JPH03163333A

JPH03163333A - 同期化磁区観測装置

Info

Publication number: JPH03163333A
Application number: JP30218589A
Authority: JP
Inventors: Makoto Aihara; 誠相原; Shunichi Narumi; 俊一鳴海; Hiroshi Fukui; 宏福井; Akio Sagawa; 佐川　明男; Norifumi Miyamoto; 詔文宮本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1991-07-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は，磁性材料の同期化磁区観測装置に係り、特に
、高速で変化する磁区像の観察に適した照射光の制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

薄膜磁気ヘッドは，例えば，特開昭５５−８４０１９号
公報に示されるように、非磁性基板上に、ヘッド完或時
には磁極となる磁性膜、ギャップを形或する非磁性膜，
記録電流を流すための導体膜，および導体を他の部分か
ら絶縁するための絶縁膜などを、順次，所望の形状とな
るようにパターニングしながら、積み重ねるようにして
記録再生部分を形威し，その後、基板を切断して個々の
スライダに切り離し、回転する媒体上に浮揚するのに適
した形状に加工して磁気ヘッドを得るものである．従来
．ＭｎＺｎフエライトなどを切りだして作られたバルク
ヘッドに比べて、ヘッドインダクタンスを小さくできる
ことから、高周波記録が可能となり、また，ヘッドの先
端を小さく加工できることから、磁気記録において、線
記録密度、及び、トラック密度を向上できる利点がある
。高記録密度磁気ディスク装置を実現する上で必須のキ
ーデバイスである。

この様な薄膜磁気ヘッドに用いられるパーマロイなどの
磁性薄膜は，磁性膜本来の磁気特性及び、形状による反
磁界のために、多くの領域に分割された磁区構造を取る
。この磁区構造を持った磁性薄膜の特性は磁区の挙動に
より大きく左右される。

磁気ディスク装置において、記録密度の上昇とともに、
上記薄膜磁気ヘッドの大きさは小さくなり、トラック幅
の大きさはヘッドを構或する磁性薄膜の磁区の同程度に
なろうとしている。従って、この様な高密度記録用の薄
膜磁気ヘッドでは，その特性は磁性膜の挙動に大きく左
右されることが予想される。例えば、再生時の効率を高
くするために磁性膜の透磁率を高くできるように、磁性
膜の容易軸をヘッドのトラック幅方向に向けた磁区構造
を取るように磁性膜を作製することが一般的である。し
かし、磁気ディスク装置の高密度化が進み、使用される
薄膜磁気ヘッドのトラック幅が狭くなると，特に、ヘッ
ド先端部ではこのトラック幅方向の反磁界が強くなるた
めに、磁性膜の磁化をこの方向に向けることは次第に難
しくなり，強いて向けようとすれば磁性膜のエネルギは
大きくなりその磁区構造は不安定なものとなることが予
想される。また、例えば、薄膜磁気ヘッド固有の再生波
形歪もこの磁区構造の不安定性に起因するとされている
が、現在までのところ詳細は不明である。磁気ディスク
装置の高密度化が進み、使用される薄膜磁気ヘッドのト
ラック幅が狭くなり、出力が小さくなる一方、この様な
磁性膜の不良に起因する再生特性の不安定性が増すこと
は高記録密度磁気ディスク装置実現の大きな妨げとなる
。

このため、高記録密度用の薄膜磁気ヘッドを開発する際
，ヘッドを構成する磁性膜の挙動の安定化が必須であり
，この様な磁性膜の磁区の構造，特に、その動的な挙動
の観測、或いは、評価が重要である．従来、この様な磁性膜の磁区構造の観測手段は、磁性粉
末を利用したビツター法が広く利用されている。また、
磁気光学効果を用いた観測装置が用いられてきた。特に
、後者は、磁性膜に照射した直線偏波光の反射光の偏波
面の回転を利用したもので、試料に対して非接触非破壊
であるという特長を持つ。しかし、上述のようにヘッド
の大きさが小さくなると、必要なＩｌ！測領域も小さく
なる。

そこで、例えば、米国物理学会誌第６１巻８号４３０３
頁（Ｊ　．　Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．　６　１　（８）　
，　１　５　，Ａｐｒｉｌ，１９８７，ｐｐ４３０３）
、あるいは，特開昭６３−１０４０１５号公報に示され
るように、この磁気光学効果装置を顕微鏡の対物レンズ
を利用してｍ’ｓ倍率を改善し、微小域の観測を可能と
した観測装置の利用が広がっている。

