WO2004061837A1 - 磁界発生機および光磁気情報記憶装置 - Google Patents

磁界発生機および光磁気情報記憶装置 Download PDF

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WO2004061837A1
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Hiroyasu Yoshikawa
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Fujitsu Limited
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field generator that generates a magnetic field, and a magneto-optical information storage device that performs information access to an information recording medium using light and a magnetic field.
  • information recording media such as CD, CD-ROM, CD-R, DVD, PD, MO, and MD have been widely used as large-capacity recording media for storing audio signals and image signals.
  • magneto-optical information recording media where information is accessed using light and a magnetic field, are attracting attention as high-density recording media on which information can be rewritten, and research and development are being actively conducted to further increase the recording density.
  • research and development of a magneto-optical information storage device for performing information reproduction and information storage on such a magneto-optical information recording medium at a higher speed are being actively carried out.
  • an optical modulation method of recording information on a recording medium by optical modulation according to information is adopted.
  • a magnetic field modulation method of recording information by magnetic field modulation according to the information there is a tendency to adopt a magnetic field modulation method of recording information by magnetic field modulation according to the information.
  • a modulated magnetic field is generated by using a thin-film coil manufactured by a semiconductor process.
  • the temperature of a recording film of a recording medium is brought close to one point of a Curie by condensing a laser beam for recording, and in that state, the temperature is generated by a coil.
  • a magnetic field By applying a magnetic field to the recording film, information is recorded with the magnetization direction of the recording film oriented in a direction corresponding to the information.
  • an optical system for condensing light on a recording medium and a magnetic system for generating a magnetic field are required.
  • Front illuminator that arranges the coil on the same side as viewed from the recording medium It is desirable to have a configuration of a solution type. In this configuration, an annular magnetic coil is generally arranged between the optical system and the recording medium.
  • FIG. 1 shows an example in which a disk-shaped magnetic layer having a hole in the center is provided.
  • a magnetic coil When a magnetic coil is driven at a high frequency (for example, 50 MHz) when such a magnetic layer is provided, an eddy current is generated in the magnetic layer due to a change in magnetization of the magnetic layer.
  • the eddy current causes a loss and raises the temperature of the magnetic body.
  • This rise in temperature causes a rise in the temperature of the magnetic coil, which may cause a phenomenon called “migration” in which the magnetic coil becomes thin and thin and, in extreme cases, breaks.
  • the rise in temperature of the magnetic coil increases the resistance of the magnetic coil, causing damage to the magnetic coil due to heat generation.
  • the present invention provides a magnetic field generator that can be produced by a simple manufacturing technique such as a plating method and can suppress the generation of eddy current, and an optical device that can record and reproduce data at high speed. It is an object to provide a magnetic information storage device.
  • the magnetic field generator of the present invention that achieves the above object,
  • the coil is insulated from the coil and is made of a magnetic material.
  • the ratio between the maximum width and the minimum width is less than 2 times.
  • the magnetic field generated by the coil is enhanced by the magnetic rod, and the eddy current loss is suppressed to be small by the rod-like structure of the magnetic rod. Further, such a rod-shaped structure of a magnetic rod can be manufactured by a simple manufacturing technique such as a plating method, and the manufacturing cost is suppressed.
  • the magnetic rod is made of a magnetic material having a saturation magnetic flux density of 1.5 (T) or more, and has a thickness of 3 m or less and a width of 6 m or less. is there.
  • the magnetic rod having such dimensions can effectively reduce eddy current loss, and can obtain a sufficient magnetic field generating ability by having a saturation magnetic flux density of 1.5 (T) or more.
  • the magnetic rod has a length that is at least twice the width from the edge of the inner hole to the outer edge of the coil.
  • the magnetic rod having such a length can efficiently enhance the magnetic field generated by the coil.
  • the plurality of magnetic rods have a total volume of the plurality of magnetic rods smaller than a total volume of a space between the plurality of magnetic rods. is there.
  • the magnetic rod has a wide portion at a position overlapping the coil.
  • the magnetic rod can efficiently enhance the magnetic field.
  • the magnetic rod is made of a magnetic material having a magnetic permeability of 500 or more.
  • a typical magnetic bar in the magnetic field generator according to the present invention is made of C on Ni Fe.
  • the magnetic field generator according to the present invention may further include a heat radiator outside the coil, which is provided at a position in which at least 1 Z6 of the outer diameter of the coil is opened from the outer edge of the coil and which comes into thermal contact with the magnetic rod and removes heat from the magnetic rod. It is preferable to provide a heat radiator outside the coil, which is provided at a position in which at least 1 Z6 of the outer diameter of the coil is opened from the outer edge of the coil and which comes into thermal contact with the magnetic rod and removes heat from the magnetic rod. It is preferable to provide
  • the thermal performance of the magnetic field generator is further improved.
  • a typical heat radiator outside the coil in the magnetic field generator according to the present invention is made of copper. Further, the magnetic field generator according to the present invention is provided between the plurality of magnetic rods, and is insulated from the magnetic rods. It is also preferable to provide an inter-rod heat radiator that contacts the magnetic rods and removes the heat of the magnetic rods.
  • Such a rod-to-rod heat sink also removes heat from the magnetic rod, thus improving the thermal performance of the magnetic field generator.
  • a typical radiator between rods in the magnetic field generator of the present invention is made of copper. Furthermore, the magnetic field generator of the present invention is provided at a position in which at least 1 Z6 of the outer diameter of the coil is opened from the outer edge of the coil, and is connected to the radiator between the rods. It is also preferable to provide an external coil radiator for removing heat from the rod.
  • the heat of the magnetic rod is deprived by the radiator between the rods, is efficiently transmitted to the radiator outside the coil, and is radiated to the outside by the radiator outside the coil. This further improves the thermal performance of the magnetic field generator.
  • An annular coil surrounding the inner hole which is provided on the information recording medium side of the condenser lens and generates a magnetic field at a position on the information recording medium where the condenser lens condenses light; Between the coil and the condensing lens, radially arranged around the inner hole of the coil, insulated from the coil, made of magnetic material, the ratio of the maximum width to the minimum width is twice or less And a plurality of magnetic rods.
  • FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the magneto-optical information storage device of the present invention, in which one embodiment of the magnetic field generator of the present invention is incorporated.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the head.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the condenser lens 300 of the moving assembly.
  • FIG. 4 is a 1/4 configuration diagram of the magnetism generator.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the magnetism generating section.
  • FIG. 6 is a graph showing the magnetic field generation ability in the comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing the magnetic field generation ability in the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the effect of reducing eddy current loss.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for producing a magnetic core provided in the present embodiment.
  • FIG. 10 is a 1Z4 configuration diagram of a magnetic generation unit according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the magneto-optical information storage device of the present invention, in which one embodiment of the magnetic field generator of the present invention is incorporated.
  • the magneto-optical information storage device 100 exemplified here includes the magneto-optical information storage device 100 An aluminum alloy drive base 110 serving as a base is provided, and the drive base 110 is attached to the frame 130. A top cover 140 and a bottom cover (not shown) are screwed to the drive base 110, respectively.
  • the frame 130 has a front panel 160 mounted thereon.
  • the front panel 160 has a MO disk having a built-in magneto-optical (MO) disk corresponding to an example of the information recording medium according to the present invention.
  • An entry port 161 for inserting the cartridge into the magneto-optical information storage device 100 is provided.
  • a connector for electrically connecting the magneto-optical information storage device 100 to a device such as a computer is provided at the rear end of the magneto-optical information storage device 100 that is opposite to the front end on which the front panel 160 is mounted. 170 is mounted.
  • a spindle motor that holds and rotates the MO disk, and the recording and reproduction of information by irradiating light and applying a magnetic field to the M ⁇ disk. Is mounted.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the head.
  • the head is composed of a moving assembly 190 that can move in the radial direction of the M ⁇ disk 240 and a fixing assembly 200 that is fixed to the drive base 110 shown in FIG. ,
  • the fixed assembly 200 includes a laser diode 202 that is an example of a light source according to the present invention, which generates laser light used for reading and writing information, and a light reflected by the M ⁇ disk 240.
  • a photodetector 203 for detecting a signal corresponding to information stored in the MO disk 240 and a track spirally provided on the MO disk as a place for storing information.
  • a photodetector 204 for detecting a shift of the focused spot and a photodetector 205 for detecting a shift of the focus of the focused spot are attached.
  • the moving assembly 190 is driven by a pair of magnetic circuits 250 and moves in the radial direction of the M ⁇ disk 240 along a pair of guide rails 260.
  • a fine adjustment of the position of the lens 300 to adjust the focus of the condensed spot and an actuary for positioning the condensed spot on a track are provided.
  • the fine adjustment of the position of the condenser lens 300 by the actuator is performed based on the deviation detected by the photodetectors 204 and 205 described above.
  • the moving assembly 190 is provided with a cylinder opening 192 having a rectangular cross section, and the laser light emitted by the laser diode 12 of the fixed assembly 200 transmits the moving assembly 192 from the cylinder opening 192. Enter within 190. Also, the light reflected by the MO disk 240 returns to the fixing assembly 200 from the cylinder opening 192. Further, in the moving assembly 190, a rising mirror for making the laser beam entering from the cylinder opening 192 incident on the condenser lens 300 is built in behind the cylinder opening 192.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the condenser lens 300 of the moving assembly.
  • the MO disk 240 is composed of a substrate 241 and a recording layer 242, and the condenser lens described above is composed of a hemispherical lens 301 and an aspherical lens 302.
  • the laser beam L guided from the above-described fixed assembly passes through the hemispherical lens 301 and the aspherical lens 302 and is condensed on the recording layer 242 on the MO disk 240 to form a light spot. .
  • a magnetic generator 310 corresponding to one embodiment of the magnetic field generator of the present invention is provided on the MO disk 240 side of the aspherical lens 302.
  • a magnetic field perpendicular to the recording layer 242 is generated at the position where the converging spot is formed.
  • the temperature reaches the Curie point due to the irradiation of the laser beam L, and the magnetic domain of the recording layer 242 is generated by the magnetic field generated by the magnetic generation unit 310. Is determined in a direction corresponding to the recorded information. As a result, information is recorded on the M ⁇ disk 240.
  • the magnetism generator 310 has a coil 311, a magnetic core 312, and a radiator 313.
  • FIG. 4 is a 1Z4 configuration diagram of the magnetic generation unit
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the magnetic generation unit.
  • the coil 311 corresponds to an example of the coil according to the present invention, and is a so-called thin-film coil having an annular shape surrounding an inner hole through which the laser light L passes.
  • This coil 3 The diameter of the inner hole of 11 is 200 m and the outer diameter is 600 m. Therefore, the width from the edge to the outer edge of the inner hole is 200 m.
  • a current that changes in a direction corresponding to the recorded information is applied to the coil 311.
  • the maximum frequency of the current is 20 MHz or more in consideration of the recording data transfer speed. That is, the current flowing through the coil 311 and the magnetic field generated by the coil 311 rapidly reverse within a short time of 50 ns or less.
  • the magnetic core 312 corresponds to an example of the magnetic bar according to the present invention, and is made of CoNiFe, and has a rod-like shape with a thickness of 3 m and a width of 6 m. These magnetic cores 3 1 2 are radially arranged around the inner hole of the coil 3 11, and the length of each core 3 12 is the width from the edge of the inner hole of the coil 3 1 1 to the outer edge. It is 400 m, which is twice as large. The total volume of the magnetic cores 3 12 is smaller than the total volume of the space between the magnetic cores 3 12.
  • the magnetic field lines of the magnetic field generated by the coil 3 1 1 are led to the radially arranged magnetic core 3 1 2, and are the coils 3 1 1 inside?
  • the intensity of the magnetic field at the spot position on the M ⁇ disk increases.
  • Co NiFe constituting the magnetic core 312 is a magnetic material having a saturation magnetic flux density exceeding 1.5 T, the magnetic core 312 can sufficiently increase the magnetic field strength.
  • the magnetic core 312 generates a demagnetizing field with respect to the magnetic field generated by the coil 311. If the demagnetizing field is strong, the internal magnetic field of the magnetic core 312 is attenuated and the magnetization of the magnetic core 312 is reduced. The effect of increasing the magnetic field strength by the magnetic core 3 12 is also suppressed.
