包括磁光元件的扫描头和包括该 扫描头的扫描装置 本发明涉及一种带有扫描头工作面的扫描头，该扫描头包括一些磁通控制元件和磁光元件。
本发明进一步涉及一种扫描装置，该扫描装置包括带有磁光元件的扫描头、光源、用以将光源产生的偏振光束引向磁光元件的光路，以及用于测量该光束由磁光元件反射后所发生变化的检测器。
这种扫描头和扫描装置，可以从EP-A 0,436,424中了解到，在此被结合作为参考。已知的扫描头包括扫描头工作面，它带有磁光传感器特别是克尔效应传感器，并被用来从磁带上读取沿纵向记录的信息。该扫描头还有带一些磁通控制器的磁回路，磁通控制器之一被用作克尔效应传感器。在扫描装置工作时，克尔效应传感器由倾斜入射的偏振光束照射。经反射后此光的偏振方向由于磁光克尔效应而发生旋转，这种克尔效应旋转取决于磁光传感器中的磁化方向。其结果是被反射的光束包含了与磁化方向变化相对应的信息，而且这种磁化方向变化是在传感器中发生的，并且是由从磁带发出的变化的磁通量引起的。
在已知扫描头的这种结构中，克尔效应传感器是由也被用作磁通控制器地传感层构成的。其缺点在于相关的膜层会遇到严格的磁和磁光方面的要求。这就需要相对于既构成克尔效应传感器又构成磁通控制器的该层的材料和厚度的选择采取折衷。
此已知扫描头利用的是纵向克尔效应。为此目的，它要求入射光束与克尔效应传感器法线间构成的约60°的角度。为了达到这一点而不使磁通控制器和扫描头工作面之间的角度不希望地那样小，需要让光束从扫描头-磁带表面上反射。这种做的缺点在于该表面应当配备适当的涂层，以减轻由于扫描头-磁带波动(例如距离变化)产生的噪声。磁通控制器和扫描头工作面间角度小的另一个缺点在于，对于同样的有效空隙长度来说，存在比较大的磁通量损耗。
本发明的目的在于按照这样一种方式改进开头一节限定的扫描头，使上述缺陷不复存在。
根据本发明的扫描头，其特征在于，磁光元件被配置在在磁通控制元件之间伸展的空隙平面内。
在根据本发明的扫描头中，两个重要的功能，即控制磁通量和检测磁通量的变化，是彼此分开的，以使两种功能相互独立地最优化。本发明的扫描头中使用的磁通控制元件和转换元件的结构，其进一步的显著优点在于，扫描过程中磁通量至少能够基本上垂直于磁光元件取向，因而使极克尔效应能被利用。该效应比已知扫描头中所用的纵向效应要高出若干倍。
在根据本发明的扫描头中，其中的磁光元件是根据位于磁通控制元件之间的空隙平面伸展的，由于有可能利用至少基本上垂直于磁光元件入射的光束(特别是激光束)故不再需要来自扫描头/信息介质表面的反射光束。
根据本发明的扫描头，最好是通过公知技术制造的薄膜磁头。磁光元件和磁通控制元件，可以通过真空沉积、溅射和/或其它工艺方法作为膜层形成在基片上。
根据本发明的扫描头的实施例，其特征在于至少一个磁通控制元件的与磁光元件相对的部分为光学透明的。应当指出的是，光学透明被理解为是指，入射在此磁通控制元件光学透明部分上的光束的令人满意的比例能够被透过。
