JP3361340B2

JP3361340B2 - 多重記録光磁気記録媒体及び該多重記録光磁気記録媒体への情報記録方法

Info

Publication number: JP3361340B2
Application number: JP22411292A
Authority: JP
Inventors: 宣秀松林
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JPH0668536A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重記録光磁気記録媒
体及び該光磁気記録媒体を用いた情報記録方法に関する
ものであり、特に、積層された２つの磁性膜を具え、こ
れらの磁性膜にそれぞれ独立に情報を記録し、その情報
を独立して再生することができる多重記録光磁気記録媒
体及び該多重光磁気記録媒体を用いた情報記録方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光磁気記録媒体に対する情報の記録は、
垂直磁化膜を形成した媒体に対して、記録すべき情報に
応じてこの垂直磁化膜の磁化の向きを上下に反転させて
行っている。また、情報の再生は、記録媒体に直線偏光
を入射させて、この入射光ビームの偏光面が磁化膜の磁
化の向きによって変化する、いわゆるカー効果を利用し
て行うようにしている。情報の記録密度は媒体面上に形
成される光ビームスポットの大きさによって決まる。通
常は、記録光としてレーザ光を用いて、回折限界までこ
れを集光することによって記録密度を上げるようにして
いる。更に記録密度を向上させるには、波長の短いレー
ザ光を用いるか、あるいは集光レンズのＮＡを大きくす
ることが考えられるが、いずれの方法にも限界がある。
また、別の方法として、記録媒体に特殊なものを使うこ
とが提案されている。

【０００３】例えば、特開平３−２５２９４２号公報や
電気学会マグネティックス研究会資料ＭＡＧ−９１−１
７には、光磁気記録媒体を多層膜構造にして、これに多
値記録を行う方法が記録されている。この方法は、２層
の磁性層を形成した光磁気記録媒体を用いて、初期的に
は２層共に下向きに磁化しておき、情報の記録時に印加
するレーザパワーあるいは磁場強度を制御することによ
り、一方の層だけ磁化の方向を上向きにしたり、あるい
は両層とも上向きに磁化することにより、“１”、
“０”だけでなく３値の記録を行うようにしたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術を実用化するには以下の問題がある。すなわち、
光磁気記録媒体への情報記録技術をコンピュータ等の外
部記憶装置として使用する際に、現状ではデジタル記録
が行われているため“１”か“０”の情報を記録するよ
うにしている。したがって、多値記録を行うためには
“１”“０”の情報を特殊な符号に変換しなければなら
ないだけでなく、この変換を行うことにより従来の装置
との互換性を取るのが非常に困難になる。また、記録層
を２層構造にしても３値の記録ができるだけで、記録容
量は２倍にはならず、１．５倍になるのみである。もし
４値の記録を行おうとすると、第１層のみまたは第２層
のみの磁化方向を選択的に反転させるような記録が必要
である。

【０００５】図１１は、従来の多値記録の概念を示す図
である。光磁気情報記録媒体の磁性層を２層構造とし、
第１層に起因するカー回転角をθｋ₁、第２層に起因す
るカー回転角をθｋ₂とすると、両層の磁化の向きが逆
の場合に、それぞれの層の磁化の向きを判別するために
は、（θｋ₁−θｋ₂）と（θｋ₂−θｋ₁）との違い
を判別しなければならない。

