JP2969963B2 - 光磁気記録媒体における信号再生方法 - Google Patents

光磁気記録媒体における信号再生方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学効果によって
情報ビット(磁区)の読み出しを行う光磁気記録媒体に
おける信号再生方法に関するものであり、特に線記録密
度,トラック密度を向上するための技術に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】光磁気記録方式は、磁性薄膜を部分的に
キュリー温度または補償点温度を越えて昇温し、この部
分の保磁力を消滅させて外部から印加される記録磁界の
方向に磁化の向きを反転させることを基本原理とするも
のである。したがって光磁気記録媒体の構成としては、
例えばポリカーボネート等からなる透明基板の一主面
に、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し優れた磁気光学
特性を有する記録磁性層(例えば希土類−遷移金属合金
非晶質薄膜)や反射層、誘電体層を積層することにより
記録部を設け、透明基板側からレーザー光を照射して信
号の読み取りを行うようにしたものが知られている。
【0003】ところで、光磁気記録媒体に限らず、デジ
タル・オーディオ・ディスク(いわゆるコンパクトディ
スク)やビデオディスク等の光ディスクの線記録密度
は、主として再生時のS/Nによって決められており、
また再生信号の信号量は記録されている信号のビット列
の周期と再生光学系のレーザー波長,対物レンズの開口
数に大きく依存する。現状では、再生光学系のレーザー
波長λと対物レンズの開口数N.A.が決まると、検出
限界となるビット周期fが決まる。すなわち、f=λ/
2・N.A.である。主としてクロストークによって制
限されるトラック密度についても同様であり、クロスト
ークが主に媒体面でのレーザービームの分布(プロファ
イル)で決まることから、前記ビット周期と同様にやは
りλ/2・N.A.の関数で概略表される。
【0004】したがって、光ディスクで高密度化を図る
ためには、再生光学系のレーザー波長λを短くし、対物
レンズの開口数N.A.を大きくするというのが基本姿
勢である。しかしながら、現状の技術ではレーザー波長
λや対物レンズの開口数N.A.の改善にも限度があ
り、一方では光磁気記録媒体の構成や読み取り方法を工
夫し、記録密度を改善する技術が開発されている。
【0005】例えば、本願出願人は、先に特開平1−1
43041号公報,特開平1−143042号公報等に
おいて、情報ビット(磁区)を再生時に部分的に拡大,
縮小若しくは消滅させることにより、再生分解能を向上
させる方式を提案している。この方式は、記録磁性層を
再生層,中間層,記録保持層からなる交換結合多層膜と
し、再生時において再生光ビームで加熱された再生層の
磁区を温度の高い部分で拡大,縮小あるいは消去するこ
とにより、再生時の情報ビット間の干渉を減少させ、光
の回折限界以上の周期の信号を再生可能とするものであ
る。ただし、この方式では、線記録密度はある程度改善
されるものの、トラック密度を改善することは難しい。
【0006】このような状況から、さらに本願出願人
は、先に特願平1−229395号明細書において、記
録層を磁気的に結合される再生層と記録保持層とを含む
多層膜で構成し、予め再生層の磁化の向きを揃えていわ
ば消去状態としておくとともに、再生時にはレーザー光
の照射によって再生層を所定の温度以上に昇温せしめ、
この昇温された領域でのみ記録保持層に書き込まれた磁
化信号を再生層に転写しながら読み取るようにすること
により、クロストークを解消し、線記録密度,トラック
密度の両者を向上し得る新規な信号再生方法を提案し
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記方
法においては、再生パワーを上げるに従い、再生層に転
