JPH08511647A - 磁気担体による情報記録・読出し方法及びその記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は情報記録に関する。情報を磁気担体（６）へ記録し、これから読出す方法は、担体（６）と対面するヘッドの磁気回路（２）の区画（５）が指向性磁気放射により作用を受けて、見かけ上のギャップの形態におけるパーミアンスの局部的な可逆擾乱を生じることを特徴とする。前記方法を実施するヘッドは、電磁放射の供給源（７）と、明確に規定された熱磁気効果を持つ磁石から作られた閉じた磁気回路（２）とを含み、磁気回路（２）の区画（３）は電気巻線（４）で包囲され、他の区画（５）は担体（６）と対面して、導波路（８）により電磁放射供給源（７）と連絡される。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気担体による情報記録・読出し方法及びその記録ヘッド 発明の分野 本発明は、磁気担体への情報記録及び該磁気担体からの読出しの方法、ならび に同じ目的のための記録ヘッドの分野に関する。 本発明は、ビデオ・テープ・レコーダ、ビデオ・カメラ及びディジタル・テー プ・レコーダにおけるテープ磁気担体への情報の記録のため有効に使用される。 更に、本発明は、コンピュータの可逆記憶装置、磁気ディスク（ハード・ディ スク及びフロッピー・ディスク）における記憶装置、他の形式のディスク・ドラ イブ、あるいは静的磁気記録装置において使用される。 発明の背景 従来技術においては、テープ、ディスク、（稀には、磁気ドラム、鉄心、ワイ ヤ）の如き異なる担体に書込まれたコード化情報を記録し読出すための方法及び 装置が公知であり、磁化された担体材料の局部的（磁壁レベルの）区域を誘導− 記録する純粋に磁気の原理と、異なる性質、即ち磁気光学的、熱磁気的、ホログ ラフ的、磁気音響的、静磁気的、磁歪的、磁気抵抗的性質のプロセスの組合わせ との両方に基くものである。動的担体上の磁気記録システムは、記憶装置の一般 的分類において実質的な割合を占めている。このようなシステムは、その経済性 及び実現が簡単なことによると共に、ディジタル・データ・フロー速度、情報密 度、情報効率、情報項目当たりの記録／記憶／読出し動作の低コスト性（装置及 び担体のコストを含む）などのパラメータの高い指標により、広く使用されてい る。担体及び記録されたテープの高い特性と組合わされる「記録電流−残留誘導 」及び「残留誘導−磁気ヘッドＥＭＦ」の変換の技術的かつ経済的利点が、最も 新しい情報記憶方法と共に伝統的な磁気記録の開発の更なる見込みを決定付ける 。 現在では、担体における縦方向、横方向、表面及び体積の情報密度、及び情報 伝送速度を増し、記憶装置の大きさを減じることにより、記憶装置の完成度を上 げる一般的傾向が観察される。 熱磁気的及び磁気光学的な記録のより複雑な方法では、表面密度の限界値は、 担体における非破壊的な被識別イメージの物理的限界−−−最小寸法により支配 される１〜３Ｇビット／ｍｍ²に達する。現在では、限界値より１０，０００倍 少ない先に述べたパラメータの値が達成されて磁気記録の分野において広く用い られているが、これは方法及び装置の更なる完全化のための優れた必要要件であ る。 コード化情報を記録し読出すための方法及び装置は、動的担体における「情報 担持信号トレース」の形態に従って、３つの主なグループに細分される。即ち、 マルチチャンネル固定ヘッド（ヘッドのブロック）の使用によるマルチトラック 縦方向記録、テープ速度とヘッド速度との相互に直角なベクトルを持つ回転ヘッ ドによる横方向トラック記録、及びテープ速度とヘッド速度とのベクトル間に鋭 角を持つ回転ヘッドによる螺旋記録である。 マルチトラック縦方向フォーマットは、ヘッドの固定位置と関連する利点（コ ンパクト性、小さな疲労、比較的簡単なこと）と、担体の比較的小さな速度とを 特徴とするが、このフォーマットは中程度の表面記録密度を有する。 横方向フォーマットは、先に述べたフォーマットの短所を取除きながら、「ヘ ッド‐テープ」速度のかなりの増加と、横方向の回転軸を持つヘッドの円筒状（ ディスク）ブロックをテープが横方向に包囲するときのテープの幅方向の周辺部 の不均一な機械的負荷とを含む。 螺旋フォーマットは、記憶装置のコンパクトな実現、テープ変形の低減、及び 要求されるデータ・フロー速度、ダイナミック・レンジ、記録密度及び記録され たテープの容量を提供する高い相対的速度を特徴とする。