DE3333194C2

DE3333194C2 -

Info

Publication number: DE3333194C2
Application number: DE3333194A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Yokohama Kanagawa Jp Tomita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1983-09-14
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3333194A1; JPS5963040A; US4569035A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Informationslesevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Informationslesevorrichtung dieser Art, deren prinzipieller Aufbau in Fig. 1 gezeigt ist, werden auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium 5 magnetisch aufgezeichnete Informationen unter Ausnutzung des magneto-optischen Effekts ausgelesen. Hierzu wird in einer vorbestimmten Richtung linear polarisiertes Licht auf das Aufzeichnungsmedium 5 projiziert und erfährt durch den magneto-optischen Effekt Verdrehungen seiner Polarisationsebene in einander entgegengesetzten Richtungen, so daß es als elliptisch polarisiertes Licht von dem Aufzeichnungsmedium 5 reflektiert wird. Gleichzeitig wird die Polarisationsebene gegenüber der vorbestimmten Richtung verdreht, wobei der Betrag dieser Verdrehung von der Magnetisierungsrichtung, d. h. von der jeweils aufgezeichneten Information abhängt. Das somit entsprechend den aufgezeichneten Informationen drehmodulierte Licht wird einem Analysator 6 zugeführt, dessen Durchlaßachse bezüglich der vorbestimmten Polarisationsrichtung in einem vorgegebenen Seitenwinkel geneigt ist und der die Drehmodulation in eine von einem Fotodetektor 8 erfaßbare Intensitätsmodulation umsetzt.

Der den aufgezeichneten Informationen entsprechende Verdrehungswinkel der Polarisationsebene des drehmodulierten Lichts beträgt bestenfalls 1 Grad. Aus diesem Grund ist das Wärmerauschen der bei dieser bekannten Informationslesevorrichtung verwendeten PIN-Fotodiode bezüglich des Signalpegels nicht zu vernachlässigen, so daß zur Erzielung eines möglichst hohen Signal/Rauschverhältnisses bzw. Störabstands der Seitenwinkel des Analysators 6 auf 45 Grad bezüglich der vorbestimmten Polarisationsrichtung eingestellt wird, da bei diesem Seitenwinkel das aus dem Analysator 6 austretende Licht die größte Amplitude aufweist. Trotz dieser Maßnahme muß bei der bekannten Informationslesevorrichtung zusätzlich ein Analysator verwendet werden, der einen relativ hohen Schwächungsfaktor besitzt, um überhaupt einen akzeptablen Störabstand erzielen zu können. Analysatoren mit hohem Schwächungsfaktor sind jedoch sehr teuer.

In der DE/WO 29 53 304 A1 ist eine magneto-optische Informationslesevorrichtung beschrieben, bei der im Gegensatz zu den gattungsgemäßen Lesevorrichtungen bereits elliptisch polarisiertes Licht auf das Aufzeichnungsmedium projiziert wird, wobei als die den aufgezeichneten Informationen entsprechende Signalmodulation die Änderung der Elliptizität des polarisierten Lichts erfaßt wird. Die Art des verwendeten Fotodetektors und der Seitenwinkel des Analysators sind in dieser Druckschrift nicht näher erläutert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Informationslesevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei geringem technischen Aufwand ein hoher Störabstand erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit der Erfindung wird ein überaus hoher Störabstand erzielt. Da dieser hohe Störabstand darüber hinaus bereits mit einem Analysator erreicht wird, der nur einen relativ kleinen Schwächungsfaktor aufweist und entsprechend preiswert ist, kann die erfindungsgemäße Informationslesevorrichtung mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand hergestellt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Informationslesevorrichtung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Informationslesevorrichtung,

Fig. 3 den durch den magneto-optischen Kerr-Effekt hervorgerufenen Polarisationszustand des von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichts,

Fig. 4 den Kurvenverlauf der Abhängigkeit des Störabstands des Ausgangssignals des Fotodetektors von dem Seitenwinkel der Durchlaßachse des Analysators,