【０００６】本発明は、第１層と第２層とに全く独立な
情報をそれぞれ２値で記録し、その情報を独立して再生
することにより、従来の装置との互換性を取りながら従
来の記録媒体の２倍の量の情報を記録再生することがで
きる多重記録光磁気記録媒体と該光磁気記録媒体に対す
る情報記録方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る多重記録光磁気記録媒体は、膜面に対し
て垂直方向に磁化容易軸を有する磁性膜が表面に積層さ
れ、この磁性膜に光ビームを照射することにより磁化の
方向を変化させて情報の記録、消去または再生を行う光
磁気記録媒体において、前記磁性膜が、互いに独立して
情報を保持することができるように積層された第１及び
第２の磁性膜層を具えると共に、前記第１及び第２の磁
性膜層の一方にカー回転のみを生じさせると共に他方に
カー楕円のみを生じさせることにより前記第１の磁性膜
層からの再生光と前記第２の磁性膜層からの再生光との
相対的な位相差が９０°になるように構成されているこ
とを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明に係る多重記録光磁気記録媒
体への情報記録方法は、本発明に係る多重記録光磁気記
録媒体の第１及び第２の磁性膜は入射するレーザ光のパ
ワーが低パワーの時と高パワーの時とで保磁力の高低が
逆転する磁性膜であり、前記多重記録光磁気記録媒体の
一方の磁性膜に高バイアス磁場、低レーザパワ−で情報
の記録を行うと共に、他方の磁性膜に低バイアス磁場、
高レーザパワーで情報の記録を行うことにより、互いに
独立して情報の記録を行うことを特徴とするものであ
る。

【０００９】更に、本発明に係る多重記録光磁気記録媒
体への情報記録方法は、本発明に係る多重記録光磁気記
録媒体の第１及び第２の磁性膜は所定のパワーでレーザ
光を照射したときに保磁力が異なる磁性膜であり、前記
多重光磁気情報記録媒体の第１及び第２の磁性膜へ同時
に情報の記録を行い、次いで、前記磁性膜のうち前記所
定のパワーでレーザ光を照射したときに保磁力が小さい
方の磁性膜のみ情報を書き換えるようにしたことを特徴
とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の光磁気情報記録媒体は、２層の磁性膜
層と、これらの磁性膜の上下に必要に応じて誘電体層を
形成し、このように構成した光磁気記録媒体に再生用光
ビームとして直線偏光を入射させた際に、一方の磁性膜
層にカー回転のみを生じさせると共に他方の磁性膜にカ
ー楕円のみを生じさせることによりそれぞれの磁性膜か
らの再生光の間に相対的に９０°の位相差が生じるよう
に構成されている。ここで、各層の屈折率あるいは厚み
をコントロールすることにより、再生光のカー回転ある
いはカー楕円をエンハンスすることが可能となる。つま
り、一方の磁性膜からの再生光についてはカー回転のみ
が生じるようにして、他方の磁性膜からの再生光につい
てはカ−楕円のみが生じるように構成することにより、
それぞれの磁性膜に独立して情報を蓄えることができ
る。したがって、“１”、“０”の情報に対応させてそ
れぞれの磁性膜の磁化の向きを変えることによって、多
重に情報を記録することができる。情報の再生時には、
通常の再生光学系を用いて、一方の磁性膜からの再生光
が担う情報を読み取るように位相差を調整して、他方の
磁性膜からの再生光の信号成分は０にしておき、再生光
学系の構成を調整してそれぞれ独立して２つの情報を読
み取るようにすることができる。

【００１１】図１は本発明の光磁気情報記録媒体の構造
を示す断面図である。ガラスやプラスチック等でできた
透明な基板１に誘電体層５と第１及び第２の磁性層２、
３とが交互に積層されており、さらに金属の反射膜４を
具える。誘電体層５の屈折率や厚みをコントロールする
ことにより、磁性層２、３からの反射率、カー回転角、
カー楕円率角をコントロールすることができる。

【００１２】本願の好適な実施例では、例えば第１層２
に起因するカー効果と第２層３に起因するカー効果が、
一方はカー回転のみが生じ、他方にはカー楕円のみが生
じるように各誘電体層５の屈折率、厚みをコントロール
する。図２は、このようにコントロールされた光磁気記
録媒体に、直線偏光を入射させた場合の、再生光の偏光
状態を示す図である。第１層２がカー回転のみを起こす
ように構成されている場合、第１層２からの再生光の偏
光方向は±θ_kだけ回転する。これに対して、第２層３
はカー楕円のみを起こすように構成されており、第２層
３からの再生光は、楕円率角γ_kは一定で、第２層の磁
化の方向に応じて楕円偏光の回転方向が変化する。した
がって、再生光は第１及び第２の磁性膜層の磁化の方向
に応じて、楕円率角γ_kの右回り楕円偏光、楕円率角γ
_kの左回り楕円偏光が、±θ_k回転する状態になる。