此光学透明部分，可以通过使用薄的软磁金属层得到，厚度最好约在5和50nm之间。这种金属层，例如NiFe，CoZrNb或FeNbSi，是半透明的，因而非常适合。另一种可能性是使用氧化物材料的磁通控制器，例如MgZn铁氧体或者石榴石。由石榴石构成的一组材料，非常适合作磁通控制元件。它们具有适合的磁和机械性能，且对长波可见和近红外光谱区的光是足够透明的。适合的材料，是由NiColas等人在《IEEE Transactions onMagnetics》，Vol.Mag.b，No.3，1970，9，pp.608-610中描述的掺杂了Y3Fe5O12的ColSi，在此被结合作为参考。其它适合的石榴石是，例如Pascard等人在《Journal of Magnetism and MagneticMaterials》125(1993)，L23-28中提到过的，在此被结合作为参考。作为磁光元件可以使用，例如具有显著的克尔效应的PtMnSb的多晶材料层或Colpt的多层膜，或者具有显著的法拉第效应的Co铁氧体层。
在上述实施例中，入射光束在工作时至少可以基本上垂直于光学透明部分取向，因此并不需要从扫描头-磁带或者扫描头-磁盘的表面上反射。与此连带在一起，有可能使磁通控制元件和扫描头工作面之间的角度基本上为90°，其所具有的优点是使对所需要的有效空隙长度的磁通量损耗为最小。
应当指出的是，EP 0,472,188(在此被结合作为参考)描述了一种带有环形磁轭的磁头，具有相对磁记录介质配置的第一空隙，以及相对磁记录介质配置并与其相距一定距离的第二空隙。通过平行于磁轭的主要表面或者沿着磁轭的外围伸展的能够垂直磁化的磁光层桥接此第二空隙。所以，该磁光层完全处在此环形磁轭的外侧，搭接界定第二空隙两磁轭部分。在进行扫描时，此已知的磁头则以垂直于该磁光层表面的磁场分量显示出在第二空隙附近的杂散磁场或者漏磁场。该磁场分量的方向取决于磁记录介质的磁化状态。为了检测层中磁化方向的变化，一线偏振的光束在第二空隙的相反一侧被投影到该层上，光束之一经受到第一极克尔效应旋转，另一光束经受到与第一旋转相反的第二极克尔效应旋转。磁化方向的变化可以由两旋转之差来确定。此已知磁头的缺点在于，仅一部分受磁轭控制的磁通量能够垂直切割该磁光层，其结果是使效率比较低。其它缺点在于，该磁头的结构不适合同时读取两条或更多条磁路。此外，从工艺的观点看，该磁头的结构是不适宜的，特别是模过磁轭主平面伸展的那些空隙，难以通过薄膜技术来制做。
根据本发明的扫描头实施例，其特征在于，磁光元件至少与上述磁通控制元件之一密切接触。这就造成与磁光元件垂直的磁通分量比较大的变化，也就是通过极克尔效应进行检测的最佳条件。最好将磁光元件配置在两个磁通控制元件之间且与其密切接触，最好是直接接触。在这种情况下，扫描过程中的退磁作用仅为最小，以致于垂直磁分量的最大变化可以发生。这是因为密切接触使由于磁光元件和磁通控制元件间存在空隙造成的磁阻减至最小。
根据本发明的扫描头实施例，其特征在于，两个磁通控制元件和磁光元件邻接在扫描头的工作面上。磁光元件被配置在上述两个磁通控制元件之间的这种实施例，具有高效率，此外还能达到高灵敏度。本实施例另外一个优点在于，许多狭窄的信息磁路可被同时扫描，而不需要为此目的配置的特殊结构的磁通控制元件。
如果最后提到的实施例在其磁光元件和磁通控制元件之间留有空隙，而且磁光元件具有足够的面内导磁率，则此扫描头可被用作差分传感器。现在可检测大的面内磁化强度变化，实质上至少可以通过纵向克尔效应进行。在类似情况下，被扫描介质部分中的定向磁化是面向上述间隙的，这种结构的扫描头可以进行差分，因为磁光元件和磁通控制元件之间的两条空隙能够产生出通过磁光元件的定向相反的磁通量。