Fig. 5 den Kurvenverlauf der Abhängigkeit des optimalen Seitenwinkels des Analysators von dessen Schwächungsfaktor, und

Fig. 6, 7A und 7B weitere Ausführungsbeispiele.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magneto-optischen Informationslesevorrichtung, die eine Polarisierplatte 9, einen Halbspiegel 10, ein Quermagnetisierungs- Aufzeichnungsmedium 11, einen Analysator 12 und einen Fotodetektor 13 mit Stromverstärkungsfunktion aufweist. Linear polarisiertes Licht a, das in das Quermagnetisierungs-Aufzeichnungsmedium 11, welches in einer bestimmten Richtung magnetisiert ist, eingedrungen ist, wird durch den magneto-optischen Kerr-Effekt moduliert und als Licht b reflektiert. Der Polarisationszustand des reflektierten Lichts b ist in Fig. 3 gezeigt. Wenn die der Richtung der Polarisation des einfallenden Lichts a entsprechende Richtung der Fresnel-Reflexions-Polarisation die x-Achse ist und die durch den magneto-optischen Kerr-Effekt hervorgerufene, zur x-Achse senkrechte Richtung der Kerr-Effekt-Reflexion die y-Achse ist, wird das reflektierte Licht b zu einem elliptisch polarisierten Licht aus Komponenten mit Reflexionskoeffizienten r _x und r _y, an dem die Hauptachse durch die Kerr-Verdrehung um R _K bezüglich der x-Achse verdreht ist. Der Analysator 12 hat eine Durchlaßachse A, die gemäß Fig. 3 einen Seitenwinkel d bezüglich der x-Achse hat; die Intensität I des durch den Analysator durchgelassenen Lichts c ist

I∝|r _x|²(cos² ϕ+η sin² ϕ )-|r _x| |r _y|(1-h ) sin 2 ϕ cos δ

wobei

r _x=|r _x|e ^{i α} gilt, r _y=|r _y|e ^{i β} gilt, ^δ=α-β gilt, und η den Schwächungsfaktor des Analysators darstellt.

Der erste Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1) ist eine dem Fresnel-Reflexions-Licht vom Aufzeichnungsmedium entsprechende Gleich-Komponente, während der zweite Ausdruck eine durch den magneto-optischen Kerr-Effekt in dem Aufzeichnungsmedium hervorgerufene Signal-Wechsel-Komponente ist, deren Vorzeichen entsprechend der Magnetisierungsrichtung des Aufzeichnungsmediums umgekehrt ist (wenn das von einem in einer von der Magnetisierungsrichtung unterschiedlichen Richtung magnetisierten Bereich der Kerr-Drehung um -R _K unterzogene Reflexionslicht durch den Analysator 12 hindurchtritt; auf diese Weise kann die in dem Aufzeichnungsmedium gespeicherte magnetische Information ausgelesen werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Uhrzeigerrichtung zur einfacheren Darstellung in bezug auf den Seitenwinkel der Durchlaßachse bzw. der Polarisationsebene mit dem positiven Vorzeichen bezeichnet, während die Gegenuhrzeigerrichtung mit dem negativen Vorzeichen bezeichnet ist.

Wenn die Gleich-Komponente I _R ist und die Signal-Wechsel-Komponente I _K ist, können diese gemäß der Gleichung (1) unter Verwendung des Zusammenhangs

R _K≃|r _y|cos δ/|r _x|:

folgendermaßen ausgedrückt werden:

I _R∝|r _x|²(cos² ϕ+η sin² ϕ ) (2)

I _K∝|r _x|² R _K(1-η ) sin 2 ϕ (3)

