JP2003296980A

JP2003296980A - 磁気記録媒体の信号再生装置

Info

Publication number: JP2003296980A
Application number: JP2003091139A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Inagaki; 辰彦稲垣; Hiroshi Takaso; 高祖　　洋; Makoto Kuwamoto; 誠桑本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の磁気記録再生装置に比べ格段にトラッ
ク密度を向上することができる磁気記録再生装置に用い
られる信号再生装置を提供する。【解決手段】本発明の信号再生装置は、磁気記録媒体
と磁気的に結合する磁性薄膜と、光を放射する光源と、
磁性薄膜との相互作用を生じさせるエバネッセント波発
生手段と、磁性薄膜との相互作用によって生じた光の光
学的特性値の変化を検出し、その値に応じて信号を発生
する光検出器とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録再生装置、
特に磁気記録媒体において複数のトラックに記録された
情報を再生する信号再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録再生装置の記録密度は著
しく向上している。記録密度の向上は線記録密度の向上
と、トラック密度の向上とにより達成される。このう
ち、トラック密度に係る従来の技術について説明する。
従来の磁気記録再生装置は、複数の記録トラックを有す
る磁気記録媒体と、その中の任意の１トラックに対して
磁気信号を記録再生する磁気ヘッドとを有し、磁気ヘッ
ドを所望のトラックに正確に追従させることにより情報
の記録再生を行っていた。例えば円盤状の磁気記録媒体
を用いる磁気ディスク装置は、位置情報となるサーボ信
号を同心円状の記録トラックに予め記録した記録媒体
と、磁気記録媒体の任意の１トラックに対して磁気信号
を記録再生する磁気ヘッドと、磁気ヘッドを所望の記録
トラックに位置決めするためのヘッド位置決め機構とを
備えていた。そして、サーボ信号を再生することにより
磁気ヘッドの位置を検出し、それを基にヘッド位置決め
機構の位置制御を行うという動作により、所望の記録ト
ラックに磁気ヘッドを追従させ、情報の記録再生を行っ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の構
成の磁気記録再生装置は、トラック密度が磁気ヘッドの
磁極幅とトラック追従精度とにより制約されるといった
問題点を有していた。すなわち、トラック密度を高める
ためには磁気ヘッドの磁極幅は少なくとも記録トラック
の幅より小さいことが要求される。なぜならば、磁極幅
が記録トラックの幅より大きければ、記録トラックから
生じる信号磁界がトラック間において干渉を起こし、正
確な信号再生ができないからである。従ってトラック密
度を向上するためには、より狭い幅の磁気ヘッドを製作
することが必要である。しかしながら、狭幅の磁極を製
作するためには製造プロセスの高精度化が必要であるこ
と、また磁極寸法の微小化に伴う磁気的特性の変化を制
御する技術が必要であること等の課題があった。また、
トラック密度は磁極幅による制約に加えて、トラック追
従精度による制約をも受ける。すなわち、トラックの追
従誤差に対して隣接トラックまでの距離を十分大きくと
らなければ隣接トラックからの信号が混入し、信号対雑
音比の劣化により所望のエラーレートが達成できないと
いう問題点を有していた。従って、トラック密度を向上
するためには、トラックの追従をより高精度にて行うこ
とが要求される。そのためには、サーボ信号の高精度化
とその検出の高品位化、ヘッド位置決め機構の高帯域
化、外乱振動の低減等の課題を解決することが必要であ
る。

【０００４】このように、従来の磁気記録再生装置にお
いてトラック密度を著しく高めようとすれば種々の課題
に直面し、これらの課題をすべて解決することは現実的
には極めて困難であった。本発明はかかる従来技術の直
面している現状に鑑みてなお、トラック密度を格段に向
上できる磁気記録再生装置に用いられる信号再生装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に記載の信号再生装置は、磁気
記録媒体と磁気的に結合する磁性薄膜と、光を放射する
光源と、前記光をエバネッセント波の形態に変換し、前
記磁性薄膜との相互作用を生じさせるエバネッセント波
発生手段と、前記相互作用によって生じた光の光学的特
性値の変化を検出し、その値に応じて信号を発生する光
検出器とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】また、請求項２に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、前記エバネッセント波
発生手段は、前記磁性薄膜の近傍に設けられた全反射面
であることを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項３に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、前記磁性薄膜に近接す
る位置において、前記磁性薄膜に対して、その保磁力よ
り大きな磁界を印加するバイアス磁界発生手段を設ける
とともに、前記磁性薄膜の磁気記録媒体と磁気的に結合
していない状態における磁化の向きに対して、前記光の
入射面が実質的に平行に設定されていることを特徴とす
るものである。

【０００８】また、請求項４に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、前記相互作用は素励起
共鳴であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による磁気記録再生
装置の第１の実施形態について図１から図６を参照しな
がら説明する。図１は磁気記録再生装置の要部縦断面
図、図２は同装置の一部であるヘッドスライダの斜視図
及び平面図、図３は同装置の磁極部の正面図、図４はそ
の磁極部の縦断面図、図５は信号再生回路のブロック
図、図６は記録フォーマットを示す概念図である。

