JP3009805B2 - Recording and playback device - Google Patents

Recording and playback device

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JP3009805B2
JP3009805B2 JP5078186A JP7818693A JP3009805B2 JP 3009805 B2 JP3009805 B2 JP 3009805B2 JP 5078186 A JP5078186 A JP 5078186A JP 7818693 A JP7818693 A JP 7818693A JP 3009805 B2 JP3009805 B2 JP 3009805B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大容量、高密度の記録
再生装置とこの記録再生装置に使用される画像処理装置
とに関し、特に、プローブで記録媒体表面を2次元走査
して得られる読み出し信号を画像データとみなしてこの
画像データから記録情報を抽出する記録再生装置と、こ
の記録再生装置に使用され他の信号成分に影響を与える
ことなく画像データ中のインパルス雑音を除去できる画
像処理装置とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large-capacity, high-density recording / reproducing apparatus and an image processing apparatus used for the recording / reproducing apparatus, and more particularly to a recording medium obtained by two-dimensionally scanning the surface of a recording medium with a probe. A recording / reproducing apparatus for extracting read information from image data by regarding a read signal as image data, and an image processing apparatus used in the recording / reproducing apparatus capable of removing impulse noise in the image data without affecting other signal components Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、記録装置におけるデータの記録容
量はますます大きくなる傾向にあり、このため、単位記
録ビットの大きさをさらに小さくし、かつ記録ビットの
密度をさらに高めることが必要になっている。例えば、
光記録によるディジタルオーディオディスクでは、単位
記録ビットは1μm2程度にまで小さくなっている。
2. Description of the Related Art In recent years, the recording capacity of data in a recording apparatus has been increasing. Therefore, it is necessary to further reduce the size of a unit recording bit and further increase the recording bit density. ing. For example,
In a digital audio disk using optical recording, the unit recording bit is reduced to about 1 μm 2 .

【0003】一方、最近、物質の表面や表面近傍の電子
構造を直接観察することのできる走査型トンネル顕微鏡
(Scanning Tunneling Microscope;以下STMと略記
する)が開発され、単結晶、非晶質を問わず高い分解能
での実空間像の測定ができるようになった。STMは、
媒体(試料)に対して電流による損傷を与えることなく
低電力で観察できるという利点も有し、さらに、超高真
空中のみならず大気中や溶液中での測定が可能であり、
種々の材料に対して用いることができる。このため、S
TMは広範囲への応用が期待されている。
On the other hand, recently, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) capable of directly observing the electronic structure on or near the surface of a substance has been developed. The real space image can be measured with high resolution. STM is
It has the advantage that it can be observed at low power without damaging the medium (sample) due to electric current, and it can be measured not only in ultra-high vacuum but also in the air and in solution,
It can be used for various materials. Therefore, S
TM is expected to be applied to a wide range.

【0004】STMは、先端の尖った金属の探針(プロ
ーブ電極)と導電性物質との間に電圧を加えて両者を1
nm程度の距離にまで接近させると両者間にトンネル電
流が流れることを利用している。この電流は、両者間の
距離変化に非常に敏感である。したがって、トンネル電
流あるいは両者の平均的距離を一定に保つような制御を
行いながら探針を面内方向に走査することにより、実空
間での表面情報を得ることができる。この際、面内方向
の分解能は0.1nm以上である。
In STM, a voltage is applied between a metal probe having a sharp tip (probe electrode) and a conductive substance to cause both of them to become one.
Utilizing the fact that a tunnel current flows between them when approaching a distance of about nm. This current is very sensitive to distance changes between them. Therefore, surface information in the real space can be obtained by scanning the probe in the in-plane direction while performing control so as to keep the tunnel current or the average distance between the two constant. At this time, the resolution in the in-plane direction is 0.1 nm or more.

【0005】このSTMの原理を応用し、記録媒体とし
て、電圧−電流のスイッチング特性に対してメモリ効果
を持つ材料、例えばπ電子系有機化合物やカルコゲン化
物などの薄層膜などを用いれば、単位記録ビットの大き
さが0.01μm2である情報記録が可能となる。このよ
うな記録媒体を構成する材料は、例えば、特開昭63−
161552号、同161553号公報などに開示され
ている。また、電子ビーム、光などの電磁波を用いて媒
体の表面形状や表面状態を変化させる手法を用いれば、
そのビームの集束度などの限界から単位記録ビットは大
きくなるものの、現状の光記録と同等の記録密度での情
報の記録再生を行うことができる。
By applying the principle of the STM and using a material having a memory effect on voltage-current switching characteristics, for example, a thin film of a π-electron organic compound or chalcogenide as a recording medium, the unit is It is possible to record information having a recording bit size of 0.01 μm 2 . The material constituting such a recording medium is disclosed in, for example,
Nos. 161552 and 161553. In addition, if a method of changing the surface shape or surface state of the medium using an electromagnetic wave such as an electron beam or light is used,
Although the unit recording bit becomes large due to the limit such as the degree of convergence of the beam, recording and reproduction of information can be performed at the same recording density as the current optical recording.