写される範囲(再生可能エリア)が広がり、再生時の周
波数特性が劣化するという問題を残している。そこで本
発明は、かかる実情に鑑みて提案されたものであって、
線記録密度,トラック密度のいずれをも向上させること
ができ、しかも再生パワーの上昇によって周波数特性を
劣化することのない信号再生方法を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の信号再生方法は、少なくとも磁気的に結
合された再生層、中間層及び記録保持層を有してなる多
層膜を記録層とする光磁気記録媒体の前記記録保持層に
対し信号記録を行った後、初期化磁界によって前記再生
層の磁化の向きを揃えて初期化状態となし、しかる後、
前記再生層にレーザー光を照射するとともに再生磁界を
印加し、このレーザー照射によって生ずる温度分布によ
り、レーザービーム径内に初期化状態を維持する部分
と、記録保持層の磁区パターンが転写される部分と、再
生磁界方向に磁化が揃えられる部分とを生ぜしめ、前記
記録保持層の磁区パターンが転写された部分の磁化信号
を磁気光学効果により光学信号に変換して読み出すこと
を特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明の信号再生方法においては、信号の読み
取りを行うための再生層の磁界の向きは、初期化磁界に
よって予め揃えられ、いわば消去状態とされる。次い
で、この消去状態の再生層に対してレーザー光の照射と
再生磁界の印加とを同時に行うと、レーザー照射によっ
て生ずる温度分布により、レーザービーム径内に初期化
状態を維持する部分と、記録保持層の磁区パターンが転
写される部分と、再生磁界方向に磁化が揃えられる部分
とに分かれる。ここで、初期化状態を維持した部分と、
再生磁界方向に磁化が揃えられる部分では、記録保持層
の磁化パターンによらず常に同じ磁化状態となる。した
がって、これらの部分は光学的にマスクされたかたちと
なり、記録保持層の磁区パターンが転写された部分での
み記録信号の読み取りが行われ、高密度再生が行われ
る。このとき、再生パワーが変動したとしても、再生可
能エリア(記録保持層の磁区パターンが転写された部
分)の変動は小さく、周波数特性が維持される。
【0010】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0011】第1の実施例 本実施例は、光磁気記録媒体の記録層を、再生層、中間
層、記録保持層からなる3層構造とした例である。光磁
気記録媒体1の構成は、図1に示す通りであり、ポリカ
ーボネートやガラスからなる透明基板2上に、再生層
3、中間層4及び記録保持層5を順次積層形成してなる
ものである。上記再生層3は、磁気光学特性に優れた材
料が使用され、カー回転角,ファラデー回転角が大きな
ものとされている。記録保持層5は、大きな保磁力を有
する垂直磁化膜である。また、これら再生層3と記録保
持層5は、静磁結合あるいは交換結合等によって磁気的
に結合される。ここで、再生層3のキュリー温度を
C1、保磁力をHC1、磁化をMS1、膜厚をh1 、中間層
4の温度をTC2、保磁力をHC2、磁化をMS2、膜厚をh
2、記録保持層5のキュリー温度をTC3、保磁力を
C3、磁化をMS3、膜厚をh3 、界面磁壁エネルギーを
σW とする。
【0012】一方、前記光磁気記録媒体1の情報信号を
読み取るための光磁気再生装置には、図2に示すよう
に、2つの磁気ヘッド,すなわち初期化磁界Hini を印
加するための初期化磁石6及び再生磁界Hreadを印加す
るための再生用磁石7と、光ヘッド(光学ピックアッ
プ)8とが設置される。このうち、再生用磁石7と光ヘ
ッド8とは同位置に対向配置され、初期化用磁石6はこ
れら再生用磁石7や光ヘッド8よりも先行するように配
置される。
【0013】以下、このような光磁気記録媒体1及び光
磁気再生装置を用いた再生方法について詳細に説明す
る。先ず、記録保持層5に対して光磁気記録装置によっ