このフォーマットは、 ビデオ記録（ＶＥＴＡ）ビデオ８、ＶＨＳ．Ｓ−ＶＨＳ）、ディジタル・オーデ ィオ・レコーダ（Ｒ−ＤＡＴ、Ａ−ＤＡＴ）、及びコンピュータ用の大容量のデ ィジタル情報記憶装置において使用される。先に述べた装置の利点は、情報記録 の高い表面密度（１００ｋビット／ｍｍ²）と、大容量（カセット当たり４Ｇバ イト以下）、及び小さな磁気担体要件（０．５〜２．０ｃｍ／秒）を結果として 生じる２０〜５０ライン／ｍｍの密度を持つ５０〜２０μｍの薄いラインに存在 する。高精度トラック追従は、電子的な自動トラッキング・システムによって保 証 される。 ２つの後者の装置形式の実質的な短所は、「ヘッド／テープ」運動（１０ｍ／ 秒以下）の高速度の線走査に要求される機械的回転に存在し、このために、ヘッ ドとテープに実質的な疲労が生じて使用寿命が短くなる。 「ヘッド‐テープ」速度の限度もまた、これら装置における比較的低いデータ ・フロー速度に起因するもので、これが情報記憶の更に完全な規格に対する妨げ となる。そのうえ、記録情報で一層密にパックされた一層細いトラックについて は、記録の品質及び読出し品質は、高精度自動トラッキングの問題を前面に押出 すラインのジター（情報担持号トレースの中心線の確率的振動）によって悪影響 を受ける。 他の幾つかの短所は、ヘッド本体の記憶装置の機械的構成要素の複雑性と、比 較的製造しにくいことと、高いコストと、悪使用条件下の信頼性のないことにあ る。 動的担体を持つ記憶装置に関する特性の改善は、複数の発明（ＳＵ，Ａ，第５ ０４２３６号、ＳＵ，Ａ，第４０３４１４号、ＹＰ，Ｂ，第５２−４２３７２号 ）において提供されてきた記憶装置の設計の最適化と共に、異質のプロセスの同 時または逐次的な組合わせによる記録／読出し法の完全化と関連する。 しかし、先に列記した発明は、動的担体における情報の記憶のための方法及び 装置に関する一般的短所から免れない。 発明の概要 本発明は、ライン精細度の改善及びデータ・フロー速度の増加と共に面記録密 度を増大することを可能にする、磁気担体への情報記録及び該担体からの読出し のための方法、及びその実施のための記録ヘッドの提供を目的としている。 この目的は、担体に対面するヘッド磁気回路の領域が指向性磁力線により作用 を受けて見かけ上のギャップの形態の磁気回路のパーミアンスの局部的な可逆擾 乱を形成する、磁気担体における情報の記録／読出しのための方法の提供によっ て達成される。 この提案される方法は、見かけ上のギャップと呼ばれる機械的ギャップを結果 として生じるキュリー点以上の局部的加熱（熱磁気効果）によって得られる磁気 回路パーミアンスの局部的な可逆擾乱の物理的プロセスに基いている。 本発明の望ましい実施例においては、担体に対面する磁気回路の領域は、担体 に対して実質的に平行に電磁放射により走査される。 本発明の提案される実施例は、担体における情報担持信号トレース（記録トラ ック及びその縁部）の位置の分解能を実質的に増加することを可能にする。これ によって、ヘッドの静止位置に起因する「担体‐ヘッド」経路の相対的遊びの減 少、ならびに記録／読出しプロセスにおけるサーモデトネーション（ｔｈｅｒｍ ｏｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ）値の低減を生じる。 前記目的はまた、導波路付きの電磁放射源と、明確に規定された熱磁気作用を 持つ磁石を有する磁気回路であって、該磁気回路の一部が電気的巻線により包囲 され、他の部分が担体に対面しかつ導波路と接続される磁気回路から形成された 閉ループ磁気回路とを含む、担体に情報を記録し該担体から読出す前記方法を実 施するヘッドを提供することによって達成される。 機械的ギャップを持つヘッドと比較して、この提案されたヘッドは、該ヘッド から担体への磁力線の「フライアウト（ｆｌｙｏｕｔ）」のための小さな空間的 領域を特徴とし、情報記録の比較的高い密度パラメータを提供する。 本発明の望ましい実施例の１つにおいては、被変調レーザ・ダイオードが電磁 放射源として用いられ、担体に対面する磁気回路の領域の長さより小さくない幅 で平坦に作られた導波路は、集束・走査要素を含み、導波路は閉じたフレームの 形態に作られていて、その１つの縁部は担体の面と平行である。 