JP4037904B2 - 光磁気記録媒体及びその記録再生方法 - Google Patents
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- G11B11/10582—Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form
- G11B11/10586—Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form characterised by the selection of the material
Description
本発明は、光磁気記録媒体及びその記録再生方法に関し、さらに詳細には、複数の磁性層を備えることによって多値記録または多層記録が可能な光磁気記録媒体及びその記録再生方法に関する。
背景技術
近年、情報化技術の発達により、小型で且つ大容量の記録媒体である光記録媒体が使用されている。かかる光記録媒体は、CDやCD−ROM等の再生専用記録媒体、一回だけ情報の書き込みが可能な追記型記録媒体及び情報の書換えが可能な書換型記録媒体に分類される。書換型記録媒体として、光磁気ディスク等の光磁気記録媒体が知られている。かかる光磁気記録媒体は、記録層(磁性層)にレーザ光を照射しながら、外部磁界を印加して記録層中の磁化の極性を外部磁界の方向に反転させることによって記録が行われる。
光磁気記録媒体においても、記録密度を高密度化することが重要な技術的課題の1つになっている。従来より、光磁気記録媒体の高密度化手段としては、例えば第13回応用磁気学会講演概要集(1989年発行)の第63頁や、Japanese Jounal of Applied Physics,Vol.28(1989)Supplement 28-3 pp.343-347に記載されているように、信号を多値化して記録する方式が知られている。
かかる多値記録方式は、互いに保磁力が異なる複数の磁性層を積層し、磁性層に印加する磁界強度を多段階に変調することによって、特定の磁性層の磁化を選択的に磁化反転させている。この方式によれば、互いに保磁力が異なる3層の磁性層を記録媒体中に設けることによって信号の4値記録が可能になると記載されている。
しかし、上記光磁気記録媒体の多値記録方式によると、再生時に多値記録された信号を検出するために、光磁気記録媒体から検出された信号を複数のレベルでスライスして多値信号を区別していたために各多値状態に相当する信号振幅の差が大きく取れず、信号振幅の差が近い二つの状態間を明確に区別するのが困難であった。このため、再生された多値信号のS/Nが低いという問題があった。それゆえ、かかる高密度記録された光磁気記録媒体から高いS/Nで再生信号を得るための再生技術が要望されていた。
また、従来、複数の磁性層を有する光磁気記録媒体において、各磁性層毎に独立に情報を記録再生することができる記録媒体は、多種類の情報を一つの記録媒体に相関させて記録する場合や複数のチャンネル情報を同時に並列記録・再生する場合において極めて有効な記録媒体となり得る。
特開平4−305841号は、磁化方向が磁界及び光照射による加熱により変化し得る光磁気記録層と再生光に対する屈折率が照射光による加熱条件に応じて変化するエンハンス層とを具備する光磁気記録媒体に記録光を照射して光磁気記録層とエンハンス層の屈折率とを独立して変化させることにより記録された多値情報を再生する方法を開示している。この方法において、多値情報が記録された光磁気記録媒体に異なる波長の2種類の再生光を照射して各光の強度を独立に検出して情報を再生する。エンハンスト層は、再生に用いられる照射光に対する屈折率が光照射に基づく加熱条件に応じて変化する特性を有していなければならない。
特開平7−147027号は、波長λ1と波長λ2を有する二つのレーザービームを用いて第1磁気記録層と第2磁気記録層とを有する光磁気記録媒体から多値情報を再生する方法を開示している。光磁気記録媒体は波長λ2を有するレーザービームを透過し且つ波長λ1を有するレーザービームを反射するスペーサー層を用いる必要がある。
発明の開示
本発明は、かかる従来技術の問題を解決するためになされたものであって、多値記録された情報を高いS/Nで再生することができる新規な光磁気記録媒体の記録再生方法を提供することを目的とする。
また、本発明の目的は、複数の磁性層を有する光磁気記録媒体に、各磁性層毎に独立にデータを記録(多層記録)または再生することができる新規な光磁気記録媒体の記録再生方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、本発明の光磁気記録媒体の記録再生方法に用いられ且つ多値記録された光磁気記録媒体から高いS/Nで再生信号を再生することができる光磁気記録媒体を提供することにある。
さらに本発明の別の目的は、本発明の記録再生方法に用いられる光磁気記録媒体であって、複数の光磁気記録層を有し且つ各記録層毎に独立にデータを記録又は再生することができる新規な光磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の第1の態様に従えば、複数の磁性層を備える光磁気記録媒体に、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして多値情報を記録し、各磁性層の磁化状態の総和から多値情報を再生する光磁気記録媒体の記録再生方法において、
上記複数の磁性層に、波長λ1と波長λ2(λ2≠λ1)の光をそれぞれ照射して、各波長の反射光から再生された信号を2値以上の再生信号にそれぞれ変換した後、変換された各波長の再生信号同士を論理演算することによって記録された多値情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の記録再生方法が提供される。
上記記録再生方法において、上記磁化状態の組み合わせにより決定される複数の磁化状態に対して検出される再生信号の強度比が、波長λ1による再生信号と波長λ2による再生信号とで互いに異なる光磁気記録媒体を用いることが好適である。また、上記磁化状態の組み合わせにより決定される複数の磁化状態に対して検出される複数の再生信号の強度の順序が、波長λ1により検出される場合と波長λ2により検出される場合とで互いに異なる光磁気記録媒体を用いることもできる。
上記記録再生方法において、本発明の実施例に従い、2層の磁性層を備えることによって4つの組み合わせ磁化状態により4値記録が可能な光磁気記録媒体であって且つ該4つの磁化状態からの再生信号θ1〜θ4の大きさが、波長λ1で再生される場合と波長λ2で再生される場合とで異なる光磁気記録媒体を用い、2層の磁性層に波長λ1及びλ2の光をそれぞれ照射して、各反射光から再生した信号を少なくとも一つのレベルでスライスしてそれぞれ2値以上の再生信号を得、各波長からの2値以上の再生信号を互いに論理演算することによって4値記録された情報を再生することが好ましい。
本発明の第1の態様に従う記録再生方法の原理について以下に説明する。後述の実施例1で製造した2層の磁性層(記録層)を有する光磁気記録媒体に記録された4値の記録信号を再生する場合を例に挙げて説明する。図3(a)は、後述する実施例4に従って記録された第1磁性層(記録層)及び第2磁性層(記録層)の磁化の状態を示しており、第1磁性層及び第2磁性層の磁化方向の組み合わせにより光磁気記録媒体には(↑,↑)、(↑,↓)、(↓,↑)、(↓,↓)の4種の組み合わせ磁化状態が存在する(第1磁性層及び第2磁性層の順に磁化状態を示した)。この4種の組み合わせ磁化状態は記録された4値の信号”0”,”1”,”2”,”3”に対応しており、記録の際に、実施例で説明する記録原理に従って光磁気記録媒体にそれぞれ強度H0,H1,H2,H3の外部磁界を印加することにより記録されている。これらの4種の磁化状態の組み合わせにより記録された情報をλ1=443nmまたはλ2=780nmの再生光を照射してその反射光からみかけのカー回転角の大きさを再生信号として求める。本文中において「みかけのカー回転角」とは、光磁気記録媒体に再生光を照射してその反射光から検出されるカー回転角をいい、記録媒体内の保護層での多重干渉効果や記録層ファラデー効果により実際の磁性層の磁化状態を示すカー回転角より大きな値として検出され、実効的カー回転角とも呼ばれる。λ1=443nmの再生光により再生された各状態の相対信号出力を図3(b)に、λ2=780nmの再生光により再生された各状態の相対信号出力を図3(c)にそれぞれ示した。本発明の記録再生方法で用いられる光磁気記録媒体では、再生光からのみかけのカー回転角が、特に第1誘電体層内での再生光の多重干渉により、再生光の波長に応じて変化する。図2に示すように、各磁性層の組み合わせによって決定される4つの磁化状態”0”,”1”,”2”,”3”に対する再生信号強度、すなわち、みかけのカー回転角が再生光の波長により変化している。図2において、波長λ=630nm付近では、状態”1”と状態”0”のカー回転角の差F、状態”0”と状態”3”のカー回転角の差E、及び状態”3”と状態”2”のカー回転角の差Dは、ぼぼ同一である。しかしながら、これより長波長域、例えば、波長780nmでの状態”2”と状態”3”のカー回転角の差A及び状態”0”と状態”1”のカー回転角の差Bは、波長λ=630nm付近におけるそれらのカー回転角の差D及びFに比べてかなり大きくなっている。また、短波長側では、特に、443nm付近で状態”3”と”0”のカー回転角の差Cは、波長λ=630nm付近における対応するカー回転角の差Eに比べてかなり大きくなっている。これらのことから、630nmの単一波長で状態”0”、”1”、”2”、”3”の4値に相当する信号振幅を分割して検出するよりも、443nmと780nmの2種の波長を用いて4つの状態を区別して検出したほうが、高いS/N比が得られることがわかる。本発明の実施例に従えば、λ1=443nmの再生光で再生信号を検出した後、適当なレベルでスライスして状態”0”または”1”と、状態”2”または”3”との2値に分離し、λ2=780nmの再生光で再生信号を検出した後、適当なレベルでスライスして状態”0”または”3”と、状態”1”と状態”2”との3つのレベルに分離して2列の2値信号を得、それより多層(2層)に記載された記録信号を再生することができる。
