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JP3998684B2 - 光磁気記録媒体及び光磁気記録装置 - Google Patents

光磁気記録媒体及び光磁気記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、基板上に形成された光学位相ピットによるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と光磁気記録膜によるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）との両方の機能を持つ光磁気記録媒体及び光磁気記録装置に関し、特に、両者を良好に再生するための光磁気記録媒体及び光磁気記録装置に関する。
図３１は、従来のＩＳＯ規格の光磁気デイスクの平面図、図３２は、そのユーザーエリアの拡大図、図３３は、その断面図、図３４は、その位相ピットとＭＯ信号の関係図である。図３１に示すように、光磁気記録媒体７０は、リードインエリア７１と、リードアウトエリア７２と、ユーザーエリア７３に分割されている。リードインエリア７１とリードアウトエリア７２は、ポリカーボネイト基板に、凹凸により形成された位相ピットで構成されるＲＯＭエリアである。このＲＯＭエリアとなる位相ピットの深さは、再生時の光強度変調が最大になるように設定される。リードインエリア７１とリードアウトエリア７２の間がユーザーエリア７３であり、ユーザーが自由に情報を記録できるＲＡＭエリアである。
図３２のユーザーエリア７３の拡大図に示すように、トラッキングガイドとなるグルーブ７４に挟まれたランド７５に、ヘッダー部７６となる位相ピット７８とユーザデータ部７７を有している。ユーザデータ部７７は、グルーブ７４に挟まれた平坦なランド７５であって、光磁気信号として記録される。
光磁気信号の読み出しの際は、弱いレーザー光を当てることにより、レーザー光の偏光面が記録層の磁化の向きによって極カー効果によって変わり、この時の反射光の偏光成分の強弱により信号の有無を判断する。これによりＲＡＭ情報の読み出しが可能である。
このような光磁気ディスクメモリーの特徴を生かす研究開発が進められ、例えば、特開平６−２０２８２０号公報には、ＲＯＭ−ＲＡＭによる同時再生可能なコンカレントＲＯＭ−ＲＡＭ光デイスクが、開示されている。
かかるＲＯＭ−ＲＡＭによる同時再生が可能な光磁気記録媒体７４は、図３３に示す半径方向の断面構造を有し、一例として、ポリカーボネイト等の基板７４Ａ、誘電体膜７４Ｂ、TbFeCo等の光磁気記録膜７４Ｃ、誘電体膜７４Ｄ、Al膜７４Ｅと，保護層としてUV硬化膜７４Ｆを積層して構成される。
かかる構造の光磁気記録媒体において、図３３及び図３４に示すようにＲＯＭ情報は，基板７４Ａの位相ピットＰＰにより固定記録され、ＲＡＭ情報ＯＭＭは位相ピットＰＰ列に、光磁気記録により記録される。なお，図３４における半径方向のＡ-Ｂ線方向の断面が，図３３に一致する。図３４に示す例では，位相ピットＰＰがトラッキングガイドとなるので，図３２に示したようなグルーブ７４は設けていない。
このようなＲＯＭ情報とＲＡＭ情報を同一記録面に有する光情報記録媒体において、位相ピットＰＰからなるＲＯＭ情報と光磁気記録ＯＭＭからなるＲＡＭ情報を同時に再生するためには多くの課題が存在する。
第１に，ＲＯＭ情報とともにＲＡＭ情報を安定に再生するには、ＲＯＭ情報読み出しにおいて生じる光強度変調が，ＲＡＭ情報再生のノイズ原因の一つとなる。このために，本出願人は、ＰＣＴ／ＪＰ０２／００１５９（国際出願日２００２年１月１１日）の国際出願において、ＲＯＭ情報の読み出しに伴う光強度変調信号を，読み出し駆動用レーザーに負帰還させることにより、光強度変調ノイズを低減させることを提案している。しかし、ＲＯＭ情報の光強度変調度が大きい場合には、これだけでは、ノイズ低減効果が十分ではないという問題があった。
第２に、ＲＯＭ情報である位相ピットのエッジが、ＲＡＭ信号再生時の偏光を乱すことによるノイズももう一つの問題である。
従って、本発明の目的は、位相ピットからなるＲＯＭ情報と光磁気記録によるＲＡＭ情報を安定に同時再生するための光磁気記録媒体及び光磁気記録装置を提供することにある。
又、本発明の他の目的は、記録媒体の構造により、ＲＯＭ情報とＲＡＭ情報の再生信号のジッターを所定の範囲内に抑えるための光磁気記録媒体及び光磁気記録装置を提供することにある。
更に、本発明の別の目的は、ＲＯＭ情報の読出しに伴う光強度変調ノイズを低減するための光磁気記録媒体及び光磁気記録装置を提供することにある。
この目的の達成のため、本発明の光磁気記録媒体及び装置は、基板上に形成された光学位相ピット上に記録可能な薄膜を設け、前記位相ピット信号と前記記録膜の信号の両方を光再生可能な光磁気記録媒体が、少なくとも位相ピット基板と第１誘電体層と記録層と第２誘電体層と反射層からなる構成を有し、且つ前記光磁気記録媒体のトラック方向に水平方向の偏光を有する再生光を照射した時のミラー面の反射レベルをＩｍ、最短マーク長の位相ピット信号強度レベルをＩｐとしたときに、5＜100×Ip/Im＜22であるように、前記位相ピットの形状を構成した。又、前記位相ピットの端部が曲面形状を有し、その最大曲率半径が４５ｎｍから１５０ｎｍの範囲であり、更に、前記位相ピット端部の最大傾斜角度が１５度から４５度の範囲である。これにより、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
