DE3543775A1

DE3543775A1 - Magnetaufzeichnung-wiedergabeverfahren

Info

Publication number: DE3543775A1
Application number: DE19853543775
Authority: DE
Inventors: Mamoru Tokio/Tokyo Miyawaki; Hitoshi Oda; Takeo Yokohama Kanagawa Ono; Toyoshige Funabashi Chiba Sasaki; Kou Kawasaki Kanagawa Yoneda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1985-12-11
Publication date: 1986-06-12
Also published as: JPH0561689B2; DE3543775C2; JPS61139959A; US5065378A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahren und insbesondere auf ein solches, das Wiedergabe mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.

Die Weiterentwicklung von Magnetbändern, Magnetscheiben oder dergleichen als Speicher zur Aufzeichnung von Bildinformationen wie Lauf- und Stehbildern, die von einem 8-mm-Videobandgerät, einer elektronischen Stehbildkamera oder dergleichen geliefert werden, oder als Massenspeicher von Computern wird in zunehmendem Maße vorangetrieben. Die Wiedergabe einer derartigen

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nung wird gewöhnlich durchgeführt, indem unter Verwendung eines Magnetkopfs, wie z.B. eines Ringkopfs, eines Feldplattenkopfs oder eines Vertikalaufzeichnungskopfs die Richtung oder die Flußdichte der signalmäßigen Magnetisierung auf einem Medium erfaßt und die entsprechende Information elektrisch wiedergegeben wird.

Weiterhin ist ein Wiedergabeverfahren bekannt, bei dem ein Film aus magnetischem Granat oder dergleichen als Magnetfeld-Übertragungsfilm verwendet wird, um die Informationen optisch auszulesen. Dieses Wiedergabeverfahren, das nachfolgend als übertragungsfilm-Wiedergabeverfahren bezeichnet wird, wird durchgeführt, indem ein Magnetfeld-Übertragungsfilm in enge Fühlung mit bzw. in unmittelbare Nähe eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gebracht, der signalmäßig magnetisierte Bereich des Aufzeichnungsmediums mittels eines Streumagnetfelds ' bzw. eines Vormagnetisierungsfelds auf den Übertragungsfilm übertragen, durch den Übertragungsfilm ein Laser-Licht geleitet und schließlich der Übertragungsfilm unter Ausnützung der von dem Faraday-Effekt hervorgerufenen Drehung der Polarisationsebene des reflektierten Lichts wiedergegeben bzw. ausgelesen wird.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines dem Stand der Technik entsprechenden Magnetkopfs, bei dem das Übertragungsfilm-Wiedergabeverfahren Anwendung findet. Figur 1 zeigt ein magnetisches Medium 1, einen reflektierenden Film 2, einen Magnetfeld- bzw. Magnet-Übertragungsfilm 3j ein Substrat 4, ein Laser-Licht 5, einen Laser 6, eine Kollimatorlinse 7, einen Strahlenteiler 8, einen Analysator 9, eine Kondensorlinse 10 sowie einen Fotodetektor 11. Der Magnet-Übertragungsfilm 3» der magnetisches Granat oder dergleichen enthält, wird auf dem aus Gadolinium-Gallium-Granat oder dergleichen bestehen-

den Substrat 4 gewöhnlich mittels des Flüssigphasen-Epitaxie-Aufwachsverfahrens gebildet. Der aus Aluminium oder dergleichen bestehende lichtreflektierende Film 2 wird auf die Oberfläche des Magnet-Übertragungsfilms 3 aufgebracht. Der reflektierende Film 2 wird in enge Fühlung mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 gebracht, um einen signalmäßig magnetisieren Bereich entsprechend auf den Magnet-Ubertragungsfiltn 3 zu übertragen. Das von dem Laser 6 ausgesendete Laser-Licht 5 wird über die Kollimatorlinse 7, den Strahlenteiler 8 und die Kondensorlinse 10 auf dem Magnet-Ubertragungsfilm 3 gesammelt, der dem signalmäßig magnetisierten Bereich des Magnet-Ubertragungsfilms 3 entsprechenden Faraday-Drehung unterworfen und von diesem reflektiert.

Das reflektierte Licht, welches das Signal erfaßt hat, läuft auf demselben optischen Weg zurück, wobei sein Strahlengang von dem Strahlenteiler 8 geändert wird, wird über den Analysator 9 und die Kondensorlinse 10 von dem Fotodetektor 11 empfangen und gibt die entsprechende Information wieder.