【００１０】図１において磁気記録媒体１は、媒体基板
２及びその表面に形成された記録層３により構成され
る。記録層３には同心円状の複数のトラックに分けて情
報が記録されている。図１において信号再生器１０は、
ヘッドアーム４０の先端部に設けられた光学ユニット３
０と、片もち板ばね状のサスペンション１４に支持され
たヘッドスライダ１１とを備えている。ヘッドスライダ
１１は透明多面体１２、集光レンズ１３及び磁極部２０
を備えており、透明多面体１２の底面１２ｄは磁気記録
媒体１と対向配置されている。

【００１１】透明多面体１２はりん化ガリウム（屈折率
３.３１）からなり、図２の（ａ）に示すように、直方
体を、斜面１２ｃを切断面として切断した形状をしてい
る。すなわち、側面１２ａ、１２ｂ、１２ｆ及び１２
ｇ、上面１２ｅ、底面１２ｄ、並びに、斜面１２ｃの合
計７平面を有する多面体である。斜面１２ｃは、側面１
２ａ、１２ｂ、１２ｆ及び１２ｇ、並びに底面１２ｄと
それぞれ稜線を挟んで隣接している。底面１２ｄと稜線
を挟んで隣接する側面１２ａの下部すなわち、磁気記録
媒体１の記録層３（図１）に形成されるトラック５ａ、
５ｂ及び５ｃ近傍には磁極部２０が形成されている。ま
た上面１２ｅの中央部は凸状球面（但し、正確には非球
面レンズ）に形成されており、集光レンズ１３となって
いる。図２の（ｂ）は（ａ）の平面図である。磁極部２
０は実際には厚さが２μｍ程度の薄膜であるが、図２の
（ｂ）においては便宜上、厚めに表示している。

【００１２】図１に戻って、光学ユニット３０は、半導
体レーザ３１、ホログラム素子３２及び光検出器３３を
備えている。半導体レーザ３１から放射された再生光
（再生のための光）がホログラム素子３２を通過するこ
とにより±１次の回折光が生成され、かつ、再生光は同
時にコリメートされ（並行にされ）、合計３つの光束が
集光レンズ１３に入射する。コリメートされた再生光の
光軸は磁気記録媒体１に対する法線にほぼ一致するよう
に設計されている。集光レンズ１３により集光された再
生光の光軸は斜面１２ｃにより磁気記録媒体１の長手方
向（図１の左右方向）に平行な平面（例えば、図２の
（ｂ）における紙面と平行な平面）内の光軸に変換さ
れ、磁極部２０に入射する。従って、磁極部２０への入
射面（入射光と反射光を含む面、例えば図２の（ｂ）に
おける紙面に平行な平面）は磁極部２０が設けられる面
（すなわち側面１２ａ）に垂直で且つ磁気記録媒体１に
平行となっている。本実施形態では、磁気記録媒体１か
らの信号磁界を取り入れやすいように、磁極部２０は磁
気記録媒体１の表面に対して直角に設けられている。入
射光Ｌi（実際は３本）の磁極部２０への入射角φは３
５.５度に設定されている。また、再生光は電界ベクト
ルが入射面内にあるＰ偏光に設定されている。磁極部２
０からの反射光Ｌo（実際は３本）は、図２の（ａ）に
示すように、再び斜面１２ｃにより光軸が変換された
後、集光レンズ１３及びホログラム素子３２（図１）を
介して光検出器３３（図１）に入射する。

【００１３】図４において、記録層３は、トラックの接
線方向における断面が示されている。図に示すように、
磁極部２０は多層膜構造となっており、りん化ガリウム
の透明多面体１２を基材として、その上に、アルミナか
らなる中間層２１（厚さ１００ｎｍ）、金からなる励起
層２２（厚さ４０ｎｍ）、ニッケル−鉄合金からなる磁
性層２３（厚さ１０ｎｍ）、アルミナからなるカバー層
２４（厚さ４００ｎｍ）及びニッケル−鉄合金からなる
シールド層２５（厚さ２μｍ）を順次積層したものであ
る。図の破線に示すように、磁束は磁性層２３の端部か
らカバー層２４を経てシールド層２５の端部から抜け、
記録層３との磁気的結合を成している。

【００１４】図３は、磁極部２０を正面から見た状態を
示す図である。図において、磁極部２０の磁性層２３の
幅Ｗ１はトラック５ａ、５ｂ及び５ｃ（図２及び図３）
のピッチＷ２の１倍以上２倍以下の大きさに設定されて
いる。また磁性層２３はバイアス磁界発生器（図示せ
ず）から発生したバイアス磁界により、単磁区構造とな
っており、磁化の向きは磁気記録媒体１と磁気的に結合
していない状態において再生光の入射面にほぼ平行に設
定されている。磁極部２０の磁気記録媒体１に対向する
端部の近傍には再生光の光スポット５０ａ、５０ｂ及び
５０ｃが形成されており、隣接する２つの光スポットの
中心間距離は各スポットの直径より小さく、かつトラッ
ク５ａ、５ｂ及び５ｃのピッチＷ２より小さく設定され
ている。また、本実施形態では光スポット５０ａ、５０
ｂ及び５０ｃの直径は互いに同一であり、各中心は同一
直線上にある。