又、本発明では、好ましくは、前記位相ピットの形状が、７＜100×Ip/Im＜１５であるように構成した。これにより、マージンをもって、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
又、本発明では、好ましくは、前記位相ピットの端部の最大曲率半径が、８０ｎｍから１２０ｎｍの範囲であることにより、マージンをもって、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
更に、本発明では、好ましくは、前記位相ピット端部の最大傾斜角度が２０度から３５度の範囲であることにより、マージンをもって、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
更に、本発明では、好ましくは、前記記録層がＴｂＦｅＣｏを主成分とする薄膜からなり、且つ前記記録層の膜厚が、２０ｎｍから５０ｎｍの範囲であることにより、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
更に、本発明では、好ましくは、前記記録層の膜厚が、２５ｎｍから４０ｎｍの範囲であることにより、マージンをもって、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
更に、本発明では、好ましくは、前記記録層の組成が、Tbx(Fe100-yCoy)、20<x<25%、5＜y<15%であることにより、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
更に、本発明では、好ましくは、前記記録層が、TbFeCo層を主成分とした層とGdFeCo層を主成分とした層の少なくとも2層からなり、前記GdFeCo層が室温で遷移金属優勢かつ垂直磁化膜であり、前記GdFeCoを主成分とした層の膜厚が、TbFeCo層を主成分とした層に対して15〜40％の範囲である。２層構造でも、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
以下、本発明の実施の形態を、光磁気記録媒体、光磁気記録装置、他の実施の形態の順で説明する。
［光磁気記録媒体］
図１は、本発明の一実施の形態におけるコンカレント光磁気記録媒体の断面図、図２は、そのＲＯＭ信号及びＲＡＭ信号の関係図、図３は、その位相ピットの断面図である。
図１に示すように、ユーザーエリアにＲＯＭとＲＡＭとの機能を持たせるための光磁気デイスク４の構造は、位相ピット１を形成したポリカーボネイト基板４Ａ上に、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化タンタル等を材料とした第１誘電体層４Ｂ、ＴｂＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏ，ＧｙＦｅＣｏのような希土類（Ｔｂ，Ｄｙ，Ｇｄ）と遷移金属（ＦｅＣｏ）のアモルファス合金を主成分とする２層の光磁気記録層４Ｃ、４Ｄ、第１誘電体層４Ｂと同じあるいは異なる材料からなる第２誘電体層４Ｆ、Ａｌ、Ａｕ等の金属からなる反射層４Ｇおよび紫外線硬化型樹脂を用いた保護コート層の構成である。
図１及び図２に示すように、ＲＯＭ機能は、デイスク４に凸凹に形成した位相ピット１で付与し、ＲＡＭ機能は、光磁気記録層４Ｃ、４Ｄで付与する。光磁気記録層４Ｃ，４Ｄへの記録は、光磁気記録層４Ｃ，４Ｄにレーザー光を加熱し、磁化反転を助け、信号磁界に対応して磁化の方向を反転させて、光磁気信号２の記録を行う。これにより、ＲＡＭ情報の記録が可能である。
光磁気記録層４Ｃ，４Ｄの記録情報の読出しは、記録層４Ｃ，４Ｄに弱いレーザー光を当てることにより、レーザー光の偏光面が、記録層４Ｃ，４Ｄの磁化の向きに応じて極カー効果により変わり、この時の反射光の偏光成分の強弱により、信号の有無を判断する。これにより、ＲＡＭ情報の読出が可能である。この読出しにおいて、反射光は、ＲＯＭを構成する位相ピットＰＰにより変調されるため、ＲＯＭ情報の読出しも同時にできる。
即ち、１つの光ピックアップにより、ＲＯＭとＲＡＭの同時再生が可能であり、且つ磁界変調方式の光磁気記録を採用すれば、ＲＡＭへの書込みと、ＲＯＭの再生が同時に可能である。
図３は、図２の位相ピット１のＤ−Ｄ’断面図であり、位相ピット１は、ピット幅Ｗ，ピット深さＰｄで規定される。この位相ピット１のエッジ形状は、反射光への影響が大きい。図３では、このエッジの形状を、最大傾斜角度と、曲率半径で規定する。本発明者の検討により、このエッジ形状により、位相ピットの光変調強度が変化し、且つ反射光の偏光に影響を与えることから、この位相ピットのエッジ形状の最適化により、位相ピットの再生信号のジッターと、光磁気再生信号のジッターとを、所望の範囲内に、制御できることを見出した。