  • the strength of this demagnetizing field is determined by the structure of the magnetic core 3 12, and in the present embodiment, the magnetic core 3 12 has the rod-like shape as described above, and the total volume is suppressed. Have a small demagnetizing field and a large magnetization.
  • Each magnetic core 3 12 is provided with a wide portion 3 12 a around the coil 3 11, thereby further improving the effect of increasing the magnetic field strength.
  • the magnetic core 3 12 When the magnetic field generated by the coil 311 rapidly reverses as described above, eddy current loss occurs in each of the 312 cores and heat is generated. As a result, the area of the cross section perpendicular to the lines of magnetic force is small, and eddy current loss and heat generation are suppressed. As a result, even when the coil 311 is driven at a high frequency, the power consumption of the coil 311 can be suppressed to avoid the temperature rise of the coil 311. Can be. As a result of avoiding the temperature rise of the coil 311, the coil 311 can generate a stronger magnetic field. In order to reduce eddy current loss while maintaining large magnetization, it is effective for the magnetic core 3 12 to have a rod-like shape in which the ratio of the maximum width to the minimum width is 2 times or less. .
  • the heat radiator 3 13 corresponds to an example of the heat radiator outside the coil according to the present invention.
  • the heat radiator 3 13 A distance of 100 m corresponding to 16 of the outer diameter is provided at a position spaced from the outer edge of the coil 311.
  • the heat radiator 3 13 is in thermal contact with each of the magnetic cores 3 12 and removes heat from each of the magnetic cores 3 12.
  • the magnetic field generating ability in the comparative example having the annular magnetic layer in which the above-described magnetic cores 312 are connected to each other will be compared with the magnetic field generating ability in the present embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing the magnetic field generating ability in the comparative example
  • FIG. 7 is a graph showing the magnetic field generating ability in the present embodiment.
  • the horizontal axis of these graphs represents the position on the center axis of the coil (that is, the optical axis of the condenser lens) with respect to the center of the coil, and the vertical axis represents the magnetic field strength.
  • solid lines LI and L4 represent the magnetic field generating ability when the magnetic core and the magnetic layer are made of a magnetic material having a magnetic permeability (') of 100
  • the broken lines L2 and L4 L 5 represents the magnetic field generating ability when the magnetic core and the magnetic layer are made of a magnetic material having a magnetic permeability () of 500
  • dashed lines L 3 and L 6 indicate the magnetic permeability () Represents the magnetic field generation ability when the magnetic core and the magnetic layer are made of a magnetic material of 200.
  • the magnetic permeability differs in the range from 200 to 1000. However, there is almost no difference in the magnetic field strength. This is because the demagnetizing field in the toroidal magnetic layer is large, so that even if the magnetic permeability is large, the demagnetizing field increases accordingly. Means that.
  • the magnetic permeability differs in the range from 200 to 100, a difference occurs in the magnetic field strength.
  • An example The same magnetic field strength can be obtained. This means that a rod-shaped magnetic core has a small demagnetizing field, so that if the magnetic permeability is large, the magnetic field strength is also large. From the original purpose of the magnetic field generator, it is desirable that the magnetic field generating capability of the magnetic field generator is approximately the same as the magnetic field generating capability of the comparative example, so that the magnetic material constituting the magnetic core has a magnetic permeability of
  • the magnetic material exceed 500. It is also desirable to reduce the eddy current loss by using a rod-like shape while maintaining the same magnetic field generation capability as the comparative example, and to use a thin rod-like shape with a thickness of 3 m and a width of 6 m. In order to obtain sufficient magnetic field generation capability, it is desirable to have a saturation magnetic flux density of 1.5 T or more.
  • a magnetic material having such a magnetic permeability and a saturation magnetic flux density for example, C on Ni Fe exists. Note that NiFe is also suitable as a magnetic material, although it is slightly inferior to the above-described magnetic permeability and saturation magnetic flux density.
  • FIG. 8 is a graph showing the effect of reducing eddy current loss.
  • the horizontal axis of FIG. 8 represents the driving frequency of the coil, and the vertical axis represents the resistance generated by driving the coil.
  • the solid line L7 in this graph represents the resistance generated in the comparative example described above
  • the broken line L8 in the graph represents the resistance generated in the present embodiment
  • the one-dot chain line L9 in the graph represents the magnetic core and the like. It shows the resistance generated only by the coil having no magnetic layer.
  • the resistance increases from around 100 MHz due to the skin effect.
  • the resistance rapidly increases from around several MHz, and a large eddy current loss occurs.
  • the degree of increase is moderate, and the effect of reducing the eddy current loss is obtained.
  • each component other than the magnetic core in the magnetic field generating unit can be formed by a semiconductor process using a plating process or an exposure process, so that the description of the forming method is omitted.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for producing a magnetic core provided in the present embodiment.
  • a glass substrate 401 having a desired refractive index is selected (step S1), and a plating base (base) 402 for forming a magnetic material layer is formed on the glass substrate 401 by vacuum.
  • a film is formed by a vapor deposition method or a sputtering method (Step S2).
  • the thickness of the base 402 may be several nm to several tens nm.
  • a resist 403 is applied on the underlayer 402, and exposure and development are performed using a radially patterned mask. As a result, a resist 403 having the same shape as the mask pattern is left on the plating base 402 (step S3).
  • a magnetic material layer 404 is formed on the base 402 other than the portion covered with the resist 403 by a plating process (step S4). After that, the resist 404 is removed by using a stripping solution (Step S5).
  • step S6 the entire surface is uniformly cut off by the thickness of the base 402 by milling or the like, and the protrusions are separated from each other, thereby forming the above-described rod-shaped magnetic core 312 (step S6).
  • a film 405 of an insulating material such as alumina is formed so as to cover the rod-shaped magnetic core 312 so as to insulate the rod-shaped magnetic core 312 from other layers to be laminated thereafter (Step S7). ), And further grow an alumina layer 406 (step S8). Finally, a process of flattening the uneven shape of the alumina layer 406 by CMP (Chemical Mecanica1Polish) is performed (step S9).
  • CMP Chemical Mecanica1Polish
  • a bar-shaped magnetic core or the like can be created by applying a semiconductor process.
  • a low-cost plating process can be used, so that the production cost of the magnetic field generating part itself can be suppressed.