【００１５】図５において、光検出器３３は、フォトダ
イオード３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを備えており、それ
ぞれが光スポット５０ａ、５０ｂ及び５０ｃ（図３）と
１対１に対応している。フォトダイオード３３ａ、３３
ｂ及び３３ｃの出力はそれぞれ増幅器６０ａ、６０ｂ及
び６０ｃに入力される。増幅器６０ａ、６０ｂ及び６０
ｃの各出力は時系列信号変換回路６１に入力され、時系
列信号に変換される。時系列信号は分岐回路６２により
信号分岐し、伝達係数検出回路６３に入力される。伝達
係数検出回路６３の出力は逆係数算出回路６４に入力さ
れ、逆係数算出回路６４の出力はトラック弁別回路６５
に入力される。トラック弁別回路６５の出力はデータ検
出回路６６に与えられ、データ検出回路６６はデータを
出力する。

【００１６】前記のように構成された磁気記録再生装置
について以下その動作を説明する。本実施形態において
は、次の動作によって、複数のトラックに分けて磁気記
録媒体１に記録された信号から所望のトラックの信号を
再生する。初めに全体動作の概略を説明する。まず、複
数のトラック５ａ、５ｂ及び５ｃに磁気的に記録された
信号から発せられる信号磁界を磁性層２３（図３）内に
捕捉し、それらの重畳磁気信号を形成する。次に、半導
体レーザ３１（図１）から放射された再生光を磁性層２
３に照射することによって磁気光学効果を生じさせ、重
畳磁気信号を再生光の光量変化に変換する。その光量変
化を光検出器３３（図１）により検出し、電気信号に変
換する。次に信号再生回路（図５）により電気信号をト
ラック毎の信号に弁別し、情報を再生する。以上の動作
により、磁気記録媒体１（図１）の複数のトラックから
発生する信号磁界を重畳磁気信号として読みとり、それ
を基にして個々のトラックの信号を再生する。

【００１７】以下、より詳細に各動作について説明す
る。まず、重畳磁気信号を形成する動作について説明す
る。前述のように、磁性層２３の端部は磁気記録媒体１
と磁気的に結合しており（図４）、また磁性層２３の幅
Ｗ１はトラック５ａ、５ｂ及び５ｃのピッチＷ２の１倍
以上２倍以下の大きさに設定されている（図３）。従っ
て、磁性層２３とトラック５ａ〜５ｃとの相対的な位置
関係に基づき、磁性層２３の面内には２つないし３つの
トラックからの磁束が通過し、それらの複数の信号磁界
が重畳されることにより重畳磁気信号が形成される。前
述のように磁性層２３は単磁区動作するように構成され
ているので、重畳磁気信号は各トラック５ａ〜５ｃから
の信号磁界の線形結合となる。すなわち、磁性層２３の
磁化パターンは各トラック５ａ〜５ｃがそれぞれ単独で
存在する状態の重ね合わせとなる。

【００１８】次に、重畳磁気信号を電気信号に変換する
動作について説明する。本実施形態においては前述した
構成において、光スポット５０ａ〜５０ｃ（図３）の位
置における磁性層２３の磁化の向きを横カー効果を用い
て電気信号に変換する。横カー効果とは、磁気光学効果
の１つであり、磁性体において光が反射する際に、反射
面内にあり、かつ、入射面に垂直な磁化成分によって光
のＰ偏光成分の光量が変化する現象である。前述のよう
に本実施形態では、磁性層２３の磁化の向きは磁気記録
媒体１と磁気的に結合していない状態では再生光の入射
面に平行に設定されている。そこで、磁気記録媒体１か
ら信号磁界が与えられると、磁性層２３の面内で磁化回
転が生じ、入射面に垂直な磁化成分が現れる。再生光は
Ｐ偏光に設定されているため、反射光は光量変化を生
じ、それをフォトダイオード３３ａ〜３３ｃにより光量
に比例した電気信号に変換する。光量変化の大きさは、
磁化回転角の大きさにほぼ比例するため、フォトダイオ
ード３３ａ〜３３ｃの出力信号の大きさは、各光スポッ
ト５０ａ〜５０ｃのそれぞれの位置において線形に重畳
された信号磁界の大きさにほぼ比例する。こうして、重
畳磁気信号が電気信号に変換される。

