JPH04344375A - ディジタル磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル磁気記録
再生装置、特に、磁気記録再生時におけるトラック間ク
ロストーク成分の抑圧処理を行なうディジタル磁気記録
再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロッピィディスク装置（ＦＤＤ）、ハ
ードディスク装置（ＨＤＤ）等のディジタル磁気記録再
生装置における読み出しエラーの発生原因として、トラ
ック間クロストーク（以下、単に「クロストーク」とい
う）がある。

【０００３】クロストークは、隣接トラックからの磁界
が再生ヘッドの側面から主トラックの磁界に混入するこ
とによって発生する。図９は、上述のクロストーク発生
の様子を示す説明図である。ここで、Δはオフトラック
量、つまり、トラッキングエラー、Ｗはトラック幅、Ｐ
はトラックピッチ、ｇは各トラック間に設けられたガー
ドバンド幅、Ｔｏは主トラック、ＴｌとＴｒは主トラッ
クＴｏの左右に隣接するトラックである。

【０００４】従来の磁気ディスク装置等においては、上
述のクロストークが充分小さな値となるようにオフトラ
ック量Δ、トラックピッチＰ、トラック幅Ｗ、ガードバ
ンド幅ｇ等が定められていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、磁気記録の高
密度化に伴うトラックピッチＰ、トラック幅Ｗ、ガード
バンド幅ｇの縮小は、混入するクロストーク成分の増加
をもたらすため、磁気記録の充分な高密度化が達成でき
ないという課題があった。

【０００６】また、このクロストーク成分は、オフトラ
ック量Δにも依存するため、トラックピッチＰ、トラッ
ク幅Ｗ、ガードバンド幅ｇの縮小に伴い、このオフトラ
ック量Δも小さくせねばならず、ヘッド位置決め制御系
に過酷な性能が要求されるという課題があった。

【０００７】更に、主トラックＴｏおよび隣接する左右
トラックＴｌ，Ｔｒの真上にそれぞれ再生ヘッドを設け
、主トラックＴｏの信号から隣接トラックＴｌ，Ｔｒの
信号を差し引くことにより、クロストーク成分をキャン
セルすることも考えられるが、この場合には再生ヘッド
が３個必要となり、これに伴いヘッドアンプ等も３個必
要となり、更に、ヘッド位置検出機構が別途必要となる
等の欠点があった。

【０００８】そこで、この発明は、主トラックＴｏの真
上に一対の再生ヘッドを設け、一対の再生ヘッドからの
信号を処理することにより、隣接トラックから混入する
クロストーク成分の抑圧ができるディジタル磁気記録再
生装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、一つのデータトラックに対し
て一体に位置制御される一対のヘッドと、この一対のヘ
ッドからの両再生信号に基づいてヘッド位置信号を生成
するエンベロープ検波回路とを有するディジタル磁気記
録再生装置において、エンベロープ検波回路からのヘッ
ド位置信号に基づいて、一対のヘッドからの両再生信号
中のクロストーク成分を抑圧する手段を設けたことを特
徴とするものである。

【００１０】

【作用】この発明の一実施例を示す図１（Ａ）において
、一対の再生ヘッド３，４は、スライダー２上に一体に
配設され、図示しないヘッド位置決め制御機構により、
磁気ディスク１表面に形成された主トラックＴｏの真上
にトラッキング誤差ｘで位置制御される。

【００１１】隣接トラックＴｌからのクロストーク成分
を含む再生信号Θｏｌ（ｔ）は、ヘッド３からヘッドア
ンプ５を介してエンベロープ検波回路７と信号処理回路
１０に供給される。また、隣接トラックＴｒからのクロ
ストーク成分を含む再生信号Θｏｒ（ｔ）は、ヘッド４
からヘッドアンプ６を介してエンベロープ検波回路８と
信号処理回路１０に供給される。