【００１３】本発明では、入射するレーザ光のパワーが
低パワーの時と高パワーの時とで保磁力の高低が逆転す
る第１及び第２の磁性膜２，３を積層した多重光磁気情
報記録媒体、あるいは所定のパワーでレーザ光を照射し
たときに保磁力が異なる第１及び第２の磁性膜２，３を
積層した光磁気情報記録媒体を使用しており、記録時の
膜面の温度及び外部磁場をコントロールすることによ
り、第１層２及び第２層３に独立して情報を記録するこ
とができる。

【００１４】尚、誘電体層の膜厚をコントロールするこ
とによって再生光の位相差をコントロールするようにし
ているが、この膜厚は使用する光源の波長の数分の一で
十分であり、第１層、第２層共に、焦点深度内で変化さ
せるだけで制御することができる。

【００１５】情報再生時には、例えば図３に示すような
再生光学系を用いて、偏光ビームスプリッタを回転させ
ることにより再生光の位相差を補正して、カー回転成分
のみあるいはカー楕円成分のみを検出して情報を再生す
るようにする。

【００１６】図１に示す多層膜における反射率、カー回
転、カー楕円は以下に示す方法により求められる。物
質の複素屈折率は、右回り、左回りの円偏光に対して

【数１】

【外１】

【数２】

【数３】という関係がある。図４に示すように、基板１と２つの
磁性層２、３（第１層及び第２層）と、反射層４とで媒
体が構成されている場合、各層の屈折率をｎ−ｉｋ、磁
性層の膜厚をｈとしたとき、多重反射干渉理論より、右
回り、左回りの円偏光に対する振幅反射率ｒは

【数４】

【数５】

【数６】で表される。ただし、

【数７】である。これより反射率Ｒ，カー回転角θ_k、カー楕円
率γ_kは、

【数８】ｒ_x＝｜ｒ_x｜ｅｘｐ（ｉφ_x）＝（ｒ⁺＋ｒ^-）／２ｒ_y＝｜ｒ_y｜ｅｘｐ（ｉφ_y）＝ｉ（ｒ⁺＋ｒ^-）／２ｔａｎα＝｜ｒ_y｜／｜ｒ_x｜とすると、

【数９】Ｒ＝｜ｒ_x｜²＋｜ｒ_y｜² ｔａｎ２θ_K＝ｔａｎ２αｃｏｓ（φ_y−φ_x）ｔａｎ２γ_K＝ｓｉｎ２αｓｉｎ（φ_y−φ_x）から求めることができる。

【００１７】各層の間に誘電体層が形成されている場合
は多少計算が複雑になるが、同様にして反射率、カー回
転角、カー楕円率を求めることができる。具体的には、
図５に示すように、ある物質（屈折率