【００１９】次に、所望のトラックの信号を弁別する動
作について説明する。上述したように、磁性層２３内の
磁化状態が、各トラック５ａ〜５ｃからの信号磁界の線
形結合となっていること、及び、フォトダイオード３３
ａ〜３３ｃ（図５）の出力信号の大きさは、各光スポッ
ト５０ａ〜５０ｃのそれぞれの位置での磁化状態にほぼ
比例することから、トラック５ａ、５ｂ及び５ｃからそ
れぞれ発生する信号磁界をＨ1、Ｈ2及びＨ3とすると、
フォトダイオード３３ａ、３３ｂ及び３３ｃの各出力信
号Ｉ1、Ｉ2及びＩ3はＩ1＝Ａ11・Ｈ1＋Ａ12・Ｈ2＋Ａ13・Ｈ3 ・・・（式１）Ｉ2＝Ａ21・Ｈ1＋Ａ22・Ｈ2＋Ａ23・Ｈ3 ・・・（式２）Ｉ3＝Ａ31・Ｈ1＋Ａ32・Ｈ2＋Ａ33・Ｈ3 ・・・（式３）と表すことができる。ここで、Ａij（ｉ＝１〜３，ｊ＝
１〜３）は、信号磁界Ｈjが出力信号Ｉiに及ぼす影響の
大きさを示す係数で、磁性層２３の磁気的な伝達特性に
依存することから伝達係数と称する。伝達係数はトラッ
クと光スポットとの相対位置関係により決定される。式
１〜式３をベクトル形式で表現すると、Ｉ＝Ａ・Ｈ・・・（式４）と表すことができる。ここで、Ｉ＝［Ｉ1 Ｉ2 Ｉ3］T ・・・（式５）Ｈ＝［Ｈ1 Ｈ2 Ｈ3］T ・・・（式６）である。また、

【００２０】

【数１】

【００２１】である。従って伝達係数Ａを既知とするこ
とができれば、Ｈ＝Ａ-1・Ｉ・・・（式８）なる演算によって、各トラックの信号を求めることがで
きる。なおＡ-1はＡの逆行列であり、逆伝達係数と称す
る。

【００２２】図６に示すように、各トラック５ａ、５ｂ
及び５ｃの各々には、１つのセクタの先頭に単一周波数
を記録したパイロット信号領域Ｒ１が設けられており、
それに引き続きデータ領域Ｒ２が設けられている。パイ
ロット信号領域Ｒ１の直前にはパイロット信号領域Ｒ１
の開始を示すための信号領域Ｒ３が設けられ、データ領
域Ｒ２の先頭にはパイロット信号領域Ｒ１の終了を示す
ための信号領域Ｒ４が設けられている。そこで本実施形
態では、信号領域Ｒ３の信号を合図に、分岐回路６２
は、時系列信号変換回路６１から受けた出力信号を、信
号領域Ｒ４からの信号を受けるまで、伝達係数検出回路
６３に送る。伝達係数検出回路６３はパイロット信号領
域Ｒ１において伝達係数Ａを検出し、逆係数算出回路６
４において逆伝達係数Ａ-1を算出する。それを基に、続
くデータ領域Ｒ２の信号をトラック弁別回路６５におい
て弁別し、再生する。

【００２３】すなわち、パイロット信号領域Ｒ１のＩの
部分（図６）はトラック５ａのみの信号を有するため、Ｈ＝［１００］T ・・・（式９）である。従って、式４によって出力信号から直ちにＡ1
1、Ａ21及びＡ31が決定される。同様に、領域IIではＨ＝［０１０］T ・・・（式１０）であり、Ａ12、Ａ22及びＡ32が決定される。また同様
に、領域IIIではＨ＝［００１］T ・・・（式１１）であり、Ａ13、Ａ23及びＡ33が決定される。以上の動作
により伝達係数Ａが既知となる。次に逆係数算出回路６
４により、逆伝達係数Ａ-1を算出する。逆伝達係数Ａ-1
は伝達係数Ａとの間に、

【００２４】

【数２】

【００２５】の関係を有するものであり、伝達係数Ａが
わかれば四則演算処理により一義的に求めることができ
る。従って、データ領域Ｒ２の信号を処理する前に、逆
伝達係数Ａ-1を求めることができるので、それを用い
て、分岐回路６２からトラック弁別回路６５に送られて
きたデータ領域Ｒ２における各トラックの信号、すなわ
ちフォトダイオード３３ａ、３３ｂ及び３３ｃの各出力
信号Ｉ1、Ｉ2及びＩ3に対して式８の演算を、トラック
弁別回路６５において行わしめる。こうして各トラック
の信号を弁別する。以上の動作により各トラック毎の信
号への弁別が行われ、データ検出回路６６により所定形
式のデータに変換される。

【００２６】本実施形態によると、従来の磁気記録再生
装置に比べトラック密度を格段に向上させることができ
る。すなわち従来の磁気記録再生装置においては、トラ
ック間干渉が高トラック密度化の障害となっており、磁
気ヘッドの磁極幅及びトラック追従精度の２つの要因に
よりトラック密度は事実上制限されていた。それに対し
本実施形態の信号再生装置は、トラック間干渉をあえて
排除することなく、むしろ生じさせるように構成するこ
とで、互いに隣接する複数のトラックからの信号磁界を
同時に検出し、信号処理によって各トラックの信号を弁
別する。このような構成を備えることによって、磁極部
の幅よりも狭いピッチで形成されたトラックの信号を再
生することが可能になる。しかも所望のトラックが磁極
部の幅の中に有りさえすればよく、トラック追従動作の
精度を大幅に緩和することができる。従って、磁極部の
幅及びトラック追従精度のいずれにも制約されることな
く高トラック密度を実現することができる。