【００１２】エンベロープ検波回路７は、再生信号Θｏ
ｌ（ｔ）を入力とし、図１（Ｂ）に示す検波信号Ｓｌ（
ｘ）を出力する。また、エンベロープ検波回路８は、再
生信号Θｏｒ（ｔ）を入力とし、検波信号Ｓｒ（ｘ）を
出力する。加算器９は両検波信号Ｓｌ（ｘ），Ｓｒ（ｘ
）を加算し、図１（Ｂ）に示すヘッド位置信号Ｓ（ｘ）
として信号処理回路１０に出力する。

【００１３】可変利得アンプまたはウィーナーフィルタ
で構成される信号処理回路１０は、両再生信号Θｏｌ（
ｔ），Θｏｒ（ｔ）を入力とし、ヘッド位置信号Ｓ（ｘ
）に基づいてクロストーク成分を抑圧して、出力信号Θ
ｚ（ｔ）を生成する。

【００１４】

【実施例】まず、トラック間クロストーク（以下、「ク
ロストーク」という）成分の混入過程について、図１０
に示すモデル図を参照して説明する。

【００１５】図において、隣接トラックＴａの正規再生
信号Θａ（ｔ）は、磁気ディスク等のメディアノイズＮ
ｍａ（ｔ）が加えられ、線型時変低域フィルタＦ（ω，
Δ）を介して、クロストーク成分Ｎａ（ｔ，Δ）となる
。ここで、隣接トラックＴａの正規再生信号Θａ（ｔ）
とはトラックＴａの真上に再生ヘッドを位置させた場合
に得られる再生信号である。

【００１６】また、隣接トラックＴａの信号磁界がガー
ドバンド幅ｇを隔てた、つまり、比較的離れた位置にあ
る主トラック再生ヘッドに混入する過程におけるスペー
シング・ロスのため、クロストーク成分Ｎａ（ｔ，Δ）
は、隣接トラック信号Θａ（ｔ）に比較して、高域が減
衰したものとなる。

【００１７】更に、クロストーク成分は、トラックとヘ
ッドの３次元形状およびこれら相互の位置関係に依存す
るため、再生信号Θａ（ｔ）の受ける減衰はオフトラッ
ク量Δの関数となり、オフトラック量Δは更に時間ｔの
関数である。

【００１８】従って、図１０に示すモデルにおいて、ク
ロストーク成分Ｎａ（ｔ，Δ）は、隣接トラック信号Θ
ａ（ｔ）から線型時変低域フィルタＦ（ω，Δ）を介し
て生成される信号として表わすことができる。

【００１９】クロストークの混入過程では、ヘッドコア
の磁束飽和等がないとすれば、ヘッドコア内部において
主トラックＴｏの信号磁界に隣接トラックＴａの磁界が
線型加算されるので、結局、図示のように、メディアノ
イズＮｍ（ｔ）の加算された主信号Θ（ｔ）にクロスト
ーク成分Ｎａ（ｔ，Δ）が線型加算され、更に、ヘッド
ノイズ、アンプノイズ等の電気ノイズＮｅ（ｔ）が加え
られ、再生信号Θｏ（ｔ，Δ）として出力される。

【００２０】図１（Ａ）は、この発明の一実施例の要部
を示すブロック図である。

【００２１】磁気ディスク１の半径方向断面上には、デ
ータ記録トラックＴｌ，Ｔｏ，Ｔｒ，・・・が図示のよ
うに配置される。ここで、Ｐはトラックピッチ、Ｗはト
ラック幅、ｇはガードバンド幅、ｓはヘッドＨｌとＨｒ
との間のヘッド間スペース、ｈは各ヘッドの幅である。 また、Ｗ＝２ｈ＋ｓである。

【００２２】剛体のスライダー２の上に一体に固定され
た一対のヘッド（Ｈｌ）３とヘッド（Ｈｒ）４は、ヘッ
ド位置決め機構（図示しない）により再生しようとする
主トラックＴｏの真上に来るように位置制御される。