本発明の第2の態様に従えば、複数層の磁性層を備える光磁気記録媒体に、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして多値情報あるいは複数の2値情報列を記録し、各磁性層の磁化状態の総和から上記多値情報あるいは上記複数の2値情報列を再生する光磁気記録媒体の記録再生方法において、
上記複数の磁性層に、波長λ1と波長λ2の光をそれぞれ照射して、波長λ1の光から一つの磁性層に記録された情報を再生し、波長λ2(λ2≠λ1)の光から他の磁性層に記録された情報を再生することによって各磁性層から独立に情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の記録再生方法が提供される。
上記記録再生方法において、上記磁化状態の組み合わせにより決定された複数の磁化状態に対して検出される複数の再生信号の強度の順序が、波長λ1により検出される場合と波長λ2により検出される場合とで互いに異なる光磁気記録媒体を用いることが好ましい。
上記記録再生方法において、2層の磁性層を備えることによって4つの組み合わせ磁化状態により4値記録が可能な光磁気記録媒体であって且つ該4つの磁化状態からの再生信号θ1〜θ4の大きさの順序が、波長λ1で検出される場合と波長λ2で検出される場合とで異なる光磁気記録媒体を用い、
波長λ1の光により一方の磁性層の2値情報を再生し、波長λ2の光により他方の磁性層の2値情報を再生することが好ましい。この場合、波長λ1で検出される4つの磁化状態の再生信号を所定のレベルでスライスして2値化した2値信号が一方の磁性層の2値化された磁化状態に相当させ、波長λ2で検出される4つの磁化状態の再生信号を所定のレベルでスライスして2値化した2値信号が他方の層の2値化された磁化状態に相当させることができる。
ここで、本発明の第2の態様に従う記録再生方法の原理を図5及び図6を用いて説明する。図6(a)は、本発明の実施例2で製造した光磁気ディスクの第1磁性層及び第2磁性層の記録された磁化の状態を示しており、第1磁性層及び第2磁性層の磁化方向の組み合わせにより光磁気記録媒体には(↑,↑)、(↑,↓)、(↓,↑)、(↓,↓)の4種の組み合わせ磁化状態が存在する。この4種の組み合わせ磁化状態は記録された4値の記録信号”0”,”1”,”2”,”3”に対応しており、光磁気記録媒体にそれぞれ強度H0,H1,H2,H3の外部磁界を印加することにより記録されている。この記録再生方法では、第1磁性層の情報と第2磁性層に記録された2値情報を、それぞれ、λ1=443nmの再生光及びλ2=780nmの再生光により独立して求めることができる。本発明の記録再生方法で用いられる光磁気記録媒体では、図5に示したように一つの磁化状態(2つの磁性層の磁化状態で決まる)に関する波長に対するみかけのカー回転角の変動を示す曲線が、2つの再生波長λ1及びλ2の範囲で、別の磁化状態に関する波長に対するみかけのカー回転角の変動を示す曲線と交差するような特性を有する(図5中、状態”0”の曲線と状態”3”の曲線)。この特性は、特に、再生波長λ1及びλ2に対して第1誘電体層および複数の磁性層の光学長(厚さ及び屈折率)を調整することによって達成できる。λ1及びλ2の光で再生された各磁化状態の相対信号出力を図6(b)及び図6(c)に示す。この媒体においては状態”0”及び”3”に関する再生信号のレベル(みかけのカー回転角)が630nm付近で交叉しているため(図5)、λ2=780nmとλ1=443nmにおけるそれらの状態の再生信号の大きさの順序は異なっている。すなわち、λ1=443nmの再生光で再生した場合には状態”2”,”3”,”0”,”1”の順に信号出力は小さくなるのに対して、λ2=780nmの再生光で再生した場合には状態”2”,”0”,”3”,”1”の順に信号出力は小さくなる。ここで、図6(b)のλ1=443nmでの再生信号出力の中間レベルで再生信号をスライスした場合に、”2”及び”3”の2つの状態の組と”0”及び”1”の2つの状態の組とを区別することができる。ここで、それらの2つの状態の組の磁化状態をみると、”2”及び”3”の2つの状態の組と、”0”及び”1”の2つの状態の組とは、第1磁性層の磁化状態により2値に区別できることがわかる。すなわち、状態”2”及び”3”では第1磁性層の磁化状態が共に↓であるのに対して状態”0”及び”1”では第1磁性層の磁化状態が共に↑である。従って、λ1=443nmでの再生信号出力の中間レベルで再生信号をスライスすることによって得られた2値信号を、第1磁性層の2値の磁化状態に対応させることができる。一方、図6(c)のλ2=780nmでの再生信号出力の中間レベルで再生信号をスライスした場合には、状態”2”及び”0”と状態”3”及び”1”とが区別され、2値により識別することができる。”2”及び”0”の状態の組と”3”及び”1”の状態の組の磁化状態をみると、前者の組では第2磁性層の磁化状態が共に↑であるのに対して後者の組では第2磁性層の磁化状態が共に↓である。従って、λ2=780nmでの再生信号出力の中間レベルで再生信号をスライスすることによって得られた2値信号は、第2磁性層の2値の磁化状態に対応させることができる。従って、図6(b)及び(c)のような再生出力特性を備える光磁気記録媒体を用いれば、再生光の波長λ1またはλ2を選択することによって、第1磁性層に記録された2値情報と第2磁性層に記録層に記録された2値情報を独立に再生することが可能となる。この場合、レーザ光照射焦点位置は再生しようとする磁性層に合わせる必要はない。
本発明の光磁気記録媒体の記録再生方法において、再生波長は、特に限定されないが、現在用いることができる各種のレーザー装置にて発光可能かあるいはSHG(第2次高調波発生)素子との組合せにより発光が可能な波長領域であるという理由から、λ1=350〜900nmが好適である。λ2は、各磁性層の記録情報を高S/Nで分離するために、λ1と50nm以上波長が異なることが望ましい。上記記録再生方法において、λ1の光とλ2の光とを、光磁気記録媒体の記録領域の異なる部分に集光するように照射することができる。
上記第2の態様に従う記録再生方法において、波長λ1または波長λ2の光を照射して、一つの磁性層(記録層)に記録された情報を再生しながら、該再生された情報と他の磁性層に記録される情報とを組み合わせて記録することによって、他の磁性層の情報のみを擬似的に書き換えることができる。本発明の第2の態様に従う記録再生方法では、磁性層毎に異なる波長を用いて各磁性層に記録された情報を独立に再生することができる。従って、一つの磁性層のみを書き換える場合には、再生光を記録光に先行させて記録トラック上を走査させて書き換えない磁性層の情報を予め再生し、その再生情報と書き換える磁性層に記録される情報と組み合わせて磁界変調信号を形成し、かかる信号に応じて磁界を印加しつつ記録光で2つの磁性層を加熱して記録する。これによって、結果的に一の磁性層のみが書き換えられることになる。
本発明の第3の態様に従えば、基板上に複数の磁性層を備え且つ複数の磁性層の磁化状態の組み合わせによって多値情報が記録される本発明の第1の態様に従う記録再生方法に使用される光磁気記録媒体であって、
上記磁化状態の組み合わせにより決定される複数の磁化状態から読み出されるみかけのカー回転角の大きさの比が、波長λ1の光により再生される場合と、波長λ2の光により再生される場合とで互いに異なることを特徴とする上記光磁気記録媒体が提供される。
上記光磁気記録媒体において、上記磁化状態の組み合わせにより決定される複数の磁化状態から読み出されるみかけのカー回転角の大きさの比が、波長λ1の光により再生される場合と、波長λ2の光により再生される場合とで互いに異なるように上記光磁気記録媒体を構成する層の光路長が調整されていることが好ましい。
本発明の第4の態様に従えば、基板上に複数の磁性層を備え且つ複数の磁性層の磁化状態の組み合わせによって多値情報あるいは複数の2値情報列が記録される本発明の第2の態様に従う記録再生方法に使用される光磁気記録媒体であって、上記磁化状態の組み合わせにより決定される磁化状態から読み出されたみかけのカー回転角の大きさが、それぞれ、再生光波長により異なり、