【００２７】さらに、本実施形態によれば、複数のトラ
ックの情報を同時に再生できるので転送速度を大幅に向
上することができるという効果を併せ持つ。また本実施
形態では、磁性層幅Ｗ１（図３）をトラックのピッチＷ
２の１倍以上２倍以下の大きさに設定しているため、磁
性層２３において信号磁界が重畳されるトラック数は多
くとも３つとなる。そのため、スポット数を超える数の
トラックから信号磁界を受けて信頼性のない信号再生を
行うこともない。なお、本実施形態は光スポットを３つ
設ける構成としたが、本発明は光スポットの個数を限定
するものではなく、例えばより多くの光スポットを設
け、磁極部２０の幅Ｗ１を広くすることにより、さらに
多くのトラックを同時に検出することができる。すなわ
ち、光スポットの個数をｍ（整数）とすると、磁極部の
幅Ｗ１はトラックピッチＷ２に対して以下の関係を有し
ていれば良い。（ｍ−２）・Ｗ２ ≦ Ｗ１ ≦ （ｍ−１）・Ｗ２．．．（式１３）

【００２８】また、本実施形態では同一の大きさの光ス
ポットを同一直線上に配置する構成としたが、光スポッ
トの大きさが２種類以上存在しても良い。また磁性層２
３の磁気記録媒体１に結合している端部から各光スポッ
ト中心までの距離が２種類以上あっても良い。また光ス
ポットの形が円形でなくても良い。また、本実施形態
は、パイロット信号領域Ｒ１（図６）において伝達係数
を求め、式８の演算を行うことによってトラック毎の信
号を弁別する構成としたが、本発明はそれに限定される
ものではなく、例えば磁性層面内の磁気信号の重畳パタ
ーンを検出し、それを基に各トラックの信号を推定する
構成であっても良い。その場合は、パイロット信号領域
Ｒ１を設ける必要がない。特に、磁性層の面内で重畳パ
ターンの特徴が顕著に現れる点を選んで光スポットを設
ける構成をとることによって本発明の効果を一層高める
ことができる。

【００２９】次に、光スポットの形成に関する説明をす
る。上記実施形態において、光源波長以下の微小な光ス
ポットを形成するための構成を備えることによりトラッ
クのピッチを小さくすることができるので、トラック密
度をより一層向上することができる。以下に、微小な光
スポットが形成される動作について説明する。一般に、
スポット直径２ｗは次式のように、光源波長λと集光レ
ンズの開口数ＮＡにより決定される。２ｗ＝ｋ・λ／ＮＡ・・・（式１４）ここで、ｋはレンズの形状や入射光の強度分布によって
決まる定数であり、ここではｋ＝０.８を採用する。式
１４より、光源波長が一定のとき、ＮＡが大きいほど小
さなスポットを形成することが可能である。開口数ＮＡ
は、集光レンズの開口角の半角αと、集光レンズと物体
の間の媒体の屈折率ｎとによって次式のように定義され
る。ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎα ・・・（式１５）

【００３０】集光レンズが空気中に存在する場合ｎ＝１
であり、ＮＡは空気中の開口角によって一義的に決定さ
る。そこでスポット径を小さくするためには、開口角２
αを大きくするしかないが、幾何学的制約からＮＡは
０.７が限界となる。またｓｉｎα≦１より、理論的に
ＮＡは決して１を超えることはない。しかしながら、本
実施形態の構成においては、集光レンズ１３（図１）か
ら磁極部２０までの間をｎ＝３.３１の高屈折率誘電体
（リン化ガリウム）で満たしているため、式１５より、
開口角２αが７０度程度であり、ＮＡ＝１.９０という
従来技術では実現不可能であったところの大きな値の開
口数が得られる。従って、式１４より、２ｗ＝０.４２
λとなり、光源波長の半分以下の微細なスポット径が形
成される。従って、トラックピッチもそれと同等な寸法
に低減でき、いわゆるサブミクロン・オーダのトラック
ピッチを実現することができる。

【００３１】以上のように本実施形態によると、集光レ
ンズ１３から磁極部２０までの間を空気より大きい屈折
率を有する媒質で満たすという構成によって、１を超え
る大きな値の開口数ＮＡを実現することか可能となり、
トラック密度を飛躍的に増大することができる。すなわ
ち本発明においては、開口数ＮＡは開口角２αに制限さ
れず、より屈折率の大きな材料を用いることによってさ
らに大きなＮＡを得ることができる。なお、本実施形態
においては、集光作用を１つの非球面レンズ（１３）に
よって実現しているが、本発明はそれに限定されるもの
でなく、複数の曲面を用いて集光する場合でも最終曲面
から反射面までが空気より大きい屈折率の媒質で満たさ
れていればよい。

【００３２】また本実施形態においては、屈折力を有す
る面と透明多面体とを一体に形成しているので、焦点と
反射面とを正確に一致させることができる。従って信頼
性が向上するとともに、光路調整、光軸調整等が不要と
なり組立時の工数を大幅に削減することができる。また
本実施形態は、隣接する光スポットの中心間距離を光ス
ポットの直径より小さくする構成によって、光スポット
の大きさよりも小さな空間的分解能を得ることができ、
トラック密度を一層高めることができる。