Da das Signal derart über den Magnet-Ubertragungsfilm erfaßt wird, ist es möglich, verschiedene Probleme auszuschalten, die auftreten können, wenn das Auslesen durchgeführt wird, indem das Aufzeichnungsmedium dem Laser-Licht unmittelbar ausgesetzt wird. Gegenüber einem Signal-Erfassungsverfahren, bei dem eine magneto-optische Scheibe unter Ausnutzung der Kerr-Drehung ausgelesen wird, hat das Übertragungsfilm-Kiedergabeverfahren darüberhinaus den Vorteil eines besseren Rauschabstands. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß die Verwendung des in Figur 1 gezeigten optischen Systems die Kompaktheit eines Geräts stark einschränkt und daß es zur Erzielung einer hohen Bit-Ubertragungsrate notwendig ist, entweder eine Vielzahl von Lasern

zu verwenden, oder das Laser-Licht mit einem Gitter oder dergleichen in eine Vielzahl von Lichtstrahlen aufzuteilen und diese Lichtstrahlen gleichzeitig auf eine entsprechenden Anzahl von Spuren zu projizieren. In einem solchen Fall wird darüberhinaus für jeden einzelnen Laser-Lichtstrahl ein eigener Fotodetektor benötigt, so daß beispielsweise zum Aufbau eines Vielspur-Wiedergabekopfs für zehn Spuren zehn Laser-Lichtstrahlen sowie zehn Fotodetektoren benötigt werden, was zu einem nachteilig komplizierten Aufbau führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahren zu schaffen, mit dem eine Hochgeschwindigkeitswiedergabe wie etwa die Kiedergäbe eines Vielspursignals leicht und auf einfache Weise durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Magnetfilm, mit dem eine magnetostatische Welle erzeugbar ist, in engen Kontakt mit oder in die Nähe der Aufzeichnungsfläche eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gebracht, die magnetostatische Welle mit dem Magnetfilm erzeugt, irgendeine auf das in der Aufzeichnungsfläche magnetisch gespeicherte Signal zurückzuführende Änderung in der Wellenzahl der magnetostatischen Welle erfaßt und die Änderung in der Ivellenzahl der magnetostatischen Kelle in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines herkömmlichen Magnetkopfs zur Durchführung des Ubertragungsfilm-Wieder-

gabeverfahrens,

Fig. 2 das Prinzip der Lichtbeugung mittels einer

magnetostatischen Welle,
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Fig. 3 in einer graphischen Darstellung den Zusammenhang zwischen einem Vormagnetisierungsfeld und dem Vektor der Wellenzahl in der magnetostatischen Welle, und
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Fig. 4 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Magnetkopfs zur Durchführung des Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahrens.

Das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß als Dünnfilm zur Übertragung einer signalmäßigen Magnetisierung ein Magnetfilm verwendet wird, durch den sich eine stehende Magnetwelle bzw. eine magnetostatische Welle fortpflanzen kann. Diese magnetostatische Welle, die im folgenden als MSW bezeichnet wird, ist eine magnetische Welle, die auf ein in dem Magnetfilm erzeugtes magnetisches Moment zurückzuführen ist, genau wie die bekannte elastische Oberflächenwelle, und kann z.B., wenn sie als Beugungsgitter verwendet wird, Licht beugen, das durch den Magnet film geleitet wird. Dieses Phänomen soll nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 2, die das Prinzip der Lichtbeugung durch die MSW zeigt, näher erläutert werden. Figur 2 zeigt eine Streifenelektrode 12, eine Stromquelle bzw. einen Signalgenerator 13 sowie die MSW 14, wobei Elemente, die denen in Figur 1 entsprechen dieselben Bezugszeichen aufweisen. An den auf einem Substrat 4 befindlichen Magnetfilm 3 wird in einer Richtung, die gemäß dem gezeigten Pfeil senkrecht zur Filmebene ist, ein Vormagnetisierungsfeld H_R angelegt,

so daß die gesamte Magnetisierung in dem Magnetfilm 3 in Richtung des Pfeils ausgerichtet ist. Die MSW wird zu einer Raumwelle, wenn sich das Vormagnetisierungsfeld senkrecht zur Filmebene erstreckt, während sie zu einer Oberflächewelle wird, wenn das Vormagnetisierungsfeld parallel zur Filmebene verläuft.