  • This alternative embodiment is substantially the same as the above-described embodiment except that a heat radiator is embedded between the rod-shaped magnetic cores. Therefore, the following description will focus on only the differences. Do.
  • FIG. 10 is a 1Z4 configuration diagram of a magnetic generation unit according to another embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the magnetic generation unit.
  • Cu is used between the rod-shaped cores 312 described above.
  • Radiator 3 14 is embedded.
  • the radiator 314 corresponds to an example of the radiator between rods according to the present invention, and is formed by growing a Cu layer instead of an alumina layer in step S8 of the production procedure shown in FIG. Is done. Therefore, the above-mentioned alumina film exists between the magnetic core 312 and the heat radiator 314 and is insulated.
  • the heat radiator 3 14 between the magnetic cores 3 1 and 2 is joined to the heat radiator 3 13 disposed around the coil 3 1 1 via a bonding layer 3 15, and the magnetic core 3 1 2
  • the heat generated can be taken away and the heat can be efficiently released to the radiator 3 13 around the coil 3 11.
  • a rod-shaped magnetic core having a substantially constant width is exemplified as an example of the magnetic rod according to the present invention.
  • the magnetic rod according to the present invention has a maximum width and a minimum width. As long as the ratio does not exceed 2 times, for example, the shape may be gradually increased toward one end.

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Abstract

 メッキ法などといった簡易な製造技術によって作成することができ、渦電流の発生を抑えることができる磁界発生機、およびデータの高速な記録再生が可能な光磁気情報記憶装置を提供することを目的とし、内孔を取り巻いた環状のコイル311と、コイル311に重なるように、コイル311の内孔を中心とした放射状に配設された、コイル311とは絶縁された、磁性材料からなる、最大幅と最小幅との比が2倍以下である複数の磁性棒312とを有する。

Description

明細書 磁界発生機および光磁気情報記憶装置 技術分野
本発明は、 磁界を発生させる磁界発生機、 および情報記録媒体に対し光および 磁場を用いて情報ァクセスを行う光磁気情報記憶装置に関する。 背景技術
従来より、 音声信号や画像信号を記憶する大容量の記録媒体として、 C D , C D— R OM, C D - R, D VD , P D , MO, MD等といった情報記録媒体が広 く使われている。 特に、 光と磁場で情報アクセスが行われる光磁気情報記録媒体 は、 情報の書き換えが可能な高密度記録媒体として注目されており、 さらなる高 記録密度化などのために盛んに研究開発が行われている。 また、 そのような光磁 気情報記録媒体に対する情報再生や情報記憶をより高速に行うための光磁気情報 記憶装置の研究開発もさかんに行われている。
従来の光磁気情報記憶装置では、 情報に応じた光変調によつて記録媒体に情報 を記録する光変調方式が採用されているが、 上述したような高記録密度化に伴い 、 従来の光変調方式に替えて、 情報に応じた磁界変調によって情報を記録する磁 界変調方式を採用する傾向が生じている。 磁界変調方式を採用した一般的な光磁 気情報記憶装置では、 半導体プロセスによって作製される薄膜コイルを用いて、 変調された磁界を発生させる。
磁界変調方式を用いた光磁気情報記憶装置は、 記録のためのレーザ光を集光す ることにより記録媒体の記録膜の温度をキューリ一点に近づけ、 その状態で、 コ ィルによって発生された磁界を記録膜に印加することにより記録膜の磁化方向を 情報に応じた方向に向けて情報を記録する。
このような磁界変調方式を用いた光磁気情報記憶装置で、 大容量データの記録 や再生を高速に実行するためには、 記録媒体に光を集光する光学系と、 磁界を発 生させる磁気コイルを、 記録媒体から見て同一の側に配置するフロントイルミネ ーシヨンタイプの構成を有することが望ましく、 この構成では、 光学系と記録媒 体との間 環状の磁気コイルが配置されるのが一般的である。
さらに、 磁界の発生効率を上げるためには、 磁気コイルの磁心として機能する 磁性体層が磁気コイルと光学系との間に設けられた構成が有効であることが知ら れており、 例えば特許文献 1には、 中央に孔が空いた円盤状の磁性体層が設けら れた例が示されている。
