅値に等しく、いわゆる不偏性が成り立つ。
【００３１】
一方、振幅推定結果の分散は次式と表すことができる。
【数１４】
0003589361.tif 000015
ここで観測ノイズのＰＳＤはＮ０  ／２＝σｎ  ２  ／２Ｂなので、最終的に分散は次式で表現される。
【数１５】
0003589361.tif 000016
【００３２】
さて（１５）式で、分母をＧと定義すると、これは推定器の振幅推定精度の改善度を示す指標である。
推定精度を平均値と標準偏差（分散の平方根）の比（Ｓ／Ｎ）で定義すると、推定精度は次式
【数１６】
0003589361.tif 000017
となり、入力の観測対象信号ｚ（ｔ）  のＳ／ＮであるＡ／σｎと比較して、Ｇの平方根の推定精度改善が得られる。
【００３３】
ところで（１）式と（３）式から参照ベクトルｄ０の要素は、ダイパルス波形サンプルを振幅規格化したものであるが、次式に示すように、改善利得Ｇは規格化前参照信号波形の各サンプルの自乗総和に等しい。
ただし推定精度改善利得は、半値幅ＰＷ５０、サーボマーク長Ｔｍ  及び離散形最尤振幅推定器の次数Ｎの関数であるので、新たに｛Ｇ（ＰＷ５０，Ｔｍ，Ｎ）｝と記す。
【数１７】
0003589361.tif 000018
【００３４】
次に図８を用いてデイジタル形最尤振幅推定器の次数が推定精度改善利得に及ぼす影響を示す。改善利得はデイジタル形最尤振幅推定器の次数がある程度以上になれば飽和する。
例えばＴｍ  ＝ＰＷ５０の場合は、８次以上の次数があればほぼ上限の改善利得が得られる。しかしサーボ・マーク長が長い場合には観測対象波形が長くなるため、デイジタル形最尤振幅推定器の次数も多く必要である。
例えばＴｍ  ＝２・ＰＷ５０の場合は、１２次程度が必要である。
【００３５】
次に図９に、サーボ・マーク長が推定精度改善利得に及ぼす影響を示す。マーク長が短い場合にはマーク両端からの孤立再生波形の干渉が大きくなりダイパルスの信号エネルギーが減少するため、推定精度は悪い。例えば図９において、Ｔｍ  ＜ＰＷ５０／２の領域では、改善利得はおよそ１よりも小さくなる。これは孤立波のピーク値をサンプルするという最も簡単な振幅検出法に比べて精度が劣ることを意味するので、本発明の本来の性能発揮のためには、少なくともＴｍ  ＞ＰＷ５０／２を満たす長さのマーク長が必要である。
【００３６】
マーク長を長くすると改善利得は増大するが、ある程度のマーク長以上で飽和する。ただし図９から、マーク長を半値幅の２倍以上にしても精度改善の度合いは小さい。
以上の結果に従つて、本実施例ではマーク長を半値幅の２倍とし、かつデイジタルマツチドフイルタ（ＤＭＦ）の次数を１２に設定している。
【００３７】
（３−２）デイジタル形最尤振幅推定器構成の位置検出器
図１０に、本発明の主要回路である位置検出器を最も良く表すデイジタル形最尤振幅推定器２１の構成を示す。またこのデイジタル形最尤振幅推定器２１の動作タイミングを図１１に示す。
ここでは半値幅の約２倍の長さを持つマークから成るサーボ・パターン４がＡ、Ｂ、Ｘ、Ｙの４種類用意されており、再生ヘツド１１がトラツクＴＲｎ  の直上に位置する場合について、デイジタル形最尤振幅推定器２１の動作を説明する。
【００３８】
デイジタル形最尤振幅推定器２１には、図示しない外部クロツク生成器１３から媒体に精密同期したクロツクＣＫ及びサーボ領域６の先頭部を示すタイミングパルスＳＲＥＳＥＴ  が供給される。
デイジタル形最尤振幅推定器２１はタイミング発生器２２にクロツクＣＬとタイミングパルスＳＲＥＳＥＴ  を入力し、このタイミング発生器２２によつてデイジタル形最尤振幅推定器２１の各部で必要な各種タイミング信号を発生する。
【００３９】
各サーボ・パターン４から再生された再生信号ｓ（ｔ）  に観測ノイズｎ（ｔ）  が重畳した波形ｚ（ｔ）  は、Ａ／Ｄ変換器２３によつて標本化されかつ量子化され、語長６ビツトのデイジタル信号ｚｋ  に変換される。このデイジタル信号ｚｋ  は係数メモリ２４に予め記憶してある係数ｃｋ  と乗算器２５において順次掛け合わされる。