【００３３】また、前述のように、本実施形態の構成に
おいては光学ユニット３０（図１）をヘッドアーム４０
に設けているため、サスペンション１４に支えられた部
分の質量を大幅に軽減でき、磁気記録媒体１に対する追
従性を向上することができる。また集光レンズ１３と
透明多面体１２とを一体的に形成する構成としており、
かつ集光レンズ１３への入射光を平行光としているた
め、ビームウエストは常に磁極部２０の一定の位置に形
成される。従って、磁気記録媒体１の面振れや外部から
の機械的振動によって磁極部２０と光学ユニット３０と
の相対的な位置関係が変化したとしても、光スポットの
位置ずれや、フォーカスずれによる径の変化が生じるこ
となく常に安定して信号を再生することができる。

【００３４】なお本実施形態では、再生光を集光するた
めに集光レンズ１３を用いたが、本発明はそれに限定さ
れるものではなく、例えばホログラム素子を透明多面体
１２の上面１２ｅ（図２）あるいは斜面１２ｃに形成す
る構成であっても良い。その場合、サスペンション１４
に支えられる部分の質量を一層軽減することができる。

【００３５】次に、本実施形態において、信号磁界を高
感度で検出するための構成について説明する。高密度記
録を行うと、信号磁界が小さくなるので、そのような場
合でも信号磁界を高感度に検出することが必要になって
くる。そこで、本実施形態では、前述した構成によっ
て、再生光をエバネッセント波の形態に変換し、磁性層
２３との相互作用を起こさせることによってカー効果を
増強し、信号磁界の変化を大きな光量変化に変換し、検
出するものである。図７は第１の実施形態における磁極
部２０の磁気光学特性を示した特性図である。図７にお
いて横軸は再生光の磁極部２０への入射角φ（図２の
（ｂ））である。縦軸のＲは反射率で、反射光Ｌoの光
量を入射光Ｌiの光量で除したもである。ｄＲは反射率
変化で磁性層２３の磁化が＋９０度から−９０度まで回
転したときの反射光Ｌoの光量変化を入射光Ｌiで除した
ものである。図中には１００倍して示した。またＭは変
調率で反射光Ｌoの光量変化の割合であり、ｄＲ／Ｒに
等しい。図中には１０倍して示した。

【００３６】図７において、反射率Ｒは入射角φが３５
度の近傍で全反射に近い値から急激に低下している。こ
れは、表面プラズモン共鳴と呼ばれる現象である。表面
プラズモン共鳴とは素励起共鳴の１つであり、エバネッ
セント波の波数と角周波数の関係（分散関係）が金属の
表面に生ずる表面プラズモンの分散関係と一致したとき
に表面プラズモンが励起され、入射光のエネルギが共鳴
的に吸収されることで説明される。本実施形態において
は、高屈折率誘電体である透明多面体１２（図１）及び
低屈折率（例えば１.７程度）誘電体である中間層２１
（図４）の境界面（全反射面）に対して臨界角以上の入
射角により再生光を入射することで中間層２１側にエバ
ネッセント波を発生させ、励起層２２及び磁性層２３か
らなる金属層の表面プラズモンを励起している。各層の
膜厚及び入射角φは表面プラズモンを励起するのに最適
となるよう選択されている。図７からわかるように、表
面プラズモン共鳴の近傍で反射率変化ｄＲが大きくな
り、最大で０.８％以上となる。また反射光の変調率Ｍ
は入射角が３５.５度のとき最大１４％に達する。

【００３７】比較のため、表面プラズモン共鳴を用いな
い通常の横カー効果の特性を示す。図８は通常のカー効
果の特性図で、構成はガラス基板上に磁性層を成膜し、
空気側から再生光を入射したものである。磁性層の組
成、膜厚は本実施形態のものと全く同様である。図８よ
り、通常のカー効果では、反射率変化ｄＲは最大で０.
３％弱で、反射光の変調率Ｍも最大で２％程度である。
しかもそれを実現するためには７０度以上という極めて
大きな角度で再生光を入射する必要がある。以上のよう
に本実施形態は、３５度程度という入射が容易な入射角
でありながら、通常のカー効果に比べ数倍大きな変調率
を得ることができる。以上のように、本実施形態の信号
再生装置は、磁極部２０の構成とそれに入射する再生光
の入射角とを最適に設定して表面プラズモン共鳴を励起
し、横カー効果を増強することによって、信号磁界の変
化を大きな光量変化に変換することができる。従って、
高密度記録のために信号磁界が小さくなった場合でも、
そのような小さな信号磁界を高感度に検出することがで
きるという効果を有する。

【００３８】なお、本実施形態においては、表面プラズ
モン共鳴をより効率的に励起するために前述の構成を用
いたが、本発明は、各層の材質あるいは膜厚に限定され
るものではなく、再生光をエバネッセント波の形態に変
換し、磁性体と相互作用させることにより磁気光学効果
を増強するものであれば他の構成であっても良い。例え
ば磁極部の膜構成として、中間層２１、あるいは励起層
２２を設けない構成であっても良い。この場合、特性は
やや劣るもののほぼ同様の効果を得ることができる。ま
た再生光をエバネッセント波の形態に変換するために本
実施形態は高屈折率誘電体と低屈折率誘電体とからなる
全反射面を設けたが、その他、回折格子を用いた構成、
再生光の波長以下の微小開口を用いた構成などであって
も良い。