一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するみかけのカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するみかけのカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ1〜λ2の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有する上記光磁気記録媒体が提供される。
上記光磁気記録媒体において、基板上に少なくとも1層の誘電体層と複数の磁性層とを含み、一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するみかけのカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するみかけのカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ1〜λ2の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有するように上記少なくとも1層の誘電体層及び複数の磁性層の光路長が調整されていることが好ましい。
本発明に従う光磁気記録媒体は、典型的には、透明基板上に、第1誘電体層、第1磁性層(記録層)、第2誘電体層、第2磁性層(記録層)、補助磁性層、第3誘電体層、金属反射層及び保護層を順次積層して構成することができる。上記構造は磁界変調記録において好適であるが、これに限定されず、記録方式に応じて種々の構造を採用し得る。
第1誘電体層は再生用光ビームを多重干渉させ、見かけ上のカー回転角を増大するための層であり、一般に、透明基板より屈折率が大きい無機誘電体にて形成される。例えば、シリコン、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、タンタルの酸化物または窒化物が好適であり、特にSiNが好適である。本発明の光磁気記録媒体においては、特に、第1誘電体層の光学長、すなわち、第1誘電体層の屈折率及び厚みを調節することによって本発明の第3及び第4の態様に示した特徴を持たせることが重要である。第1誘電体層がSiNで構成される場合には、屈折率として1.90〜2.40が好ましい。これはSiNをスパッタ法等のドライプロセスによって製造する場合に、スパッタ雰囲気ガスの混合比を調節することによってSiNXの組成に応じて前記の屈折率のSiNを得ることができる。第1誘電体層の膜厚としては、400〜1100A(オングストローム)が好ましい。
本発明の光磁気記録媒体の磁性層は、希土類−遷移金属系合金からなる非晶質垂直磁化膜により構成することができる。特に、磁界変調方式で記録が行われる場合には下記一般式で表される材料が好ましい。
(Tb100-AQA)XFe100-X-Y-ZCoYMZ
式中、15原子%≦X≦40原子%
5原子%≦Y≦20原子%
0原子%≦Z≦15原子%
0原子%≦A≦30原子%
上記式中、Mは、Nb,Cr,Pt,Ti,Alから選択された少なくとも一種の元素であり、Qは、Gd,Nd,Dyから選択された少なくとも一種の元素である。
記録層を2つの磁性層から構成する場合には、第1磁性層及び第2磁性層ともに上記組成の希土類−遷移金属系合金で構成することができる。膜厚としては、第1磁性層が20〜200A(オングストローム)、第2磁性層が50〜500A(オングストローム)が好ましい。第1磁性層と第2磁性層のキュリー温度、膜厚はさまざまな組み合せが可能である。しかし、キュリー温度は各層に記録される磁区の大きさを均一にするためできる限り近い方が好ましく、各層のキュリー温度の差が30℃以内であることが好ましく、各層のキュリー温度が等しいのが最適である。磁性層を3層以上積層した膜を形成することも可能である。
補助磁性層は記録を担う磁性層に付加されることにより、該磁性層に記録(すなわち磁化反転)が発生する外的条件を制御する働きを持つ。例えば、記録時に各方向(↑又は↓)の磁化状態を発生させる外部磁界の領域を制御し、積層された記録を担う各磁性層に発生する磁化状態の組合せが各々異なる記録条件により発生するようにするための層であり、例えば、希土類−遷移金属系の非晶質垂直磁化膜、Pt,Al,Ag,Au,Cu,Rh等の貴金属元素から選択された少なくとも一種の元素とFe,Co,Niなどの遷移金属元素群から選択された少なくとも一種の元素との合金薄膜、Fe,Co,Niなどの遷移金属単体及びそれらの合金膜から構成することができる。補助磁性層の膜厚として5〜1500A(オングストローム)にし得る。
金属反射層は、各層を透過した再生用光ビームを反射させて透明基板側に戻し、磁性層を透過する際に受けるファラデー効果によって見かけ上のカー回転角を増大させることができる。Al,Ag,Au,Cu,Beの群から選択された少なくとも一種の金属元素とCr,Ti,Ta,Sn,Si,Pe,Nb,Mo,Li,Mg,W,Zrの群から選択された少なくとも一種の金属元素からなる合金が好ましい。
第2誘電体層、第3誘電体層は、第1誘電体層と同様に、各層を透過した再生光を多重干渉させ、カー回転角を増加させることができる。第2誘電体層、第3誘電体層は、第1誘電体層を構成し得る材料群から選択することができる。また、各誘電体層、金属反射層は、適当な記録パワー感度又は記録パワー・マージンを得るための熱制御層としての役目と、記録層を化学的衝撃から保護する役目も担っている。第2及び第3誘電体層並びに金属反射層は、任意の層であって省略することもできる。
透明基板としては、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、エポキシなどの透明樹脂材料から構成され且つプリフォーマットパターンが形成されたものが用いられる。
最上層である保護層は、紫外線硬化樹脂等により構成することができる。上記構造を有する光磁気記録媒体は、スパッタリングや蒸着法等のドライプロセスによって製造するのが好適である。
本発明の光磁気記録媒体における第1〜3誘電体層、第1及び第2磁性層及び補助磁性層の膜厚は、各磁性層の磁化状態の組み合わせによって決定される複数の磁化状態からのみかけのカー回転角を再生波長によりどのように変えるかに応じて適宜調整される。特に、複数の組み合わせ磁化状態からのみかけのカー回転角の大きさの比及び/又は順序が、選択された2種類の再生波長で異なるようにそれらの膜厚は調整される。
【図面の簡単な説明】
図1は、実施例1で製造した本発明の光磁気ディスクの断面構造を示す概要図であり、2種類の波長λ1及びλ2の再生光がディスクに照射されている様子を示す。
図2は、実施例1の光磁気ディスクの2層の磁性層の磁化状態の組み合わせにより決定される4種の磁化状態からのみかけのカー回転角の波長依存性を示すグラフである。
図3は、実施例1の光磁気ディスクの2層の磁性層の磁化状態の組み合わせにより決定される4種の状態の相対信号出力を示すグラフであり、(a)は2層の磁性層の記録された磁化状態を示し、(b)はλ1=443nmの再生光で再生した場合の4種の状態の相対信号出力を示し、(c)はλ2=780nmの再生光で再生した場合の4種の状態の相対信号出力を示す。
図4は、実施例2で製造した本発明の光磁気ディスクの断面構造を示す概要図であり、2種類の波長λ1及びλ2の再生光がディスクに照射されている様子を示す。
図5は、実施例2の光磁気ディスクの2層の磁性層の磁化状態の組み合わせにより決定される4種の磁化状態からのみかけのカー回転角の波長依存性を示すグラフである。
図6は、実施例2の光磁気ディスクの2層の磁性層の磁化状態の組み合わせにより決定される4種の状態の相対信号出力を示すグラフであり、(a)は2層の磁性層の記録された磁化状態を示し、(b)はλ1=443nmの再生光で再生した場合の4種の状態の相対信号出力を示し、(c)はλ2=780nmの再生光で再生した場合の4種の状態の相対信号出力を示す。
図7は、実施例1の光磁気ディスクに印加した磁場とλ1=443nmの測定光からの検出されたカー回転角の関係を示すカーヒステリシスを示すグラフである。
図8は、実施例4で用いた磁界変調方式の記録方法の概要を示す図であり、(a)は記録2値信号列であり、(b)はその組み合わせ信号、(c)は(b)の組み合わせ信号から磁気コイルに入力される変調信号を合成する過程、(d)は光磁気ディスクに印加される外部磁界、(e)は(d)の外部磁界の下で照射される光パルス列、(f)は記録により形成された磁区ドメイン列をそれぞれ示す。
図9は、実施例7の記録方法において、λ1の再生光で第1層の情報を再生しながら、λ2の記録光で第1及び第2層を記録している様子を示す。
図10は、実施例7の記録方法において、第2磁性層の情報が書換えられる前後における第1及び第2磁性層の磁化状態を示す図であり、(a)は記録されていた記録マークのドメイン列であり、(b)は第2磁性層の書換えを行う前の第1及び第2磁性層の磁化状態及び2値情報を示し、(c)書換えの際に用いる記録信号を示し、(d)は磁界変調方式で印加される変調磁界を示し、(e)は書換えが行われた後の第1及び第2磁性層の磁化状態及び2値情報を示す。
