專利名稱：用于將信息記錄到和讀取于磁載體的方法以及用于實現(xiàn)該方法的記錄頭的制作方法
發(fā)明的領域本發(fā)明概括地說是與信息存儲的領域有關(guān)，具體地說是關(guān)于一種用于將信息記錄到和讀取于一個磁載體的方法以及一個用于實現(xiàn)該方法的記錄頭。
本發(fā)明的使用將有利于往磁帶錄像機、電視攝像機和數(shù)字式磁帶錄音機中的帶式磁載體上記錄信息。
另外，本發(fā)明還可應用于計算機中的可逆性存儲裝置，磁盤(硬盤或軟盤)中的存儲裝置，用于其它形式的磁盤驅(qū)動裝置或用于靜態(tài)磁記錄裝置。
本發(fā)明的背景從現(xiàn)有技術(shù)中可知，用于記錄和讀取寫在不同載體，例如磁帶，磁盤(更難得的，磁鼓，磁芯，導線)上的編碼信息的方法和裝置有兩方面的根據(jù)，一是一種純粹的感應磁原理一記錄一個磁化的載體物質(zhì)的局部區(qū)域(用磁疇強度)，二是一種不同特征的過程的組合，這些過程包括磁光過程，熱磁過程，全息過程，磁聲過程，靜磁過程，磁致伸縮過程，磁阻過程，等等。在存儲裝置的一般分類中，往一個移動載體上進行磁記錄的系統(tǒng)占有相當大的部分。這樣的系統(tǒng)得到了廣泛的應用應歸功于其經(jīng)濟性以及實現(xiàn)簡便，同樣也歸功于其一些如數(shù)字數(shù)據(jù)流量、信息密度、信息有效性、每項信息記錄/存儲/讀取操作的低消耗(包括裝置和載體的消耗)方面的參數(shù)的高性能指標?！坝涗涬娏鳌Ｓ啻鸥袘币约啊笆Ｓ啻鸥袘蓬^EMF(電動勢)”轉(zhuǎn)換所具有的技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)勢，再加上載體和記錄帶的高性能，決定了采用最新信息存儲方法的傳統(tǒng)磁記錄的發(fā)展前景將更有希望。
據(jù)目前觀察可知，優(yōu)化存儲裝置的一個普遍傾向是提高在一個載體上的縱向的、橫向的、表面的以及容積的信息密度，提高數(shù)據(jù)傳送率以及縮小存儲裝置的尺寸。
對于熱磁和磁光記錄這些更復雜的方法。其表面密度的極限值為1—3Gbit/平方毫米，該密度是由物理限制的，即在載體中無損識別圖象的最小尺寸限定的。目前，比極限值小10,000倍的上述參數(shù)值已經(jīng)得到并廣泛應用于磁記錄領域，這就為進一步優(yōu)化方法和裝置提供了良好的前提。
根據(jù)在移動載體中“信息承載信號軌跡”的結(jié)構(gòu)，記錄和讀取編碼信息的方法和裝置可以分為以下主要的三類使用多通道固定磁頭(磁頭組)的多通道縱向記錄，以互相垂直于磁帶和磁頭速率向量轉(zhuǎn)動磁頭的方式進行的橫向軌跡記錄，以與磁帶和磁頭速率向量之間的銳角轉(zhuǎn)動磁頭的方式進行的螺旋式記錄。
多通道縱向形式的特征是，具有磁頭位置固定(緊湊，低損耗，相對簡單)以及載體速率相對較低的優(yōu)點，不過這種形式只有中等的表面記錄密度。
橫向形式，在消除上文所述的形式的不足的同時，其“磁頭—磁帶”速率顯著增加，并且當其橫向圍繞具有水平旋轉(zhuǎn)軸的圓柱形(碟形)磁頭組運動時，在磁帶的邊緣區(qū)域沿寬度具有不均勻機械負載。
螺旋形式的特點是，存儲裝置的具體實現(xiàn)緊湊，磁帶變形較小以及能提供所需的數(shù)據(jù)流速動態(tài)范圍、記錄密度和記錄磁帶容量的高相對速率。這種形式常用于電視錄像(VETA，Video8，VHS.S—VHS)，數(shù)字式音頻錄音機(R—DAT，A—DAT)以及用于計算機中的大容量數(shù)字信息存儲裝置。以上所述裝置的優(yōu)點在于線細達50—20μm，密度達每毫米20—50線，從而使信息記錄具有高表面密度(100kbit/平方毫米)和大容量(高達每盒4Gbyte)以及對磁載體的小需求量(0.5—2.0厘米/秒)。電子自動跟蹤系統(tǒng)保證了其具有高準確性的軌跡跟蹤。