【００２３】再生信号Θｏｌはヘッド３からヘッドアン
プ５を介して、エンベロープ検波回路７と信号処理回路
１０に供給される。また、再生信号Θｏｒはヘッド４か
らヘッドアンプ６を介してエンベロープ検波回路８と信
号処理回路１０に供給される。

【００２４】エンベロープ検波回路７は再生信号Θｏｌ
を入力としてエンベロープ信号Ｓｌ（ｘ）を出力し、ま
たエンベロープ検波回路８は再生信号Θｏｒを入力とし
て信号Ｓｒ（ｘ）を出力する。ここで、ｘは主トラック
Ｔｏの中央を原点Ｏとするスライダー２の位置である。 従って、ヘッド（Ｈｌ）３が主トラックＴｏの真上から
はずれてガードハンド上にかかるにつれて、エンベロー
プ信号Ｓｌ（ｘ）は小さくなり、図１（Ｂ）に示すよう
に、位置ｘに関してトラックピッチＰ毎に谷状を呈する
。また、同時にエンベロープ検波回路８の出力するエン
ベロープ信号Ｓｒ（ｘ）も同様にトラックピッチＰ毎に
谷状を呈するが、その位相はＳｌ（ｘ）に対して距離（
ｈ＋ｓ）だけ右方へシフトしたものとなる。

【００２５】加算器９は、これらエンベロープ信号Ｓｌ
（ｘ）とＳｒ（ｘ）を加算した三角波信号（図１（Ｂ）
）をヘッド位置信号Ｓ（ｘ）として信号処理回路１０に
出力する。図１（Ｂ）に示すように、ヘッド位置信号Ｓ
（ｘ）は、ダイナミックレンジＰ／２の範囲でヘッド位
置ｘを表わす信号であり、図示しないヘッド位置決め制
御機構へ帰還して、ヘッド位置制御のための補助信号と
してもよい。

【００２６】信号処理回路１０は、クロストーク成分を
含む両再生信号Θｏｌ，Θｏｒを入力とし、ヘッド位置
信号Ｓ（ｘ）を制御信号として再生クロストーク成分を
適応的に抑圧して出力信号Θｚ（ｔ）とする。

【００２７】図２（Ａ）は、上記信号処理回路１０の一
例を示すブロック図、図２（Ｂ）はその動作を示す説明
図である。

【００２８】伝達関数Ｇｌ（Ｓ）の可変ゲインアンプ２
１は、再生信号Θｏｌ（ｔ）をヘッド位置信号Ｓ（ｘ）
に比例して増幅し、加算器２３に出力する。一方、伝達
関数Ｇｒ（Ｓ）の可変ゲインアンプ２２は再生信号Θｏ
ｒ（ｔ）をヘッド位置信号Ｓ（ｘ）に反比例して増幅し
、加算器２３に出力する。加算器２３は両可変ゲインア
ンプ２１，２２の出力を加算し、出力信号Θｚ（ｔ）を
生成する。

【００２９】可変ゲインアンプ２１，２２の伝達関数Ｇ
ｌ（Ｓ），Ｇｒ（Ｓ）は、図２（Ｂ）示す通りであるの
で、オフトラックによるクロストーク成分の多少に対応
して、出力信号Θｚ（ｔ）における各再生信号Θｏｌ，
Θｏｒの割合を加減し、クロストーク成分を抑圧するよ
うに構成される。

【００３０】なお、図２（Ｂ）には、可変ゲインアンプ
２１，２２の伝達関数Ｇｌ（Ｓ），Ｇｒ（Ｓ）を線型と
して示したが、非線型、あるいは折線型等の伝達関数と
してもよい。

【００３１】図３は上記信号処理回路１０の他の例を示
すブロック図であり、図２に示した例にサンプルホール
ド（Ｓ／Ｈ）回路２４を付加した構成である。この実施
例においては、セクタ先頭パルスを用いてヘッド位置信
号Ｓ（ｘ）をサンプルホールドするので、ヘッド位置信
号Ｓ（ｘ）によるゲイン制御、すなわちクロストーク成
分の抑圧が、セクタ単位で行なわれるようにした例であ
る。