本発明の提案された一実施例は、相互の影響（ノイズ）なしに、ヘッドの磁気 要素及び走査要素の一体的な製造を犠牲にしてコンパクトな装置を得ることを可 能にし、記録トラックの機械的走査の必要がない。 この提案されたヘッドの磁気回路はサブミクロンの厚さを持つ薄膜から作られ ているため、（情報担持信号トレースの線に対して）横方向の誘導ギャップ値は 、機械的ギャップを持つ公知のヘッドのそれよりもはるかに小さい。このことは 、担体における情報担持信号トレースの狭さ（記録トラックのサブミクロンの幅 ）を決定し、かつ担体上のトラック‐ラインの一層厳密な配置を決定する。 出力がレーザ・ダイオード、走査要素及び電気巻線に接続される自動トラッキ ング・コントローラがユニバーサル・ヘッドに設けられることが望ましい。 本発明のこのような実施例は、自動トラッキングの機能がユニバーサル・ヘッ ドに与えられるため、情報の記録、記憶及び読出しのための装置全体の外部構造 を簡素化することを可能にする。 音響デフレクタが走査要素として用いられることが望ましい。 このような構造は、機械的に移動可能な装置の場合よりも良好な記録／読出し プロセスの動的指標を得ることを可能にし、高いデータ・フロー速度の達成をも たらす。 かくして、磁気担体への情報記録及び該磁気担体からの読出しのための方法、 及びこれを行う記録ヘッドは、担体への磁力線の狭く方向付けされた「フライア ウト」領域を走査する実質的に高い走査速度で、任意に位置する見かけ上のギャ ップを薄膜磁気回路に形成することを可能にする。（見かけ上のギャップの小さ いことによる）情報担持信号トレースの大きさの減少、及び、（ヘッドの静止位 置による）ジター・デトネーション（ｊｉｔｅｒ−ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ）の減 少は、磁気的情報記録の密度パラメータを、担体及び記録ヘッドにおけるプロセ スに対する物理的制限により決定される理論的制限に近づける。このことは、公 知方法及びこれを実施する装置に特有の複数の短所の排除と結び付く。 図面の簡単な説明 本発明の上記及び他の目的については、添付図面に示される特定実施例の以降 の詳細な記述から明らかになるであろう。 図１は、本発明による方法を実施するためのヘッドのレイアウトを示す概略図 （軸測投影図）、 図２は、ヘッドの機能を示す概略図（側面図）、 図３は、図２と同じ概略図（平面図）、 図４は、図３のＡに関する図、 である。 発明を実施する最適の態様 磁気担体への情報記録及びこれからの読出しのための方法は、磁気担体に対面 するヘッドの磁気回路の領域が指向性放射により作用を受けて見かけ上のギャッ プの形態でこの領域のパーミアンスの可逆的擾乱を形成することに存在する。 ヘッドは誘電材料から作られた平坦な基板１（図１）を含み、基板１の周縁部 には薄膜材料（厚さが０．１〜１．０μｍ）から作られたフレームの形態を持つ 磁気回路２が収容され、フレームの１つの区画３は平らな電気巻線４により囲ま れる。磁気回路２は、明確に規定された熱磁気効果を持つ磁石から構成される。 磁気回路２の区画５（フレーム縁の１つ）は、磁気担体６（磁気テープ）と対面 してその表面と平行に配置される。電磁放射源、即ち被変調レーザ・ダイオード ７は、磁気回路２と反対側の基板１の区画に組付けられている。 磁気回路２と基板１の大部分との上に、ダイオード７と磁気回路２の区画５と を連絡させるために使用される平形導波路８（光導波路）が配置される。 導波路８は、磁気回路２の区画５の長さと少なくとも等しい幅を持ち、集束用 の平円筒（ｐｌａｎｏ−ｃｙｌｉｎｄｅｒ）レンズ９、１０、１１が設けられて いる。ヘッドには、表面弾性波のオポッジト・ポスト・レゾネータ‐エキサイタ （ｏｐｐｏｓｉｔｅ−ｐｏｓｔ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ−ｅｘｃｉｔｅｒ）に基く 音響光デフレクタの形態の走査要素１２も設けられる。この走査要素１２は、レ ンズ９からの出口における電磁放射の軸が表面弾性域の前面にブラッグ角で配置 されるように、基板１上に取付けられる。表面弾性波の吸収体１３は、走査要素 １２と反対側の基板１上に取付けられる。また基板１には、出力が巻線４、ダイ オード７及びデフレクタ１２と電気的に関連付けられる自動トラッキング・コン トローラ１４が取り付けられる。