【００３９】次に、本発明の第２の実施形態について図
９〜図１２を用いて説明する。図９は磁気記録媒体１上
のトラックの構成図、図１０は記録過程を示した図、図
１１は再生過程を示した図、図１２は信号再生回路のブ
ロック図である。図９において円盤状の磁気記録媒体上
に設けられた記録領域１００には、数十本の同心円状の
トラックが構成されている。保護領域１０１は情報の記
録されていない領域であり、その幅（半径方向の幅）は
後述するヘッド駆動機構の位置決め精度よりも大きくな
るように設定されている。磁気記録媒体１は媒体駆動機
構（図示せず）により等角速度にて回転駆動されてい
る。

【００４０】図１０は記録データと記録ヘッド１１０と
の位置関係を示す図、図１１は記録データと再生ヘッド
１１１との位置関係を示す図である。記録ヘッド１１０
と再生ヘッド１１１とは同一のヘッド支持機構（図示せ
ず）上に設けられている。例えば、磁気抵抗効果方式の
再生ヘッドとインダクティブ方式の記録ヘッドとを積層
した複合型磁気ヘッドをヘッドスライダ上に形成したも
のを用いることができる。また、前記ヘッド支持機構を
所定の分解能でトラックの半径方向に移送するヘッド駆
動機構（図示せず）を備えている。ヘッド駆動機構は磁
気記録媒体１（図９）に対してはオープンループの位置
決め機構となっている。図１２に示す信号再生回路は、
遅延回路１２０とトラック弁別処理部１２１とによって
構成されている。遅延回路１２０は、磁気記録媒体１が
１回転するのに要する時間だけ再生信号のデータを遅延
させて出力するためのものである。

【００４１】以上のように構成された第２の実施形態に
ついて、以下その動作を説明する。始めに記録過程につ
いて説明する。記録ヘッド１１０（図１０）は、磁気記
録媒体１の１回転ごとに所定の距離だけヘッド駆動機構
により送られ、データが記録される。このとき、図１０
に示すように、ヘッド駆動機構の送りピッチｄ１は記録
ヘッド１１０の磁極幅ｄ２よりも狭いため重ね書き記録
となる。すなわち、最後に記録されたトラック以外のト
ラックについては、その幅ｄ１がヘッドの磁極幅ｄ２よ
り狭く形成される。なお、ヘッド駆動機構の送りピッチ
は、送りの増分誤差と磁気記録媒体の振れ量の回転非同
期成分との和より大きく設定されているため、最低限必
要なトラック幅は常に確保される。

【００４２】次に再生過程について説明する。再生過程
も記録過程と同様に、磁気記録媒体の１回転ごとに所定
の距離だけヘッド駆動機構によって再生ヘッド１１１
（図１１）を移動させ、データを読み出す。ヘッド駆動
機構の送りピッチは記録過程と同じである。再生過程に
おいては、再生ヘッド１１１が数十本の同心円状のトラ
ックで構成されている記録領域１００の端から順次再生
する。ここで、図１１を用いて所望のトラックの信号が
再生される動作の一例について説明する。ある時間にお
いて図１１の（ａ）に示した位置に再生ヘッド１１１が
位置決めされていたとする。そのとき、再生ヘッド１１
１には（ｉ−１）番目のトラックの磁気信号Ｘi-1とｉ
番目のトラックの磁気信号Ｘiとが重畳される。従っ
て、そのとき出力ｙi-1は２つのトラックのデータをあ
る比率で重ね合わせた形の出力となる。次に、磁気記録
媒体の１回転後に（ｂ）に示したように、ヘッド１１１
はおよそ１トラックピッチ移動し、出力Ｙiは磁気信号
ＸiとＸi+1とが重畳した形の出力となる。さらに１回転
後には（ｃ）の位置に移動し、出力Ｙi+1は磁気信号Ｘi
+1とＸi+2とが重畳した形の出力となる。従って、再生
ヘッド１１１からは前記３つの状態の出力Ｙi-1、Ｙi及
びＹi+1が時系列で連続して得られる。

【００４３】次に、その出力は図１２に示した信号再生
回路に送られる。図１２において、遅延回路１２０は磁
気記録媒体１（図９）が１回転するのに要する時間だけ
データを遅延させて出力する。従って、再生ヘッド１１
１（図１１）によって時系列的に得られた検出された信
号Ｙi-1、Ｙi及びＹi+1に対して遅延処理がなされ、２
つの遅延回路を通過した信号Ｙi-1、１つの遅延回路１
２０を通過した信号Ｙi、及び遅延回路を通過しない信
号Ｙi+1が互いに同時にトラック弁別処理部１２１に入
力される。これらの入力信号を合わせれば、図１１の
（ａ）〜（ｃ）の３つの状態を重ね合わせたのと等価で
ある。従って、疑似的に３つの再生ヘッドによる隣接ト
ラックの同時読出しが実現されたこととなる。トラック
弁別部１２１の内部では、前述した第１の実施形態にお
いて３つの光スポットを用いた場合と同様の動作が行な
われ、ｉ番目のトラックの情報Ｘiが弁別され、出力さ
れる。