【００３２】通常、磁気ディスク装置において、例えば
３６００ｒｐｍで回転する磁気ディスク１上の１つのト
ラックには数１０個のセクタが配置されている。一方、
ヘッド位置信号Ｓ（ｘ）は、通常ほぼ１ＫＨｚ以下の周
波数成分を有するので、１つのセクタの再生期間中にお
ける上記のゲイン制御は比較的ゆるやかに行なわれる。 従って、この実施例のように各セクタの先頭部で間欠的
にゲイン制御を行なっても支障は起きない場合が多い。

【００３３】なお、上記サンプルホールド回路２４以外
の構成は、図２に示した実施例と基本的に同じであるの
で、その説明は省略する。

【００３４】図４は、信号処理回路１０の更に他の例を
示すブロック図である。この実施例では、可変ゲインア
ンプ２１，２２の替わりにウィーナーフィルタ３１，３
２が用いられ、これ以外は図３と同じ構成である。

【００３５】図１０に示したモデル図において、クロス
トーク成分Ｎａ（ｔ，Δ）、および主トラックＴｏから
の主信号Θ（ｔ）の生成過程は、共に確率過程である。 従って、再生信号Θｏ（ｔ）から、主信号Θ（ｔ）のみ
を最良に推定するには、パラメータ推定理論に基づき、
最小自乗平均誤差推定法が好適である。広義の定常確率
過程で生成される再生信号に対して、線型時不変フィル
タにより最小自乗平均誤差推定を行なうのがウィーナー
フィルタである。

【００３６】ウィーナーフィルタを用いた主信号推定の
原理を図５に示す。但し、メディアノイズＮｍ（ｔ）と
電気ノイズＮｅ（ｔ）は共に充分小さく無視できるもの
とする。

【００３７】主信号Θ（ｔ）のパワースペクトル密度を
Ｓθ（ω）、クロストーク成分Ｎａ（ｔ）のそれをＳｎ
ａ（ω）とすれば、再生信号Θｏ（ｔ）＝Θ（ｔ）＋Ｎ
ａ（ｔ）のパワースペクトル密度Ｓｏθ（ω）は、Θ（
ｔ）とＮａ（ｔ）の独立性からＳθｏ（ω）＝Ｓθ（ω
）＋Ｓｎａ（ω）である。従って、Θｏ（ｔ）とΘ（ｔ
）のクロススペクトル密度Ｓθｏθ（ω）は、Ｓθｏθ
（ω）＝Ｓθ（ω）＋Ｓｎａ（ω）である。

【００３８】ウィーナーフィルタの特性ＷＦ（ω）は、
上述の関係から次式のように表わされる。

【００３９】

【数１】

【００４０】一方、主トラックＴｏ、隣接トラックＴａ
には同一変調方式によりランダムなデータが記録される
ものとすれば、主信号Θ（ｔ）と隣接トラック信号Θａ
（ｔ）の広義定常確率過程としての性質は同じであると
見倣せる。従って、クロストーク成分のパワースペクト
ル密度Ｓｎａ（ω）は主信号のパワースペクトル密度Ｓ
θ（ω）を用いて表わすことができる。即ち、

【００４
１】

【数２】

【００４２】但し、図５に示すクロストーク生成フィル
タＦ（ω）は、図１０に示すように本来、時変フィルタ
Ｆ（ω，Δ）であるが、ウィーナーフィルタの時不変性
を考慮して近似的に時不変フィルタＦ（ω）で表わす。 前述のように、１つのセクタ内におけるヘッド位置信号
Ｓ（ｘ）の変化がゆるやかである場合には、この近似表
現は妥当である。