Das Signal/Rauschverhältnis bzw. der Störabstand des durch die beschriebene fotoelektrische Umsetzung des erfaßten Lichts erhaltenen Reproduktionssignals unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Art des Fotodetektors. Bei der Verwendung eines Fotodetektors ohne Stromverstärkungsfunktion, wie z. B. einer PIN-Fotodiode, ist bei einer begrenzten Einfallichtleistung, wie sie bei der magneto-optischen Erfassung auftritt, das Wärmerauschen im allgemeinen vorherrschend, so daß der Störabstand zu I _K proportional ist. Im Gegensatz dazu ist bei Verwendung des Fotodetektors 13, der wie eine Fotovervielfacherröhre oder eine Lawineneffekt-Fotodiode eine Stromverstärkungsfunktion besitzt, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 im allgemeinen das Schrotrauschen vorherrschend, so daß der Störabstand (S/N) des Reproduktionssignals folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Bei diesem Störabstand (S/N) ergibt sich durch Anwendung der Gleichungen (2) und (3) die folgende Abhängigkeit vom Seitenwinkel des Analysators:

Der Analysator 12 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird auf denjenigen Seitenwinkel ϕ der Durchlaßachse eingestellt, mit dem der Störabstand (S/N) gemäß der vorstehenden Gleichung (5) auf ein Maximum gebracht wird.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, bei der bezüglich des Seitenwinkels ϕ der Durchlaßachse des Analysators der Ausdruck 10 log₁₀F mit

F=(1-η )² sin² 2 ϕ/(cos² ϕ+η sin² d )

aufgetragen ist. Wie aus Gleichung (5) zu erkennen ist, ist derjenige Punkt, an dem der Ausdruck 10 log₁₀F sein Maximum besitzt, der optimale Seitenwinkel, bei dem der Störabstand maximal ist.

In Fig. 4 sind mit Kurven 14, 15 und 16 Fälle dargestellt, bei welchen jeweils der Auslöschungsfaktor des Analysators 10^-4, 10^-3 bzw. 10^-2 ist. Hieraus ist ersichtlich, daß sich der optimale Seitenwinkel ϕ _opt für den Maximalwert F _max in Abhängigkeit von dem Schwächungsfaktor η des Analysators ändert. Abhängig von dem Schwächungsfaktor η des Analysators ist der optimale Seitenwinkel ϕ _opt gegeben durch

wobei der dann bestehende Maximalwert F _max des Werts F gleich

ist. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, wird bei Verwendung eines Fotodetektors mit Stromverstärkungsfunktion und bei Einstellung der Durchlaßachse des Analysators auf den optimalen Seitenwinkel ϕ _opt ein Reproduktions-Störabstand erzielt, der um 2 bis 3 dB höher ist als im herkömmlichen Fall, bei dem der Seitenwinkel des Analysators 45° ist.

Die Vorzeichen in Gleichung (6) geben die Richtungen der Neigung der Fresnel-Reflexions-Richtung der Durchlaßachse des Analysators in Bezug auf die Polarisationsrichtung an. Daher kann bei jeder Neigungsrichtung der Durchlaßachse des Analysators in bezug auf die Polarisationsrichtung die gleiche Wirkung erzielt werden.

Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit des optimalen Seitenwinkels ϕ _opt gemäß den vorstehenden Gleichungen (6) und (7) sowie des dabei bestehenden Maximalwerts F _max des Werts F von dem Schwächungsfaktor η des Analysators. Hieraus ist ersichtlich, daß in dem Bereich von 10^-2 bis 10^-4 des Schwächungsfaktors eines in der Praxis verwendeten Analysators der optimale Seitenwinkel ϕ _opt im Bereich von 70 bis 85° liegt. Der Seitenwinkel ϕ der Durchlaßachse des Analysators kann auf folglich den optimalen Seitenwinkel d _opt eingestellt werden, der für die in diesem Bereich liegenden Eigenschaften des verwendeten Analysators einen maximalen Störabstand ergibt. Weiterhin beträgt der Einfluß des Schwächungsfaktors η des Analysators auf den Störabstand bei der Einstellung des Seitenwinkels auf den optimalen Seitenwinkel ϕ _opt 1 dB oder weniger, so daß selbst ein preiswerter Analysator mit einem Schwächungsfaktor in der Größenordnung von η≈10^-2 einen ausreichend hohen Störabstand ergibt, was hinsichtlich der Kosten vorteilhaft ist.