図11は、実施例7の記録方法において、波長λ1の再生光と波長λ2の記録光の照射位置を示す図である。
図12は、実施例7の記録方法において、波長λ1の再生光と波長λ2の記録光の別の照射位置を示す図である。
図13は、実施例3の光磁気ディスクの2層の磁性層の磁化状態の組み合わせにより決定される4種の状態の相対信号出力を示すグラフであり、(a)は2層の磁性層の記録された磁化状態を示し、(b)はλ1=443nmの再生光で再生した場合の4種の状態の相対信号出力を示し、(c)はλ2=780nmの再生光で再生した場合の4種の状態の相対信号出力を示す。
図14は、実施例4の再生方法において、第1及び第2磁性層に記録された情報が再生される過程を示す図であり、(a)は、第1及び第2磁性層に記録されていた2値情報であり、(b)は記録ドメインを示し、(c)は第1及び第2磁性層に記録されていた磁化状態及び2値情報を示し、(d)はλ2=780nmの再生光で再生された信号を示し、(e)はλ1=443nmの再生光で再生された信号を示し、(f)は(d)の信号をS1でスライスすることによって得られた2値信号を示し、(g)は(d)の信号をS2でスライスすることによって得られた2値信号を示し、(h)は(e)の信号をS3でスライスすることによって得られた2値信号を示し、(i)は(g)−(h)+(f)の演算により得られた2値信号を示す。
図15は、実施例6の再生方法において、第1及び第2磁性層に記録された情報が再生される過程を示す図であり、(a)は、第1及び第2磁性層に記録されていた2値情報であり、(b)は記録ドメインを示し、(c)は第1及び第2磁性層に記録されていた磁化状態及び2値情報を示し、(d)はλ2=780nmの再生光で再生された信号を示し、(e)はλ1=443nmの再生光で再生された信号を示し、(f)は(d)の信号をS1でスライスすることによって得られた2値信号を示し、(g)は(f)の信号値を逆転させて得られた2値信号を示し、(h)は(e)の信号をS2でスライスして得られた2値信号を示す。
図16は、4値信号を、単一波長の再生光で再生した場合を示し、(a)及び(b)は4値の記録信号を示し、(c)は記録ドメイン列を示し、(d)は再生された信号を示す。
図17は、本発明の光磁気記録媒体の各記録層の磁気特性と記録原理を示す図であり、図17(a)は補助磁性層が付加された磁性層(第2記録層)の外部磁場に対する信号レベルを示し、17(b)は第1記録層の外部磁場に対する信号レベルを示す。
図18は、実施例8で製造した本発明の光磁気ディスクの断面構造を示す概念図である。
図19は、実施例8で光磁気ディスクの磁性層で用いた希土類遷移金属合金膜とガーネット膜のカー回転角の測定波長に対する変化を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の光磁気記録媒体及びその記録再生方法の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施例1
(光磁気記録媒体の第1実施例)
この実施例では、2層の磁性層を有し且つ磁界変調方式により印加する磁界の大きさに基づいて”0”,”1”,”2”,”3”の4値記録及びその再生が可能な光磁気ディスクを製造する。最初に、射出成形機に、スタンパを装着して、ポリカーボネート材料を射出成形することにより案内溝及びプリフォーマット信号が形成されたポリカーボネート透明基板を作製した。得られたポリカーボネート基板を、複数のスパッタ成膜室を有する連続スパッタ装置を用いて、基板上に各層を積層した。スパッタ雰囲気ガスとしてアルゴンガスまたはアルゴン/窒素混合ガスを用いた。基板を第1成膜室に設置し、スパッタターゲットとしてSiNを用い、スパッタガスとしてN2分圧10%のAr/N2混合ガスを0.3Paの圧力で用いることよって、第1誘電体層として屈折率2.1のSiNを基板上に膜厚100nmで成膜した。次いで、基板を第2成膜室に搬送して、TbFeCo合金をターゲットとしてArガス圧0.3Pa下で組成Tb22Fe68Co10の第1磁性層を膜厚15nmで成膜した。次いで、第3成膜室に基板を移し、SiNを第1誘電体層成膜時と同じスパッタ条件にて成膜して、磁性層上に膜厚10nmのSiN第2誘電体層を得た。次いで、第4成膜室中で、再びTbFeCo合金をターゲットとしてArガス圧0.3Pa下で組成Tb31Fe58Co11の第2磁性層を膜厚35nmで成膜した。基板を第5成膜室に搬送し、スパッタターゲットとしてPtCo合金を用い、スパッタガスとしてArガスを0.3Paの圧力で用いることよって、Pt90Co10補助磁性層を膜厚50nmで成膜した。第6成膜室で、SiNを第1誘電体層成膜時と同じスパッタ条件にて成膜して、磁性層上に膜厚100nmのSiN第3誘電体層を得た。積層されたポリカーボネート基板をスパッタ装置から取り出し、最上層にUV系保護樹脂をスピンコートして保護膜を形成した。
こうして得られた光磁気ディスクは、図1に示したように、ポリカーボネート基板1上にSiN第1誘電体層2/Tb22Fe68Co10第1磁性層3/SiN第2誘電体層4/Tb31Fe58Co11第2磁性層5/Pt90Co10補助磁性層6/SiN第3誘電体層7/UV系保護樹脂8を積層してなる構造を有する。なお、図1には、再生時に集光レンズ10を通じて照射される2種類の波長λ1及びλ2のレーザ光の光路を概念的に示してある。
上記得られた光磁気ディスクにおいて、第1磁性層3はTMリッチ組成であり、キュリー温度Tcが230℃であり、第2磁性層5はREリッチ組成であり、キュリー温度Tcが220℃であった。第2誘電体層4及び第3誘電体層7の屈折率は、共に第1誘導体層2と同じ2.1であった。
上記光磁気ディスクは、本願発明者らによる特開平8−129784号に述べた光磁気記録媒体の構造に従うものであり、以下に簡単にこのタイプの光磁気記録媒体の構造を多値記録再生原理との関係で図17を用いて簡単に説明する。図17に示した、基本的に図1に示した光磁気記録媒体と同様の構造を有する光磁気記録媒体は、基板1上に少なくとも2以上の磁性層3,5を積層し、これら各磁性層のうちの少なくとも1つの磁性層は、印加される外部磁界に対して2以上の異なる磁界領域に記録状態が存在する光磁気記録膜で形成し、他の磁性層は、前記1つの磁性層とは異なる磁界領域に少なくとも1以上の記録状態が存在する光磁気記録膜で形成されている。
第2記録層は、室温からキュリー温度の範囲、又は室温から記録時又は消去時の最高到達温度までの温度範囲で希土類副格子磁化モーメントが優勢な希土類−遷移金属系の非晶質合金からなる非晶質垂直磁化膜5に、これに接して設けられた補助磁性層6が付加されてなる。
これらの補助磁性層6は、組成によっては垂直磁気異方性エネルギーが形状異方性と同じか若しくはそれより低くなり、外部磁界が印加される以前において、磁化を面内方向(補助磁性層6の膜面と平行な方向)に向けることができる。このように調整された補助磁性層6は、キュリー温度近傍まで昇温され、外部磁界が印加されると、磁化の方向が面内方向より立ち上がって外部磁界方向の磁気モーメント成分を生じ、これに接して積層されている非晶質垂直磁化層5の遷移金属磁気モーメントに交換結合力を及ぼす。従って、非晶質垂直磁化層5と補助磁性層6とを積層してなる第2記録層は、外部磁界に対する記録信号レベルの変化が、図17(a)に示すように、2つのピークを持つようになる。
第1記録層3は、前記第2記録層(5,6)とは異なる磁界領域に少なくとも1以上の記録状態が存在する光磁気記録膜で構成される。従って、第1記録層を、図17(b)に示すように、前記第2記録層(5,6)とは異なる磁界領域に1つの記録状態が存在する一つの磁性膜のみから構成することができる。また、第1記録層は前記第2記録層(5,6)と同種の非晶質垂直磁化膜及び補助磁性膜からなり、前記第2記録層(5,6)とは異なる磁界領域に2つの記録状態が存在するものを用いてもよい。
上記のような記録磁界特性を有するように構成した光磁気記録媒体を用いることにより、実施例4に示した記録方法に基づいて、記録時に印加する外部磁界に応じて図3(a)や図6(a)に示す磁化状態を形成することができる。
この実施例で得られた光磁気ディスクは、後述する再生方法により二つの波長λ1=443nmとλ2=780nmの光を用いて多値情報を再生することができ、本発明の第1の態様に従う記録再生方法の説明の欄で説明した再生原理を用いることにより、λ1の再生光で再生信号を状態”0”または”1”と”2”または”3”との2値に分離し、λ2の再生光で、”0”または”3”と”1”と”2”との2つの2値信号列を得た後、それらの2値信号を論理演算することにより高いS/Nで記録された4値情報を再生できる。
この光磁気ディスクの記録膜に印加した外部磁界強度に対するカー回転角の変化を示すカーヒステリシス曲線を図7に示す。図7において、測定光波長としてλ1=443nmを用いている。外部磁場がゼロのときにおける”0”,”1”,”2”,”3”の各状態のカー回転角がみかけの残留カー回転角を示し、再生時にこの残留カー回転角に相当する信号が得られる。前記再生方法の原理の説明で用いた図2の再生波長に対する各磁化状態のカー回転角の大きさを示す曲線は、図7に示したカーヒステリシス曲線を種々の波長の再生光で作成し、それらのデータから描いたものである。
