JP2003296984A

JP2003296984A - 記録媒体及び多値再生装置

Info

Publication number: JP2003296984A
Application number: JP2002097140A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Ito; 彰義伊藤; Katsuji Nakagawa; 活二中川
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ＭＡＭＭＯＳを採用した多値再生装置によ
り、アナログ的な信号処理を行い、正確な多値再生を行
う。【解決手段】記録マークが形成されている第１及び第
２の記録層と、上記第１及び第２の記録層の記録マーク
がアナログ的に磁気転写されて外部磁界の印加により拡
大される磁区拡大再生層とが積層されている記録媒体に
再生光を照射する再生光照射部と、上記外部磁界を発生
する磁界発生部と、上記記録媒体に上記再生光照射部に
より再生光を照射するとともに上記磁界発生部により外
部磁界を印加して、上記磁区拡大再生層に拡大転写され
た記録マークに基づき信号をアナログ的に読み出す読出
部と、上記読出部により読み出した信号に所定の信号処
理を行う信号処理部とを備えることで実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１及び第２の記
録層、再生層及び補助層が少なくとも積層されている記
録媒体及び、上記記録媒体から情報を多値再生する多値
再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＴ産業の目覚ましい発展によ
り、家庭等においてもデータ量の大きな情報を扱う機会
が多くなってきている。これにともない、記録媒体の大
容量化が求められている。例えば、記録媒体に形成する
記録マークサイズの微小化により記録密度を向上し、記
録媒体の大容量化を図っている。以下に記録媒体の高密
度化について述べる。

【０００３】記録媒体は、一般的に、記録装置により記
録信号に対応した記録光が照射され、上記記録光の熱エ
ネルギーを用いて、記録層に記録マークを形成すること
により情報が記録される。また、記録媒体は、再生装置
により再生光が照射され、例えば、磁気光学効果を利用
して記録された情報が再生される。

【０００４】記録媒体の記録密度は、記録及び再生に用
いる光学系のレーザ光の波長λ及び上記レーザ光を情報
記録面に手交する対物レンズの開口数ＮＡに依存する。
光磁気記録装置のレーザ光のスポット径Ｒは、以下の式
に示すとおり、上記波長λと開口数ＮＡにより決まる。Ｒ∝λ／ＮＡ（１）従って、光磁気記録媒体の記録密度の向上には、スポッ
ト径Ｒの小規模化を図る必要がある。

【０００５】従来の光磁気記録装置及び光磁気再生装置
は、レーザ光のスポット径よりも細かい記録信号を記録
再生することが困難であった。そのため、従来の光磁気
記録媒体の記録密度は、レーザ光のスポット径Ｒによっ
て制限されていた。したがって、従来の光磁気記録媒体
を用いて高記録密度化を実現するためには、レーザ光の
波長λを短くするとともに、対物レンズの開口数ＮＡを
大きくする必要があった。

【０００６】光磁気記録媒体は、記録層となる磁性薄膜
の膜構成、信号の記録方式、あるいは信号の再生方式等
を工夫することにより、高記録密度化が図られている。

【０００７】このような高密度化の方法には、磁気超解
像（MSR、Magnetically induced Super Resolution）が
ある。ＭＳＲには、前方開口検出（FAD、Front Aperture
Detection）、後方開口検出（RAD、Rear Aperture Dete
ction）及び中央開口検出（CAD、Center Aperture Detec
tion）の検出方法がある。また、ＭＳＲに使用する光磁
気記録媒体は、記録層の上に直接、再生層が積層されて
いる。再生層の磁気モーメントは、室温においては面内
方向を向いており、室温では磁気光学効果による信号を
生じない。一方、再生レーザの照射により再生層の所定
の場所が昇温された場合、再生レーザ中心付近の磁気モ
ーメントが面内方向から垂直方向に変化しやすい状態に
なる。再生レーザの中心付近は、温度上昇が大きいため
にこのようなことが起こる。上述の状態のとき、再生層
の磁気モーメントは、再生層と記録層との交換結合によ
り記録層の磁気モーメントと同じ方向に揃う。