ヘッドの頂部はガラス質材料のハウジング１５ で覆われ、ヘッドに取付けられた諸装置の封止及び機械的保護を提供する。電源 入力及びヘッド信号の出力のための接触パッド１６は基板１の縁部に設けられる 。 ヘッドは下記のように機能する。 記録モード：レーザ・ダイオード７への電力の供給時に、このダイオードから 放出されたコヒーレントな放射１７は、透明材料、例えば明瞭に規定された圧電 特性を有するニオブ酸リチウムから作られた平形導波路８を通過する。水素交換 （Ｔｉの拡散法または他の方法）により、この材料には、光学的要素９、１０、 １１と光導波路８の「曲がった」エッジとが形成され、磁気回路２の区画５上へ 充分な度合いで集束するレーザ放射スポット１３を得ることに寄与する。磁石は 比較的低いキューリー点、高い飽和誘導、弱い磁界における低再磁化損失、キュ ーリー点付近に鋭い降下を呈する高パーミアンスを伴う低バークハウゼン効果を 特徴とするので、局部的な過熱（Ｔ＞ＴＣｕｒｉｅ）が見かけ上のギャップＣを 誘導する。この見かけ上のギャップＣは、永久的に閉じた磁気回路２（図２〜図 ４）の均質材料の擾乱されたパーミアンスを持つ実質的に小型の領域である。 閉じた磁力線を磁気回路２に集中させる磁界が巻線４に対する電気記録信号の 印加により誘起されると、磁気回路パーミアンスの強制された局部擾乱は、付近 の磁気担体６（図４）に対する磁力線の「フライアウト」（ｆｌｙｏｕｔ）に寄 与する。 見かけ上のギャップＣを静止させたままの動的担体６の情報担持信号トレース における磁気領域の形成によって、縦方向単一トラック記録が生じる。 記録フォーマットの螺旋及び横方向のフォーマットへの変換は、縁部が担体の 面（磁気層）と平行である磁気回路２の区画５に沿って見かけ上のギャップＣを 走査することにより達成される。後者は小さな距離に配置され、磁気回路２の縁 部及び基板１の側端面と一層頻繁に直接的な機械的接触状態となる。 レーザ・ダイオード７から放射されたビームの走査（図３）は、光電子法によ って行われる（電子光デフレクタ又は他の原理に基くデフレクタを用いる）。電 磁放射の変調、レーザ・ダイオード７及びデフレクタ１２の動作は、自動トラッ キング・コントローラ１３の集積回路と同期が取られる。デフレクタ１２では、 オポッジト・ポスト・レゾネータの周波数及び幾何パラメータが、標準的手順に 従って計算されるデフレクタ１２の音響光特性に基いて選択される。このレゾネ ータのパラメータは、５００〜１０００ＭＨｚの励起周波数と対応する約０．８ 〜１．６μｍである放射波の長さと対比されるべき音波の周期と長さを規定する 。レゾネータの帯域は、レーザ回折ビームの所定の偏向角度に対して要求される 偏位に関して然るべく選定される。 読出しモード：ヘッドの光電子部分において進行するプロセスは、記録中に生じ るプロセスと類似している（相違は、自動トラッキング・コントローラ１４の入 力におけるクロック信号が担体６から来ることに関連する）。このモードにおけ るヘッドの電気巻線４は、再生信号の外部増幅器の入力に接続され、担体６にお ける情報保持信号追跡のフィールドからＥＭＦを誘導する。 記録／読出しモードを生じる一般的条件は、磁気回路２の区画５におけるその 幅によるレーザ放射１７のスポットのサイズを制限することにある。集束−視準 化手段として用いられる光学的素子９、１０、１１は、レーザ放射１７のスポッ トの直径あるいは１乃至１０μｍの長円幅（磁気回路２の指示幅に依存する）を 提供する。光学的素子９、１０、１１の拡散技術（ニオブ酸リチウムに対しては 、マスクを介する水素交換法）の能力は、異常波ｄＮｅ＝０．１２に対する、ま た通常波ｄＮｏ＝−０．００４に対する相対屈折率の段階的な変化を生じる。導 波層にレーザ・ダイオード７の放射１７を生じるために、１つの広く知られる方 法、例えば、端面回析法などを用いることができる。 磁気担体に対する情報記録及びこれからの読出しのための提案された方法、及 びこれを行うための記録ヘッドの技術的特性の評価は、その動作プロセスが物理 数学的シミュレーションを受けるとき、本方法が有効であって公知の基準と比較 して使用に適合するということを証明している。０．１〜１．０μｍに達する膜 磁気回路２の小さな厚さにより規定される１０００乃至１０，０００ライン／ｍ ｍのサブミクロン・ラインの取得可能な高密度は、見かけ上のギャップの１μｍ 領域に対して１０Ｍビット／ｍｍ²もの表面密度を得ることを可能にし、これに より１０Ｔビット（１０，０００，０００，０００，０００ビット）以上におけ るＶＨＳカセットの標準的記録テープにおける情報量を提供する。