【数１０】

【数１１】

【数１２】の物質として取り扱えば良い。つまり、反射率、カー回
転角、カー楕円率は

【数１３】Ｎ^*＝ｎ₁ ^*・｛１−ｒ₁₂ｅｘｐ（−２ｉφ₁）｝／｛１＋ｒ₁₂ｅｘｐ（−２ｉφ₁）｝ｒ₁₂＝（ｎ₁ ^*−ｎ₂ ^*）／（ｎ₁ ^*＋ｎ₂２^*） φ₁＝２πｎ₁ｈ₁／λ より求めることができる。すなわち、図４に示す反射層
から順次、各層の反射率、カー回転角、カー楕円率をそ
れぞれ加えてゆき、仮想屈折率を求めて、トータルの反
射率、カー回転角、カー楕円率を求めることができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の光磁気情報記録媒体を用いた
多重記録の実施例を示す。本実施例では、図６に示すよ
うな温度（Ｔ）対保磁力（Ｈｃ）特性を持つ２つの磁性
膜を積層した媒体を用いる。この媒体の特性としては、
低温側では第１層の保磁力が大きく、高温側では第２層
の方が大きな保磁力をもつ。したがって、第１層に記録
を行う場合には、外部磁場の大きさをＨ_EX1に設定し、
両方の磁性膜の温度をＴ₃より高くＴ₄より低くなるよ
うに記録時のレーザパワーを設定すればよい。外部磁場
とレーザパワーをこのように設定することによって、第
２層の磁化の方向は変化せず、第１層の磁化の方向のみ
を反転させて第１層に記録及び消去を行うことができ
る。また、第２層に記録を行う場合には、外部磁場をＨ
_EX2に設定し、磁性膜の温度をＴ１とＴ２との間になる
ように記録レーザビームのパワーをコントロールすれば
良い。

【００１９】このようにして多重に記録した情報の再生
は、例えば図３に示す再生用光学系を用いて行う。本実
施例では、第１層がカー回転のみを起こし、第２層がカ
ー楕円のみを起こすように構成された記録媒体を用いる
ものとする。図３に示すとおり、再生用光学系は、再生
光を発生するレーザ光源２１、コリメータレンズ２２、
ビームスプリッタ２３、対物レンズ２４、１／４波長板
２５、集光レンズ２６、偏光ビームスプリッタ２７、光
検出器２８、及び差動増幅器２９とを具える。偏光ビー
ムスプリッタ２７は回動可能に取り付けられており、こ
の偏光ビームスプリッタ２７の方位角を４５°に設定す
ると、記録媒体３０からの反射ビームのカー回転成分の
みを検出して第１層に記録された情報を再生することが
できる。また偏光ビームスプリッタ２７を回動させて、
方位角を０°に設定すると、カー楕円成分のみを検出し
て、第２層に記録された情報を再生することができる。
なお、偏光ビームスプリッタ２７を回転させる替わり
に、１／４波長板２５と偏光ビームスプリッタ２７との
間に１／２波長板を配設して、この１／２波長板を回転
させるようにしても同じ効果を得ることができる。

【００２０】図７は、本実施例において、記録媒体に記
録を行ったときの２つの磁性層の磁化状態と、それぞれ
の磁性層から得られた情報の再生信号の波形を示す図で
ある。偏光ビームスプリッタ２７の方位角を４５°に設
定することにより、第１層に関する情報のみを得ること
ができ、方位角を０°にすることにより、第２層に関す
る情報のみを得ることができる。図７に示すとおり、２
つの磁性層の情報は全く独立して記録再生することがで
き、したがって、情報量を従来の記録媒体の２倍に増や
すことができる。

【００２１】図８は、本発明に用いる再生用光学系の他
の例を示す図であり、図９はこの再生用光学系で検出し
た情報信号の波形を示す図である。なお、図８では図３
に示す光学系と同じ要素については同じ符号を用いてそ
の説明は省略する。光磁気ディスク３０で反射された再
生光は、偏光ビームスプリッタ２７で分離され、一方の
光ビームを第１の２分割光検出器３１で、他方の光ビー
ムを第２の２分割光検出器３２で受光する。第１の２分
割光検出器３１のそれぞれの出力は、第１の加算器３３
及び第１の差動増幅器３４へ出力し、第１の加算器３３
の出力は更に第３の差動増幅器３７の負入力端子へ、第
１の差動増幅器３４の出力は第４の差動増幅器３８の負
入力端子へ入力するように構成されている。一方、第２
の２分割光検出器３２のそれぞれの出力は、第２の加算
器３５及び第２の差動増幅器３６へ出力し、第２の加算
器の出力は更に第３の差動増幅器３７の正入力端子へ、
第２の差動増幅器３６の出力は第４の差動増幅器３８の
正入力端子へ入力するように構成されている。