また，近年磁性膜に電子線を照射したときに得られる二
次電子線のスピンを検出することで、磁性膜の磁区構造
を観測する方法も提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例では、磁性薄膜の磁区構造を観測するのに、
光源よりの光を偏光子を用いて直線偏波光とし，これを
対物レンズの中心軸を含まない片側に入射させることで
、試料に斜めに照射し、更にその反射光を同一の対物レ
ンズの中心軸を含まない反射側に入射させ，更に，検光
子を通過させる，この反射光を，例えば、ＣＣＤテレビ
カメラなどで撮影することによって，磁区構造を光の強
度による濃淡画像として得るもので−ある。

磁気光学効果による偏波面の回転がわずかであるために
、試料表面の凹凸や反射率の分布による反射光の強度分
布のため磁区像の濃淡が不鮮明となる。そこで，上述の
観測装置では，磁区像の濃淡を強調するために，画像処
理装置を用いてあらかじめ撮影した背景像をカメラの撮
影像から引きながら観測することが行われている。

しかし、この様な構成の観測装置では，テレビカメラを
用いるために画像処理装置の処理速度を高速にしても、
毎秒３０フレーム（６０フイールド）以上の画像を得る
ことは困難である。さらに，最大の観測速度の毎秒３０
フレーム（６０フィールド）観測した場合にも５ｍ！察
者の応答速度に限りがあるために、変動する磁区構造の
観測は困難である。

本発明の目的は、この様なテレビカメラと画像処理装置
とを組み合わせた、微小域の磁区の挙動の観測装置にお
いて、動的に変動する磁区の観測を可能とする磁区観測
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、磁区観測装置において磁性膜に照射する
光を，磁性膜を励磁する磁界に同期させることで解決さ
れる。

〔作用〕

磁性膜の磁区構造を変化させるのに用いる、例えば，正
弦波の励磁信号に同期させて、試料に照射する光を断続
すると、磁性膜の磁区構造の周期的変化に同期させるこ
とができ、変動する磁区像を疑似的に静止画像としてテ
レビカメラに撮影することが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の一実施例について説明
する。

第１図は，本発明によって構威された同期化磁化挙動観
測置の概要を示す図である。図において、同期化磁化挙
動観測置は，試料１を照射する光の光源となる水銀灯２
とＡｒレーザ光源３と、これらを切り替える光路変換装
置４，５と、試料を照射する光を直線偏波光とする偏光
子６と、偏波光６を対物レンズ８の中心軸の片側に導入
するミラー７と、ミラー７による反射光を試料表面に照
射する対物レンズ８と，試料表面からの反射光をテレビ
カメラエ１に導くミラー９と、反射光を透過させる検光
子１０と、以上のようにして得られた像を撮影するテレ
ビカメラ１１と、テレビカメラ１工で撮影された画像を
処理する画像処理装置ｌ２、さらに試料となる磁性膜に
磁界を印加する励磁器１３、励磁器１３に電流を通流す
るコイル電源１４、試料を支持する試料ステージ１５、
および、レーザ光を高速にオンオフする高速シャツタ１
６とこれを制御する同期化回路１７からなるものである
。

第１図において、Ａｒレーザ光源３は、波長４８８ｎｍ
および５１４ｎｍの光を発生するものである。このレー
ザ光は，高速シャツタ１６を経た後に、全反射ミラー４
と半透明ミラー５を経て偏光子６に導かれる。偏光子６
によって直線偏波光となったレーザ光を、全反射ミラー
７によって対物レンズ８の中心軸を含まない片側に入射
する．レンズ８の片側に入射したレーザ光は試料表面に
斜めに入射して、得られる反射光は対物レンズ８の中心
軸を含まない、反対側に入射する。試料表面で反射され
たレーザ光の偏波面は磁気カー効果により、磁性膜の磁
化方向に応じてその偏波面がわずかに回転する。この反
射光を偏光子６と直交するように設定した検光子１０を
通して観測することで、磁性体の表面の磁区構造が濃淡
画像として得られることは、米国物理学会誌第６ｌ巻８
号４３０３頁（Ｊ．　Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６　１　（
８）　，　１　５，Ａｐｒｉｌ，　１　９　８　７　，
　ｐ　ｐ　．　４　３　０　３　）　．あるいは、特開
昭６３−１０４０１５号公報に示されている。