て情報信号を記録するが、この記録の手法としては、通
常の光磁気記録媒体と同様、光変調方式あるいは磁界変
調方式がいずれも採用できる。さらには、記録保持層5
に接して垂直磁化膜を設け、この垂直磁化膜に垂直磁気
記録媒体と同様に磁気ヘッドで磁気信号を記録した後、
レーザー光の照射により垂直磁化膜に記録された磁気信
号を記録保持層5に転写するようにしてもよい。このよ
うにして情報信号が記録された状態が図3である。
【0014】再生に際しては、予め前記情報信号が記録
された光磁気記録媒体1に対して初期化磁石6によって
初期化磁界Hini を印加し、再生層3のみを初期化す
る。初期化の様子を図4に示す。前記初期化により、再
生層3の磁化の向きが初期化磁界Hini の向きに揃えら
れ、再生層3側から見たときに全面が同一の磁化状態と
なる。なお、この初期化によって再生層3の磁化の向き
が記録保持層5の磁化の向きと反転された部分では、中
間層4が磁壁となる。
【0015】このように、初期化磁界Hini の印加によ
って再生層3の磁化の向きが反転するためには、 Hini >HC1+σW /2MS11 ・・・(1) なる条件を満足する初期化磁界Hini が必要である。ま
た、この初期化磁界Hini の印加によっても記録保持層
5の情報信号が維持されるためには、 Hini <HC3−σW /2MS33 ・・・(2) であることが必要である。さらに、初期化磁界Hini
印加が終わった後にも再生層3と記録保持層5間の磁壁
が維持されるためには、 HC1>σW /2MS11 ・・・(3) でなければならない。
【0016】上述の初期化が済んだ後、再生用磁石7と
光ヘッド8が対向配置される位置においてレーザー光の
照射と再生磁界Hreadの印加を行い、情報信号の読み出
しを行う。情報信号の読み出しに際しては、レーザー光
LBが照射されるが、このとき光磁気記録媒体1には図
5のような温度分布が生ずる。すなわち、光磁気記録媒
体1の走行方向(図中矢印X方向)の先端部で温度が最
も高く、後方に行くに従って徐々に温度が低くなるよう
な温度分布である。
【0017】ここで、ある温度Tm (ただし、Tm <T
C2である。また、TC2<TC1、TC2<TC3である。)以
上で、 HC1−σW /2MS11 <Hread<HC1+σW /2MS11 ・・・(4) なる条件を満足するような再生磁界Hreadを加えると、
磁壁が存在する部分で記録保持層5との交換力等によっ
て再生層3の磁化反転を起こすことができる。したがっ
て、レーザー光照射によって前記温度Tm 以上となった
部分においてのみ、記録保持層5の磁区パターンPが再
生層3に転写される。また、前記温度Tm 以上であって
も、中間層4のキュリー温度TC2以上となった部分で
は、中間層4の磁化が消失し、再生層3と記録保持層5
との交換結合が遮断される。この状態でHread>HC1
る再生磁界Hreadが印加されると、その部分の磁化は全
て再生磁界Hreadの向きに揃う。これが、図5中の領域
αである。したがって、記録保持層5の磁区パターンP
が再生層3に転写されるのは、図5中の領域βに限られ
る。一方、温度Tm 未満の領域(図5中の領域γ)で
は、前記再生磁界Hreadでは再生層3の磁化反転を起こ
すことができず、初期化状態が保たれる。
【0018】以上の信号再生方法によれば、領域γでは
再生層3の磁化の向きは常に初期化磁界Hini の方向に
揃い、領域αでは再生層3の磁化の向きは再生磁界H
readの向きに揃う。これは、光学的にマスクされている
のと等価な状態であり、線記録密度を著しく向上するこ
とが可能となる。なお、トラック幅方向に関して言え
ば、再生トラックと隣接トラックの境界での温度が前記
温度Tm 未満となるような温度分布としておけば、隣接
トラック下の記録保持層5に記録された信号が再生層3
に転写されてくることはなく、クロストークは完全に解
消される。
【0019】また、本実施例の信号再生方法では、レー
ザー光の再生パワーの変動による周波数特性の劣化も極