Wenn der Streifenelektrode 12, die auf dem Magnetfilm 3 vorgesehen ist, von dem Signalgenerator 13 eine Mikrowelle mit einer Kreisfrequenz <v. zugeführt wird, pflanzt sich durch den Film die MSK 14 fort. Ein Vektor k (wobei gilt: k = =% wenn ρ die Teilung des Gitters bezeichnet) der Wellenzahl in der MSW 14 wird von der in Figur 3 gezeigten Verteilungs- bzw. Streuungskurve festgelegt und hängt von der Feldstärke des Vormagnetisierungsfelds H_n ab. Wenn durch den Magnetfilm 3 zu diesem Zeitpunkt monochromes Licht 5 der Wellenlänge 71 geleitet wird, tritt es mit der MSW 14 in eine magneto-optische Wechselwirkung und wird einer Bragg'sehen Beugung unterworfen.

Der entstehenden Bragg'sche Beugungswinkel ö_o läßt

t>

sich durch folgende Gleichung ausdrücken:
y_ß - sm [^

Aus dieser Gleichung ist zu erkennen, daß der von der MSW 14 hervorgerufene Beugungswinkel des sich fortpflanzenden Lichtstrahls 5 von dem Vektor der Ivellenzahl in der MSW 14 geändert wird, d.h. von der Feldstärke des Vormagnetisierungsfelds.

Unter Ausnutzung der Tatsache, daß die Wechselwirkung zwischen der MSW und dem Lichtstrahl von dem Vormagnetisierungsfeld abhängt, erfaßt das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahren Signale eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, auf dem Informationen

durch Oberflächen-Einmagnetisierung und durch vertikale Magnetisierung aufgezeichnet sind. Das gezeigte Prinzip ändert sich auch dann nicht, wenn das Vormagnetisierungsfeld parallel zur Filmebene angelegt und eine Oberflächenwelle verwendet wird, um die magnetisch gespeicherten Signale des magnetischen Aufzeichungsmediums genau zu erfassen, kann der Magnetfilm vorzugsweise in engen Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium ge bracht werden oder der Magnetkopf kann vorzugsweise mit einem Schutzfilm versehen und in engen Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gebracht werden, so daß die Signale erfaßt werden können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Magnetkopfs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Kiedergabeverfahrens unter Bezugnahme auf Figur 4 näher erläutert. Diese zeigt Dünnfilm-Linsen 15 und 15', wie z.B. geodätische Linsen,einen Pfeil 16, der die Bewegungsrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums 1 angibt, sowie einen Pfeil 17 ,der den Verlauf von Spurzeilen auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 angibt. Das magnetische Aufzeichnungsmedium 1 ist ein Vertikal-Aufzeichnungsmedium. Elemente, die ,'denen der Figuren 1 und 2 ähnlich sind, haben dieselben Bezugszeichen. Der in Figur 4 gezeigte Magnetkopf besteht aus einem auf einem Substrat 4 wie Gadolinium-Gallium-Granat geformten Film 3 aus magnetischem Granat, einem Halbleiter-Laser 6 und einem Fotodetektor 11, die an gegenüberliegenden Stirnflächen des Films 3 angebracht sind, sowie aus den Dünnfilm-Linsen 15 und 15' und einer Streifenelektrode 12, die an vorbestimmten Stellen auf dem Film 3 angeordnet sind. An den Film 3 aus magnetischem Granat wird ein vertikales Vormagnetisierungsfeld HL angelegt, so daß sich, wie vorstehend beschrieben, durch den Film 3 eine Raumwelle ausbreitet. Das vertikale