【００４３】従って、ウィーナーフィルタの特性ＷＦ（
ω）は次のように表わされる。

【００４４】

【数３】

【００４５】つまり、各セクタの先頭部でのヘッド位置
信号Ｓ（ｘ）に応じてクロストーク生成フィルタＦ（ω
）を設定することにより、クロストーク成分の混入した
再生信号Θｏ（ω）から主信号Θ（ｔ）を最小自乗平均
誤差推定法を適用して最良に推定し、推定出力信号Θｚ
（ｔ＋σ）として出力することができる。ここで、σは
ウィーナーフィルタＷＦ（ω，Δ）による遅延時間であ
る。

【００４６】次に、クロストーク生成フィルタＦ（ω，
Δ）の設計法について説明する。

【００４７】前述したように、クロストーク生成フィル
タＦ（ω，Δ）は、高域成分に対してスペーシングロス
による減衰を与える低域フィルタであり、その特性は、
例えば、図６（Ａ）のようにして実測される。

【００４８】まず、磁気メディア１のトラックＴおよび
その近傍を充分に消磁した上で、角周波数ωの繰り返し
信号をトラックＴに記録する。

【００４９】ヘッド４をトラック幅方向に移動しながら
、トラックＴの記録を再生し、アンプ６を介して再生信
号の基本波パワースペクトル密度Ｓθｏ（ω，Δ）をス
ペクトルアナライザ７１で測定する。図６（Ｂ）に示す
ように、オフトラック量Δの増加につれて、基本波パワ
ースペクトル密度Ｓθｏ（ω，Δ）は減少するが、ヘッ
ド４が完全にトラックＴから外れても（Δ＞ｈの場合）
、クロストーク成分Ｓｎａ（ω，Δ）のため零にならな
い。このような測定を記録信号の角周波数ωを変えなが
ら繰り返す。

【００５０】次に、縦軸をオントラック時のパワースペ
クトル密度Ｓｎａ（ω，０）で正規化したクロストーク
成分Ｓｎａ（ω，Δ）とし、横軸を角周波数ωとし、オ
フトラック量Δをパラメータとしてプロットし、図６（
Ｃ）のようなグラフを得る。これはオフトラック量Δを
パラメータとして特性が変化する低域フィルタの特性で
ある。

【００５１】ここで、オントラック時のクロストーク成
分Ｓｎａ（ω，０）は、実質的に主信号Θ（ｔ）のパワ
ースペクトル密度Ｓθ（ω）のことであるので、グラフ
の縦軸Ｓｎａ（ω，Δ）／Ｓｎａ（ω，０）は数２を用
いて次のように表わすことができる。

【００５２】

【数４】

【００５３】つまり、図６（Ｃ）の測定結果から直接、
クロストーク生成フィルタＦ（ω）の特性が求められる
。

【００５４】従って、数３で表わされるウィーナーフィ
ルタＷＦ（ω）の伝達特性をプロットすれば、例えば図
７に示すフィルタ特性となる。これは、ウィーナーフィ
ルタＷＦ（ω）がオフトラック量Δによって特性が変化
する低域カットフィルタであることを示している。

【００５５】このような低域カットフィルタは、例えば
ｎ次の有限長インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタで構成
することができる。

【００５６】図８は、図４に示した第３実施例における
各ウィーナーフィルタ３１，３２を、ｎ次のＦＩＲフィ
ルタで構成した場合のブロック図である。

【００５７】図８において、４１ａ〜４１ｄは（ｎ−１
）段の遅延器、４２ａ〜４２ｆはｎ個の係数乗算器、４
３は加算器である。再生ヘッド３または４からの再生信
号は、ヘッドアンプ５または６を介して、再生信号Θｏ
ｌまたはΘｏｒとして初段の遅延器４１ａと係数乗算器
４２ａに供給され、係数ａ０が乗算される。縦列接続さ
れた遅延器４１ａ〜４１ｄによって遅延された再生信号
ΘｏｌまたはΘｏｒは、それぞれ各係数乗算器４２ｂ〜
４２ｆに供給され、各係数ａ１〜ａｎ−１が乗算される
。 係数乗算器４２ａ〜４２ｆの乗算出力は、加算器４３に
よって加算され、ウィーナーフィルタ３１または３２の
出力信号として加算器２３に供給される（図４参照）。