めて少ない。すなわち、再生パワーが低い場合には、図
6に示すように、温度Tm 以上となる部分が少なくなっ
て再生層3が磁化反転を起こす領域が縮小するが、これ
に伴ってキュリー温度TC2以上となる部分(領域α)も
縮小するので、記録保持層5の磁区パターンPが再生層
3に転写される領域γは、実質的にほとんど変化しな
い。逆に、再生パワーが高い場合には、図7に示すよう
に、温度Tm 以上となる部分が多くなって再生層3が磁
化反転を起こす領域が拡大するが、これに伴ってキュリ
ー温度TC2以上となる部分(領域α)も拡大するので、
記録保持層5の磁区パターンPが再生層3に転写される
領域γは、やはり実質的にほとんど変化しない。
【0020】第2の実施例 本実施例は、光磁気記録媒体の記録層を、再生層、再生
補助層、中間層、記録保持層からなる4層構造とした例
である。4層構造とした場合にも、原理的には3層構造
の場合と同様であるが、各層の成膜条件等を緩和するこ
とができる。以下、再生層3のキュリー温度をTC1、保
磁力をHC1、磁化をMS1、膜厚をh1 、再生補助層4a
のキュリー温度をTC2a 、保磁力をHC2a 、磁化をM
S2a 、膜厚をh2a、中間層4bの温度をTC2b 、保磁力
をHC2b 、磁化をMS2b 、膜厚をh2b、記録保持層5の
キュリー温度をTC3、保磁力をHC3、磁化をMS3、膜厚
をh3 、中間層の界面磁壁エネルギーをσW2b として、
信号再生のための条件について説明する。
【0021】情報信号の記録は、先の第1の実施例と同
様であり、記録直後には図8に示すように4層全てに記
録情報が書き込まれる。再生も、先の第1の実施例と同
様の光磁気再生装置を用いて行い、先ず初期化磁界H
ini を印加して再生層3及び再生補助層4aを初期化す
る。初期化の様子を図9に示す。ここで、再生層3及び
再生補助層4aが初期化磁界Hini の方向に反転するた
めには、初期化磁界Hini が、再生層3,再生補助層4
aの平均の保磁力(HC1,HC2a AVG と中間層4bに
生ずる界面磁壁エネルギーσW2b による力の和
(Hc1+ )よりも大きいことが必要である。すなわち、 Hini >(HC1,HC2a AVG +σW2b /2(MS11 +MS2a 2a)=Hc1+ ・・・(5) である。ただし、 (HC1,HC2a AVG =(MS11 C1+MS2a 2aC2a )/(MS11 + MS2a 2a) ・・・(6) であり、また HC1<(HC1,HC2a AVG <HC2a ・・・(7) である。
【0022】一方、再生層3,再生補助層4aが初期化
磁界Hini の方向に反転する際に、記録保持層5は情報
信号を維持する必要がある。したがって、記録保持層5
と初期化磁界Hini との間には、 Hini >HC3−σW2b /2MS33 ・・・(8) なる関係が成り立つことが必要である。また、初期化磁
界Hini で初期化した後、中間層4bに生じた磁壁が安
定に存在するためには、 (HC1,HC2a AVG >σW2b /2(MS11 +MS2a 2a)・・・(9) なる関係が成り立つことが必要である。光磁気記録媒体
を構成する各層が、室温においてこれらの条件を満たす
ことにより、初期化磁界Hini の印加による初期化操作
が行われた部分では、図10に示すように、再生層3及
び再生補助層4aの磁化の向きが全て初期化磁界Hini
の方向(ここでは図中上向き)に揃う。そして、この状
態は再生レーザー光を照射する直前まで維持され、この
ままでは再生出力は検出されない。
【0023】そこで、本例でも、3層構造の場合と同
様、レーザー光の照射による温度分布と再生磁界Hread
の印加によって情報信号の読み出しを行う。レーザー光
LBの照射による温度分布は、図11に示す通りであ
る。すなわち、この場合にも、光磁気記録媒体1の走行
方向(図中矢印X方向)の先端部で温度が最も高く、後
方に行くに従って徐々に温度が低くなるような温度分布