先ず、図１の断面構成の光磁気デイスクの製造工程を説明する。図２において、位相ピットのサイズとして、トラックピッチＴｐ＝1.3μm,ピット幅Ｐｗ＝0.25μm、ピット長さ＝0.7μm,溝深さ（ピット深さ）Ｐｄ＝３５nmのポリカーボネイト基板４Ａを用意した。
この基板４Ａを、到達真空度5×e-5(Pa)以下の複数の成膜室を有するスパッタ装置に挿入する。Ｓｉターゲットが装着された第一のチャンバーに、基板４Ａを搬送し、ＡｒガスとＮ２ガスを導入し、ＤＣスパッタ放電し、反応性スパッタによりＳｉＮ層４Ｂを，70nmの厚さで成膜した。
次に基板４Ａを別のチャンバーに移動し、ＴｂターゲットとFe84Co12ターゲットを同時放電させ、投入電力比を変更することにより、Tb22(FeCo12)78からなる記録層４Ｃを成膜した。ここで記録層成膜の際に、成膜時間を調整することにより膜厚を変更できる。次に，Tb22(feCo12)、膜厚25nmの記録層４Ｃに，膜厚7nmのGdFeCo層４Ｄを図１のように付加した。
次に，第一のチャンバーに基板４Ａを移動し，15nmのＳｉＮオーバーコート層４Ｆ、５０nmのＡｌ層４Ｇを成膜した。その上に紫外線硬化樹脂コートを施し、図１に示す光磁気記録媒体４を作成した。
この光磁気記録媒体評価サンプルは、図４の４−１に示すように、図１の断面を有するが、位相ピットを設けない領域（ミラー面という）４６と、位相ピットを設けた領域４２と、位相ピットを設けず、グルーブを設けた領域４４とが設けられたものである。
この構成のサンプルの信号強度比と、ジッターを評価対象として、測定する。信号強度比は、このサンプルを波長650nm,NA0.55の記録再生装置（ＭＯテスター；シバソク製ＬＭ５３０Ｃ）に装着し，４．８m/sの線速になるように回転させ，ミラー面（全反射面）４６に、光をフォーカスをしたときの光強度（反射光強度）Ｉｍと、位相ピットを設けた領域４２にフォーカスし、最短マーク長の位相ピット信号の強度（ピット有り、なしの強度差）Ｉｐを、図５のように測定する。信号強度比は、Ｉｐ／Ｉｍで表され、位相ピットの反射光への影響を評価する。ここで、測定レーザー光の偏光方向は、このサンプルのトラック方向（図２の点線方向）に平行な直線偏光とした。
又、このサンプルのＲＯＭ部４２に、最短マーク長0.70μmの１−７変調で光変調記録を行い、図６に示すようなジッターを、タイムインターバルアナライザーにより、測定した。ジッターは、目標のマーク長さからのずれ量に相当し、再生されたマーク長さのずれが検出限界を越えると、回路でのエラー訂正が困難となり、再生エラーを生じる。
先ず、位相ピット１のエッジ形状の最適化を説明する。位相ピット１が形成されたポリカーボネート基板４Ａに，紫外線を照射することにより、位相ピットの端部（エッジ）の曲面形状を変化することができる。図７に示すように、２５ｍＷ／平方ｃｍの光パワー密度の紫外線を、０分、２分、４分、６分、８分、１０分、１２分各々照射した７個の基板サンプル１、２、３、４、５、６、７を作成し、図１に示す構造の記録膜を成膜した。
ここで、記録層の条件は、Tb22(Fe88Co12)78、膜厚25nm、Gd19（Fe80Co20）81、膜厚7nmとした。位相ピットの曲率半径及び最大傾斜（図３参照）は、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で測定した。又、信号強度比Ｉｐ／Ｉｍは、前述のように測定し、更に、ジッターは、ＭＯ信号のジッターと、位相ピット信号のジッターを測定した。図７にその結果を示す。
図８乃至図１１は、図７の測定結果をグラフにしたものである。図８は、紫外線照射時間（分）に対する曲率半径（ｎｍ）の変化を示すグラフ、図９は、紫外線照射時間（分）に対する最大傾斜角度（度）の変化を示すグラフ、図１０は、紫外線照射時間に対するＩｐ／Ｉｍ（％）の変化を示すグラフ、図１１は、紫外線照射時間に対するＭＯ信号ジッター、位相ピット信号ジッターの変化を示すグラフである。
図１１から、紫外線照射時間を長くすることにより、ＭＯ信号ジッターが小さくなり、改善され、図８、図９から、紫外線照射時間を長くすることで曲率半径を大きく、最大傾斜角度を小さくすることにより、ＭＯ信号ジッターが改善することが判る。又、それとは逆に、図１０からＩｐ／Ｉｍが低下するのに対応して，図１１から位相ピット再生ジッターが上昇することがわかる。
通常、再生エラーを生じない充分な信号ジッターとして、１０％以下と言われているため、図１１から、両方のジッターが１０％以下を満足させるには、紫外線照射時間が、１分から１１分である。これから、図１０のＩｐ／Ｉｍの最適範囲は、５％から２２％であり、図８から曲率半径は、４０ｎｍから１５０ｎｍ，図９から、１５度から４５度の範囲が好ましい。
更に、様々なマージンを考慮すると、再生エラーを生じない信号ジッターとして、８％以下が好ましく、図１１から、両方のジッターが８％以下を満足させるには、紫外線照射時間が、４分から９分である。これから、図１０のＩｐ／Ｉｍの最適範囲は、７％から１５％であり、図８から曲率半径は、７５ｎｍから１２０ｎｍ，図９から、２０度から３５度の範囲がより好ましい。
このように、位相ピットの端部形状を最適化することにより、ＭＯ信号及び位相ピット信号の両方のジッターを最適化でき、同時再生時の信号品質を向上できる。