実施例2
(光磁気記録媒体の第2実施例)
本実施例においては、SiN第1誘導体層の膜厚を60nmとし、Tb22Fe68Co10第1磁性層の膜厚を7nm、SiN第2誘導体層の膜厚を7nm、Tb31Fe58Co11第2磁性層の膜厚を40nmとして、多重干渉の状態を調製した以外は、実施例1と同様にして光磁気ディスクを製造した。SiNの屈折率は、SiN層のスパッタにおいてAr/N2混合ガスのN2分圧を5%にすることによって2.25に調節した。得られた光磁気ディスクの断面構造を図4に示す。
この実施例で得られた光磁気ディスクは、後述する再生方法(実施例5)により二つの波長光を用いて各磁性層から独立して情報を再生することができ、本発明の第2の態様に従う記録再生方法の説明の欄で説明した再生原理を用いることにより、λ1=443nmの再生光で第1磁性層の2値の磁化状態を、λ2=780nmの再生光を用いて第2磁性層の2値の磁化状態をそれぞれ独立に再生することができる。
実施例3
(光磁気記録媒体の第3実施例)
第1磁性層及び第2磁性層共に実施例2で用いたRErich組成の磁性層Tb31Fe58Co11を用いた以外は、実施例2の光磁気ディスクと同様にして光磁気ディスクを製造した。この光磁気ディスクに4種類の強度の磁界を印加することにより4値のサンプル信号を記録した。図13(b)及び(c)に、記録の際に印加した外部磁界強度及び記録された磁化状態に対する相対再生出力の関係を、λ1=443nm及びλ2=780nmで再生した場合についてそれぞれ示す。λ2=780nmの再生光で再生した場合、状態”3”,”1”,”2”,”0”の順で信号振幅が小さくなるが、λ1=443nmの再生光で再生した場合には、状態”3”,”2”,”1”,”0”の順で信号振幅が小さくなっている。かかる状態間の再生信号の大きさの順序の相違により、実施例6及び7の記録再生方法が可能となる。
実施例4
(光磁気記録媒体の第1記録方法)
この実施例では、実施例1で得られた光磁気ディスクに、クロック周期でパルス状に変調された記録用レーザビームを照射しながら、記録信号に応じて4段階に変調した外部磁界を印加することによって4値信号を磁界変調記録する。まず、図1に示した光磁気ディスクを、ターンテーブル等の媒体駆動部に装着し、基板1側に光学ヘッドを、保護膜7側に磁気ヘッドを配置した。媒体駆動部を起動して光磁気ディスクを光学ヘッド及び磁気ヘッドに対して線速度7.54m/sで回転させ、光学ヘッド及び磁気ヘッドを記録すべき所定のトラックに位置付けた後、図8(a)に示したような記録信号を記録した。記録用レーザ光として半導体レーザからのλ=780nmの光を用い、記録パワーを9.5mWとして記録した。図8(a)の上列及び下列に示した2ビットの信号は、それぞれ、光磁気ディスクの第1磁性層及び第2磁性層に記録される信号を示しており、上下列の信号の組み合わせにより4値の情報が記録されることになる。この2列の情報を1つおきに組合せ、図8(b)に示すような1列の信号列とした。これを図8(c)に示すタイミングチャートに従う処理を行い、同図の(c)最下列に示したような信号列を得た。この信号を記録クロックに同期して磁気ヘッドに入力することによって図8(d)に示したようなH0〜H3の4種類の磁場を磁気ヘッドから光磁気ディスクに印加した。そして、外部磁界が所定の値に切り替わった後、光学ヘッドより図8(e)に示したような光パルスを照射して、光パルス照射部の各磁性層を、外部磁界によって磁化反転できる温度まで加熱させた。このような操作により、各光パルスの照射部に、外部磁界の大きさに応じて、第1磁性層及び第2磁性層の磁化状態の組み合わせによる4つの磁化状態が形成される。形成された磁区のパターンを図8(f)に示した。4種の磁化状態を円形マークの模様により区別した。実施例2及び3の光磁気記録媒体も同様の操作で4つの磁化状態による記録が可能である。
磁界強度の信号変調は、前述の特開平8−129784号に述べられている方式及び信号変調回路によって行うことができる。すなわち、信号変調回路では記録信号を偶数ビットと奇数ビットとに分離し、タイミング合わせやパルス長の調整などの波形処理を行った後、ゲインが異なる増幅器でそれぞれ増幅し、これを加算する。次いで、この加算信号を磁気ヘッド駆動回路で電圧電流変換することによって、磁気ヘッドより外部磁界を印加するようにしている。また、別の信号変調回路では、記録信号を偶数ビットと奇数ビットとに分離し、タイミング合わせやパルス長の調整などの波形処理を行った後、ゲインが同一の増幅器でそれぞれ増幅する。次いで、各増幅信号を別々の磁気ヘッド駆動回路で電圧電流変換し、複数の巻線をもった磁気ヘッドより外部磁界を印加してもよい。なお、磁気ヘッドに代えて例えば電磁コイルなどの他の磁界発生装置を用いること勿論可能である。さらに、1本の巻線をもった2つの磁気ヘッドを近接して配置し、これらの各磁気ヘッドより外部磁界を印加することもできる。
上記磁界強度変調方式の信号記録において、レーザビームは、一定強度で照射する他、周期的又はパルス状に照射することもできる。
実施例5
(光磁気記録媒体の第1再生方法)
次に実施例4で4値記録された光磁気ディスクの再生方法について説明する。図16に、本出願人らが特開平8−129784号で開示した2層の磁性層を有する光磁気記録媒体に記録した信号とその再生方式の概略を示す。この方式では、図16(a)及び(b)に示したような4値の記録信号列を前記のような記録方法で記録して同図(c)に示した4種の模様で区別された記録磁区を形成していた。この技術では、4種の磁化状態に対応するカー回転角の大きさの間隔が均等になるような媒体の積層構造とレーザ光波長の組合せが選択されていた。そしてこの記録媒体から情報を再生するときに、2層の磁性層の磁化の組み合わせに相当するみかけのカー回転角を検出して、S1〜S3のレベルにより検出信号をスライスして3つの2値化信号を得、これらの2値化信号から4値の記録信号を再生していた。この方法では、再生信号の最大振幅を3等分して、各信号レベルの領域として分配しているのでS/N比が低くなる。本発明では、本発明の光磁気記録媒体を用いて、波長の異なるレーザー光を用いて再生を行うことによって上記先行技術のS/N比を改善している。
実施例1で得られた本発明の光磁気ディスクに記録された4値情報を再生する例について図14を用いて説明する。図14(a)に示すような2値化された2列の情報を、実施例4の記録方法に従って、第2磁性層に図14(a)の第1列目の情報を第1磁性層に第2列目の情報をそれぞれ記録した。記録された各磁性層の磁化状態を図14(c)に示し、その状態に相当する記録マークを図14(b)に示した。かかる情報が記録された光磁気ディスクをλ1=443nmとλ2=780nmの2種類の波長のレーザー光を用いて再生した。波長λ1用のレーザ光源としてHe−Cdレーザを用い、波長λ1用のレーザ光源として半導体レーザを用いた。この記録媒体は、λ1=443nmの再生波長に対して図3(b)に示したような各磁化状態に対応する信号出力特性を有しており、一方、λ2=780nmの再生波長に対して図3(c)に示したような各磁化状態に対応する信号出力特性を有している。また、図2に、波長443nm〜約900nmの範囲におけるみかけのカー回転角(相対信号出力)の再生波長依存性を示す。この記録媒体からλ2=780nmの再生光で再生された再生信号を図14(d)に示す。磁化状態(↑↓)からの再生信号出力レベルは0とし、状態(↓↑)からの再生信号出力レベル6とすると、(↑↑)及び(↓↓)からの再生出力はレベル0−6間を概ね二分するレベル3付近となる。ここでレベル6とレベル3の間隔は、図2におけるみかけのカー回転角差Aに相当し、再生出力レベル0とレベル3との間隔は図2におけるみかけのカー回転角差Bに相当する。すなわち、λ2=780nmの再生光により3種の状態を比較的大きな信号振幅の差により区別できることがわかる。また、λ1=443nmの再生光に対する出力を、図14(e)に示した。これは、4つの磁化状態から検出されるレベルのうち、状態(↓↑)をレベル4とし、状態(↑↓)をレベル0とすると、状態(↓↓)からの再生出力レベルが状態(↓↑)のレベルと極めて近く、状態(↑↑)からの再生信号出力レベルが状態(↑↓)から再生された0レベルに極めて近い。再生出力レベル0とレベル4との差は図2のみかけのカー回転角差Cに相当する。従って、λ1=443nmの再生光に対する出力により二つの状態を大きな信号振幅の差により区別することができることがわかる。