根据本发明的扫描头实施例，其特征在于，两个磁通控制元件邻接在扫描头工作面上，而且磁光元件配置在距该扫描头工作面的一定距离处。在空隙平面伸展在上述两磁能控制元件之间的这种实施例中，在扫描过程中，磁光元件不再与被扫描的介质机械接触。这种做的优点在于，扫描头不受由于温度波动造成的噪声影响，而且这种温度波动是在磁光传感器和扫描介质之间接触的情况下产生的。其进一步的优点在于，磁光元件不会受到磨损，特别是由于记录介质(如磁带)通过扫描头运动时产生的磨损。
根据本发明的扫描头实施例，其特征在于，与扫描头工作邻接的磁通控制元件之一的一部分，即在扫描头工作面和磁光元件之间的距离上跨接且与扫描头工作面处在一定距离的部分，其所具有的形状是离开邻接在扫描头工作面上的另一个磁通控制元件凸起的。该实施例能够防止扫描头工作面和磁光元件之间的磁通量从一个磁通控制元件跨接到另一个磁通控制元件上，产生更高的效率。
根据本发明的扫描头实施例，其特征在于，邻接在扫描头工作面上的两个磁通控制元件，仅在距扫描头工作面一定距离处的磁光元件的附近相互搭接。此实施例的一个重要优点在于，磁光元件的所有尺寸的选择都与转换或者扫描空隙的宽度无关。而且，本实施例对于磨损的敏感性低，且对小的磁路宽度保持令人满意的效率。此外，可以通过薄膜技术或者传统工艺为扫描头配置绕组。
根据本发明的扫描实施例，其特征在于：两个磁通控制元件邻接在扫描头的工作面上，空隙平面则伸展在邻接在扫描头工作面上的两个磁通控制元件(作一方)和位于距扫描头工作面一定距离的另一磁通控制元件(作另一方)之间，而且磁光元件被配置在与邻接在扫描头工作面上的两磁通控制元件之间的空隙相对处。本实施例的优点在于，可以使用不带任何附加反射元件的光路，因为磁光元件是平行或者至少是基本上平行于被扫描的介质伸展的。此外，该扫描头还为利用差分光检测提供了可能性。其进一步的优点在于可以达到高的磁效率。此外，可以通过石印技术，简单地向扫描头提供一所需要的方位角。
根据本发明的扫描头实施例，其特征在于两个磁通控制元件之间伸展有绕组。该绕组可以包括一或多个例如金或者铜质的写入和/或偏磁圈。如果磁通控制元件之一具有远离另一磁通控制元件凸块的形状，在这方面也还是有利的。根据本发明的措施，能使扫描头的写入功能与读出功能简单地结合在一起，不需要许多额外的掩模步骤。
根据本发明的扫描头适用于数字和模拟信号两者的检测，可被用于声频和/或视频以及/或者数据记录的磁路系统中，磁带和磁盘两者都适合用作记录介质。
本发明的进一步目的是改进绪言部分限定的那种类型的扫描装置。为此目的，根据本发明的扫描装置，包括带有扫描头工作面的扫描头，该扫描头包括一些磁通控制元件和磁光元件，磁光元件则被配置在在磁通控制元件之间伸展的空隙平面内；且此扫描装置进一步包括有光源，用于将此光源产生的偏振光束引向磁光元件的光路。以及用来测量由磁光元件反射后该光束变化的检测器。本扫描装置中使用的扫描头，乃是根据本发明的扫描头。借助于光束或者由光束形成的而且适合于覆盖所有列阵的磁光元件的线性光点，通过对磁光元件或者磁光元件阵列进行扫描，有可能经过光束和检测器读取、处理和记录储存在于被扫描介质的大量磁路中的信息。对于非常窄的磁路来说，这可以避免对电子处理器使用不能允许的大量接线。
现在将参照附图，通过实例对本发明作更详细地描述，其中：
图1是用图解法表示的本发明扫描头的第一个实施例；
图2是用图解法表示的第二个实施例；
图3是用图解法表示的第三个实施例；
图4是用图解法表示的第四个实施例；
图5A是用图解法表示的第五个实施例；
图5B是以按V-V线选取的侧视图表示的第五个实施例；
图6是用图解法表示的第六个实施例；