(特許文献 1 )
特開平 1 0— 3 2 0 8 6 3号公報
このような磁性層が設けられている場合に磁気コイルを高周波数 (例えば、 5 0 MH z ) で駆動すると、 この磁性層内には、 磁性層の磁化変化に伴う渦電流が 発生し、 この渦電流が損失となって磁性体の温度を上昇させる。 この温度上昇は 、 磁気コイルの温度上昇を招き、 マイグレーションと称されるような、 磁気コィ ルが細く痩せてしまって極端な場合には断線にいたる現象の原因となる場合があ る。 また、 磁気コイルの温度上昇は、 磁気コイルの抵抗を上昇させ、 発熱による 磁気コイルの損傷を招く。
このような渦電流による損失を低減させる技術として、 磁性層を薄膜多層化す る技術が提案されている。 しかし、 この薄膜多層構造の磁性層を作成するには、, 真空蒸着やスパッ夕等といった高度な製造技術が必要であるため、 製造コストの 上昇や生産性の低下を招くという問題がある。
発明の開示
本発明は、 上記事情に鑑み、 メツキ法などといった簡易な製造技術によって作 成することができ、 渦電流の発生を抑えることができる磁界発生機、 およびデー タの高速な記録再生が可能な光磁気情報記憶装置を提供することを目的とする。 上記目的を達成する本発明の磁界発生機は、
内孔を取り巻いた環状のコイルと、
コイルに重なるように、 コイルの内孔を中心とした放射状に配設された、 コィ ルとは絶縁された、 磁性材料からなる、 最大幅と最小幅との比が 2倍以下である 複数の磁性棒とを有することを特徴とする。
本発明の磁界発生機によれば、 コイルによって発生された磁界が磁性棒によつ て増強されるとともに、 磁性棒の棒状構造によって渦電流損失が小さく抑えられ ている。 また、 このような磁性棒の棒状構造は、 メツキ法などといった簡易な製 造技術によって作成することができ、 製造コストも抑えられている。
本発明の磁界発生機は、 上記磁性棒が、 1 . 5 (T) 以上の飽和磁束密度を有 する磁性材料からなり、 厚さが 3 m以下かつ幅が 6 m以下であることが好適 である。
このような寸法の磁性棒は、 渦電流損失を効果的に低減させることができ、 1 . 5 (T) 以上の飽和磁束密度を有することにより十分な磁界発生能力を得るこ とができる。
また、 本発明の磁界発生機は、 上記磁性棒が、 コイルの内孔の縁から外縁まで の幅の 2倍以上の長さを有するものであることも好適である。
このような長さを有する磁性棒は、 コイルが発生する磁界を効率よく増強する ことができる。
さらに、 本発明の磁界発生機において、 上記複数の磁性棒は、 それら複数の磁 性棒の総体積が、 それら複数の磁性棒相互間の空間の総体積よりも少ないもので あることが好適である。
このように磁性棒の総体積が制約されていると、 コイルで発生する磁界に対し て磁性棒で発生する反磁界が小さく、 そのため、 磁界発生機の磁性体における磁 化が大きい。
さらに、 本発明の磁界発生機は、 上記磁性棒が、 コイルに重なる位置に幅広の 部分を有するものであることも好適である。
このような幅広の部分を有することにより、 磁性棒は磁界を効率よく増強させ ることができる。
さらにまた、 本発明の磁界発生機は、 上記磁性棒が、 5 0 0以上の透磁率を有 する磁性材料からなるものであることが望ましい。
磁性棒の本来的な機能である、 磁界を増強させる機能を十分に発揮させつつ、 十分に細い棒状構造による渦電流損失の低減も実現するためには、 5 0 0以上の 高い透磁率を有する磁性材料を用いることが望ましい。
本発明の磁界発生機における典型的な上記磁性棒は C o N i F eからなるもの である。
また、 本発明の磁界発生機は、 コイルの外縁からコイルの外径の 1 Z 6以上を 開けた位置に設けられた、 磁性棒に熱的に接して磁性棒の熱を奪うコイル外放熱 体を備えることが好適である。
このようなコイル外放熱体によつて磁性棒の熱が奪われることにより、 磁界発 生機の熱的な性能がより一層向上する。
本発明の磁界発生機における典型的なコイル外放熱体は銅からなるものである 更に、 本発明の磁界発生機は、 上記複数の磁性棒の相互間に設けられ、 磁性棒 と絶縁されて熱的に接し、 磁性棒の熱を奪う棒間放熱体を備えることも好適であ る。
このような棒間放熱体も磁性棒の熱を奪うので、 磁界発生機の熱的な性能が向 上する。
本発明の磁界発生機における典型的な棒間放熱体は銅からなるものである。 さらにまた、 本発明の磁界発生機は、 コイルの外縁からコイルの外径の 1 Z 6 以上を開けた位置に設けられ、 棒間放熱体に接合された、 棒間放熱体を介して磁 性棒の熱を奪うコイル外放熱体を備えることも好適である。
このような構成の磁界発生機では、 棒間放熱体によつて磁性棒の熱が奪われて コィル外放熱体へと効率よく伝達され、 コィル外放熱体によつて外部に放熱され る。 これにより、 磁界発生機の熱的な性能が更に向上する。
上記目的を達成する本発明の光磁気情報記憶装置は、
情報記録媒体に対し、 光および磁場を用いて情報ァクセスを行う光磁気情報記 憶装置において、
光を発する光源と、
光源が発した光を情報記録媒体上に集光する集光レンズと、
集光レンズの情報記録媒体側に設けられ、 情報記録媒体上の、 集光レンズが光 を集光する位置に磁場を発生させる、 内孔を取り巻いた環状のコイルと、 コイルと集光レンズとの間に、 コイルの内孔を中心とした放射状に配設された 、 コイルとは絶縁された、 磁性材料からなる、 最大幅と最小幅との比が 2倍以下 である複数の磁性棒とを有することを特徴とする。
なお、 本発明にいう光磁気情報記憶装置については、 ここではその基本形態の みを示すのにとどめるが、 これは単に重複を避けるためであり、 本発明にいう光 磁気情報記憶装置には、 上記の基本形態のみではなく、 前述した磁界発生機の各 形態に対応する各種の形態が含まれる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の磁界発生機の一実施形態が組み込まれた、 本発明の光磁気情 報記憶装置の一実施形態を示す図である。
図 2は、 ヘッドの構成を表す斜視図である。
図 3は、 移動アセンブリの集光レンズ 3 0 0周辺を示す拡大図である。
図 4は、 磁気発生部の 1 / 4構成図である。
図 5は、 磁気発生部の部分拡大図である。
図 6は、 比較例における磁界発生能力を表すグラフである。
図 7は、 本実施形態における磁界発生能力を表すグラフである。