【００２２】すなわち、ディスク３０に入射する直線偏
光を右回りと左回りの円偏光とみなし、これを偏光ビー
ムスプリッタ２７によって分離して検出するようにして
いる。カー回転は右回りと左回りの円偏光の位相差とし
て取りだされる。したがって、磁区の境界でファーフィ
ールドパターンが変動するため、第１の光検出器３１と
第２の光検出器３２とのそれぞれの出力差の差動、すな
わち、第４の差動増幅器３８からの出力ｂがカー回転成
分を表す信号として得られる。また、カー楕円に関して
は、左右の円偏光の反射率の変化として取り出されるた
め、第１の光検出器３１の出力の和と、第２の光検出器
３２の出力の和との差動、すなわち第３の差動増幅器３
７からの出力ａが通常の再生信号として得られる。

【００２３】この再生方式によれば、２つの磁性層の情
報を同時に再生することが可能となり、それぞれの磁性
層の情報を読むために再生光学系を調整する必要がな
い。

【００２４】上述の実施例では、第１層からの再生光が
カー回転成分のみ、第２層からの再生光がカー楕円成分
のみを持つように構成しているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、両層からの再生光が共にカー回転
成分とカー楕円成分とを持つように構成しても良い。こ
の場合、それぞれの層のカー回転角とカー楕円率とをθ
_K1，γ_K1，θ_K2，γ_K2とすると、両層に起因する位相差
は

【数１４】δ₁＝TAN ^-1（γ_K1／θ_K1） δ₂＝TAN ^-1（γ_K2／θ_K2）となり、δ₁とδ₂の差が９０°であれば、偏光ビーム
スプリッタの方位角を調整することにより、図３に示す
再生光学系を用いて情報の再生を行うことができる。

【００２５】また、記録媒体の構造も、必ずしも図１に
示すような構成を取る必要はない。すなわち、誘電体層
５や金属反射膜４はすべて必要なわけではなく、上述し
た再生特性が得られるものであれば省略することができ
る。また、温度対保磁力の関係も、図６に示す関係に限
定されるものではなく、例えば磁性膜の膜面の温度に保
磁力が図１０に示すような特性を持つ媒体を使用するよ
うにしても良い。この場合は、外部磁界をＨ_exに固定し
ておき、情報の記録時に磁性層表面の温度がＴ ₂以上に
なるようにレーザパワーを設定すれば、第１層、第２層
に同時に記録することができ、Ｔ₁とＴ₂との間に設定
すれば第１層のみに記録することができる。この例で
は、第２層のみの記録を書き換えることはできないが、
媒体の設計は単純になる。また、両層が温度に対する保
磁力の大きさが同じものであっても、レーザビームを照
射した時の各磁性層の温度上昇率に差があれば、この特
性を利用して同様に情報を多重記録することが可能であ
る。

【００２６】いずれの場合も、従来の記録方式と同じよ
うに“１”、“０”の情報に対応させて各層の磁化の向
きを変えて記録を行うことができ、したがって情報量を
２倍にすることができる。また、あらかじめ第２層にプ
リフォーマット信号やＲＯＭ信号を記録しておいて、ユ
ーザが第１層を使用するようなアプリケーションも可能
である。この場合は、例えば図６に示すような温度対保
磁力の特性を持つ媒体を用いて、外部磁界をＨ_ex2にし
て第２層にプリフォーマット信号等を記録しておき、ユ
ーザが記録に使用するドライブ装置の外部磁界をＨ_ex2
に設定して、レーザパワーを第１層にのみ記録できるパ
ワーに設定しておくようにすれば良い。