【０００８】ＭＳＲは、再生ビームのスポット径Ｒより
小さい領域で記録層の磁気モーメントを再生層に磁気転
写するので、空間分解能が大幅に向上する。しかし、Ｍ
ＳＲは、再生ビームのスポット径Ｒより小さい領域から
信号を検出する必要があり、信号強度の低下が問題とな
っている。

【０００９】上述のＭＳＲの問題点を解決するのが磁区
拡大再生方式（MAMMOS、Magnetic Amplifying Magneto-O
ptical System）である。ＭＡＭＭＯＳでは、保持力の
大きな記録層の上部に非磁性層を介して保持力の小さな
拡大再生層を設けた多層膜構造の記録媒体を用いる。Ｍ
ＡＭＭＯＳは、記録層の記録マークが補助層を介して再
生層に磁気転写され、外部磁界を印加することにより、
拡大再生層に磁気転写されている記録マークを拡大す
る。

【００１０】また、上述のＭＡＭＭＯＳを利用して、多
層の記録層に情報を多値記録する方法及び再生方法がOP
TRONICS(1998)No.4 pp.115-124に提案されている。上記
資料には、基板上に互いに保持力が異なる複数の磁性層
を積層した光磁気記録媒体に、磁界強度を多段階に変調
した記録磁界を印加し、特定の磁性層の磁気モーメント
を選択的に磁化反転させることにより情報を多値記録す
ることが記載されている。

【００１１】ここで、上記資料について詳細を述べる。
上記資料に記載の光磁気記録媒体は、基板上に下地層、
第１の記録層、中間層及び第２の記録層が積層されてい
る。下地層、第１の記録層及び第２の記録層は、希土類
元素（以下ＲＥと呼ぶ。）と遷移金属元素（以下ＴＭと
呼ぶ。）との合金性の非晶質膜であり、磁気モーメント
が互いに逆向きに結合しているフェリ磁性体である。下
地層は、ＰｔＣｏのフェリ磁性体であり、ＴＭリッチの
磁性層である。第１の記録層及び第２の記録層は、Ｔｂ
ＦｅＣｏのフェリ磁性体であり、ＲＥリッチの磁性層で
ある。また、第２の記録層は、下地層の上部に積層され
ており、下地層と交換結合している。

【００１２】ここで、当該光磁気記録媒体を用いて情報
を多値記録する多値記録方法について述べる。レーザ照
射部は、光磁気記録媒体の所定の場所にレーザビームを
照射する。また、磁界印加部は、上述のレーザビームが
照射されている所定の場所に記録磁界を印加する。この
ときの磁界強度又は／及び磁界方向に応じて、４つの記
録状態で光磁気記録媒体に情報が記録される。

【００１３】ここで第１の記録層及び第２の記録層のそ
れぞれの磁気モーメントの状態について、以下に説明す
る。

【００１４】第２の記録層の磁気モーメントは、記録磁
界が負バイアスのときには、負バイアス方向（↓）を向
き、記録磁界が正バイアスのときには、正バイアス方向
（↑）を向く。つまり、第２の記録層の磁気モーメント
は、外部磁界のバイアス方向に応じた方向を向く。

【００１５】また、第１の記録層の磁気モーメントは、
記録磁界が負バイアスの磁界Ｈａより小さいとき（Ｈ＜
Ｈａ）は、負バイアス方向（↓）を向き、記録磁界が負
バイアスの磁界Ｈａより大きくゼロより小さいとき（Ｈ
ａ＜Ｈ＜０）は、正バイアス方向（↑）を向き、記録磁
界がゼロより大きく正バイアスの磁界Ｈｂより小さいと
き（０＜Ｈ＜Ｈｂ）は、負バイアス方向（↓）を向き、
また、記録磁界が正バイアスの磁界Ｈｂより大きいとき
（Ｈ＞Ｈｂ）は、正バイアス方向（↑）を向く。