因に係数メモリ２４には、各サーボ・パターン４から得られる再生信号ｓ（ｔ）  の出現に同期して参照ベクトルｃの要素が順次出力できるよう、クロツクＣＫに同期したアドレスがアドレス生成器２６より順次与えられるようになされている。
【００４０】
例えばアドレス生成器２６は、サーボ領域６の先頭部におけるパターンＸの予想出現時間内にアドレス０、１、２、３、……１１、１２を１クロツク毎に順次生成し、係数メモリ２４に与える。
このとき係数メモリ２４は、これらのアドレスに予め記憶されている係数ｃ０  、ｃ１  、ｃ２  、……ｃ１１、ｃ１２を順次読み出し、乗算器２５に与える。
同様に、パターンＹ、Ａ、Ｂに対しても全く同じアドレス０、１、２、３、……１１、１２を繰り返して生成し、全く同じ係数ｃ０  、ｃ１  、ｃ２  、……ｃ１１、ｃ１２を順次読み出し、乗算器２５に与える。
【００４１】
乗算器２５はこれらの係数ｃにより観測信号であるデイジタル信号ｚｋ  を重み付け、累加算器２７に出力する。
このとき累加算器２７のレジスタは予め推定開始前にクリアパルスによりクリアされている。
累加算器２７は重み付けられた観測信号を順次累加算し、サーボ・パターン単位で総和をとる。その結果はレジスタによりラツチされ、サーボ制御部へ出力される。
【００４２】
例えばパターンＸの振幅推定結果がレジスタ２８によりラツチされる。図１１の場合、再生ヘツド１１はパターンＸからはずれているため、パターンＸの振幅推定結果は０である。パターンＸでの振幅推定が終了した後、累加算器２７はクリアパルスによりクリアされる。続いて次のパターンＹの観測信号に対する係数ｃの乗算と累加算器が始まり、振幅推定結果はレジスタ２９によりラツチされる。
また同様の動作がパターンＡとパターンＢに対して繰り返され、１つのサーボ領域における位置検出動作が終了する。
【００４３】
このようにサーボ領域内の各サーボ・パターン（Ｘ、Ｙ、Ａ、Ｂ）は、トラツク長手方向（媒体移動方向）に沿つて時分割多重配置されているので、１つの振幅推定器を各パターン間で時分割共用することができる。さらに磁気デイスクドライブにおける典型的設計例では、図１０におけるＡ／Ｄ変換器２３の信号語長は８ビツト、係数乗算丸め語長は１０ビツトであり、デイジタル形最尤振幅推定器２１の出力語長を８ビツト程度にすれば、語長制限又はデイジタル演算精度による推定精度劣化は無視できるので、位置検出器１５は比較的小さな回路規模で実現できる。
【００４４】
さらにデイスク１周時間の内にサーボ領域６が占める割合は、通常５〔％〕程度であり、位置信号検出は厳密にリアルタイムである必要はなく、サーボ制御ループの特性が劣化しない程度であれば、多少の演算遅延時間の増加は問題ではない。
またクロツク周波数が高すぎるために、乗算器２５や累加算器２７の演算時間が間に合わない場合には、各パターンＸ、Ｙ、Ａ、Ｂの再生波形サンプルを一旦ＦＩＦＯバツフアメモリ等に蓄積し、その後でゆつくり内積演算処理を行う構成とすることも可能である。
【００４５】
また特に磁気デイスク装置においては、トラツク存在半径によつて再生波形の半値幅が変化する場合がある。この場合には、デイスク面を複数のゾーンに分割し、上記最尤振幅推定器の係数メモリ２４に、各ゾーンにおける代表的半値幅を想定した複数の参照波形を予め記憶しておけば良い。
ヘツド位置決め時には位置決め目標トラツクの前記ゾーンの番号は予めサーボ制御部において知り得るので、当該ゾーンに対応した参照波形ベクトルを読み出せるように係数メモリ２４にアドレスを与えることにより、常にほぼ最適な参照波形ベクトルを用いて精度良く振幅推定を行える。
【００４６】
以上の構成によれば、統計的パラメータ推定理論における最尤推定法によるヘツド位置推定を実現できるので、位置推定誤差をほぼ理論限界値まで小さくすることができる。