【００２７】図１０に示す特性を有する媒体を用いる場
合も、同様にユーザが使用するドライブ装置のレーザパ
ワーによる第１層の表面温度がＴ₁とＴ₂との間になる
ように設定しておけば、上記アプリケーションに対応す
ることができる。

【００２８】

【発明の効果】上述した通り、本発明によれば、光磁気
情報記録媒体の多重記録が可能である。すなわち、記録
媒体の２つの磁性層を積層して、これらの磁性層に独立
して情報を記録することができ、それぞれ独立して再生
することができる。これは多値記録と異なって、
“１”、“０”の情報をそのまま記録することができる
ため、コンピュータ等の従来の外部記憶装置との互換を
取ることができる。また、１層の記録媒体に比して、記
録できる情報量を２倍にすることができると共に、例え
ば、一方の磁性層をプリフォーマット部やＲＯＭエリア
として用いて、他方の磁性層をユーザエリアとして用い
るなどの様々な応用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多重記録光磁気情報記録媒体の構成を
示す図である。

【図２】本発明の記録再生の概念を示す図である。

【図３】本発明に用いる再生光学系の一例の構成を示す
図である。

【図４】本発明の記録媒体における反射率、カー回転、
カー楕円を説明するための図である。

【図５】本発明の記録媒体における反射率、カー回
転、カー楕円を説明するための図である。

【図６】本発明に用いる記録媒体の温度と保磁力との
関係の一例を示す図である。

【図７】図３に示す再生光学系を用いた場合の再生信号
を示す図である。

【図８】本発明に用いる再生光学系の他の構成例を示す
図である。

【図９】図８に示す再生光学系を用いた場合の再生信号
を示す図である。

【図１０】本発明に用いる記録媒体の温度と保磁力との
関係の他の例を示す図である。

【図１１】従来の多値記録の概念を示す図である。

【符号の説明】

１基盤２、３磁性層４反射層５誘電層２１光源２７偏光ビームスプリッタ３０光磁気ディスク２８、３１、３２光検出器２９、３４、３６、３７、３８差動増幅器３３、３５加算器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】膜面に対して垂直方向に磁化容易軸を有
する磁性膜が表面に積層され、この磁性膜に光ビームを
照射することにより磁化の方向を変化させて情報の記
録、消去または再生を行う光磁気記録媒体において、前
記磁性膜が、互いに独立して情報を保持することができ
るように積層された第１及び第２の磁性膜層を具えると
共に、前記第１及び第２の磁性膜層の一方にカー回転の
みを生じさせると共に他方にカー楕円のみを生じさせる
ことにより前記第１の磁性膜層からの再生光と前記第２
の磁性膜層からの再生光との相対的な位相差が９０°に
なるように構成されていることを特徴とする多重記録光
磁気記録媒体。
【請求項２】請求項１記載の多重記録光磁気記録媒体
の第１及び第２の磁性膜は入射するレーザ光のパワーが
低パワーの時と高パワーの時とで保磁力の高低が逆転す
る磁性膜であり、前記多重記録光磁気記録媒体の一方の
磁性膜に高バイアス磁場、低レーザパワ−で情報の記録
を行うと共に、他方の磁性膜に低バイアス磁場、高レー
ザパワーで情報の記録を行うことにより、互いに独立し
て情報の記録を行うことを特徴とする多重光磁気情報記
録媒体への情報記録方法。
【請求項３】請求項１記載の多重記録光磁気記録媒体
の第１及び第２の磁性膜は所定のパワーでレーザ光を照
射したときに保磁力が異なる磁性膜であり、前記多重光
磁気情報記録媒体の第１及び第２の磁性膜へ同時に情報
の記録を行い、次いで、前記磁性膜のうち前記所定のパ
ワーでレーザ光を照射したときに保磁力が小さい方の磁
性膜のみ情報を書き換えるようにしたことを特徴とする
多重記録光磁気記録媒体への情報記録方法。