【００１６】第１の記録層の磁気モーメントは、負バイ
アスの磁界Ｈａから正バイアスの磁界Ｈｂの領域では、
印加される記録磁界よりも第１の記録層及び下地層間に
働く交換結合の方が影響力が強いために記録磁界のバイ
アス方向とは異なる方向に反転する。したがって、記録
磁界の磁界強度とバイアス方向とにより、第１の記録層
及び第２の記録層には垂直方向に、（↓↓）、（↓
↑）、（↑↓）及び（↑↑）の４つの磁化状態が形成さ
れる。この４つの磁化状態は、４値信号（０）、
（１）、（２）及び（３）にそれぞれ対応している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＭＡＭＭＯ
Ｓで利用されている記録媒体の拡大再生層は、デジタル
的に応答する材料で形成されているため、拡大再生層に
磁気転写されている多値の記録マークが、図４に示すよ
うなデジタル信号Ａで読み出され、再生処理が行われて
いた。したがって、記録マークの大きさに信号振幅が比
例しないため、高Ｓ／Ｎを実現するＰＲＭＬ（Partial
Response Maximum Likelihood）方式での信号処理方法
を利用することができなかった。

【００１８】また、ＭＡＭＭＯＳでは、多値再生におい
て、読み出した信号を複数のレベルでスライスし、多値
信号を区別しているが、各磁化状態に相当する信号振幅
の差が大きく取れないために、デジタル信号Ａの（ｂ）
及び（ｃ）のような信号振幅の差が近い２つの信号間
を、明確に区別することが困難であった。したがって、
デジタル信号Ａの（ｂ）の信号は、（ａ）の信号と誤認
識されたり、（ｃ）の信号は、（ｄ）の信号と誤認識さ
れることがあった。

【００１９】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、アナログ的に応答する拡
大再生層を有する記録媒体と、上記記録媒体から、アナ
ログ信号Ｂを読み出し、正確な多値再生を行うことが可
能な多値再生装置とを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る記録媒体
は、上述の課題を解決するために、記録マークが形成さ
れている第１及び第２の記録層と、上記第１及び第２の
記録層の記録マークが磁気転写されて外部磁界の印加に
より拡大される磁区拡大再生層とが積層されている記録
媒体であって、上記磁区拡大再生層は、上記第１及び第
２の記録層から記録マークが磁気転写される際に、アナ
ログ的に応答する。

【００２１】また、本発明に係る多値再生装置は、上述
の課題を解決するために、記録マークが形成されている
第１及び第２の記録層と、上記第１及び第２の記録層の
記録マークがアナログ的に磁気転写されて外部磁界の印
加により拡大される磁区拡大再生層とが積層されている
記録媒体に再生光を照射する再生光照射手段と、上記外
部磁界を発生する磁界発生手段と、上記記録媒体に上記
再生光照射手段により再生光を照射するとともに上記磁
界発生手段により外部磁界を印加して、上記磁区拡大再
生層に拡大転写された記録マークに基づき信号をアナロ
グ的に読み出す読出手段と、上記読出手段により読み出
した信号に所定の信号処理を行う信号処理手段とを備え
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２３】本発明は、例えば、図１に示すような光磁
気記録媒体１に情報の多値記録を行う。

【００２４】この光磁気記録媒体１は、基板１０上に第
１の記録層１１と、第２の記録層１２と、補助層１３
と、拡大再生層１４とが積層されている。第１の記録層
１１は、希土類元素（以下、ＲＥという。）と遷移金属
元素（以下、ＴＭという。）との合金性の磁性層であ
り、ＴＭリッチのフェリ磁性層である。第２の記録層１
２は、ＲＥとＴＭとの合金性の磁性層であり、ＲＥリッ
チのフェリ磁性層である。第２の記録層１２の磁気モー
メントは、第１の記録層１１の磁気モーメントが作る磁
界の方向を向く。これは、交換結合と呼ばれる磁気的な
結合で、量子力学的な効果の一つである。交換結合は、
二つの隣接した磁気モーメント間において、互いに平行
に並ぼうとする性質のものである。また、交換結合は、
隣接する原子間でのみ働くもので、直接積層された磁性
層の界面に働く。