【００４４】以上のように本実施形態によると、１つの
再生ヘッドにより、等価的に複数の再生ヘッドで複数の
トラックの同時読みだしをしたのと同じ動作が実現でき
るため、簡素な構成でありながら、従来の磁気記録再生
装置に比べトラック密度を格段に向上することができ
る。このようにトラック密度を格段に向上させた磁気記
録再生装置は、画像データなどように時間的に連続なデ
ータを記録再生するのに好適である。加えて、トラック
幅に比べてヘッドの磁極幅を広く設計できること、また
記録ヘッドと再生ヘッドのアライメントが要求されない
こと等から、磁気ヘッドの製造に対する精度を大幅に緩
和することができる。さらに、従来の磁気記録再生装置
のようなトラック追従機構が不用となるため、簡素で安
価な装置を実現することができる。

【００４５】なお、前記第２の実施形態の再生ヘッド１
１１は同時に２つのトラックのデータを検出する幅を有
するとしたが、同時に３つ以上のトラックのデータを検
出するものであっても良い。また、１つの記録ヘッドに
より重ね書き記録をする構成としたが、複数の記録ヘッ
ドを設けてもよい。その場合、ヘッド毎に異なるアジマ
ス角を設け、いわゆるアジマス記録を行うことによって
本発明の効果を一層高めることができる。また、本実施
形態では同心円状のトラックとしたが、渦巻状（スパイ
ラル）のトラックであってもよい。その場合、媒体駆動
機構の回転に同期して、ヘッド駆動機構で一定速度で磁
気ヘッドを移送する構成とすることができる。なお、渦
巻状のトラックの場合、トラックは１つであるとも考え
られるが、その場合における、本発明にいう「複数のト
ラック」は、互いに隣接して配置された複数のトラック
部分をいうと解する。

【００４６】なお、トラックを弁別する方法として、第
１及び第２の実施形態で述べた信号再生回路の構成以外
に、判定帰還回路を備えた構成、最尤(Maximum likelih
ood)回路を備えた構成などを用いることができる。特
に、記録時に２次元的な符号化を行うことによって本発
明の効果を一層高めることができる。また、第１の実施
形態、第２の実施形態では円盤状の磁気記録媒体を用い
たが、本発明は媒体の形状に限定されるものではなく、
例えばテープ状の磁気記録媒体を用いた、いわゆるビデ
オテープレコーダなどにも適用されるものである。

【００４７】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。本発明の信号再生装置においては、信号
再生のための光をエバネッセント波の形態に変換して磁
性薄膜に表面プラズモン共鳴を励起し、横カー効果を増
強して信号磁界の変化を大きな光量変化に変換すること
ができるように構成したので、弱小な信号磁界をも高感
度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における磁気記録媒体
の信号再生装置の要部縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態におけるヘッドスライ
ダの斜視図及びその平面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における磁極部の正面
図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における磁極部の縦断
面図である。

【図５】本発明の第１の実施形態における信号再生回路
のブロック図である。

【図６】本発明の第１の実施形態における記録フォーマ
ットを示す概念図である。

【図７】本発明の第１の実施形態における磁極部の磁気
光学特性を示したグラフである。

【図８】通常のカー効果の特性を示すグラフである。

【図９】本発明の第２の実施形態における、トラックの
構成を示した図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態における記録過程を
示した図である。

【図１１】本発明の第２の実施形態における再生過程を
示した図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態における信号再生回
路のブロック図である。

【符号の説明】

１磁気記録媒体２媒体基板３記録層５ａ、５ｂ、５ｃトラック１０信号再生装置１１ヘッドスライダ１２透明多面体１３集光レンズ１４サスペンション２０磁極部２１中間層２２励起層２３磁性層２４カバー層２５シールド層３０光学ユニット３１半導体レーザ３２ホログラム素子３３光検出器４０ヘッドアーム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ光スポット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ増幅器６１時系列信号変換回路６２分岐回路６３伝達係数検出回路６４逆係数算出回路６５トラック弁別回路６６データ検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑本誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5D075 AA03 CC12 CD03 CD20 CE17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体と磁気的に結合する磁性薄
膜と、光を放射する光源と、前記光をエバネッセント波
の形態に変換し、前記磁性薄膜との相互作用を生じさせ
るエバネッセント波発生手段と、前記相互作用によって
生じた光の光学的特性値の変化を検出し、その値に応じ
て信号を発生する光検出器と、を備えたことを特徴とす
る磁気記録媒体の信号再生装置。
【請求項２】前記エバネッセント波発生手段は、前記
磁性薄膜の近傍に設けられた全反射面であることを特徴
とする請求項１に記載の磁気記録媒体の信号再生装置。
【請求項３】前記磁性薄膜に近接する位置において、
前記磁性薄膜に対して、その保磁力より大きな磁界を印
加するバイアス磁界発生手段を設けるとともに、前記磁
性薄膜の磁気記録媒体と磁気的に結合していない状態に
おける磁化の向きに対して、前記光の入射面が実質的に
平行に設定されていることを特徴とする請求項１に記載
の磁気記録媒体の信号再生装置。
【請求項４】前記相互作用は素励起共鳴であることを
特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の信号再生装
置。