Vormagnetisierungsfeld H_ß ist auf einen Wert eingestellt, der geringer als die magnetische Haltekraft bzw. Remanenz des magnetischen Aufzeichnungsmediums 1 ist, so daß die aufgezeichneten Signale niemals gelöscht werden. Wenn der Streifenelektrode 12 des derart aufgebauten Magnetkopfs eine Mikrowelle mit einer vorbestimmten Impulsbreite für eine Zeit f zugeführt wird, bewegt sich eine Gruppe von MSW¹s 14 mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit \? durch den Film. Die Länge der Gruppe ^von MSW's ist entsprechend TV . Demgegenüber sind die Spurzeilen auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 mit einer Spurbreite τν in der Bewegungsrichtung der MSW's aufgezeichnet, d.h. in Richtung des Pfeils 17. Die Digitalsignale "0" und "1" werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 durch den Unterschied in der Magneti sierungsrichtung der Vertikal-Magnetisierung aufgezeichnet, so daß auf den in engen Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 stehenden Film 3 aus magnetischem Granat gemäß Figur 3 zwei lokal unterschiedliche Vormagnetisierungsfelder H₁ und Η- einwirken. Wenn sich die Gruppe der MSW's 14 entlang der Spurzeilen auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 1 fortpflanzt, nimmt der Vektor der Wellenzahl in den MSW's Werte k- und kp an. Zu diesem Zeitpunkt wird das von dem Halbleiter-Laser 6 ausgesendete Laser-Licht von der Dünnfilm-Linse 15 in ein paralleles Lichtbündel umgeformt, das bezüglich der Fortpflanzungsrichtung der MSW's 14 (Pfeil 17) einen derart vorbestimmten Winkel bildet, daß es die Bragg" sehe Bedingung nur dann erfüllt, wenn der Vektor der Wellenzahl k.. ist, und wird durch den Film 3 aus magnetischem Granat geleitet. Dasjenige Laser-Licht, das von der MSW 14 mit dem Vektor der Wellenzahl k- gebeugt wird, passiert die Dünnfilm-Linse 15' und wird von dem Fotodetektor 11 empfangen. Wenn die

MSW 14 hingegen den Vektor der Wellenzahl k~ hat, ist die Bragg¹sehe Bedingung nicht erfüllt und das Laser-Licht wird von dem Fotodetektor 11 nicht erfaßt. Dementsprechend läuft eine Gruppe von MSW's 14 unter den aufgezeichneten Bits einer Vielzahl von Spuren vorbei, auf denen die Informationen magnetisch aufgezeichnet ist, wobei das Laser-Licht der Bragg'sehen Beugung unterzogen und von dem Fotodetektor 11 empfangen wird, wenn die MSW's 14 unter dem Bit "1" vorbeilaufen, während die Bragg'sehe Bedingung nicht erfüllt ist und das Laser-Licht nicht gebeugt wird, wenn die MSW's 14 das Bit "0" passieren. Indem das magnetische Aufzeichnungsmedium 1 bewegt wird, während es gleichzeitig in engem Kontakt mit dem den Film 3 aus magnetischem Granat aufweisenden Magnetfilm gehalten wird, ist es möglich, die Information auf einer Vielzahl von Spuren kontinuierlich wiederzugeben.

Wenn bei diesem Wiedergabeverfahren die Ausbreitungsgeschwindigkeit \? der MSW's 10 km/s, die Impulsbreite T der Mikrowelle 2 ns und die Bündelbreite des Laser-Lichts 5 mm beträgt, können in 50 ^s 250 Spuren mit einer Spurbreite von je 20 pm wiedergegeben bzw. gelesen werden.

Vorstehend wurde der Fall beschrieben, daß das Laser-Licht dann gebeugt wird, wenn die MSW 14 den magnetischen Bereich des dem Bit "1" entsprechenden Signals passiert, während das Laser-Licht (ungebeugt) durchgelassen wird, wenn die MSW 14 unter dem Bit "0" vorbeiläuft. Jedoch ist es auch möglich, das gegenteilige Verhalten zu erreichen, wenn die Wellenlänge des Laser-Lichts und der Einfallwinkel für die MSW 14 geeignet gewählt werden. Weiterhin ist es möglich, die Signale dadurch wiederzugeben, daß anstelle des gebeugten Lichts das durchgelassene