【００２５】補助層１３は、磁気的性質のない非磁性層
である。拡大再生層１４は、保持力の小さなＲＥとＴＭ
との合金性の非晶質膜である。また、拡大再生層１３
は、例えば、ＧｄＦｅＣｏ（Ｇｄの組成を２０原子％以
下とする。）のようなアナログ的に応答する材料で形成
されており、磁気モーメントが連続的に変化する性質を
有している。なお、光磁気記録媒体１は、リムーバブル
方式の媒体でもよいし、固定方式の媒体でもよい。

【００２６】このような光磁気記録媒体１は、例えば、
図２に示すような、多値再生装置２により情報が再生さ
れる。多値再生装置２は、磁界印加部２０と、再生光照
射部２１と、ハーフミラー２２と、対物レンズ２３と、
信号検出部２４と、信号処理部２５とを備える。なお、
多値再生装置２は、磁区拡大再生方式（MAMMOS、Magneti
c Amplifying Magneto-Optical System）による再生方
式を採用しており、上記光磁気記録媒体１の第１の記録
層１１及び第２の記録層１２に形成されている記録マー
クを、補助層１３を介して拡大再生層１４にアナログ的
に拡大転写して多値再生する。以下に、多値再生装置２
により光磁気記録媒体１から情報を多値再生する動作に
ついて説明する。なお、光磁気記録媒体１の第１の記録
層１１及び第２の記録層１２には、図３に示すように、
記録マークの磁化状態が４値で記録されていることとす
る。

【００２７】再生光照射部２１は、ハーフミラー２２及
び対物レンズ２３を介して上記光磁気記録媒体１に再生
光を照射する。このとき照射される再生光のパワーは、
第１の記録層１１及び第２の記録層１２の記録マークが
消えない程度に弱いものとする。そして、拡大再生層１
４は、上記再生光により暖められ、保持力が小さくな
る。

【００２８】磁界印加部２０は、保持力の小さくなった
上記拡大再生層１４に、第１の記録層１１及び第２の記
録層１２の合成された記録マークの方向と反対方向にパ
ルス磁界を印加する。拡大再生層１４は、上記パルス磁
界の印加方向に磁化の向きが揃えられる。このような状
態で磁界印加部２０のパルス磁界をゼロにすると、弱い
静磁結合により、記録層１１の記録マークが補助層１３
を介して拡大再生層１４に磁気転写される。

【００２９】磁界印加部２０は、上述のように記録層１
１の記録マークが拡大再生層１４に磁気転写された際
に、パルス磁界を印加する。拡大再生層１４の磁化状態
は、パルス磁界の印加方向と磁気転写されている記録マ
ークの磁化方向が同一ならば拡大され、一方で、パルス
磁界の印加方向と磁気転写されている記録マークの磁化
方向が反対ならば縮小される。また、記録層１１の磁化
状態が斜めの方向に揃っている場合には、拡大再生層１
４には、斜めの方向に記録マークが磁気転写され、パル
ス磁界の印加方向に応じて拡大又は縮小する。これは、
拡大再生層１４が、アナログ的に応答する性質を有して
いるからである。なお、光磁気記録媒体１は、反射光を
出力した後、磁界印加部２０のパルス磁界をゼロにする
ことで、拡大再生層１４の磁化状態は拡大又は縮小する
前の状態に戻る。そして、拡大再生層１４の磁化方向と
は反対向きのパルス磁界を印加して、磁化状態を消去す
る。

【００３０】光磁気記録媒体１は、上述のように拡大再
生層１４にアナログ的に拡大転写された記録マークを反
射光として対物レンズ及びハーフミラー２２を介して信
号検出処理部２４に出力する。