上述后兩種形式的裝置的主要缺點在于為了得到“磁頭/磁帶”運動的高速線掃描(高達10米/秒)，需要進行機械旋轉(zhuǎn)，這將導致對磁頭和磁帶的顯著損耗，以及服務壽命的下降。
在這些裝置中，“磁頭—磁帶”速率限制還造成了相對較低的數(shù)據(jù)流速率，這妨礙了實現(xiàn)更好的信息存儲指標。另外，當碰到更窄的或更密集的帶有信息的組合通道時，其記錄和讀取的質(zhì)量都將受到線路振動(載有信息的信號軌跡的中心線的隨機振動)的不良影響，這就將精確自動跟蹤問題提到了最前沿。
其它一些缺點在于，磁頭本身的存儲裝置的機械部件的復雜性，相對較低的制造性，較高的費用以及在不利操作條件下性能不可靠。
改進與帶有移動載體的存儲單元有關(guān)的特性首先涉及到記錄/讀取方法的完善，完善的辦法是將不同特性的過程進行并行或串行組合，同時采用許多發(fā)明(SU,A,504236號，SU,A,403414號，YP,B,52—42372號)中的方法進行存儲裝置的設計優(yōu)化。
不過，上面提到的那些發(fā)明都具有與在可移動載體上存儲信息的方法和裝置有關(guān)的普遍不足。
發(fā)明的公開本發(fā)明的基本目的在于提供一種用于將信息記錄到和讀取于磁載體的方法以及一個用于實現(xiàn)該方法的記錄頭，該記錄頭能夠提高記錄的表面密度，同時能提高線分辨率和提高數(shù)據(jù)流速率。
達到這個目的是通過提供這樣一種在磁載體上記錄/讀取信息的方法，即通過定向磁輻射，對面向載體的磁頭磁路區(qū)域產(chǎn)生作用，從而以虛擬間隙的形式形成對磁路磁導的局部可逆干擾。
所提出的方法的根據(jù)是這樣一種物理過程，即通過局部加熱到居里點以上(熱磁效應)造成一種稱之為虛擬間隙的機械間隔，從而得到對磁路磁導的局部可逆干擾。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，使用大致平行于載體的電磁射線來掃描面向載體的磁路區(qū)域。
本發(fā)明所提出的實施例能夠顯著提高對載體上信息承載信號軌跡(記錄通道及其邊緣)位置的分辨率。這就使得“載體一磁頭”路徑的相對運動因為磁頭位置不變而減少，并且降低了在記錄/讀取過程中的熱爆(thermodetonation)值。
為了達到目的，還提供了一個用于實現(xiàn)將信息記錄到和讀取于載體的方法的磁頭，該磁頭包括一個帶有波導管的電磁輻射源和一個用具有清晰限定的熱磁效應的磁材料制成的閉合磁路，該磁路的一部分環(huán)繞有電繞組，而另一部分則面向載體并與波導管相連。
與具有機械間隙的磁頭相比，在此提出的磁頭具有從該磁頭到載體用于力的磁力線的“發(fā)射”的空間區(qū)域較小的特點，這就為信息記錄提供了更高的密度參數(shù)。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，使用了調(diào)制激光二極管作為電磁輻射源，其波導管被制成平面，且其寬度不小于面向載體的磁路區(qū)域的長度，還包括一個聚焦和一個掃描元件，該波導管被制成閉合框形的形式，其中的一條邊與載體平面平行。
本發(fā)明所提出的一個實施例通過在沒有任何相互作用(噪聲)的情況下集成制造磁頭的磁部件和掃描部件而得到裝置的緊湊性，并且不需要對記錄通道進行機械掃描。
因為上述所提出的磁頭的磁路是用一片只有一個亞微米厚度的薄片制成的，所以其橫方向上(相對于信息承載信號軌跡線)的感應間隙值比已知的帶有機械間隙的已知磁頭的同類值要小得多。這依次決定了載體中信息承載信號軌跡的窄度(記錄通道的亞微米寬度)以及載體上信道—線路的更接近的位置。