Die erfindungsgemäße Informationslesevorrichtung kann auch den in Fig. 6 gezeigten Aufbau haben. In Fig. 6 sind den Teilen in Fig. 2 gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß diese nicht in Einzelheiten beschrieben werden. Die Informationslesevorrichtung ist auch bei einer Differenz-Erfassung gemäß der Darstellung in den Fig. 7A und 7B einsetzbar. Das modulierte Licht, das die Polarisierplatte 9 und den Halbspiegel 10 durchlaufen hat und von dem Quermagnetisierungs- Aufzeichnungsmedium 11 reflektiert wurde, wird mittels eines Halbspiegels 10′ aufgeteilt, worauf das aufgeteilte Licht durch Analysatoren 12 a und 12 b hindurchtritt und mittels Fotodetektoren 13 a und 13 b fotoelektrisch erfaßt wird, die jeweils Stromverstärkungsfunktion haben. In diesem Fall müssen die Seitenwinkel der Durchlaßachsen der Analysatoren 12 a und 12 b jeweils unter dem Winkel gemäß der vorstehenden Gleichung (6) angeordnet werden, wobei sie für die Differenz-Erfassung bezüglich der Polarisationsrichtung in entgegengesetzten Richtungen gegenüber der Fresnel-Reflexions-Richtung geneigt sind. Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der magneto-optische Kerr-Effekt genutzt wird, ist die erfindungsgemäße Informationslesevorrichtung auch unter Nutzung des Farady-Effekts anwendbar. In diesem Fall tritt an die Stelle des reflektierten Lichts das hindurchtretende Licht, wobei im optischen Weg des durch das Magnetaufzeichnungsmediums durchgetretenen Lichts ein Analysator plaziert ist, dessen Seitenwinkel gemäß der vorstehenden Beschreibung eingestellt ist.

Claims

1. Informationslesevorrichtung zum optischen Lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium magnetisch aufgezeichneten Informationen, bei der ein optisches System Licht in einer vorbestimmten Richtung linear polarisiert und auf das Aufzeichnungsmedium projiziert und bei der ein Analysator, dessen Durchlaßachse um einen vorbestimmten Seitenwinkel ϕ zur Polarisationsebene geneigt ist und der einen vorbestimmten Schwächungsfaktor η aufweist, die von dem Aufzeichnungsmedium durch den magneto-optischen Effekt hervorgerufene, den Informationen entsprechende Drehmodulation des Lichts in eine mittels eines Fotodetektors erfaßbare Intensitätsmodulation umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodetektor (13) eine Stromverstärkungsfunktion hat und daß der Seitenwinkel ϕ der Durchlaßachse (A) des Analysators (12) gemäß der Beziehung eingestellt ist.

2. Informationslesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlenteiler (10′) vorgesehen ist, der das entsprechend den aufgezeichneten Informationen drehmodulierte Licht aufteilt und auf zwei Analysatoren (12 a, 12 b) richtet, deren zugeordnete Fotodetektoren (13 a, 13 b) eine Stromverstärkungsfunktion haben, und daß die Seitenwinkel der Durchlaßachsen der Analysatoren jeweils unter Erfüllung der im Anspruch 1 angegebenen Beziehung in entgegengesetzten Richtungen so eingestellt sind, daß die Fotodetektoren ein Differenzsignal erzeugen.

3. Informationslesevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Seitenwinkel der Durchlaßachse des Analysators (12; 12 a, 12 b) im Bereich von 70 bis 80° liegt.

4. Informationslesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Fotodetektor (13; 13 a, 13 b) eine Fotovervielfacherröhre ist.

5. Informationslesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Fotodetektor (13; 13 a, 13 b) eine Avalanche-Fotodiode ist.

6. Informationslesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem optischen System (9, 10) auf das Aufzeichnungsmedium (11) projizierte Licht von diesem reflektiert wird, wobei der magneto-optische Effekt der Kerr-Effekt ist.

7. Informationslesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem optischen System (9, 10) auf das Aufzeichnungsmedium (11) projizierte Licht dieses durchdringt, wobei der magneto-optische Effekt der Faraday-Effekt ist.