このため短いサーボ・パターンで必要充分な位置検出精度が得られ、サーボ領域数が数百におよぶ外部クロツク型磁気デイスク装置においてもサーボ領域の占有率を比較的小さく保つことができ、デイスク面の利用効率改善に役立てることができる。
【００４７】
また通常、高トラツク密度においてはサーボ・パターン幅が狭くなるためサーボ・パターン再生信号のＳ／Ｎが低くなるが、以上の構成によれば、低い再生信号Ｓ／Ｎに対しても充分な位置検出精度が得られる。これにより磁気記録装置の高トラツク密度化を実現できる。
さらに位置検出器を比較的簡単なデイジタル信号処理回路で実現できるので、ＬＳＩ化に適し、また無調整化が可能であるので、記録装置の小型無調整化を実現できる。
【００４８】
さて上記実施例では、サーボ・パターン再生波形をダイパルスとする場合について説明したが、その他の波形である場合にも本発明は有効である。特に、１つの磁化反転又はマーク端から再生された孤立再生波形を対象とする場合にも好適である。
ところで本発明で前提としているサンプル・サーボ形記録装置で必要な精密クロツクの生成手段として、媒体上クロツク・マークの再生波形サンプルの線形結合により位相比較を行うクロツク生成器が、本発明者によつて考案されている。
【００４９】
クロツク・マーク４と各サーボ・パターンがトラツク長手方向に時分割多重配置されていること、さらに上記位相比較器は上記サーボ・パターン用デイジタル形最尤振幅推定器と同一の構造を持つことを利用すれば、１つの内積演算器を両用途に時分割共用可能である。例えば図１０において、係数メモリ２４の内部に別途クロツク・マーク用係数ベクトルを用意し、クロツク・マーク出現時間には同係数ベクトルを読み出して内積演算し、その結果をレジスタ３２にラツチすれば、位相比較結果θＭＬＥ  が得られる。このような構成とすることにより、サンプル・サーボ形記録装置に必要な回路規模を大きく削減することができる。
【００５０】
（３−３）アナログ形最尤振幅推定器構成の位置検出器
さて（９）式において、サンプリング間隔を無限小にする極限操作を行うと、次式
【数１８】
0003589361.tif 000019
の連続時間表現式を得ることができる。ただし積分区間長Ｔは、観測対象波形のエネルギーのほとんどが含まれる充分長い区間とする。
右辺の積分は、振幅Ａについての微分がゼロになる時に最小になる。すなわち、次式である。
【数１９】
0003589361.tif 000020
【００５１】
さてダイパルス振幅を推定する場合には、この式にｓ（ｔ，Ａ）  ＝Ａ・ｄ０（ｔ）を代入し、Ａについて解けば、最尤推定振幅値ＡＭＬＥを次式のように求めることができる。
【数２０】
0003589361.tif 000021
ここで分母は、ダイパルス波形の２乗という既知の関数の定積分であり、波形のエネルギーを表すので、定数ＣＭＬＥと記せる。結局、
【数２１】
0003589361.tif 000022
によつて、観測対象波形の平均値に比例する参照波形を乗じて積分すれば、最尤振幅推定が実行できる。これをアナログ形最尤振幅推定器とよび、原理図を図１２に示す。この演算は、観測対象波形と参照波形の相互相関最大値の計算とも言い換えられる。
【００５２】
また良く知られているように、この最尤振幅推定結果は、次式に示すアナログマツチドフイルタ（ＡＭＦ）の出力を標本化することによつても得られる。
【数２２】
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さてアナログマツチドフイルタ（ＡＭＦ）の出力を時刻ｔ＝Ｔで標本化すると、次式
【数２３】
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より（２１）式の結果と同じ振幅推定結果が得られる。
従つて（２２）式から前記参照波形の時間を逆にしたインパルス応答を持つアナログ・フイルタとサンプル・ホールダとを設けることによつても、最尤推定法に基づく高精度振幅推定を行うことができる。
【００５３】