图7是用图解法表示的第七个实施例；以及
图8是用图解法表示的本发明扫描装置的实施例。
图1所示根据本发明的扫描头，带有接触面或者扫描头工作面1，用来与信息记录介质(其在本实例中是磁带2)配合，此记录介质能够沿X0方向通过工作面1运动。该扫描头包括第一磁通控制元件3a，以及与其平行伸展的第二磁通控制元件3b。第一磁通控制元件3a可作为铁氧体基片来构成，例如MnZn铁氧体或者NiZn铁氧体的基片，带有包括第二磁通控制元件的薄膜结构。第二磁通控制元件3b是光学透明的，且其在本实例中是与石榴石例如掺杂(Y3Fe5O12)的Co/Si制成的。此磁通控制元件3a和3b限定了在此两磁通控制元件之间伸展的空隙平面4。作为转换元件，该扫描头进一步包括磁光元件(MO元件)5，其横过扫描头工作面取向并且按照空隙平面4伸展在磁通控制元件3a和3b之间。在本实例中，MO元件是由与两个磁通控制元件3a及3b密切接触的Co/Pt多层膜构成的。
图2所示的本发明扫描头是一薄膜磁头，带有扫描头工作面11，它与可沿方向X1运动的磁带12相配合。该扫描头包括第一磁通控制元件13a、第二磁通控制元件13b以及在这两个磁通控制元件13a及13b之间伸展的磁光元件15，而且该磁光元件15例如是由FeNbSi多晶层构成的，具有高的面内导磁性和满足要求的纵向克尔效应。磁通控制元件13a及13b和MO元件15，与扫描头工作面11相邻接。第一磁通控制元件13a例如是CoZrNb合金。第二磁通控制元件13b例如是MnZn铁氧体。这种铁氧体具有令人满意的透光性，而且呈现出小的法拉第旋转。两个非磁隙般的空隙16a及16b，分别处在MO元件15和磁通控制元件13a以及13b之间，并且填充以氧化物材料(例如氧化铝或氧化硅)或者无法磁化的氮化物(如氮化硅)。
图3所示的本发明扫描头，带有扫描头工作面21，而且包括两个并列的磁通控制元件23a和23b以及磁光元件25。磁通控制元件23a及23b两者均从扫描头工作面21上伸出，并限定一个空隙平面24。MO元件25位于距扫描头工作面21距离d处，按照空隙平面24延伸且与两个磁通控制元件23a及23b密切接触，尤其是直接接触。至少两磁通控制元件23a及23b之一是光学透明的，由透明或者半透明的材料制成。MO元件是由呈现出磁光效应而尤其是极克尔效应的膜层构成的。在扫描头工作面21附近，磁通控制元件23a及23b限定了一条非磁扫描的或者转换的空隙27，其终止在扫描头工作面21上，而且是由例如氧化物材料(如氧化锆)构成的。
图4所示本发明的扫描头，包括终止在扫描头工作面31上的两个磁通控制器或者磁通控制元件33a及33b，以及位于距扫描头工作面31一定距离，且处于在磁通控制元件33a及33b之间伸展的空隙平面34内的磁光元件35。磁通控制元件33b上带有跨接在扫描头工作面31和MO元件35之间的间距上的部分33b1，其具有远离磁通控制元件33a凸起的形状。在扫描头工作面31附近，磁通控制元件33a及33b界定一非磁的转换空隙37，是由例如氧化硅的绝缘层构成的。非磁材料38，例如感光性树脂，特别是聚合物，处在该绝缘层和凸起部分33b1之间。