次いで、λ2=780nmの再生光により得られた再生信号をS1及びS2(図14(d)に示したような)のスライスレベルでスライスすることにより、それぞれ、図14(f)及び(g)に示したような2値化された信号列(それぞれ(1)及び(2)とする)が得られる。また、λ1=443nmの再生光により得られた再生信号をS3(図14(e)に示したような)のスライスレベルでスライスすることにより、図14(h)に示したような2値化された信号列((3)とする)が得られる。そして、信号列(2)−(3)+(1)の論理演算を行い得られた2値信号列を反転させることにより、図14(i)に示した信号列を得られ、これにより第1列の記録信号列を再生することができる。第2列の記録信号列は、図14(h)すなわち(3)の信号列そのものにより再生することができる。従って、第1及び第2列の記録信号を分離することが可能であり、又、これらの2列の2値信号により構成される4値信号を一層優れたS/Nで再生することもできる。
上記実施例では、二つの波長の異なる再生用レーザ光を、光磁気ディスクのトラックの同一位置に照射させたが、それぞれ、異なる集光位置となるように照射してもよい。この場合、2つのレーザスポット間距離から発生する時間差を補償するように再生回路を調整することで対処できる。
実施例6
(光磁気記録媒体の第2再生方法)
この実施例では、実施例5の再生方法と異なる再生方法について説明する。記録媒体として実施例2で製造した光磁気ディスクを用いた。実施例2の光磁気ディスクは、図5に示したように、一つの組み合わせ磁化状態(2つの磁性層で決まる)から検出される、波長に対するみかけのカー回転角の変動を示す曲線が、2つの再生波長λ1及びλ2の範囲で、別の組み合わせ磁化状態から検出される波長に対するみかけのカー回転角の変動を示す曲線と交差する磁気光学特性を有する。最初に、実施例1で用いた記録方法と同様の記録方法により、図15(a)の上下列に示した2値化された2列の情報を記録した。記録されたドメインを図15(b)に示し、各ドメインを2つの磁性層の組み合わせ磁化状態の相違により円形マークに付した模様で区別した。図15(c)に、各磁性層に記録された2値信号及び磁化状態を示した。このように2層に記録された2値信号をλ1=443nmとλ2=780nmの2種類の波長のレーザ光を用いて再生した。図15(d)はλ2=780nmの再生光で再生した信号波形を示し、図15(e)はλ1=443nmの再生光で再生した信号波形を示す。
2つの再生波長λ1及びλ2により、各磁化状態の組み合わせに対する再生出力レベルが大きく異なる。これは、前述の図5に示した再生波長に対するみかけのカー回転角の変化を示す曲線より、第1磁性層及び第2磁性層の磁化状態の組み合わせで決まる4つの状態”↓↑”,”↑↑”,”↓↑”,”↑↑”に対するカー回転角の大きさ及び順序が波長780nmと443nmとでは大きく異なることによる。図15(d)に示したλ2=780nmの再生光で再生した信号を、信号最大強度を2分するレベルS1でスライスすることによって、図15(f)に示したような2値化された信号(1)が得られ、さらに、この信号波形を逆転することによって図15(g)に示した2値化された信号(1)が得られる。図15(g)に示した2値化信号(1)は、第2磁性層に記録された2値信号と同じであることがわかる。一方、図15(e)に示したλ1=443nmの再生光で再生した信号を、信号最大強度を2分するレベルS2でスライスすることによって、図15(h)に示したような2値化された信号(2)が得られる。図15(h)に示した2値化信号(2)は、第1磁性層に記録された2値信号と同じであることがわかる。従って、波長λ1=443nmによりこの光磁気ディスクを再生することにより第1磁性層に記録された2値情報を再生することができ、波長λ2=780nmによりこの光磁気ディスクを再生することにより第2磁性層に記録された2値情報を再生することができることがわかる。これは、本発明の第2の態様に従う記録再生方法の原理において説明したように、λ1=443nmでの再生信号出力の中間レベルで再生信号をスライスすることによって、”↓↑”及び”↓↓”の2つの状態と”↑↑”及び”↑↓”の2つの状態とを区別するができ、この2組の状態の相違を2値化して表すと第1磁性層の磁化状態を2値化して表した信号と同じになることに基づく。また、λ2=780nmでの再生信号出力の中間レベルで再生信号をスライスすることによって、”↓↑”及び”↑↑”の2つの状態と”↓↓”及び”↑↓”の2つの状態とを区別するができ、この2組の状態の相違を2値化して表すと第2磁性層の磁化状態の2値化信号を逆転させた信号と同じになることに基づく。よって、この実施例の再生方法を用いることにより複数の磁性層の情報を独立に再生することができる。また、実施例5と同様に2つの入力2値信号系列から得られる4値信号を高いS/Nで再生することも可能である。
実施例7
(光磁気記録媒体の第2記録方法)
この実施例では、実施例4で用いた記録方法とは異なる光磁気記録媒体の記録方法を実施した例を説明する。この記録方法は、第1あるいは第2磁性層いずれか片方のみの情報を疑似的に書き換える記録方法である。光記録媒体の積層された薄膜状の磁性層に、レーザー光を集光して昇温し、記録を行う方式において選択的に一層のみを記録可能な温度にまで昇温することは大変困難である。例えば、そのためには2層の距離を相対的に大きくして、レーザー光のスポットの焦点位置をずらすなどの工夫が必要となる。しかしながら、これは熱的な条件により極めて難しい。そこで、本発明においては、あらかじめ情報を書き換えない方の磁性層(例えば、第1磁性層とする)の情報を再生して記憶しておき、情報の書換えの際には、第1磁性層及び第2磁性層を共に単一のレーザ光により記録温度(キュリー温度)まで昇温して、第1磁性層にはその読み出した情報を再度記録し、書き換える方の第2磁性層には、新たな情報を記録するようにした。このようにすれば見かけ上、第1磁性層は情報はそのままで、第2磁性層のみ新しい情報に書き換えられることになり、片方の磁性層のみが書き換えられたことになる。
次に、その具体的な方法について図9及び図10を用いて説明する。記録媒体として実施例2で製造した光磁気ディスクを用いる。それゆえ、前述の実施例6で説明したような再生方法により、この光磁気ディスクは、λ1=443nmの波長の再生光により第1磁性層の情報を再生でき、λ2=780nmの波長の再生光により第2磁性層の情報を再生できる記録媒体である。情報の記録の際に、図9に示したような2つのレーザ光源を用い、2つのレーザ光が記録トラック方向で前後にずれるように集光させる。すなわち、λ1=443nmのレーザ光をλ2=780nmのレーザ光に先行させてディスク上を走査させる。λ1=443nmのレーザ光は再生用の光源として用い、λ2=780nmのレーザ光は記録用光源として用いる。最初に、この光磁気ディスクの2層の磁性層に図10(b)に示したような磁化列が記録されているものとする。それに対応するドメインを図10(a)に示した。このようなドメインを有する光磁気ディスクにλ1のレーザ光を照射して、その反射光を検出することによって2値信号を再生した(図10(c)の第2列)。この再生された2値信号を外部メモリに一時的に蓄える。このλ1の再生光による再生信号は第1磁性層の情報に相当するものである。次いで、第2磁性層の書き換えられるべき2値信号(図10(c)の最上列)と組み合わされて(図10(c)の第3列)、印加する外部磁場の変調波形を形成する(図10(d))。そして、λ1の再生光が再生された情報位置が、λ2の光スポット中に入った段階で、第1及び第2磁性層は共に記録可能な温度に昇温され、前記組み合わされた記録信号に従う外部磁場が印加されて両磁性層が記録される。記録された各磁性層の磁化状態及び2値信号を図10(e)に示した。このような記録方法によると、第1磁性層の情報は、元の情報のまま再記録され、第2磁性層だけに新たな情報が記録される。λ1の再生光スポットとλ2の記録光スポットの間隔は、再生情報の一時記憶回路や磁場変調回路の性能により適した長さに調整される。2つの照射光のスポット位置として、図11のように同一記録トラック上の前後に位置しても良いし、あるいは図12に示したように隣接する記録トラックに位置させて、λ2の記録光スポットがトラックを周回する間にλ1の再生情報をメモリに一時記憶させてもよい。
上記の記録方法において、第2磁性層の情報のみを書き換えたが、第1磁性層の情報のみを書き換える場合には、λ2のレーザ光及びλ1のレーザ光をそれぞれ再生光及び記録光として用い、λ2のレーザスポットをλ1のレーザスポットに先行させるように走査させて第1磁性層の情報の書換えを実行することができる。
上記実施例6及び7では、実施例2の光磁気ディスクを用いて記録及び再生を行ったが、実施例3の光磁気ディスクを用いることもできる。また、実施例1の光磁気ディスクを用いる場合には、一方の波長の再生光だけから1つの磁性層の情報を再生することができないので、波長λ1及びλ2の再生光を用いて、一旦、両層の情報を再生し、一つの磁性層の情報のみを蓄えておき、別の磁性層に記録する情報と組み合わせた後、記録光により記録することによって一層のみ書き換える記録方法を実行することができる。
実施例8
(光磁気記録媒体の第4実施例)