見かけ上のギ ャップの走査速度は、１０００ｍ／秒（熱循環を考慮し、テープ及びヘッドの疲 労は実際に存在しない時）に達し得、これにより他の走査方法では得られない非 常に高速の情報フロー速度（５００Ｍビット／秒に達する）を規定する。音響光 デフレクタの使用によりホットスポットの急激な局部加熱及び必要な走査がレー ザ・ダイオード７により行われ、一体化された圧電平形光導波路における拡散プ レーナ技術に従って線形光素子が作られたため、装置の新たな機能的能力とその 高い製造容易性との組合わせが存在する。ヘッドには自動トラッキング・コント ローラのワン・チップのマイクロ回路が設けられ、これがデフレクタのレゾネー タを制御して、前後方向に移動しまた停止する担体のラインによるギャップの走 査を保証する。 次に、情報の記録及び読出しのための今日の国際規格で指定された基本的指標 及び提案された方法の指標の比較表が示される。 産業上の利用可能性 本発明は、コンピュータ技術、オーディオ及びビデオ記録の職業用及び家庭用 装置、ビデオ情報再生機能付きの双方向ケーブル・テレビジョン（対話型テレビ ジョン）の諸システムにおいて使用可能である。 当該提案発明は、大衆用システム及び高品位テレビジョン用のディジタル記録 システムのためビデオ情報のディジタル記録のパースペクティブな技術手段を得 ることを可能にする。 標準磁気担体における使用のために設計され、高度の設計・動作・コスト特性 をもつ提案に係るシステムはまた、ブロック・アドレス指定モードにおけるラン ダム・アクセス及びアーカイブ格納における割当てフォーマットにより外部大容 量記憶装置で使用されるように意図されている。この方法の主な原理の利用は、 増加したライン密度、ライン・トラッキングの所望の品質及び超高速ランダム・ アクセスを備えた情報ディスク記憶装置の実現のため、ならびに情報を記録し記 憶しかつ読出すための光ディスク及び磁気光ディスク・タイプの装置を先に述べ たパラメータで凌駕し得る他の装置に対して有望である。これは、直接的光シス テムに特有の有限空間回折の限界を除去するヘッドの主要原理を用いることによ って達成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エニレニス，イゴール・スタニスラヴォヴ ィチ ロシア共和国410056，サラトフ，ウル・ナ バシナ，デー 18，カーヴェー 338

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．担体（６）と対面するヘッドの磁気回路（２）の区画（５）が指向性磁気放 射（１７）により作用を受けて、見かけ上のギャップＣの形態における磁気回路 （２）の前記区画（５）のパーミアンスの局部的な可逆擾乱を生じる、 磁気担体に情報を記録し該磁気担体から読出す方法。 ２．前記電磁放射（１７）が、前記担体（６）の表面と実質的に平行に該担体と 対面する前記磁気回路（２）の前記区画（５）を走査することを特徴とする請求 項１記載の方法。 ３．導波路（８）を有する電磁放射（１７）の供給源と、明確に規定された熱磁 気効果を持つ磁石から作られた閉じた磁気回路（２）とを備え、前記磁気回路（ ２）の区画（３）が電気巻線（４）により包囲され、かつ他の区画（５）が前記 担体（６）と対面して導波路（８）と連絡される、 磁気担体に情報を記録し該磁気担体から情報を読出すヘッド。 ４．被変調レーザ・ダイオード（７）が前記電磁放射（１７）の供給源として用 いられ、前記導波路（８）が、前記担体（６）と対面する前記磁気回路（２）の 区画（５）の長さより小さくない幅で平坦に作られ、かつ集束要素（９、１０、 １１）と走査要素（１２）とを含み、前記磁気回路（２）が閉じた薄膜フレーム の形態で作られ、該フレームの１つの縁部が前記担体（６）の表面と実質的に平 行に該担体と対面することを特徴とする請求項３記載のヘッド。 ５．出力が前記レーザ・ダイオード（７）と、前記走査要素（１２）と、前記電 気巻線（４）とに接続される自動トラッキング・コントローラ（１３）が設けら れることを特徴とする請求項４記載のヘッド。 ６．音響光デフレクタが前記走査要素（１２）として用いられることを特徴とす る請求項４又は５に記載のヘッド。