第ｌ図において、高速シャツタ１６は、例えば、ブラッ
グセルなどの音響光学素子で構或される。

即ち、ブラッグセルに８　０　Ｍ　Ｈ　ｚの高周波電圧
を印加すると、ブラッグセルに入射した光は回折を起こ
す。このブラッグセルから得られる第一次の回折光を試
料に照射する。ブラッグセルに印加する電圧信号をオン
オフすることにより、第一次回折光はオンオフして試料
表面を照射するものである。

第２図は、本発明による同期化磁化挙動観測装置の動作
の概要を示した図である。第３図は、本発明による磁化
挙動観測装置に用いる同期化回路１７の概要を示す図で
ある。

第３図に示す同期化回路１７は、フエーズ口ツクループ
（ＰＬＬ）回路を用いた周波数逓倍回路３１と，周波数
逓倍回路３ｌ出力をカウントするカウンタ３２と、カウ
ンタ出力をデコードするデコーダ３３，デコーダ３３出
力から所要の出力を選択するマルチプレクサ３４を備え
たものである。

？ウンタ３２は、周波数逓倍回路３ｌの入力端子Ｈ４７
に入力された、試料励磁信号の各周期の最初にリセット
゛される。また、別にプリセッタブルカウンタ３５を設
ける。プリセツタブルカウンタ３５には、後■述するが
、テレビカメラの垂直同期信（約６０Ｈｚ）が入力され
る。ブリセツタブルカウンタ３５の出力に１／６分周回
路３６を接続し、分周回路３６出力をクロツク信号とし
て，５ビットカウンタ３７でパラレル信号を出力する。

カウンタ３７出力は，ビットシフト切り替え回路３８を
経て、マルチプレクサ３４に入力される。

カウンタ３７には、上記１／６分周回路３６出力の他に
、手動によるクロツク信号を入力する切り替えスイッチ
３９を設けたものである。プリセッタブルカウンタ３５
には，計数条件を設定するコード発生［６４０を備える
。ビットシフト切り替え回路３８を経た，カウンタ３７
出力は，マルチプレクサ３４のほかにデコーダ４１を通
して、発光ダイオード表示部４２に接続する。

同期化回路１７において、周波数逓倍回路３ｌには試料
ヘッドに印加する磁界の駆動信号を入力端子Ｈ４７を経
て入力する。位相比較器４３，ローバスフィルタ４４，
電圧制御発信器４５から得られた出力は、分局倍率がＮ
に設定された分周回路４６を経て、位相比較器４３のも
う一方の信号として入力される。通常のＰＬＬ回路の動
作に従い，出力信号の１／Ｎの周波数の信号が、入力し
たヘッド駆動信号の周波数と位相に等しくなるようにＰ
ＬＬ回路は働き，従って、出力にはヘッド駆動信号のＮ
倍の周波数の信号が得られることになる。周波数逓倍回
路１７の出力は，カウンタ３２で数えられて、５ビット
パラレル信号として得られる。カウンタ３２は，既に述
べたように、入力端子Ｈに加えられた励磁信号の各周期
の最初にリセットされるので，カウンタ３２は入力端子
４９を経て設定された分割数Ｎまでを繰返しカウントし
．５ビットパラレル信号を発生するものである。この５
ビット信号をデコーダ３３で復号することで、本実施例
では最大３２本の出力が得られる．デコーダ３３の出力には，元の磁界駆動信号をＮ分割し
た各分割区間に対応したタイミングに出力を生じる。周
期は元の磁界駆動信号と同じ信号である。従って，この
３２本のうちの初めからＮ本の出力の内の任意の一本の
出力を選択することで、励磁信号の一周期をＮ分割した
位相区間の任意の一つを選択することができる。

同期化回路１７の一方の入力端子Ｖ４８には、テレビカ
メラの垂直同期信号（約６　０　Ｈ　ｚ　）が入力され
る。この垂直同期信号を波形戒型してパルスとしたのち
ブリセツタブルカウンタ３５で数えて、周波数を、例え
ば、十分の１、百分の１に逓降する。この逓降の倍率は
コード設定部４０で行う。カウンタ３５での逓降の倍率
を一倍とすれば、入力した垂直同期信号が直接出力され
る。さらに、六分の一に逓降して合計六分の一、あるい
は，六十分の一、あるいは六〇〇分の一に逓降して、こ
れをクロツク信号としてカウントする。このカウンタ３
７出力によって、３２区間のうちから一区間を選択し，
順次，切り替える。各位相区間の保持時間は、ブリセツ
タブルカウンタ３５の逓降倍数で決まり，例えば、六分
の一に設定すると保持時間は０．１秒となる．従って、
このカウンタ３５への入力クロックを止めることで、Ｎ
分割区間の任意の一区間を選択したままに保つことがで
きる。さらに，このカウンタ３５のクロック信号として
上記の信号ではなく、マニュアルでクロックパルスを加
えることでカウンタ３５を１ずつインクリメントするこ
とができ、従って、Ｎ分割区間の一区間ずつ切り替える
ことができる。