次に、図１に示したTb22(FeCo12)78、膜厚25nmの記録層４Ｃに，膜厚７nmのGdFeCo層４Ｄを付加した記録媒体において、Ｇｄの組成比の影響を説明する。ここでGdとFeCo20のターゲットを同時放電させて、GdとFeCoの組成を変更して、図１２に示す７つのサンプル１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６を作成した。図１２に示すように、Gdの組成に対するＭＯ信号のジッタを測定した。図１３をこれをグラフにしたものであり、Ｇｄ組成（原子％）が、１６％から２４％，好ましくは、室温で遷移金属（FeCo)優先の２１％以下の範囲で良好なジッター特性が得られている。尚、１６％以下では，GdFeCo層が単層で面内膜となり、２３％以上では，室温で希土類（Gd)優勢である。
次に，図１の構成において、Gd19(FeCo20)の膜厚を変更したときの結果を、図１４及び図１５に示す。図１４は、Ｇｄ１９（Ｆｅ８０Ｃｏ２０）81層の膜厚を、TbFeCo層の膜厚に対する比で示したものであり、９サンプル（膜厚比０〜６０）のＭＯ信号ジッターを測定した結果である。図１５から、膜厚比１０％から４０％の範囲で良好なジッター特性が得られる。
次に、ＴｂＦｅＣｏ層４ＣのＭＯ信号ジッターへの影響を説明する。この場合に、図１の記録層構造（２層構造という）と、図１６に示す、図１の記録層を、TbFeCoの単層４Ｃとした媒体との両方について、説明する。図１７は、各々記録層膜厚１０から５０の８つのサンプル５０〜５７の、TbFeCo単層の場合と、２層構造の場合のＭＯ信号のジッター測定結果であり、図１８は、単層特性をＥ，２層特性をＦとし、グラフにしたものである。
図１８より記録層の膜厚を２０nm以上、好ましくは２５nm以上、５０ｎｍ以下、好ましくは、４０ｎｍ以下とすることで、ＭＯ信号ジッターが、１０％以下となり，位相ピットからなるＲＯＭ上に記録された光磁気記録信号を良好に読み出すことが可能となることがわかる。
比較のために、位相ピット（ＲＯＭ）のないグルーブのみの場所に記録した場合の同一条件でのＭＯ信号ジッターの測定結果を、図１９及び図２０に示す。図１９、図２０よりROMのない場所では膜厚を１５nmまで薄くしても、ジッターの上昇が僅かであることがわかる。なお、この測定及び以上の測定での消去磁界と記録磁界はともに200(Oe)とした。
次に、記録層の膜厚を２５nmとして、Tbの組成を変更した結果を図２１、図２２に示す。図２１に示すように、同様に、単層、２層構造において、TbFeCoのTbの組成（原子％）を、１６％から２８％まで変化した７つのサンプル３０〜３６を作成し、ＭＯ信号ジッターを測定したものである。図２２は、単層の場合をＡで、２層の場合を、Ｂでグラフに示す。図２０よりTbの組成を20〜25原子％とすることにより、ＭＯ信号ジッターが１０％以下となり，位相ピット（ROM）上に記録された光磁気記録信号を良好に読み出すことが可能となる。
尚、ＴｂＦｅＣｏのCo組成は、少ないとカー回転角が低下し、ＣＮが低下する。逆に，Coが多いと，キュリー温度が上昇し、記録に使用するレーザーパワーが上昇してしまう。よって、Co組成は５%から１５%の範囲が好ましい。
図２３は、本発明の他の実施の形態の光磁気記録媒体４の断面図であり、ＭＳＲ（超解像度記録）用媒体を示す。基板４Ａ上の第１誘電層４Ｂに設けられる光磁気記録層は、GdFeCo層（面内）４Ｄと、誘電層４Ｅと、垂直記録層（TbFeCo)層４Ｃで構成される。
この構成の記録媒体でも、図７以下で説明した位相ピット形状、膜厚等の条件を適用できる。しかも、ＭＳＲ媒体では、前述した通常のＭＯ媒体に比べて、記録密度を大幅に向上することができるが、再生の際に照射するレーザーパワーは、ある一定の範囲内に限定する必要がある。ところが、位相ピットによる光強度変化を発光レーザーに負帰還させると、再生パワーが変動するために、良好なＭＳＲ再生が困難になる。本発明を適用すると、再生時におけるレーザー発光強度の負帰還を不要乃至低減できるため、再生レーザーパワーをある範囲内で制御する必要があるＭＳＲタイプの媒体において、特に、効果が顕著である。
以上、説明したように、基板上に形成された光学位相ピット上に光磁気記録薄膜を形成し、位相ピット信号とその上に形成した記録膜の信号の両方を再生可能な光磁気記録媒体において、媒体の構成が少なくとも位相ピット基板/ 誘電体層/ 記録層/ 誘電体層/反射層の4層構成からなり、トラック方向に水平方向の偏光を有する再生光を照射した時の、ミラー面の反射レベルをＩｍ、位相ピット信号出力をＩｐとしたとき、5＜100×Ｉｐ／Ｉｍ＜20とするように、位相ピットを形成する。これにより、ＭＯ信号と位相ピット信号のジッターを所望の１０％以下に抑えることができる。
望ましくは、７＜１００×Ｉｐ／Ｉｍ＜１５とするように、位相ピットを形成することにより、ＭＯ信号と位相ピット信号のジッターをよりマージンのある８％以下に抑えることができる。
又、ピット端部の最大傾斜角度が１５度以上、４５度以下であり、好ましくは、２０度以上、３５度以下である。更に、紫外線を照射することにより位相ピット端部を曲面形状とする。その曲率半径は、４５ｎｍから１５０ｎｍ、好ましくは、８０ｎｍから１２０ｎｍである。