前記実施例では第1及び第2磁性層として同一成分(TeFeCo)の希土類遷移金属合金を用いたが、本実施例では第1及び第2磁性層の材料が異なる光磁気記録媒体の例を示す。本発明の光磁気記録媒体は、本願発明者らによる特開平8−129,784号並びにK.島崎,M.吉弘,O.石崎,S.大貫及びN.太田による「光磁気記録国際シンポジウム 1994年,ポスト・デッド・ライン・ペーパ・テクニカル・ダイジェスト,第27−S−01,第4頁(1994年);オプティカル・データ・ストレージ,テクニカルダイジェスト,第59〜60頁(1994年)に述べた光磁気記録媒体の構造に従うものである。この光磁気記録媒体は少なくとも2以上の磁性層を積層し、これら各磁性層のうち少なくとも1つの磁性層は印加される外部磁界に対して2以上の異なる磁界領域に記録状態が存在する光磁気記録膜で形成し、他の磁性層は前記の磁性層とは異なる磁界領域に少なくとも1以上の記録状態が存在する光磁気記録膜で形成されている。そしてこの媒体に適用可能な磁性層材料は特開平8−129,784号並びにK.島崎,M.吉弘,O.石崎,S.大貫及びN.太田による「光磁気記録国際シンポジウム 1994年,ポスト・デッド・ライン・ペーパ・テクニカル・ダイジェスト,第27−S−01,第4頁(1994年);オプティカル・データ・ストレージ,テクニカルダイジェスト,第59〜60頁(1994年)に述べられているように、ガーネット系やフェライト系の酸化物磁性体、PtやPdなどの貴金属とFeやCoなどの遷移金属及びまたはTbやGdなどの希土類金属の交互積層体、あるいはPtMnSbなどのホイスラー合金、MnBiなど磁気光学効果が大きくかつ薄膜化が可能な他の材料を用いることができる。ここではその構成の媒体における具体例を示す。
希土類遷移金属合金のみの多層化による多層記録媒体を波長の異なる複数のレーザー光で再生してそれぞれの記録層の情報を識別する場合、各再生波長に対する各記録磁化状態のカー回転角の相互の相違は、光学的な多重干渉の条件のみによって生成される。これは同じ系統の材料を記録層として用いているため、その材料自身のカー回転角の再生波長に対する変化の傾向が大きくは変わらないことによる。そこで再生波長に対する各記録磁化状態のカー回転角の差を増大して再生信号のS/Nを高めるために、異なる記録材料の積層を本多層記録に応用した。
図18は第1磁性層(記録層)の記録材料としてガーネット膜を用い、第二磁性層(記録層)の記録材料として希土類遷移金属合金を用いた例である。図19にそれぞれの記録材料の薄膜のカー回転角の測定波長に対する変化を示す。希土類遷移金属合金、例えば、TeFeCoにおいては、図19に示すように測定波長が短くなるに従いカー回転角は徐々に減少する。一方、ガーネットではそれと比較して一般にカー回転角の波長変化が著しい。図19に示すように波長600nmから800nmあたりではガーネットのカー回転角は非常に小さい。ところが波長400nmから450nmのあたりでは急激に増大し、最大で2度以上の値を示す。すなわち図18のような積層構造の媒体に対して波長600nmから800nmのあたりと波長400nmから450nmのあたりの二種のレーザー光を用いて再生すると、波長600nmから800nmのあたりではガーネット薄膜はカー回転に寄与せず、単純に多重干渉作用をする薄膜となる。そして希土類遷移金属のカー回転のみが再生信号に優勢に寄与する。一方、波長400nmから450nmのあたりではガーネット薄膜の巨大なカー回転角が再生信号に優勢に寄与することとなる。さらに光学的な多重干渉による各記録磁化状態のカー回転角の相違がこの効果に重畳される。このような積層構造により、波長の異なる複数の再生レーザー光による多重記録媒体の再生効率を向上させることができる。
以上のように、この実施例の光磁気記録媒体の特徴は、各磁性層の記録磁界に対する記録特性が相互に異なると同時に測定波長に対するカー回転角や楕円率などの磁気光学効果、特にその増大点が相互に異なる性質を有する複数の磁性層を直接あるいは間接的に積層したことにある。この媒体に対して、波長の異なる複数のレーザー光で再生を行うことによりS/Nの高い多層記録が可能となる。
次にかかる特徴を有する媒体の具体例を示す。レーザー光スポットのトラッキングのための案内溝とプリピットが施されたガラス基板にまずSiN下地層をスパッタリング法により膜厚80nmの膜厚に積層した。その上に第一磁性層であるガーネットの薄膜を堆積した。ここでは熱分解法により作製したガーネット膜、Bi1Dy2Fe4Al1O12にRb1at%を添加した材料を使用した。この方法は各元素の硝酸塩Bi(NO3)3・9H2O、Dy(NO3)3・5H2O、Fe(NO3)3・9H2O、Al(NO3)3・5H2Oを所定の濃度にて水に溶解してスピン塗布した後、加熱により乾燥、結晶化するものである。膜厚は120nmとした。その上に膜厚20nmのSiN層を介して第二磁性層であるTbFeCo/PtCoの2層膜を積層した。組成比がTb32Fe56.5Co11.5の膜を45nm積層した上に組成比Pt94Co6の合金膜を45nm積層した。その上に保護膜としてSiN層をスパッタ法により100nmの膜厚に積層した。さらに紫外線硬化樹脂をスピン塗布し、紫外線を照射して硬化させた。
磁性層は再生に用いる各レーザー光の波長において磁気光学効果が大きい物質を用いることが好ましい。本実施例ではガーネット膜と希土類遷移金属合金を磁性層に用いた例を示した。ガーネット膜はスパッタ法による作製も可能である。例としてはスパッタ法により作製した希土類−鉄−ガーネットの希土類元素をBiで置換した材料、たとえばY2.75Bi0.25Fe5O12などを使用できる。また(Y,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy)FeO3,や(Co,Ni,Fe,Mn)Fe2O4などを基本材料とするフェライト薄膜も波長に対して特徴的な磁気光学効果の増大を示す材料であり、本発明への適用に適している。また希土類遷移金属合金においてもNdなどの軽希土類元素を含む系では波長の短い領域でカー回転角が増大する。重希土類と遷移金属の合金系では一般に波長の短い領域でカー回転角が減少する。そこで軽希土類元素を含む希土類遷移金属合金と重希土類元素を含む希土類遷移金属合金とを組み合わせて磁性層群を構成した媒体に対して、所定の波長を有する複数のレーザー光で再生を行うとS/Nの高い多層記録が可能となる。また、PtとCoを数オングストロームの膜厚で交互に積層した膜においてはやはり波長の短い領域でカー回転角が増大するので同様の適用が可能である。これらの磁性層の積層順序や層数は任意に設定することができる。
各SiN層は任意の誘電体保護膜材料を用いることが可能であるが、特にSi,Ti,Al,Ta,Zr,Nb,Wなどの窒化物、酸化物、フッ化物、炭化物などが適している。これらの層は多重干渉および保護性能の観点からもその屈折率や膜厚が選定される。必要に応じて省略してもよい。また紫外線硬化樹脂層も必要に応じて省略することができる。
上記の第1磁性層と第2磁性層の材料が互いに異なる光磁気記録媒体は、実施例4〜7の記録再生方法に用いることができる。それによって、一層S/Nの優れた再生信号が得られる。
また、第1磁性層及び第2磁性層の両層をガーネット膜で構成し、図2、又は図5に示したようなλ特性が得られるように各層のガーネット組成を調整することができる。この場合、多重干渉の効果と併せて各磁化状態に対応するカー回転角の波長に対する変化を一層大きくとれるので、より優れたS/Nで再生信号が得られる。
上記実施例において、本発明の光磁気記録媒体を磁界変調方式で記録する例を挙げて説明してきたが、本発明の光磁気記録媒体の記録方法は、磁界変調方式のみならず、記録光のパルス周波数や記録光のパワーにより信号変調する光変調方式にも適用することができ、図2及び図5に示したように異なる波長の再生光により多値状態からの再生信号出力が異なる、複数の磁性層を有するあらゆる光記録媒体に適用することができる。
産業上の利用可能性
本発明の光磁気記録媒体は、複数の磁性層の磁化方向の組合せにより決定される多値状態の再生信号強度比を大きくすることができるために、高いS/Nで多値情報を再生することができる。また、本発明の光磁気記録媒体は、磁性層毎に異なる波長で各磁性層に記録された情報を再生することができるため、相関性のある情報の処理等に極めて有効な記録媒体である。
本発明の光磁気記録媒体の記録再生方法は、本発明に従う光磁気記録媒体を異なる波長の再生光で再生することにより従来の再生方法よりも高いS/Nで情報を再生することができる。本発明の光磁気記録媒体の記録再生方法は、本発明に従う光磁気記録媒体を用いることにより磁性層毎に独立に情報を再生することができる。また、本発明の光磁気記録媒体の記録再生方法によると、複数の磁性層のうちの一つの磁性層のみの情報を書き換えることができる。従って、本発明の光磁気記録媒体を用いて記録再生の波長を適宜選択することにより磁性層ごとに独立に情報を記録し、再生することが可能となる。それゆえ、本発明は光磁気記録媒体の記録密度を向上させることが可能となる。
Claims (15)
- 光磁気記録媒体の再生方法であって、