最好提供一種帶有自動跟蹤控制器的通用磁頭，該控制器的輸出與激光二極管、掃描元件和電繞組相連。
本發(fā)明的這樣一個實施例因為將自動跟蹤功能歸并到了通用磁頭，從而能夠簡化用于記錄、存儲和讀取信息的整個裝置的外部結(jié)構(gòu)。
最理想的是用一個聲波偏轉(zhuǎn)儀作為掃描元件。
與有提供高信息流速率的優(yōu)點的機械可移動裝置相比，這樣一種結(jié)構(gòu)能更好地得到記錄/讀取過程的動態(tài)指標。
這樣，一種用于將信息記錄到和讀取于磁載體的方法以及一個用于實現(xiàn)該方法的磁頭就能以相當高的進入載體的磁力線的窄定向“發(fā)射”區(qū)域的掃描速率在薄膜磁路中形成任意位置的虛擬間隙。信息承載信號軌跡的尺寸的減小(因為虛擬間隙很小)，再加上顫動—爆震的減少(因為磁頭位置固定)為信息磁記錄的密度參數(shù)接近其由在載體中和在記錄頭中發(fā)生的過程的物理限制決定的理論極限提供了保證。這種方法同時還克服了已知的用于完成同樣任務的方法和裝置所固有的許多不足之處。
附圖的簡要說明通過對以下一些伴有插圖的特定實例的詳細說明，本發(fā)明的這些和其它目的將顯得更明白，在附圖中

圖1是說明根據(jù)本發(fā)明用于實現(xiàn)其方法的磁頭設計的原理圖(三向圖)；圖2是說明磁頭功能的原理圖(側(cè)視圖)；圖3同圖2(平面圖)；圖4是圖3中的A視圖。
實現(xiàn)發(fā)明的最佳模式這種用于將信息記錄到和讀取于磁載體的方法在于，通過定向輻射作用于面向載體的磁頭磁路區(qū)域，從而從虛擬間隙的形式形成對該區(qū)域磁導的可逆擾動。
該磁頭包括一個用絕緣材料制成的扁平底板(圖1)，在該底板的邊緣裝有一個框形的用薄膜材料(0.1—1.0微米厚)制成的磁路2，該框形的一個部分3被一個電平面繞組4所環(huán)繞。磁路2是用具有清晰限定的熱磁效應的磁材料制成的。磁路2的其中一個部分5(框形邊緣的其中一邊)面向磁載體6(磁帶)，并且被布置成與磁載體表面平行。一個電磁輻射源，即一個調(diào)制激光二極管7，安置在底板1上與磁路2相對的部分。
在磁路2和底板1的大部分區(qū)域上方安置有一個用于聯(lián)系磁路2的部分5與二極管7的平面波導管8(光導管)。
波導管8的寬度至少與磁路2的部分5的長度相等，并且該波導管還配有平面圓柱形的透鏡9，10，11。磁頭還配置有一個基于對置的表面聲波諧振器—激勵器的聲光偏轉(zhuǎn)器形式的掃描元件12。該掃描元件12安置在底板1上，這樣，在透鏡9出口處的電磁輻射的軸線就與表面聲區(qū)的前沿成一個Bragg角度。一個表面聲波的吸收器13安置在底板上與掃描元件12相對之處。在底板1上還安置有一個自動跟蹤控制器14，其輸出與繞組4、二極管7和偏轉(zhuǎn)器12有電的聯(lián)系。在磁頭頂部覆蓋有一個透明材料制成的外罩15，它能為安裝在磁頭中的各元件提供密封和機械保護。一個用于輸入電力和輸出磁頭信號的接觸基底16安置在底板1的邊緣。
磁頭以下列方式進行工作。
記錄模式。一旦電力傳送到激光二極管7，從其上發(fā)出的相干輻射17就通過了用具有清晰限定的壓電性質(zhì)的可穿透材料，例如，鈮酸鋰，制成的平面波導管8。用氫交換的方法(鈦擴散或用其它方法)在這種材料中形成的是光學元件9，10，11以及一個有助于以足夠的聚焦度在磁路2的部分5上得到一個激光輻射光點C的光導管8的“偏折”(bending)邊。當磁物質(zhì)具有相對低的居里點，高飽和感應，在弱場中重新磁化損失小，弱Barkhausen效應以及高磁導并在接近居里點時急劇下降的一些特點時，局部過熱(T＞T居里)會感應生成一個虛擬間隙C。該虛擬間隙C本質(zhì)上是具有永久閉合磁路2同類材料的擾動磁導的小尺寸區(qū)域(圖2—4)。