更に、記録層を、ＴｂＦｅＣｏを主原料とする薄膜で構成し、膜厚が、２０ｎｍから５０ｎｍ、好ましくは、２５ｎｍから４０ｎｍである。又、その組成は、Tbx(Fe100-yCoy)、20<x<25%、5＜y<１５％であることが好ましい。
又、記録層がTbFeCo層を主成分とした層とGdFeCo層を主成分とした層の少なくとも２層とし、GdFeCo層が室温で遷移金属優勢かつ垂直磁化膜とするも望ましい。更に、GdFeCoを主成分とした層の膜厚がTbFeCo層を主成分とした層に対して15〜40％とすることも好ましい。
［光磁気記録装置］
次に、本発明にかかわる光磁気記録装置（デイスクドライブ）を説明する。図２４は、本発明の一実施の形態の光デイスクドライブの全体ブロック図、図２５は、図２４のドライブの光学系の構成図、図２６は、図２４のドライブの信号処理系のブロック図、図２７は、図２５及び図２６のデイテクタの配置図、図２８は、デイテクタの出力と生成信号の関係図、図２９は、光デイスクドライブの各モードの説明図である。
図２４に示すように、モーター１８は、光磁気記録媒体（ＭＯデイスク）４を回転する。通常、ＭＯデイスク４は、リムーバブルな媒体であり、図示しないドライブの挿入口から挿入される。光ピックアップ５は、この光情報記録媒体４を挟むように配置された磁気ヘッド３５と光学ヘッド７とを有する。
光ピックアップ５は、ボールネジ送り機構等のトラックアクチュエータ６により移動し、光情報記録媒体４の半径方向の任意の位置へアクセスが可能である。又、光学ヘッド７のレーザーダイオードＬＤを駆動するＬＤドライバ３１と、光ピックアップ５の磁気ヘッド３５を駆動する磁気ヘッドドライバ３４とが設けられる。アクセス用サーボコントローラ１５−２は、光学ヘッド７からの出力により、トラックアクチュエータ６と、モーター１８と、光学ヘッド７のフォーカスアクチュエータ１９をサーボ制御する。コントローラ１５−１は、ＬＤドライバ３１、磁気ヘッドドライバ３４、アクセス用サーボコントローラ１５−２を稼動させて、情報の記録再生を行う。
光学ヘッド７の詳細を、図２５で説明する。レーザーダイオードＬＤからの拡散光は、３ビームトラッキング用回折格子１０と、ビームスプリッター１１を介して、コリメータレンズ３９により平行光となり、ミラー４０で反射後、対物レンズ１６により光情報記録媒体４上にほぼ回折限界まで集光される。
このビームスプリッター１１に入射する光の一部は、ビームスプリッター１１により反射され、集光レンズ１２を介してＡＰＣ（Auto Power Control)デイテクタ１３に集光される。
又、光情報記録媒体４より反射された光は、再び対物レンズ１６を介し、ミラー４０で反射後、コリメートレンズ３９により収束光となり、ビームスプリッター１１に再度入射する。ビームスプリッター１１に再度入射した光の一部は、レーザーダイオードＬＤ側へ戻り、残りの光は、ビームスプリッター１１により反射され、３ビームウオラストンプリズム２６、円筒面レンズ２１を介して、反射光デイテクタ２５上に集光される。
反射光デイテクタ２５の形状、配置を説明する。反射光デイテクタ２５は、入射光が３ビームであることから、図２７に示すように、４分割デイテクタ２２−１と、その上下に配置されたＭＯ信号デイテクタ２０と、その左右に配置されたトラックエラー検出用デイテクタ２２−２、２２−３とで構成される。
図２６及び図２８により、再生信号を説明する。図２６に示すように、ＦＥＳ（Focus Error Signal）再生回路２３は、光電変換された４分割フォトディテクタ２２の出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより、図２８に示す非点収差法によるフォーカスエラー検出（ＦＥＳ）を行う。即ち、
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
同時に，プッシュプル法によるＴＥＳ生成回路２４で，トラック検出デイテクタ２２−２、２２−３の出力Ｅ，Ｆから、図２８の演算式で、トラックエラー検出（ＴＥＳ）を行う。
ＴＥＳ＝（Ｅ−Ｆ）／（Ｅ＋Ｆ）
これらの計算により求められたフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）及びトラックエラー信号（ＴＥＳ）は、フォーカス方向及びトラック方向の位置誤差信号として、メインコントローラ１５（図６では、アクセス用サーボコントローラ１５−２）に入力される。尚、図８では、アクセス用サーボコントローラ１５−２とコントローラ１５−１を一体のメインコントローラ１５で示してある。
一方、記録情報検出系において、光情報記録媒体４上の光磁気記録の磁化の向きによって変わる反射レーザー光の偏光特性が、光強度に変換される。すなわち、３ビームウォラストン２６において、偏光検波により偏光方向が互いに直交する二つのビームに分離し、円筒面レンズ２１を通して２分割フォトディテクタ２０に入射し、それぞれ光電変換される。