図 8は、 渦電流損失の低減効果を表すグラフである。
図 9は、 本実施形態に備えられる磁心の作成方法の説明図である。
図 1 0は、 別の実施形態における磁気発生部の 1 Z 4構成図である。
図 1 1は、 磁気発生部の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施形態について説明する。
図 1は、 本発明の磁界発生機の一実施形態が組み込まれた、 本発明の光磁気情 報記憶装置の一実施形態を示す図である。
ここに例示した光磁気情報記憶装置 1 0 0には、 光磁気情報記憶装置 1 0 0の 土台となるアルミニウム合金製のドライブベース 1 1 0が備えられており、 ドラ イブベース 1 1 0はフレーム 1 3 0に取り付けられている。 また、 ドライブべ一 ス 1 1 0には、 トップカバ一 1 4 0およびボトムカバー (図示省略) がそれぞれ ねじ止めされている。
フレーム 1 3 0には、 フロントパネル 1 6 0が取り付けられており、 このフロ ントパネル 1 6 0には、 本発明にいう情報記録媒体の一例に相当する光磁気 (M O) ディスクを内蔵した MOディスクカートリッジが光磁気情報記憶装置 1 0 0 内に挿入されるための揷入口 1 6 1が設けられている。
光磁気情報記憶装置 1 0 0の、 フロントパネル 1 6 0が取り付けられた前端に 対する後端には、 光磁気情報記憶装置 1 0 0をコンピュータ等といった機器と電 気的に接続するためのコネクタ 1 7 0が搭載されている。
光磁気情報記憶装置 1 0 0の内部には、 MOディスクを保持して回転させるス ピンドルモー夕や、 M〇ディスクに対して光の照射や磁場の印加を行って情報の 記録や再生を行うへッドが搭載されている。
図 2は、 へッドの構成を表す斜視図である。
ヘッドは、 M〇ディスク 2 4 0の半径方向に移動自在な移動アセンブリ 1 9 0 と、 図 1に示すドライブベース 1 1 0に固定される固定アセンブリ 2 0 0とで構 成されている。 ,
固定アセンブリ 2 0 0には、 情報の読み書きに用いられるレーザ光を発生する 、 本発明にいう光源の一例であるレーザダイオード 2 0 2と、 M〇ディスク 2 4 0が反射した光に含まれている、 MOディスク 2 4 0に記憶されている情報に応 じた信号を検出する光検出器 2 0 3と、 情報を記憶する場所として MOディスク 上に螺旋状に多数周設けられているトラックに対する集光スポットのずれを検出 するための光検出器 2 0 4と、 集光スポットのフォーカスのずれを検出するため の光検出器 2 0 5が取り付けられている。
移動アセンブリ 1 9 0は、 一対の磁気回路 2 5 0によって駆動され、 一対のガ ィドレール 2 6 0に沿って M〇ディスク 2 4 0の半径方向に移動する。 移動ァセ ンブリ 1 9 0上には、 M〇ディスク 2 4 0上に光を集光する集光レンズ 3 0 0や 、 集光レンズによる集光スポットの位置に磁界を発生させる磁気コイルや、 集光 レンズ 3 0 0の位置を微調整することによって、 集光スポットのフォーカスを調 整するとともに集光スポットをトラック上に位置させるァクチユエ一夕などが搭 載されている。 ァクチユエ一夕による集光レンズ 3 0 0の位置の微調整は、 上述 した光検出器 2 0 4 , 2 0 5によって検出されたずれに基づいて行われる。 また、 移動アセンブリ 1 9 0には、 断面が四角形の筒口 1 9 2が設けられてお り、 固定アセンブリ 2 0 0のレーザダイオード 1 2によって発せられたレーザ光 がこの筒口 1 9 2から移動アセンブリ 1 9 0内に入る。 また、 MOディスク 2 4 0が反射した光がこの筒口 1 9 2から固定アセンブリ 2 0 0に戻る。 さらに、 移 動アセンブリ 1 9 0内の、 筒口 1 9 2の奥には、 筒口 1 9 2から入ったレーザ光 を集光レンズ 3 0 0に入射させる立ち上げミラーも内蔵されている。
図 3は、 移動アセンブリの集光レンズ 3 0 0周辺を示す拡大図である。
MOディスク 2 4 0は、 基板 2 4 1と記録層 2 4 2とで構成されており、 上述 した集光レンズは、 半球レンズ 3 0 1と非球面レンズ 3 0 2とで構成されている 。 上述した固定アセンブリから導かれてきたレーザ光 Lは、 半球レンズ 3 0 1と 非球面レンズ 3 0 2を経て MOディスク 2 4 0上の記録層 2 4 2に集光されて光 スポットを形成する。
非球面レンズ 3 0 2の MOディスク 2 4 0側には、 本発明の磁界発生機の一実 施形態に相当する磁気発生部 3 1 0が設けられており、 記録層 2 4 2上の、 集光 スポットが形成された位置に、 記録層 2 4 2に対して垂直な磁界を発生させる。 記録層 2 4 2上の、 集光スポットが形成された位置では、 レーザ光 Lの照射に よって温度がキュリー点に達し、 磁気発生部 3 1 0が発生する磁界によって記録 層 2 4 2の磁区の磁化方向が、 記録情報に応じた方向に決められる。 これによつ て M〇ディスク 2 4 0に情報が記録される。
磁気発生部 3 1 0は、 コイル 3 1 1と磁心 3 1 2と放熱体 3 1 3とを有してい る。
図 4は、 磁気発生部の 1 Z 4構成図であり、 図 5は、 磁気発生部の部分拡大図 である。
コイル 3 1 1は、 本発明にいうコイルの一例に相当し、 レーザ光 Lが透過する 内孔を取り囲む環状の形状を有する、 いわゆる薄膜コイルである。 このコイル 3 1 1の内孔の径は 2 0 0 m、 外径は 6 0 0 mとなっており、 従って、 内孔の 縁から外縁までの幅は 2 0 0 mである。 情報記録時には、 コイル 3 1 1に対し 、 記録情報に応じた向きに変化する電流が印加され、 その電流が有する最大周波 数は、 記録データの転送速度を考慮すると 2 0 MH z以上になる。 つまり、 コィ ル 3 1 1に流れる電流やコイル 3 1 1が発生する磁界は、 5 0 n s以下の短時間 内で急速に反転することとなる。
磁心 3 1 2は、 本発明にいう磁性棒の一例に相当し、 C o N i F eからなり、 厚さ 3 mで幅 6 mの棒状の形状を有している。 これらの磁心 3 1 2は、 コィ ル 3 1 1の内孔を中心として放射状に配置されており、 各磁心 3 1 2の長さは、 コイル 3 1 1の内孔の縁から外縁までの幅の 2倍に当たる 4 0 0 mとなってい る。 また、 磁心 3 1 2の総体積は、 磁心 3 1 2間の空間の総体積よりも少なくな つている。