當電記錄信號作用于繞組4時，感應生成了一個磁場，該磁場的閉合磁力線集中在磁路2中，磁路磁導的局部受迫擾動導致了將磁力線“發(fā)射”(flyout)進入附近的磁載體6(圖4)。
在移動載體6的信息承載信號軌跡中形成磁域，加上虛擬間隙C保持靜止，就得到了縱向單通道記錄。
通過沿著其邊緣與載體平面(磁層)平行的磁路2的部分5掃描虛擬間隙G的辦法可以實現(xiàn)將記錄方式轉(zhuǎn)換為螺旋和橫向方式。其中后者被安置在一個小距離內(nèi)并且通常與磁路2的邊緣和磁頭底板1的側(cè)端面有直接的機械接觸。
從激光二極管7發(fā)出的光束(圖3)的掃描是用光電方法(可能是用電—光偏轉(zhuǎn)器或根據(jù)其他原理的偏轉(zhuǎn)器)實現(xiàn)的。電磁輻射的調(diào)制，激光二極管7，以及偏轉(zhuǎn)器12的工作，是通過一個自動跟蹤控制器14的集成電路來同步的。在偏轉(zhuǎn)器12中，對置的諧振器的頻率和幾何參數(shù)是根據(jù)依照標準過程計算的偏轉(zhuǎn)器12的聲光特性而選擇的。諧振器參數(shù)決定了一個聲波的周期和波長，它們應該可與輻射波的波長相比較，即為相應于一個頻率為500—1000MHz的激勵頻率的大約0.8—1.6微米。諧振器頻帶的選擇適當?shù)乜紤]到了激光衍射波束不足以達到所需角度時所需要的偏差。
讀取模式。在磁頭的光電部分進行的過程與記錄時發(fā)生的過程相似(不同處只是自動跟蹤控制器14輸入端的時鐘信號—該時鐘信號是從載體6來的)。在這個模式中，磁頭的電繞組4與重放信號的外部放大器的輸入相連并從載體6上的信息承載信號軌跡的場上感應電動勢EMF。
實現(xiàn)記錄/讀取模式的一般條件在于從寬度上限制在磁路2的部分5上的激光輻射17的光點大小。用作聚焦—準直裝置的光學元件9，10，11，提供了從1到10微米的激光輻射17的光點直徑或橢圓寬度(根據(jù)磁路2的指示寬度)。光學元件9，10，11的擴散技術(shù)的能力(通過屏障，如鈮化鋰，的氫交換)為特殊的dNe＝0.12的波和普通的dNo＝-0.004的波提供了一個相對折射率的步進改變。為了將激光二極管7的輻射17引入波導管平面，可能用一種廣泛熟知的方法，例如，臨界面(end—face)，衍射，等等。
以上所述的用于將信息記錄到和讀取于磁載體的方法以及一個用于實現(xiàn)該方法的磁頭，當其工作過程服從數(shù)學物理模擬時，對其技術(shù)性能的估價可以證明，與已知的標準相比，該方法是有效的和適于實用的。厚度小到0.1—1.0微米的薄膜磁路2使得亞微米線密度可高達1000—10,000線/毫米，從而使1微米的虛擬間隙區(qū)，其表面密度可高達每平方毫米10Mbit，因此在一個VHS盒帶的標準錄音帶上，信息空量可高到超過10Tbit(10,000,000,000,000bit)。虛擬間隙的掃描速度可以達到1000米/秒(考慮到熱循環(huán)以及實際上在磁帶和磁頭間沒有磨損)，這樣就得到了一個非常高的信息流速率(高達500Mbit/秒)，這是其它掃描方法所得不到的。因為快速局部加熱和必需的熱斑掃描是通過激光二極管7加上應用了聲一光偏轉(zhuǎn)器的方法實現(xiàn)的，并且在集成壓電平面光導管中，用平面衍射技術(shù)制成了線性光學元件，因此可以理解這是該裝置的新功能能力與高可制造性的結(jié)合。磁頭裝置有自動跟蹤控制器的單片微電路，該控制器用來控制偏轉(zhuǎn)器的諧振器，以便保證載體向前移動，反向或停止時，間隙逐線掃描。
下文給出的是一個在用于記錄和讀取信息的現(xiàn)代國際標準中給出的基本指標與上文所述的方法的基本指標的對照表。
工業(yè)應用性本發(fā)明可用于計算機技術(shù)，專業(yè)用及家庭用錄音錄像設備，帶有圖象信息恢復的雙向有線電視系統(tǒng)(交互式電視)。