【００３１】信号検出処理部２４は、波長板３０と、ビ
ームスプリッタ（以下、ＢＳという。）３１と、第１の
光検出器３２と、第２の光検出器３３と、アナログ信号
生成部３４を備えている。光磁気記録媒体１から反射さ
れた反射光は、波長板３０により直線偏光にされ、ＢＳ
３１によりＳ偏光成分の光とＰ偏光成分の光に偏光分離
される。Ｐ偏光成分の光は、第１の光検出器３２に出射
され、Ｓ偏光成分の光は、第２の光検出器３３に出射さ
れる。第１の光検出器３２は、Ｐ偏光成分の光からカー
回転角等を検出する。また、第２の光検出器３３は、Ｓ
偏光成分の光から同様にカー回転角等を検出する。な
お、光磁気記録媒体１は、直線偏光の光ビームが光磁気
記録媒体１に照射されると、右回り円偏光又は左回り円
偏光を反射光ビームとして反射する。この反射光の回転
する方向は、光磁気記録媒体１の記録マークの磁化状態
により決まる。

【００３２】第１の光検出器３２及び第２の光検出器３
３は、検出した信号をアナログ信号生成部３４に出力す
る。アナログ信号生成部３４は、入力された信号に基づ
き微分特性を有するアナログ信号を生成し、生成したア
ナログ信号を信号処理部２５に出力する。

【００３３】信号処理部２５は、増幅器３５と、Ａ／Ｄ
変換器３６、等化器３７と、ＰＲ４ＭＬ（Partial Resp
onse Class 4 with Maximum Likelihood）処理部３８と
を備えている。

【００３４】信号処理部２５では、高密度記録に伴う符
号間干渉の増大による信号対雑音比の低下に対処するた
めに、ＰＲ方式を採用し、再生チャネルで構成される既
知の干渉を用いて、ビタビアルゴリズム（最尤系列推
定）により再生信号に最も近い信号系列を検出するＰＲ
４ＭＬを採用する。ＰＲ４ＭＬ処理部３８への入力信号
系列を０及び１のバイナリデータとすると、ＰＲ４ＭＬ
によって得られる信号系列間の最少２乗距離（MSED、Mi
nimum Squared Euclidean Distance）は、２であること
が知られている。よってＰＲ４ＭＬは、最尤系列推定を
行わずに記録媒体の情報を０及び１のみで判定するピー
ク検出方式（ＭＳＥＤ＝１）に比べて、雑音に対する余
裕度が３ｄＢ向上する。

【００３５】また、ＰＲ４ＭＬよりも更に高密度記録を
実現するためには、ＭＳＥＤをより大きくするような信
号処理技術が必要となる。これを実現する方法として、
ＥＰＲ４ＭＬ（Extended PR４ML）、ＥＥＰＲ４ＭＬ（E
xtended EPR４ML）などがある。これらは、ＰＲ４ＭＬ
の考え方を拡張したものであり、ＭＳＥＤはそれぞれ
４，６（バイナリ換算）になることが知られている。ま
たチャネル状態数は、ＥＰＲ４ＭＬで８、ＥＥＰＲ４Ｍ
Ｌで１６になる。

【００３６】増幅器３５は、アナログ信号生成部３４か
ら入力した信号を所定の大きさの信号に増幅し、Ａ／Ｄ
変換器３６に出力する。Ａ／Ｄ変換器３６は、入力され
た信号をビット間隔毎にサンプルされたディジタル信号
に変換し、等化器３７に出力する。等化器３７は、入力
されたデジタル信号をＰＲ４，ＥＰＲ４，ＥＥＰＲ４等
のパーシャルレスポンスチャネルに等化し、ＰＲ４ＭＬ
処理部３８に出力する。なお、等化器３７は、周知のト
ランスバーサルフィルタによって実現できる。また、等
化器３７の出力は、ＰＲチャネル特性によって定まる信
号レベルに、雑音が加算されたものとなる。ここで、雑
音は、媒体雑音や、Ａ／Ｄ量子化雑音であり、これらは
等化器３７を通ることにより、相関のある有色雑音とな
る。