コイル 3 1 1によって発生された磁界の磁力線は、 放射状に配置された磁心 3 1 2に導かれてコイル 3 1 1の内?しに集中し、 M〇ディスク上のスポット位置に おける磁界強度が増大する。 磁心 3 1 2を構成している C o N i F eは 1 . 5 T を越えるの飽和磁束密度を有する磁性材料であるので、 磁心 3 1 2は磁界強度を 十分に増大させることができる。 また、 コイル 3 1 1によって発生される磁界に 対して磁心 3 1 2は反磁界を生じるが、 この反磁界が強いと磁心 3 1 2の内部磁 界が減衰して磁心 3 1 2の磁化が抑えられ、 磁心 3 1 2による磁界強度の増大効 果も抑えられてしまう。 この反磁界の強度は磁心 3 1 2の構造によって決まり、 本実施形態では、 磁心 3 1 2が上述したような棒状の形状を有していて総体積が 抑えられているため、 磁心 3 1 2の反磁界は小さく磁化が大きい。
各磁心 3 1 2には、 コイル 3 1 1と重なる辺りに幅広部分 3 1 2 aが設けられ ており、 これにより、 磁界強度の増大効果が更に向上している。
コイル 3 1 1が発生する磁界が上述したように急速に反転すると、 各 3 1 2磁 心には渦電流損失が生じて熱を発するが、 本実施形態では各磁心 3 1 2が棒状の 形状を有しているため、 磁力線に直交する断面の面積が小さく、 渦電流損失や発 熱が抑えられている。 この結果、 高い周波数でコイル 3 1 1を駆動した場合であ つてもコイル 3 1 1の消費電力を抑えてコイル 3 1 1の温度上昇を回避すること ができる。 このようにコイル 3 1 1の温度上昇が回避された結果、 コイル 3 1 1 はより強い磁界を発生することができる。 大きな磁化を維持しつつ渦電流損失を 低減するためには磁心 3 1 2が最大幅と最小幅との比が 2倍以下である棒状の形 状を有していることが'効果的である。
放熱体 3 1 3は、 本発明にいうコイル外放熱体の一例に相当し、 コイル 3 1 1 が発生する磁界の反転に伴って渦電流を生じることを回避するために、 コイル 3 1 1の外径の 1 6に当たる 1 0 0 mという距離をコイル 3 1 1の外縁から空 けた位置に設けられている。 この放熱体 3 1 3は各磁心 3 1 2と熱的に接触して おり、 各磁心 3 1 2から熱を奪う。 この放熱体 3 1 3が設けられることにより、 磁界発生部の熱特性は更に向上する。
ここで、 上述した磁心 3 1 2が相互に繋がりあった円環状の磁性層を有する比 較例における磁界発生能力と、 本実施形態における磁界発生能力とを比較して説 明する。
図 6は、 比較例における磁界発生能力を表すグラフであり、 図 7は、 本実施形 態における磁界発生能力を表すグラフである。
これらのグラフの各横軸は、 コイルの中心軸 (即ち集光レンズの光軸) 上の位 置を、 コイル中心を基準として表しており、 縦軸は磁界強度を表している。 また 、 各グラフにおいて、 実線 L I , L 4は、 透磁率 ( ' ) が 1 0 0 0の磁性材料 で磁心や磁性層が構成されている場合の磁界発生能力を表しており、 破線 L 2 , L 5は、 透磁率 ' ) が 5 0 0の磁性材料で磁心や磁性層が構成されている場 合の磁界発生能力を表しており、 一点鎖線 L 3 , L 6は、 透磁率 ( ' ) が 2 0 0の磁性材料で磁心や磁性層が構成されている場合の磁界発生能力を表している 図 6に示すグラフでは、 透磁率が 2 0 0から 1 0 0 0までの範囲で異なってい ても、 磁界強度にはほとんど差がない。 これは、 円環状の磁性層における反磁界 が大きいために、 透磁率が大きくても、 それに応じて反磁界が大きくなり、 結局 、 磁性層の磁化はほぼ不変で、 磁界強度もほぼ不変となることを意味している。 これに対し、 図 7に示すグラフでは、 透磁率が 2 0 0から 1 0 0 0までの範囲 で異なっていると、 磁界強度にも差が生じ、 透磁率が 5 0 0を越えると、 比較例 と同程度の磁界強度を得ることができる。 これは、 棒状の磁心では反磁界が小さ いため、 透磁率が大きいと磁界強度も大きいことを意味している。 磁界発生機の 本来の目的からすると、 磁界発生機の磁界発生能力は、 比較例の磁界発生能力と 同程度であることが望ましいので、 磁心を構成する磁性材料としては、 透磁率が
5 0 0を越える磁性材料であることが望ましい。 また、 比較例の磁界発生能力と 同程度の磁界発生能力を維持しつつ、 棒状の形状によって渦電流損失を低減させ ることが望まれ、 厚さ 3 mで幅 6 mという細い棒状の形状で十分な磁界発生 能力を得るためには 1 . 5 T以上の飽和磁束密度を有することが望ましい。 この ような透磁率や飽和磁束密度を有する磁性材料としては、 例えば C o N i F eが 存在する。 なお、 上述した透磁率や飽和磁束密度にはやや劣るものの、 N i F e も磁性材料として適している。
次に、 棒状の磁心を採用することによる渦電流損失の低減効果について説明す る。
図 8は、 渦電流損失の低減効果を表すグラフである。
この図 8の横軸はコイルの駆動周波数を表しており、 縦軸は、 コイルの駆動に よって生じる抵抗を表している。 また、 このグラフの実線 L 7は、 上述した比較 例において生じる抵抗を表しており、 グラフの破線 L 8は、 本実施形態において 生じる抵抗を表しており、 グラフの一点鎖線 L 9は、 磁心や磁性層を有さないコ ィルのみで生じる抵抗を表している。
磁心や磁性層を有さないコイルのみの場合には、 当然ながら渦電流は生じない が、 表皮効果によって 1 0 0 MH z付近から抵抗が増加している。 一方、 比較例 では、 数 MH z付近から抵抗が急激に増加して行き、 大きな渦電流損失が生じて いる。 これらに対し、 本実施形態では、 数 MH z付近から抵抗が増加するものの 、 増加の程度は穏やかであり、 渦電流損失の低減効果が得られている。
次に、 本実施形態に備えられる磁心の作成方法について説明する。 なお、 磁界 発生部における磁心以外の各構成部分については、 メツキ処理や露光処理などを 用いる半導体プロセスによって作成することができることが従来より知られてい るので、 作成方法の説明は省略する。