２分割フォトディテクタ２０で光電変換された２つの電気信号Ｇ，Ｈは、図１０の演算式に従い、加算アンプ２９で加算され、第１のＲＯＭ信号（ＲＯＭ１＝Ｇ＋Ｈ）となり、同時に、減算アンプ３０で減算され、ＲＡＭ読みだし（ＭＯ）信号（ＲＡＭ＝Ｇ−Ｈ）となり、それぞれメインコントローラ１５に入力される。
図２６において、メインコントローラ１５には、ＡＰＣ用フォトディテクタ１３に入射した半導体レーザダイオードＬＤの反射光が光電変換され、アンプ１４を通して第２のＲＯＭ信号（ＲＯＭ２）として入力する。
さらに、先に説明したように、メインコントローラ１５には、加算アンプ２９の出力である第１のＲＯＭ信号（ＲＯＭ１）、差動アンプ３０の出力であるＲＡＭ信号（ＲＡＭ）、ＦＥＳ生成回路２３からのフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）、ＴＥＳ生成回路２４からのトラックエラー信号（ＴＥＳ）が入力する。
また、メインコントローラ１５には、データ源３２との間でインタフェース回路３３を通して記録用データ及び読出データが入出力される。
メインコントローラ１５に入力される第１のＲＯＭ信号（ＲＯＭ１＝Ｇ＋Ｈ）、第２のＲＯＭ信号（ＲＯＭ２＝Ｉ）及び、ＲＡＭ信号（ＲＡＭ＝Ｇ−Ｈ）は、各モード即ち、ＲＯＭ及びＲＡＭ同時再生時、ＲＯＭのみ再生時及び、磁界変調及び光変調ＲＡＭ記録（ＷＲＩＴＥ）時に対応して検出し使用される。
図２９は、各モードでの上記ＲＯＭ１（＝Ｇ＋Ｈ）、ＲＯＭ２（＝Ｉ）及び、ＲＡＭ（Ｇ−Ｈ）の検出の組合せを示す図である。メインコントローラ１５は、各モードに応じて、ＬＤドライバ３１にコマンド信号を生成する。ＬＤドライバ３１は、コマンド信号に従い、ＲＯＭ及びＲＡＭ再生時には、第１のＲＯＭ信号（ＲＯＭ１＝Ｇ＋Ｈ）に応じて，半導体レーザダイオードＬＤの発光パワーを負帰還制御し、ＲＡＭ記録時には、第２のＲＯＭ信号（ＲＯＭ２＝Ｉ）に応じて半導体レーザダイオードＬＤの発光パワーを負帰還制御する。
光磁気（ＲＡＭ）記録時は、データソース３２からのデータがインタフェース３３を通してメインコントローラ１５に入力される（図２６参照）。メインコントローラ１５は、磁界変調記録方式を用いる場合に、この入力データを、磁気ヘッドドライバ３４に供給する。磁気ヘッドドライバ３４は、磁気ヘッド３５を駆動し、記録データに対応して磁界を変調する。この際、メインコントローラ１５において、記録時を指示する信号がＬＤドライバ３１に送られ、ＬＤドライバ３１は第２のＲＯＭ信号（ＲＯＭ２＝Ｉ）に応じて、記録に最適なレーザーパワーになるように半導体レーザダイオードＬＤの発光を負帰還制御する。
又、光変調記録方式を用いる場合に、この入力データを、ＬＤドライバ３１に送り、レーザダイオードＬＤを光変調駆動する。この際、メインコントローラ１５において、記録時を指示する信号がＬＤドライバ３１に送られ、ＬＤドライバ３１は第２のＲＯＭ信号（ＲＯＭ２＝Ｉ）に応じて、記録に最適なレーザーパワーになるように半導体レーザダイオードＬＤの発光を負帰還制御する。
尚、フォーカシングエラー信号は非点収差法、トラッキングエラー信号は３ビーム法により検出し、ＭＯ信号は偏光成分の差動検出信号から検出している例で説明したが、前記した光学系は本発明の実施例で使用するものであり、フォーカシングエラー検出方法としては、ナイフエッジ法、スポットサイズ位置検出法などでも、何ら問題無い。また、トラッキングエラー検出法はプッシュプル法、位相差法などを用いても何ら問題無い。
又、メインコントローラ１５（図２４では、サーボコントローラ１５−２）は、検出したフォーカスエラー信号ＦＥＳに応じて、フォーカスアクチュエータ１９を駆動し、光ビームを合焦点制御する。メインコントローラ１５（図２４では、サーボコントローラ１５−２）は、検出したトラックエラー信号ＴＥＳに応じて、トラックアクチュエータ６を駆動し、光ビームをシーク及びトラック追従制御する。
ここで、レーザーパワー調整には、デイテクタ２５のＧ＋Ｈまたはデイテクタ１３のＩの信号を用いる。図２９に示すように、ＲＯＭ信号とＲＡＭ信号を同時に再生する場合には、ＲＡＭ読出し信号（＝Ｇ−Ｈ）が、光磁気記録媒体４の位相ピット変調からのクロストークを受けないように、Ｇ＋Ｈの信号が一定となるようにレーザーパワーを制御する。光変調記録時には、ＲＯＭの検出は行わない。
図３０は、本発明の他の実施の形態の光磁気記録装置のブロック図である。図３０において、図２４乃至図２６で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。この例は、ＲＯＭ１信号（位相ピット変調信号）によるレーザダイオードＬＤの負帰還制御を行わないようにしたものである。
前述の光磁気記録媒体４を使用すると、位相ピット変調信号によるノイズを低減できるため、負帰還制御は不要となる。このため、負帰還制御の位相遅れを防止でき、特に、高速なデイスク回転や高密度記録に適している。
［他の実施の形態］
以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の趣旨の範囲内において、本発明は、種々の変形が可能であり、これらを本発明の技術的範囲から排除するものではない。例えば、位相ピットのサイズは、前述の数値に限らず、他のものを適用できる。又、光磁気記録膜は、他の光磁気記録材料を適用できる。同様に、光磁気記録媒体は、円盤形状に限らず、カード形状等を採用しうる。