【００３７】ＰＲ４ＭＬ処理部３８は、上記雑音の加わ
った等化信号に最尤系列推定（MLSE、Maximum Likeliho
od Sequence Estimation）を行い、最も確からしいバイ
ナリデータ系列を出力する。このように信号処理部２５
では、パーシャルレスポンスとビタビアルゴリズムとを
組み合せることで、再生信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）
を高めている。

【００３８】このように構成された多値再生装置２は、
アナログ的に応答する拡大再生層１４を有する光磁気記
録媒体１からアナログ的に情報を読み出すので、ＰＲ４
ＭＬ処理により出力信号を高Ｓ／Ｎとすることができ、
スライスレベルの近い信号を明確に区別して再生するこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る記録媒体は、記録マークが形成されている第１及び第
２の記録層と、上記第１及び第２の記録層の記録マーク
が磁気転写されて外部磁界の印加により拡大される磁区
拡大再生層とが積層されている記録媒体であって、上記
磁区拡大再生層は、上記第１及び第２の記録層から記録
マークが磁気転写される際に、アナログ的に応答するの
で、読み出した信号をアナログ処理することができる。

【００４０】また、詳細に説明したように、本発明に係
る多値再生装置は、記録マークが形成されている第１及
び第２の記録層と、上記第１及び第２の記録層の記録マ
ークがアナログ的に磁気転写されて外部磁界の印加によ
り拡大される磁区拡大再生層とが積層されている記録媒
体に再生光を照射する再生光照射手段と、上記外部磁界
を発生する磁界発生手段と、上記記録媒体に上記再生光
照射手段により再生光を照射するとともに上記磁界発生
手段により外部磁界を印加して、上記磁区拡大再生層に
拡大転写された記録マークに基づき信号をアナログ的に
読み出す読出手段と、上記読出手段により読み出した信
号に所定の信号処理を行う信号処理手段とを備えるの
で、信号処理手段で高Ｓ／Ｎを実現するＰＲ４ＭＬによ
る信号処理を行うことができ、スライスレベルの近い信
号を明確に区別して再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した記録媒体の断面図である。

【図２】本発明を適用した多値再生装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】記録媒体の第１の記録層及び第２の記録層に記
録されている４値の磁化状態を示す模式図である。

【図４】デジタル的に応答する拡大再生層から読み出し
たデジタル信号波形と、アナログ的に応答する拡大再生
層から読み出したアナログ信号波形とを示す図である。

【符号の説明】

１光磁気記録媒体、２多値再生装置、１０基板、
１１第１の記録層、１２第２の記録層、１３補助
層、１４拡大再生層、２０磁界印加部、２１再生
光照射部、２２ハーフミラー、２３対物レンズ、２
４信号検出部、２５信号処理部、３０波長板、３
１ビームスプリッタ、３２第１の光検出器、３３
第２の光検出器、３４アナログ信号生成部、３５増
幅器、３６Ａ／Ｄ変換器、３７等化器、３８ＰＲ
４ＭＬ処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 11/105 Ｇ１１Ｂ 11/105 ５８６Ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録マークが形成されている第１及び第
２の記録層と、上記第１及び第２の記録層の記録マーク
が磁気転写されて外部磁界の印加により拡大される磁区
拡大再生層とが積層されている記録媒体であって、上記磁区拡大再生層は、上記第１及び第２の記録層から
記録マークが磁気転写される際に、アナログ的に応答す
ることを特徴とする記録媒体。
【請求項２】記録マークが形成されている第１及び第
２の記録層と、上記第１及び第２の記録層の記録マーク
がアナログ的に磁気転写されて外部磁界の印加により拡
大される磁区拡大再生層とが積層されている記録媒体に
再生光を照射する再生光照射手段と、上記外部磁界を発生する磁界発生手段と、上記記録媒体に上記再生光照射手段により再生光を照射
するとともに上記磁界発生手段により外部磁界を印加し
て、上記磁区拡大再生層に拡大転写された記録マークに
基づき信号をアナログ的に読み出す読出手段と、上記読出手段により読み出した信号に所定の信号処理を
行う信号処理手段とを備えることを特徴とする多値再生
装置。