上記光磁気記録媒体が、2つの磁性層と、該磁性層の間に設けられた誘電体層とを備え、該磁性層が希土類遷移金属合金から形成され且つ垂直磁化膜であり、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして4値情報が記録され、再生光の多重干渉により4つの磁化状態の組み合わせに対応するカー回転角の大きさが、波長λ 1 で再生される場合と波長λ 2 (λ 2 ≠λ 1 )で再生される場合とで異なり、一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ 1 〜λ 2 の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有する光磁気記録媒体であり、
2層の磁性層に波長λ1及びλ2(λ2≠λ1)の光をそれぞれ照射して、各反射光から再生した信号を2つ以下のレベルでスライスしてそれぞれ2値以上の再生信号を得、各波長からの2値以上の再生信号を互いに論理演算することによって4値記録された情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。 - 光磁気記録媒体の再生方法であって、
上記光磁気記録媒体が、2つの磁性層と、該磁性層の間に設けられた誘電体層とを備え、該磁性層が希土類遷移金属合金から形成され且つ垂直磁化膜であり、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして4値情報または2つの2値情報列が記録され、再生光の多重干渉により各磁性層の磁化状態の組み合わせに対応するカー回転角が再生光の波長により異なり、一つの組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ 1 〜λ 2 の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有する光磁気記録媒体であり、
上記2つの磁性層に、波長λ1と波長λ2の光をそれぞれ照射して、波長λ1の光で再生したカー回転角を表す信号を所定レベルでスライスすることにより第1再生信号を得、第1再生信号が一つの磁性層に記録された情報に対応付けられ、波長λ2(λ2≠λ1)の光で再生したカー回転角を表す信号を所定レベルでスライスすることにより第2再生信号を得、第2再生信号が他の磁性層に記録された情報に対応付けられることによって各磁性層から情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。 - 光磁気記録媒体の記録再生方法であって、
上記光磁気記録媒体が、2つの磁性層と、該磁性層の間に設けられた誘電体層とを備え、該磁性層が希土類遷移金属合金から形成され且つ垂直磁化膜であり、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして4値情報が記録され、再生光の多重干渉により4つの磁化状態の組み合わせに対応する再生信号θ1〜θ4の大きさの順序が、波長λ1で検出される場合と波長λ2で検出される場とで異なり、一つの組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ 1 〜λ 2 の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有する光磁気記録媒体であり、
上記2つの磁性層に、波長λ1又は波長λ2(λ2≠λ1)の光を照射して、波長λ 1 で検出される4つの磁化状態の再生信号を所定のレベルでスライスすることにより2値化して一方の磁性層の2値情報を再生するか、又は波長λ 2 で検出される4つの磁化状態の再生信号を所定のレベルでスライスすることにより2値化して他方の磁性層の2値情報を再生することにより一つの磁性層に記録された情報を再生することと、
上記一つの磁性層に記録された情報を再生しながら、該再生された情報と他の磁性層に記録される情報とを組み合わせてλ1又はλ2の波長の記録光で記録することによって、他の磁性層の情報のみを書き換えることとを含む光磁気記録媒体の記録再生方法。 - 上記光磁気記録媒体が、
(a)2つの磁性層の一つの磁性層は、垂直磁化膜と補助磁性層から構成され、他の磁性層は補助磁性層を有せず、
(b)前記垂直磁化膜は、室温からキュリー温度の範囲、又は室温から記録時又は消去時の最高到達温度までの温度範囲で希土類副格子磁化モーメントが優勢な希土類−遷移金属系の非晶質合金からなる非晶質垂直磁化膜であり、
(c)前記補助磁化膜は、PtCo合金であって、垂直磁化膜の遷移金属磁気モーメントに交換結合力を及ぼし、
(d)外部磁界を印加すると、補助磁性層を有する磁性層は二つの異なる磁界領域に記録信号レベルのピークを持ち、その他の磁性層はこの二つの磁界領域とは異なる磁界領域に記録信号レベルのピークを持つことを特徴とする請求項3に記載の光磁気記録媒体の記録再生方法。 - λ1が350〜900nmであり、λ2はλ1と50nm以上異なる波長であることを特徴とする請求項1または2に記載の光磁気記録媒体の再生方法。
- λ1が350〜900nmであり、λ2はλ1と50nm以上異なる波長であることを特徴とする請求項3に記載の光磁気記録媒体の記録再生方法。
- 上記λ1の光とλ2の光とを、光磁気記録媒体の記録領域の異なる部分に集光するように照射する請求項1または2に記載の光磁気記録媒体の再生方法。
- 上記λ1の光とλ2の光とを、光磁気記録媒体の記録領域の異なる部分に集光するように照射する請求項3に記載の光磁気記録媒体の記録再生方法。
- 請求項1に記載の再生方法に使用される光磁気記録媒体であって、
基板と、
上記基板上に設けられた2つの磁性層と、
上記磁性層の間に設けられた誘電体層とを備え、
上記磁性層が希土類遷移金属合金から形成され且つ垂直磁化膜であり、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして4値情報が記録され、再生光の多重干渉により該磁化状態の組み合わせにより決定される4つの磁化状態から読み出されるカー回転角の大きさの比が、波長λ1の光により再生される場合と波長λ2の光により再生される場合とで互いに異なり、一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ1〜λ2の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有することを特徴とする光磁気記録媒体。 - 上記磁化状態の組み合わせにより決定される4つの磁化状態から読み出されるカー回転角の大きさの比が、波長λ1の光により再生される場合と、波長λ2の光により再生される場合とで互いに異なるように上記誘電体層の光路長が調整されていることを特徴とする請求項9に記載の光磁気記録媒体。
- 上記磁化状態の組み合わせにより決定される4つの磁化状態から読み出されるカー回転角の大きさの比が、波長λ1の光により再生される場合と、波長λ2の光により再生される場合とで互いに異なるように上記2つの磁性層の少なくとも一層の磁性層の磁性材料が選択されてなることを特徴とする請求項9または10に記載の光磁気記録媒体。
- 請求項2に記載の再生方法に使用される光磁気記録媒体であって、
基板と、
上記基板上に設けられた2つの磁性層と、
上記磁性層の間に設けられた誘電体層とを備え、
該磁性層が希土類遷移金属合金から形成され且つ垂直磁化膜であり、各磁性層の磁化状態の組み合わせとして4値情報または2値情報列が記録され、再生光の多重干渉により該磁化状態の組み合わせにより決定される4つの磁化状態から読み出されるカー回転角の大きさが、それぞれ、再生光波長により異なり、一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ1〜λ2の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有する上記光磁気記録媒体。 - 一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ1〜λ2の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有するように上記誘電体層及び2つの磁性層の光路長が調整されていることを特徴とする請求項12に記載の光磁気記録媒体。
- 一つの組み合わせ磁化状態から検出される、再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線が、少なくとも一つの別の組み合わせ磁化状態から検出される再生波長に対するカー回転角の変化を示す曲線と、再生波長λ1〜λ2の波長範囲において、交差するような磁気光学特性を有するように上記磁性層の少なくとも一層の磁性層の磁性材料が選択されてなることを特徴とする請求項12または13に記載の光磁気記録媒体。
- 上記光磁気記録媒体がさらに補助磁性層を含み、上記磁性層が、下記一般式:
(Tb100-AQA)XFe100-X-Y-ZCoYMZ
で表され、式中、15原子%≦X≦40原子%、
5原子%≦Y≦20原子%、
0原子%≦Z≦15原子%、
0原子%≦A≦30原子%であり、
Mは、Nb,Cr,Pt,Ti,Alから選択された少なくとも一種の元素であり、Qは、Gd,Nd,Dyから選択された少なくとも一種の元素であることを特徴とする請求項14に記載の光磁気記録媒体。
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