図 9は、 本実施形態に備えられる磁心の作成方法の説明図である。 先ず、 ガラス基板 401として、 所望の屈折率を有するものが選定され (ステ ップ S 1) 、 そのガラス基板 401上に、 磁性材料の層を形成するためのメツキ ベース (下地) 402を、 真空蒸着法もしくはスパッタ法によって成膜する (ス テツプ S 2) 。 この場合の下地 402の厚さは数 nm〜数十 nmで良い。
この下地 402の上にレジスト 403を塗布し、 放射状にパターン化されたマ スクを用いて露光現像を行う。 その結果、 マスクパターンと同一形状のレジスト 403がメツキベース 402上に残される (ステップ S 3) 。
次に、 メツキ処理によって、 レジスト 403で覆われた部分以外の下地 402 上に、 磁性材料の層 404が形成される (ステップ S 4) 。 その後、 剥離液が用 いられてレジスト 404が除去される (ステップ S 5) 。
次に、 ミリング等によって下地 402の厚さの分だけ全面が均等に削り取られ て突部が互いに分離されることにより、 上述した棒状の磁心 312が形成される (ステップ S 6) 。
次に、 棒状の磁心 312と、 この後に積層される他の層とを絶縁するために、 棒状の磁心 312の上を覆うように、 アルミナ等の絶縁材料の膜 405を形成し (ステップ S 7) 、 さらに、 アルミナ層 406を成長させる (ステップ S 8) 。 最後に、 アルミナ層 406の凹凸形状を CMP (Chemi c a l Me c an i c a 1 Po l i s h) にて平坦化する処理を施す (ステップ S 9) 。 以上説明したように、 棒状の磁心等は、 半導体プロセスの応用によって作成す ることができる。 特に、 磁心となる磁性材料の層を成長させる際には、 コストの 低いメツキ処理を用いることができるので、 磁界発生部そのものの作成コストを 抑えることができる。
以下、 上述した実施形態とは異なる別の実施形態について説明する。
この別の実施形態は、 棒状の磁心の相互間に放熱体が埋め込まれる点を除いて 、 上述した実施形態とほぼ同様の実施形態であるので、 以下では、 相違点のみに 着目して説明を行う。
図 10は、 別の実施形態における磁気発生部の 1Z4構成図であり、 図 11は 、 磁気発生部の断面図である。
ここに示す実施形態では、 上述した棒状の磁心 312の相互間に、 Cuからな る放熱体 3 1 4が埋め込まれている。 この放熱体 3 1 4は、 本発明にいう棒間放 熱体の一例に相当し、 図 9に示す作成手順のステップ S 8で、 アルミナ層に替え て C u層が成長されることによって形成される。 従って、 磁心 3 1 2と放熱体 3 1 4との間には上述したアルミナの膜が存在し、 絶縁されている。
また、 磁心 3 1 2間の放熱体 3 1 4は、 コイル 3 1 1の周りに配備された放熱 体 3 1 3に対し、 接合層 3 1 5を介して接合されており、 磁心 3 1 2が発生する 熱を奪ってコイル 3 1 1周りの放熱体 3 1 3に効率よく逃がすことができる。 なお、 上記説明した各実施形態では、 本発明にいう磁性棒の一例として、 幅が ほぼ一定の棒状の磁心が例示されているが、 本発明にいう磁性棒は、 最大幅と最 小幅との比が 2倍を越えない範囲内であれば、 例えば一端に向かうに連れて徐々 に太くなる形状であってもよい。

Claims

請求の範囲
1 . 内孔を取り卷いた環状のコイルと、
前記コイルに重なるように、 該コイルの内孔を中心とした放射状に配設された 、 該コイルとは絶縁された、 磁性材料からなる、 最大幅と最小幅との比が 2倍以 下である複数の磁性棒とを有することを特徴とする磁界発生機。
2 . 前記磁性棒が、 1 . 5 (T) 以上の飽和磁束密度を有する磁性材料から なり、 厚さが 3 t m以下かつ幅が 6 以下であることを特徴とする請求項 1記 載の磁界発生機。
3 . 前記磁性棒が、 前記コイルの内孔の縁から外縁までの幅の 2倍以上の長 さを有するものであることを特徴とする請求項 1記載の磁界発生機。
4. 前記複数の磁性棒は、 それら複数の磁性棒の総体積が、 それら複数の磁 性棒相互間の空間の総体積よりも少ないものであることを特徴とする請求項 1記 載の磁界発生機。
5 . 前記磁性棒が、 前記コイルに重なる位置に幅広の部分を有するものであ ることを特徴とする請求項 1記載の磁界発生機。
6 . 前記磁性棒が、 5 0 0以上の透磁率を有する磁性材料からなるものであ ることを特徴とする請求項 1記載の磁界発生機。
7 . 前記磁性棒が、 C o N i F eからなるものであることを特徴とする請求 項 1記載の磁界発生機。
8 . 前記コイルの外縁から該コイルの外径の 1 / 6以上を開けた位置に設け られた、 前記磁性棒に熱的に接して該磁性棒の熱を奪うコイル外放熱体を備えた ことを特徴とする請求項 1記載の磁界発生機。 ·
9 . 前記コィル外放熱体が銅からなるものであることを特徴とする請求項 8 記載の磁界発生機。
1 0 . 前記複数の磁性棒の相互間に設けられ、 該磁性棒と絶縁されて熱的に 接し、 該磁性棒の熱を奪う棒間放熱体を備えたことを特徴とする請求項 1記載の 磁界発生機。
1 1 . 前記棒間放熱体が銅からなるものであることを特徴とする請求項 1 0 記載の磁界発生機。
1 2 . 前記コイルの外縁から該コイルの外径の 1 / 6以上を開けた位置に設 けられ、 前記棒間放熱体に接合された、 該棒間放熱体を介して前記磁性棒の熱を 奪うコイル外放熱体を備えたことを特徴とする請求項 1 0記載の磁界発生機。
1 3 . 情報記録媒体に対し、 光および磁場を用いて情報アクセスを行う光磁 気情報記憶装置において、
光を発する光源と、
前記光源が発した光を情報記録媒体上に集光する集光レンズと、
前記集光レンズの前記情報記録媒体側に設けられ、 該情報記録媒体上の、 前記 集光レンズが光を集光する位置に磁場を発生させる、 内孔を取り巻いた環状のコ ィルと、
前記コイルと前記集光レンズとの間に、 該コイルの内孔を中心とした放射状に 配設された、 該コイルとは絶縁された、 磁性材料からなる、 最大幅と最小幅との 比が 2倍以下である複数の磁性棒とを有することを特徴とする光磁気情報記憶装 置。
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