图5A及5B所示的本发明扫描头，带有扫描头工作面41，用以与可沿方向X4通过该扫描头工作面41运动的信息记录介质42相配合。该扫描头包括邻接在扫描头工作面41上的两个磁通控制元件43a及43b，其沿横过图面方向看上去，只在位于距扫描头工作面41一定距离的区域41是相互搭接的。磁光元件45位于其中的空隙平面44，是在磁通控制元件43a及43b的搭接部分43a1和43b1之间伸展的，MO元件则与上述搭接的部分43a1和43b1密切接触。至少这两部分43a1和43b1之一是光学透明的。磁通控制元件43a及43b在扫描头工作面41处界定一非磁的转换间隙47。
图6所示本发明的薄膜扫描头，包括两个磁通控制元件53a1和53a2，它们界定一间隙57，特别是转换间隙，并且形成扫描头工作面51。信息记录介质52例如磁盘或者磁带，可以沿X5方向运动通过扫描头工作面51。该扫描头还包括另一磁通控制元件53b，其距该扫描头工作面51一定距离且与之平行伸展。磁光元件55配置在其中的间隙平面54，伸展在磁通控制元件的两个元件53a1和53a2(作为一方)和磁通控制元件53b(作为另一方)之间。因而，MO元件55被夹在磁通控制元件的两个元件53a1和53a2(作为一方)和磁通控制元件53b(作为另一方)之间，从而被配置成与间隙57相对。磁通控制元件53b是光学透明的，而且是由适合的例如氧化物材料(如MgZn铁氧体)或石榴石(如掺杂(Y3Fe5O12)的ColSi)制成的。
图7所示本发明的扫描头，具有扫描头工作面61，并且包括第一磁通控制元件63a、第二磁通控制元件63b、磁光转换元件65，以及例如金或者铜质绕组形式的电感转换元件70。与扫描头工作面61邻接的两个磁通控制元件63a及63b当中的磁通控制元件63b带有向外凸起的部分63b1。电感元件70包括一或多个圆盘式绕组，被插在凸起部分63b1和面对的磁通控制元件63a之间。电感元件70可被安排在构成转换空隙67的薄绝缘层上面靠近扫描头工作面，并可用绝缘材料68(例如聚合物或者氧化物)与磁通控制元件63b绝缘。
可以提供一偏磁绕组来替代或者附加在该电感元件70上。所表示的扫描头可以通过本身已知的薄膜技术来制造，能从磁通控制元件63a开始，在其上形成薄膜结构来实现，此薄膜结构则包括MO元件65、电感元件70和磁通控制元件63b。
图8所示本发明的扫描装置，包括本发明的扫描头。已参照图1至7全面地描述过的本发明的扫描头只图解表示在图8中，图中编号为80。所表示的扫描头80有扫描头工作面81，磁记录介质82(在本实例中为磁带)可以沿X8方向通过该扫描头工作面移动。该扫描头80包括磁光元件或传感器85，它被插在由转换间隙87隔开的一对磁通控制元件83a1及83a2(作为一方)和光学透明的磁通控制元件83b(作为另一方)之间。
该扫描装置进一步包括光源90尤其是激光器单元、光路和检测器91。光路则包括用于将光源90发出的光束聚焦在MO元件85上的聚焦透镜92。此光路还可包括准直透镜，如果光源并非偏振光还包括偏振片。在扫描时，尤其是读出通过的信息记录介质82时，由光源发出的光束基本上垂直地入射到MO元件85上，并在其上形成圆形或伸长的光点。此光束从MO元件85反射之后，MO元件85中的磁化模式，被成象在安排在检偏器93后面的检测器91上。被反射光束的偏振方向，在通过的信息介质82中变化的磁化强度影响下将发生变化，在检测器91上面产生强度变化。信息记录介质82携带的信息，可以通过适当的公知电子设备再现出来，尤其是变成可听的或者可视的。
应当指出的是，本发明并不局限于此处公开的示范性的实施例。例如，借助于不同于这里提到过的其它适合材料，仍有可能构成磁光传感器或者透明的磁通控制元件。