【００５８】ここで、各係数乗算器４２ａ〜４２ｆに与
える係数ａ０〜ａｎ−１は次のようにして生成される。

【００５９】アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバー
タ４５は、各セクタの先頭時点で入力するヘッド位置信
号Ｓ（ｘ）またはオフトラック量Δを適当なビット数の
アドレス信号に変換して、係数メモリ４６に出力する。 係数メモリ４６は、前述の測定結果から求めたフィルタ
係数ａ０〜ａｎ−１がオフトラック量Δをパラメータと
して格納されたルックアップテーブルである。従って、
係数メモリ４６は、Ａ／Ｄコンバータ４５のアドレス出
力に対応したフィルタ係数ａ０〜ａｎ−１を係数乗算器
４２ａ〜４２ｆに供給する。

【００６０】図４における各ウィーナーフィルタ３１，
３２は、上述のように、各セクタの先頭時点でオフトラ
ック量Δに対応したフィルタ係数ａ０〜ａｎ−１が与え
られ、入力する再生信号Θｏｌ，Θｏｒにおけるクロス
トーク成分を最適抑圧処理した出力信号Θｚ（ｔ＋σ）
を加算器２３を介して出力する。

【００６１】

【発明の効果】上述のように、この発明に係るディジタ
ル磁気記録再生装置においては、隣接トラックからのク
ロストーク成分が充分に抑圧できるので、トラックピッ
チやガードバンド幅の縮小が可能となり、磁気記録の高
密度化が可能となる。また、従来と同様のエラーレート
とする場合には、ヘッド位置制御機構に対するトラッキ
ングエラーの許容範囲を従来よりも大きい値とすること
ができる。

【００６２】更に、従来と同様のトラックピッチとした
場合には、クロストーク成分の抑圧により再生時のエラ
ーレートが改善できる。

【００６３】加えて、３個の再生ヘッドを用いる場合程
の回路規模増大を伴わず、この発明における２個のヘッ
ドは、１本のデータトラックに対して一体に位置制御さ
れるので、ヘッド位置検出機構を各ヘッドに個別に設け
る必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るディジタル磁気記録再生装置の
要部を示すブロック図と波形図である。

【図２】図１における信号処理回路１０の一例を示すブ
ロック図である。

【図３】図１における信号処理回路１０の他の例を示す
ブロック図である。

【図４】図１における信号処理回路１０の更に他の例を
示すブロック図である。

【図５】図４の信号処理回路１０の説明図である。

【図６】クロストーク成分の測定法を示す説明図である
。

【図７】測定結果として得られたウィーナーフィルタＷ
Ｆ（ω）を示す特性図である。

【図８】図４におけるウィーナーフィルタ３１，３２の
一例を示すブロック図である。

【図９】クロストークの説明図である。

【図１０】クロストーク生成過程を示すモデル図である
。

【符号の説明】

１　　磁気ディスク ２　　スライダー ３，４　　磁気ヘッド ５，６　　ヘッドアンプ ７，８　　エンベロープ検波回路 ９　　加算器 １０　　信号処理回路 ２１，２２　　可変ゲインアンプ ２３　　加算器 ２４　　サンプルホールド回路 ３１，３２　　ウィーナーフィルタ ４１ａ〜４１ｄ　　遅延器 ４２ａ〜４２ｆ　　係数乗算器 ４３　　加算器 ４５　　アナログ／ディジタルコンバータ４６　　係数
メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一つのデータトラックに対して一体に
   位置制御される一対のヘッドと、この一対のヘッドから
   の両再生信号に基づいてヘッド位置信号を生成するエン
   ベロープ検波回路とを有するディジタル磁気記録再生装
   置において、上記エンベロープ検波回路からのヘッド位
   置信号に基づいて、上記一対のヘッドからの両再生信号
   中のクロストーク成分を抑圧する手段を設けたことを特
   徴とするディジタル磁気記録再生装置。