位相ピット基板／誘電体層／記録層／誘電体層／反射層からなるＲＯＭ−ＲＡＭ同時再生可能な光磁気記録媒体において、トラック方向に水平方向の偏光を有する再生光を照射した時のミラー面の反射レベルをＩｍ，最も短いマーク長さの位相ピット信号出力をＩｐとした時に、５＜１００×Ｉｐ／Ｉｍ＜２０となるように、位相ピットの形状を構成したため、光磁気記録再生信号と位相ピット信号の両方のジッターを最適範囲に抑えることができ、ＲＯＭ−ＲＡＭ同時再生の再生信号の品質を向上できる。
又、媒体の構成によって実現でき、容易に且つ安定に実現できる。
図１は、本発明の一実施の形態に使用される光磁気記録媒体の断面図である。
図２は、図１に示す光磁気記録媒体におけるＲＯＭ情報とＲＡＭ情報の記録状態を説明する斜視図である。
図３は、図２の位相ピットのＤ−Ｄ’断面図である。
図４は、本発明で使用される評価サンプルの説明図である。
図５は、本発明の評価対象である信号強度比の説明図である。
図６は、本発明の評価対象である信号ジッターの説明図である。
図７は、紫外線照射時間を変えたサンプルの形状、ジッターの測定結果を示す図である。
図８は、図７による紫外線照射時間と曲率半径の関係図である。
図９は、図７による紫外線照射時間と最大傾斜度の関係図である。
図１０は、図７による紫外線照射時間とＩｐ／Ｉｍの関係図である。
図１１は、図７による紫外線照射時間とＭＯジッター及び位相ピットジッターの関係図である。
図１２は、図１の構成のＧｄ組成比率を変えたサンプルのジッター測定結果を示す図である。
図１３は、図１２によるＧｄ組成比率とジッターの関係図である。
図１４は、図１の構成のＧＦＣ膜厚比を変えたサンプルのジッターの測定結果を示す図である。
図１５は、図１４によるＧＦＣ膜厚比とジッターの関係図である。
図１６は、本発明の他の実施の形態の光磁気記録媒体の断面図である。
図１７は、図１及び図１６の構成の記録層膜厚を変えたサンプルのジッターの測定結果を示す図である。
図１８は、図１７による記録層膜厚とジッターの関係図である。
図１９は、比較例としてＲＯＭ部を有しない場合の記録層膜厚を変えたサンプルのジッターの測定結果を示す図である。
図２０は、比較例として、図１９による記録層膜厚とジッターの関係図である。
図２１は、図１及び図１６の構成のＴｂ組成比を変えたサンプルのジッターの測定結果を示す図である。
図２２は、図２１によるＴｂ組成比とジッターの関係図である。
図２３は、本発明の更に他の実施の形態の光磁気記録媒体の断面図である。
図２４は、本発明の光磁気記録装置の一実施例の構成の全体ブロック図である。
図２５は、図２４の光ピックアップの光学系の詳細図である。
図２６は、図２４の部分詳細ブロック図である。
図２７は、図２５及び図２６の光デイテクタの配置図である。
図２８は、図２７の光デイテクタの出力と、その出力に基づくフォーカスエラー（ＦＥＳ）検出、トラックエラー（ＴＥＳ）検出、ＭＯ信号及びＬＤフィードバック信号との関係を説明する図である。
図２９は、図２４及び図２６のメインコントローラにおける再生、記録各モードでのＲＯＭ及びＲＡＭの検出の組合せを示す図である。
図３０は、本発明の光磁気記録装置の他の実施の形態のブロック図である。
図３１は、従来の光磁気記録媒体の平面図である。
図３２は、図３１のユーザーエリアの説明図である。
図３３は、図３２に示すＲＯＭ−ＲＡＭ光磁気記録媒体の断面構成図である。
図３４は、図３３の構造の光磁気記録媒体におけるＲＯＭ情報とＲＡＭ情報の記録状態を説明する平面図である。

Claims (20)

  1. 基板上に形成された光学位相ピット上に記録可能な薄膜を設け、前記位相ピット信号と前記記録膜の信号の両方を光再生可能な光磁気記録媒体において、
    少なくとも位相ピット基板と第１誘電体層と記録層と第２誘電体層と反射層からなる構成を有し、
    且つ前記媒体のトラック方向に水平方向の偏光を有する再生光を照射した時のミラー面の反射レベルをＩｍ、最も短いマーク長さの位相ピット信号強度レベルをＩｐとしたときに、
    5＜100×Ｉｐ／Ｉｍ＜22
    であるように、前記位相ピットの形状を構成し、
    前記位相ピットの端部が曲面形状を有し、その最大曲率半径が４５ｎｍから１５０ｎｍの範囲であり、
    前記位相ピット端部の最大傾斜角度が１５度から４５度の範囲である
    ことを特徴とする光磁気記録媒体。
  2. 前記位相ピットの端部形状が、７＜100×Ｉｐ／Ｉｍ＜１５であるように構成した
    ことを特徴とする請求項１の光磁気記録媒体。
  3. 前記位相ピットの端部の最大曲率半径が、８０ｎｍから１２０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項１の光磁気記録媒体。
  4. 前記位相ピット端部の最大傾斜角度が２０度から３５度の範囲である
    ことを特徴とする請求項１の光磁気記録媒体。
  5. 前記記録層が、ＴｂＦｅＣｏを主原料とする薄膜からなり、且つ前記記録層の膜厚が、２０ｎｍから５０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項１の光磁気記録媒体。