Licht erfaßt wird.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Magnetkopfs sind der Halbleiter-Laser 6 und der Fotodetektor 11 als fester Bestandteil mit dem Magnetfilm zur Erzeugung der MSW 14 verbunden. Die Erfassung kann jedoch auch durchgeführt werden, indem ein Lichtstrahl über ein vorgegebenes optisches System von außen eingeleitet und ein Lichtstrahl nach außen geführt wird. Schließlieh ist es auch möglich, die MSK 14 im Magnetfilm als stehende Welle zu erzeugen und eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die entsprechend der signalmäßigen Magnetisierung der einzelnen Spuren gebeugt werden, z.B. mit einer Vielzahl von Detektoren zu erfassen.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde eine optische Vorrichtung verwendet, um eine von der signalmäßigen Magnetisierung hervorgerufenen Änderung der Wellenzahl in der MSW zu erfassen. Daneben ist es aber auch möglich, in der Fortsetzung der Bewegungsrichtung der sich in Richtung der Spurzeilen bewegenden MSWs eine MSW-Erfassungseinrichtung vorzusehen und mit einem vorher erstellten Programm die .Verzögerungszeit einer Vielzahl von sich in Richtung der Spurzeilen bewegenden MSWs zu berechnen, um auf diese Weise die Signale der einzelnen Spuren wiedergeben zu können. In einem solchen Fall sind die Anzahl der wiederzugebenden Spuren und die Anzahl der erzeugten MSWs einander gleich.

Das beschriebene Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahren macht sich also die Tatsache zunutze, daß die Wellenzahl in der MSW von einem Vormagnetisierungsfeld geändert wird, so daß die Wiedergabe magnetisch aufgezeichneter Signale mit hoher Geschwindigkeit und einem einfach und kompakt aufgebauten Kopf erfolgen kann.

Claims

Patentansprüche

1. -Magnetaufzeichnung-Wiedergabeverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfilm, mit dem eine magnetostatische Welle erzeugbar ist, in engen Kontakt mit oder in die Nähe der Aufzeichnungsfläche eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gebracht wird, daß die magnetostatische Kelle mit dem Magnetfilm erzeugt wird, daß irgendeine auf das in der Aufzeichnungsfläche gespeicherte Signal zurückzuführenden Änderung in der Wellenzahl der magnetostatischen Kelle erfaßt wird und daß die Änderung in der Kellenzahl der magnetostatischen Welle in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.

2. Magnetaufzeichnung-Kiedergabeverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfilm, mit dem eine magnetostatische Welle erzeugbar ist, in engen Kontakt mit oder in die Nähe der Aufzeichnungsfläche eines eine Vielzahl von Spuren aufweisenden magnetischen Aufzeichnungsmediums gebracht wird, daß in einer Richtung, die

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verschieden von der Ausrichtung der Spurzeilen des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist, ein Lichtstrahl durch den Magnetfilm geleitet wird, daß bewirkt wird, daß sich die magnetostatische Kelle durch den Lichtstrahl in Richtung der Spurzeilen fortpflanzt, und daß unter Ausnutzung einer Beugungserscheinung der Lichtstrahlen irgendeine Änderung in der Wellenzahl der magnetostatischen Welle erfaßt wird, die auf das in der Aufzeichnungsfläche magnetisch gespeicherte Signal zurückzuführen ist.

3. Magnetkopf zur Durchführung des Wiedergabeverfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Substrat (4), einen auf dem Substrat vorgesehenen Magnetfilm (3), der die Aufgabe hat, ein Licht (5) zu leiten und eine magnetostatische Welle (14) zu erzeugen, eine Einrichtung (12, 13), mit der in dem Magnetfilm die magnetostatische Welle erzeugbar ist, eine optische Einrichtung (6, 15), mit der Lichtstrahlen in den Magnetfilm einleitbar und durch diesen hindurchleitbar sind, sowie durch eine Erfassungseinrichtung (11, 15'), mit der zumindest entweder der von der magnetostatischen Welle gebeugte oder der von dieser nicht gebeugte Lichtstrahl der von der optischen Einrichtung durch den Magnetfilm geleiteten Lichtstrahlen erfaßbar ist, wobei der betreffende Lichtstrahl aufgrund einer Änderung in der Wellenzahl der magnetostatischen Welle gebeugt wird, die sich entsprechend dem in einem Aufzeichnungsmedium (1) magnetisch gespeicherten Signal ändert.

4. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12, 13) zum Erzeugen der magnetostatischen Welle, die optische Einrichtung (6, 15) und die Erfassungseinrichtung (11, 15') in engen Kontakt mit dem Magnetfilm (3) stehen.

5. Magnetkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12, 13) zum Erzeugen der magnetostatischen Welle (14) in der Fortsetzung der Richtung (17) einer Vielzahl von Spurzeilen des magnetischen Aufzeichnungsmediums (1) derart angeordnet ist, daß sich die magnetostatische Welle in Richtung der Spurzeilen fortpflanzt.