となる。ここで、ある温度Tn (ただし、Tn <TC2a
である。また、TC2a <TC1、TC2a <TC2b 、TC2a
<TC3である。)以上で、 HC1- <Hread<HC1+ ・・・(10) なる条件を満足するような再生磁界Hreadを加えると、
磁壁が存在する部分で記録保持層5との交換力等によっ
て再生層3の磁化反転を起こすことができる。ただし、 HC1- =(HC1,HC2a AVG +σW2b /2(MS11 +MS2a 2a) ・・・(11) である。
【0024】すなわち、図11に示すような温度分布を
有し、領域γが室温〜Tn なる温度、領域βがTn 〜T
C2a なる温度、領域αがTC2a 以上の温度となっている
ときに、領域γでは、Hread<HC1+ となっていること
から、再生層3の磁化反転が起こらず、再生層3及び再
生補助層4aは初期化状態(初期化磁界Hini の方向に
磁化の向きが揃った状態)を維持している。領域βで
は、先にも述べた通り、HC1- <Hread<HC1+ とな
り、中間層4bに磁壁が存在した部分では、磁壁が消滅
して再生層3,再生補助層4aに記録保持層5の情報が
転写される。すなわち、領域βには、記録保持層5の磁
化パターンが転写され、記録信号に応じて磁区パターン
Pが形成される。領域αでは、再生補助層4aのキュリ
ー温度を越えているので、当該再生補助層4aの磁化が
消失しており、再生層3と記録保持層5との磁気的結合
が遮断されている。そして、この領域ではHC1<Hread
であるので、再生層3の磁化の向きは全て再生磁界H
readの方向に揃えられる。
【0025】したがって、領域γと領域αが光学的にマ
スクされているのと等価な状態となり、線記録密度を著
しく向上することが可能となる。また、本実施例の信号
再生方法でも、先の第1の実施例と同様の理由から、レ
ーザー光の再生パワーの変動による周波数特性の劣化も
極めて少ない。
【0026】次に、実際に上述の条件を満たすような光
磁気記録媒体を作成し、CN特性を評価した。作成した
光磁気記録媒体の構成は、次の通りである。 再生層3 :GdFeCo(キュリー温度TC1>300℃) 再生補助層4a:TbFeCoAl(キュリー温度TC2a =約120℃) 中間層4b :GdFeCo(キュリー温度TC2b =約250℃) 記録保持層5 :TbFeCo(キュリー温度TC3=約300℃)
【0027】<中間層が遷移金属副格子優勢(TMリッ
チ)の場合>各層の膜厚及び保磁力を次のような値に設
定した。 h1 =300Å h2a=50〜100Å (Hc1,HC2a AVG =1〜4kOe h2b=200Å HC2b <1kOe(TMリッチ) h3 =450Å Hc3=TMリッチ7kOe〜REリッチ10kOe そして、初期化磁界Hini =4kOeで初期化した後、
再生磁界Hread=200〜600Oe、再生レーザーパ
ワー3mW(ディスク盤面)で信号再生を行ったとこ
ろ、ビット周期0.4μm(線速度=8m/秒,周波数
10MHz)で十分なC/Nが得られた。
【0028】図12は、再生補助層4aの膜厚h2aを変
化させたときのC/Nの変化を示すものであるが、h2a
=50〜100Åの範囲で44dB以上のC/Nが確保
されている。図13は中間層4bのGdの組成を変化さ
せたときのC/Nの変化を、図14は再生補助層4aの
Tbの組成を変化させたときのC/Nの変化を示すもの
であるが、いずれの場合にも良好なC/Nが得られてい
る。また、C/Nの周波数特性を見ると、図15に示す
ように、単に記録保持層に記録された磁気信号を再生層
に転写しながら読み取る方式(いわば1マスク方式)
(図中線B)に比べて、本実施例の方式(いわば2マス
ク方式)(図中線A)では、高周波数帯域でのC/Nが
高い。
【0029】<中間層が希土類副格子優勢(REリッ
チ)の場合>各層の膜厚及び保磁力を次のような値に設