  6. 前記記録層の膜厚が、２５ｎｍから４０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項５の光磁気記録媒体。
  7. 前記記録層の組成が
    Tbx(Fe100-yCoy) 20<x<25% 5＜y<15%
    であることを特徴とする請求項1又は５の光磁気記録媒体。
  8. 前記記録層が、TbFeCo層を主成分とした層とGdFeCo層を主成分とした層の少なくとも２層からなり、
    前記GdFeCo層が室温で遷移金属優勢かつ垂直磁化膜であり、
    前記GdFeCoを主成分とした層の膜厚が、TbFeCo層を主成分とした層に対して15〜40％の範囲である
    ことを特徴とする請求項１又は５又は７の光磁気記録媒体。
  9. 位相ピットが形成された基板に光磁気記録膜が形成された光磁気記録媒体に対し、光を照射し、且つ前記光情報記録媒体よりの戻り光から、前記位相ピットにより変調された光強度をＲＯＭ信号として検出するとともに、前記戻り光が前記光磁気記録膜により変調された偏光方向成分の差動振幅をＲＡＭ信号として検出する光学ヘッドと、
    前記光磁気記録膜への記録のため、情報記録媒体に磁界を印加する磁界印加ユニットと、
    少なくとも前記光学ヘッドを前記光情報記録媒体の所望位置にアクセスするためのトラックアクチュエータとを有し、
    前記光磁気記録媒体は、
    少なくとも位相ピット基板と第１誘電体層と記録層と第２誘電体層と反射層からなる構成を有し、
    且つ前記媒体のトラック方向に水平方向の偏光を有する再生光を照射した時のミラー面の反射レベルをＩｍ、最も短いマーク長さの位相ピット信号強度レベルをＩｐとしたときに、
    5＜100×Ｉｐ／Ｉｍ＜22
    であるように、前記位相ピットの形状を構成し、
    前記位相ピットの端部が曲面形状を有し、その最大曲率半径が４５ｎｍから１５０ｎｍの範囲であり、
    前記位相ピット端部の最大傾斜角度が１５度から４５度の範囲である
    ことを特徴とする光磁気記録装置。
  10. 前記位相ピットの形状が、７＜100×Ｉｐ／Ｉｍ＜１５であるように構成した
    ことを特徴とする請求項９の光磁気記録装置。
  11. 前記位相ピットの端部の最大曲率半径が、８０ｎｍから１２０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項９の光磁気記録装置。
  12. 前記位相ピット端部の最大傾斜角度が２０度から３５度の範囲である
    ことを特徴とする請求項９の光磁気記録装置。
  13. 前記記録層が、ＴｂＦｅＣｏを主原料とする薄膜からなり、且つ前記記録層の膜厚が、２０ｎｍから５０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項９の光磁気記録装置。
  14. 前記記録層の膜厚が、２５ｎｍから４０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項１３の光磁気記録装置。
  15. 前記記録層の組成が
    Tbx(Fe100-yCoy) 20<x<25% 5＜y<15%
    であることを特徴とする請求項９又は１３の光磁気記録装置。
  16. 前記記録層が、TbFeCo層を主成分とした層とGdFeCo層を主成分とした層の少なくとも2層からなり、
    前記GdFeCo層が室温で遷移金属優勢かつ垂直磁化膜であり、
    前記GdFeCoを主成分とした層の膜厚が、TbFeCo層を主成分とした層に対して15〜40％の範囲である
    ことを特徴とする請求項９又は１３又は１５の光磁気記録装置。
  17. 基板上に形成された光学位相ピット上に記録可能な薄膜を設け、前記位相ピット信号と前記記録膜の信号の両方を光再生可能な光情報記録媒体の基板において、
    前記媒体のトラック方向に水平方向の偏光を有する再生光を照射した時のミラー面の反射レベルをＩｍ、最も短いマーク長さの位相ピット信号強度レベルをＩｐとしたときに、
    5 ＜ 100 ×Ｉｐ／Ｉｍ＜ 22
    であるように、前記位相ピットの形状を構成し、
    前記位相ピットの端部が曲面形状を有し、その最大曲率半径が４５ｎｍから１５０ｎｍの範囲であり、
    前記位相ピット端部の最大傾斜角度が１５度から４５度の範囲である
    ことを特徴とする光情報記録媒体の基板。
  18. 前記位相ピットの端部形状が、７＜ 100 ×Ｉｐ／Ｉｍ＜１５であるように構成した
    ことを特徴とする請求項１７の光情報記録媒体の基板。
  19. 前記位相ピットの端部の最大曲率半径が、８０ｎｍから１２０ｎｍの範囲である
    ことを特徴とする請求項１７の光情報記録媒体の基板。
  20. 前記位相ピット端部の最大傾斜角度が２０度から３５度の範囲である
    ことを特徴とする請求項１７の光情報記録媒体の基板。
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