同期化回路１７には、さらに、５ビットの入力端８４９
を設ける。この端子８４９へ入力するコ′ードで上記Ｐ
ＬＬ＠路の分周回路４６の分局数を切り替える。例えば
，４，８，１６，３２のいずれかに設定することで，励
磁信号の一周期を分割する区間数を設定する．この分局
数設定コードによって、同時に，カウンタ３８の出力を
シフトする。すなわち，カウンタ３８は５ビットである
の〜’−−−−″′−で，例えば，分割数３２のときに
は５ビットのデータすべてをデコーダの出力端３２本に
対応させる。次に、分割数１６のときには、５ビットの
力ウンタ３７の上位４ビットを、デコーダ３３の位相Ｏ
からのｌ６区間に対応させる。同様に，八分割のときに
は、上位三ビットをデコーダ３３の位相Ｏからの８区間
に対応させる。さらに，四分割するときには、上位二ビ
ットを上記デコーダ３３の位相Ｏからの四区間に対応す
るように、カウンタ３７の５ビットの出力を選択する。

さらに、カウンタ３７出力はマルチプレクサ３４に入力
されるほかに、デコーダ４１に入力されて、発光ダイオ
ード４２を点灯する。これによって、分割区間の中から
選択された位相区間を表示することができる。

以上の様に構或した同期化回路ｌ７によって発生した制
御信号を，音響光学素子（ブラッグセル）１６の駆動回
路１８の制御端子に入力することで、駆動回路１８が発
生し音響光学素子１６に併給している８０ＭＨｚの高周
波信号をゲートすることで、音響光学素子１６の動作を
制御する。この結果、励磁信号に同期して、励磁信号の
一周期を分割した任意の区間を選択してレーザ光で照射
することができ、変動する磁区の任意の位相の像を準静
止像として観測することができる。

〔発明の効果〕

本発明による同期化回路１７では，分割した位相を、順
次，切り替えることで、高速で周期的に変動する磁区を
、低速の変化として観測することができる。位相の切り
替え速度は、上記の逓降回路３５の逓降倍数で決定でき
、例えば、六〇分の一に設定すること，各位相は１秒ご
とに切り替わって高速で変動する磁区を、低速の変化と
して観測することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本発明の一実施例の同期化磁区観測装置の系
統図、第２図は、本発明による同期化磁区観測装置の動
作の概要を示した説明図、第３図は、本発明による磁区
ｌｌ！測装置に用いる同期化回路の系統図である。１・・・試料，２・・・水銀灯光源，３・・・レーザ光
源、６・・・偏光子、８・・・対物レンズ、１０・・検
光子、１↓・・・テレビカメラ、１２・・・画像処理装
置、１３・・磁コイル、１４・・・コイル電源、１６・
・・高速シキター、ｌ７・・・同期化回路、１８・・・
駆動回路、２・・・テレビモニタ、３工・・・周波数逓
倍回路、３２カウンタ、３３・・・デコーダ、３４・・
・マルヂプレサ、３５・・・プリセッタブルカウンタ、
３７・・・カンタ、３８・・・ビットシフト切替回路、
３９・・・ス切替回路、４６・・・分周回路、４８・・
・テレビカメ垂直同期信号入力端子、４９・・・分周数
設定入力子。

Claims

【特許請求の範囲】１、磁気カー効果により磁性膜の磁化状態を観測する磁
区構造観測装置において、光源とするレーザ光を、試料に印加する磁界と同期して
断続することによつて高速で変化する磁区像を静止画と
して観察することを特徴とする同期化磁区観測装置。２、請求項１において、光源とする前記レーザ光を断続
する手段を音響光学素子とする同期化磁区観測装置。３、請求項１において、前記レーザ光源を半導体レーザ
光発信素子として断続するレーザ光を発生する同期化磁
区観測装置。４、請求項１において、断続するレーザ光の位相を励磁
信号にたいして順次切り替えていくことで、高速で変化
する磁区像を準静止画として観察する同期化磁区観測装
置。５、請求項４において、レーザ光の位相切り替えタイミ
ングを、受光観測装置の走査切り替え信号と同期させる
同期化磁区観測装置。