定した。 h1 =300Å h2a=50〜110Å (Hc1,HC2a AVG =0.9〜4kOe h2b=200Å HC2b <1kOe(REリッチ) h3 =450Å Hc3=TMリッチ7kOe〜REリッチ10kOe この場合には、TMリッチの場合に比べて若干成膜条件
が厳しくなる。そして、初期化磁界Hini =4kOeで
初期化した後、再生磁界Hread=200〜600Oe、
再生レーザーパワー3mW(ディスク盤面)で信号再生
を行ったところ、ビット周期0.4μm(線速度=8m
/秒,周波数10MHz)でやはり十分なC/Nが得ら
れた。
【0030】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、再生レーザー照射により生ずる温度分布
を利用して、初期化状態を維持する部分、記録保持層の
情報が転写される部分、再生磁界方向に磁化の向きが揃
えられる部分をレンズ視野内に生ぜしめているので、レ
ンズ視野内を光学的にマスクしたのと等価な状態とする
ことができ、線記録密度やトラック密度を大幅に向上す
ることが可能である。また、再生パワーが変動しても記
録保持層の情報が転写される領域が縮小あるいは拡大す
ることがなく、再生時の周波数特性も良好なものとする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光磁気記録媒体の構成例を示す要部概略断面図
である。
【図2】光磁気再生装置の一例を模式的に示す概略斜視
図である。
【図3】3層構造の光磁気記録媒体における信号記録後
の磁化状態を示す模式図である。
【図4】3層構造の光磁気記録媒体における初期化中の
磁化状態を示す模式図である。
【図5】再生時のレーザー照射による温度プロファイル
並びに再生時の磁化状態を示す模式図である。
【図6】再生パワーが小さい場合のレンズ視野内での領
域区分状態を示す模式図である。
【図7】再生パワーが大きい場合のレンズ視野内での領
域区分状態を示す模式図である。
【図8】4層構造の光磁気記録媒体における信号記録後
の磁化状態を示す模式図である。
【図9】4層構造の光磁気記録媒体における初期化中の
磁化状態を示す模式図である。
【図10】4層構造の光磁気記録媒体における初期化後
の磁化状態を示す模式図である。
【図11】再生時のレーザー照射による温度プロファイ
ル並びに再生時の磁化状態を示す模式図である。
【図12】4層構造の光磁気記録媒体における再生補助
層の膜厚によるC/Nの変化を示す特性図である。
【図13】4層構造の光磁気記録媒体における中間層の
組成によるC/Nの変化を示す特性図である。
【図14】4層構造の光磁気記録媒体における再生補助
層の組成によるC/Nの変化を示す特性図である。
【図15】本発明を適用した実施例におけるC/Nの周
波数特性を再生時の領域を初期化部分と転写部分のみと
する信号再生方法のそれと比べて示す特性図である。
【符号の説明】
1・・・光磁気記録媒体 2・・・透明基板 3・・・再生層 4・・・中間層 5・・・記録保持層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも磁気的に結合された再生層、
    中間層及び記録保持層を有してなる多層膜を記録層とす
    る光磁気記録媒体の前記記録保持層に対し信号記録を行
    った後、初期化磁界によって前記再生層の磁化の向きを
    揃えて初期化状態となし、しかる後、前記再生層にレー
    ザー光を照射するとともに再生磁界を印加し、このレー
    ザー照射によって生ずる温度分布により、レーザービー
    ム径内に初期化状態を維持する部分と、記録保持層の磁
    区パターンが転写される部分と、再生磁界方向に磁化が
    揃えられる部分とを生ぜしめ、前記記録保持層の磁区パ
    ターンが転写された部分の磁化信号を磁気光学効果によ
    り光学信号に変換して読み出すことを特徴とする光磁気
    記録媒体における信号再生方法。
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