図１３にアナログ形最尤振幅推定器４１の構成を示す。外部クロツク生成器１３から与えられたクロツクＣＫ及びサーボ領域６の先頭を示すタイミングパルスＳＲＥＳＥＴ  はタイミング発生器４２に入力される。タイミング発生器４２はこれらに同期してアナログ形最尤振幅推定器４１に必要な各種タイミング信号を発生する。
アドレス生成器４３はクロツクＣＫに同期してアドレス０、１、２、……、１１、１２を順次生成し、参照波形メモリ４４に与える。
【００５４】
この参照波形メモリ４４から予め記憶されたサーボ・パターン振幅検出用参照ベクトル要素が順次読み出され、Ｄ／Ａ変換器４５及びローパスフイルタ４６によつて、アナログ参照波形に変換される。
媒体から再生されたサーボ・パターン再生波形は、アナログ乗算器４７においてアナログ参照波形と乗ぜられる。
【００５５】
その出力はアナログ積分器４８によつて積分され、積分終了値がサンプル・ホールダ４９に保持されて、例えばサーボ・パターンＸの振幅推定値ＸＭＬＥ  が得られる。他のパターンＹ、Ａ、Ｂにおいても同様の演算が行われ、振幅が推定される。デイジタル形と同様にアナログ形最尤振幅推定器４１においても、各パターン間で推定のための演算は同一の回路（乗算器、積分器、参照波形生成器）を時分割共用して行われる。
【００５６】
そのためアナログ積分器４８は、１つのパターンでの積分が終わる度にデイスチヤージパルスによつて積分値を０に設定される。また各サンプル・ホールダ４９〜５２に与えるサンプル・タイミング・パルスＥＮＸ  、ＥＮＹ  、ＥＮＡ  、ＥＮＢ  は、デイジタル形最尤振幅推定器の動作タイミングを示した図１１で与えられたものと同じである。
【００５７】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、統計的パラメータ推定理論における最尤推定法によるヘツド位置推定により、振幅が大きくＳ／Ｎ比が良好な部分のみを大きく重み付けすることができるため、位置推定誤差をほぼ理論限界値まで小さくすることができる。これによりサーボパターンの短い記録媒体から高い精度で位置を検出できるデイスク装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気デイスク上に設けられるサーボ・パターンの一例を示す略線図である。
【図２】本発明によるデイスク装置の一実施例を示すブロツク図である。
【図３】凹凸をもつ基板上に形成されたサーボ・パターンとその再生波形であるダイパルス波形を示す略線図である。
【図４】磁性膜のエツチングによつて形成されたサーボパターンを示す略線図である。
【図５】サーボ・パターン再生信号振幅に基づくヘツド位置の検出原理の説明に供する信号波形図である。
【図６】離散形最尤位置推定器（ＤＭＦ）の原理説明に供する略線図である。
【図７】最尤位置推定のために用いられる係数ベクトルの一例を示す信号波形図である。
【図８】離散形最尤位置推定器（ＤＭＦ）の次数が推定精度改善利得に及ぼす影響を示す略線図である。
【図９】サーボ・マーク長が推定精度改善利得に及ぼす影響を示す略線図である。
【図１０】デイジタル形最尤位置推定器の構成を示すブロツク図である。
【図１１】デイジタル形最尤位置推定器の動作タイミングを示す信号波形図である。
【図１２】連続形最尤位置推定器の原理説明に供する略線図である。
【図１３】アナログ形最尤位置推定器の構成を示すブロツク図である。
【符号の説明】
１……磁気デイスク、１Ａ……基板、１Ｂ……磁性層、２……クロツクマーク、３……アドレスパターン、４……サーボパターン、５……記録トラツク、６……サーボ領域、７……データ領域、１１……磁気ヘツド、１２……ヘツドアンプ、１３……外部クロツク生成器、１４……アドレス検出器、１５……位置検出器、１６……サーボ制御器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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