上述發(fā)明能夠提供展望中的用于在大容量系統(tǒng)以及高清晰度電視的數(shù)字記錄系統(tǒng)中進行視頻信息的數(shù)字記錄的技術(shù)方法。所提出的系統(tǒng)是為標準磁載體上的操作設計的，同時還被賦予了高的設計、操作和耗費特性，上述系統(tǒng)也可以用作具有塊尋址方式隨機存取的外部海量存儲裝置和在檔案存儲中具有指定格式的外部海量存儲裝置。該方法的主要原理的運用有希望用來實現(xiàn)信息磁盤存儲裝置，該裝置有提高了的線密度，有一種所需要的線跟蹤質(zhì)量以及超快的隨機存取速度，同時有希望用于其它裝置，這些裝置的逐個上述參數(shù)，可能會超過用于記錄、存儲和讀取信息的光盤和磁光盤類型的裝置。這可以通過使用克服了直射光學系統(tǒng)所固有的確定的有間隙衍射限制的磁頭的主要原理而得到。
權(quán)利要求
1.一種用于將信息記錄到和讀取于一個磁載體的方法，其特征在于，一個磁頭的磁路(2)的面向載體(6)的區(qū)域(5)被一個定向磁輻射(17)所作用，從而以虛擬間隙C的形式形成磁回路(2)的該區(qū)域(5)的磁導的局部可逆擾動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其特征在于電磁輻射(17)掃描了磁路(2)的面向載體(6)的大致平行于其表面的區(qū)域(5)。
3.一個用于將信息記錄到和讀取于磁載體的磁頭，包括一個帶有一個波導管(8)的電磁輻射(17)的源和用具有可清晰限定的熱磁效應的磁材料制成的閉合磁路(2)，該磁路(2)的一個部分(3)被一個電繞組(4)所環(huán)繞，其另一部分(5)面向載體(6)并與波導管(8)相聯(lián)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中的磁頭，其特征在于使用了一個可調(diào)制激光二極管(7)作為電磁輻射(17)的源，波導管(8)被制成一個寬度不小于磁路(2)的面向載體(6)的部分(5)的長度的平面并且包括一個聚焦元件(9，10，11)和一個掃描元件(12)，磁路(2)被制成一個閉合的薄膜框形式，其一邊大致與載體表面平行地面向載體(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的磁頭，其特征在于安裝有一個自動跟蹤控制器(14)，該控制器的輸出與激光二極管(7)、掃描元件(12)和電繞組(4)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4、5的磁頭，其特征在于使用了一個聲一光偏轉(zhuǎn)器作為掃描元件(12)。
全文摘要
本發(fā)明與信息存儲有關(guān)。一種用于將信息記錄到和讀取于磁載體的方法在于，一個磁頭的磁路(2)的面向載體(6)的部分(5)被定向磁輻射作用，從而以虛擬間隙的形式形成磁導的局部可逆擾動。用于實現(xiàn)上述方法的磁頭包括一個電磁輻射源(7)和一個用具有可清晰限定的熱磁效應的磁材料制成的閉合磁路(2)。磁路(2)的一個部分(3)被一個電繞組(4)所環(huán)繞，其另一部分(5)面向載體(6)并通過波導管(8)與電磁輻射源(7)相聯(lián)系。
文檔編號G11B5/02GK1119048SQ94191438
公開日1996年3月20日 申請日期1994年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月30日
發(fā)明者埃尼萊尼斯·羅曼·伊高爾維奇, 埃尼萊尼斯·伊高爾·斯坦尼斯拉沃維奇 申請人:埃尼萊尼斯·羅曼·伊高爾維奇, 埃尼萊尼斯·伊高爾·斯坦尼斯拉沃維奇