【0006】しかし、このような高密度での記録再生を
ある程度以上の面積の範囲にわたって行う場合、記録媒
体の基板の凹凸などに起因する記録媒体表面の凹凸によ
る雑音が、再生信号のS/Nや誤り率などを悪化させる
ため、記録の高密度化、大容量化に対する大きな障害と
なっている。記録媒体表面の物理的な凹凸を低減するた
めに、マイカ(雲母)などの劈開面に金(Au)薄膜を単
結晶成長させ、この平滑面に記録層を形成することがで
きる。しかしこのような基板を用いた場合、直径10n
m以下すなわち記録ビットサイズと同程度の大きさの基
板凹凸は通常ほとんど発生しないものの、原子オーダで
のステップ(段差)や尾根(溝とは逆の形状)などによ
って記録ビットの形状が変化し、これによって信号のS
/Nや誤り率の悪化がもたらされてしまう。
However, when such high-density recording / reproducing is performed over a certain area or more, noise due to irregularities on the surface of the recording medium due to irregularities on the substrate of the recording medium, etc., causes the S / N ratio of the reproduced signal. And the error rate are deteriorated, which is a major obstacle to increasing the recording density and capacity. In order to reduce physical irregularities on the surface of the recording medium, a gold (Au) thin film can be monocrystal-grown on a cleavage surface such as mica (mica), and a recording layer can be formed on this smooth surface. However, when such a substrate is used, a diameter of 10 n
m, that is, substrate irregularities of the same order of magnitude as the recording bit size usually hardly occur, but the shape of the recording bit changes due to steps (steps) and ridges (shape opposite to the groove) in the atomic order, This gives the signal S
/ N and an error rate are deteriorated.

【0007】これまでの記録再生装置の中には、記録媒
体に記録された信号情報を2次元的な広がりをもつ画像
データとみなしてこの画像データから記録ビット領域の
みを抽出する画像処理装置を設けることによって、記録
ビット読み出し時のS/Nを向上させたものがある。こ
の画像処理装置は、画像データを2次元平面上に定義さ
れた関数とみなし、2次元平面の各位置に対応する関数
の全曲率と平均曲率とを計算することによって、記録ビ
ット領域のみを抽出しようとする。各画素近傍の全曲率
と平均曲率は、当該画素近傍の後述する第1基本量と第
2基本量とを計算して求めることができる。そして、こ
れら曲率の符号から当該画素が記録ビット領域に属する
点かどうかの判断を行うことができ、記録ビット領域の
抽出を行うことができる。ここで、第1および第2基本
量はそれぞれ局所的な量であり、したがって、画素数に
依存せずに高度な並列処理を行うことが可能である。
Some of the conventional recording / reproducing apparatuses include an image processing apparatus which regards signal information recorded on a recording medium as image data having a two-dimensional spread and extracts only a recording bit area from the image data. In some cases, the S / N at the time of reading a recording bit is improved by providing such an arrangement. This image processing apparatus extracts image data only as a function defined on a two-dimensional plane and calculates only the recording bit area by calculating the total curvature and the average curvature of the function corresponding to each position on the two-dimensional plane. try to. The total curvature and the average curvature in the vicinity of each pixel can be obtained by calculating a first basic amount and a second basic amount described later in the vicinity of the pixel. Then, it is possible to determine from the signs of these curvatures whether or not the pixel is a point belonging to the recording bit area, and to extract the recording bit area. Here, the first and second basic amounts are local amounts, respectively, and therefore, it is possible to perform advanced parallel processing without depending on the number of pixels.

【0008】STM応用技術を用いた場合にせよ、電子
ビームや光などを用いて媒体表面の形状・状態を変化さ
せる場合にせよ、記録ビットの形状は単峰状であると考
えられる。より具体的にいえば、1つ記録ビットについ
て極大値がただ1つ存在し、その位置から離れるに従っ
て単調減少するような形状である。このような記録ビッ
トは、少なくとも極大値の周辺では楕円的点によって構
成されていると考えられる。これに対し、記録ビットと
は無関係であるステップや尾根は、これらが面内方向の
ある方向に対して直線状であるとすると、放物的点で構
成されていると考えられる。図7(a)〜(c)は、それぞ
れ、尾根91、ステップ92、記録ビット93の形状を
示す模式斜視図である。
Regardless of whether the STM application technique is used or the shape and state of the medium surface are changed using an electron beam or light, the shape of the recording bit is considered to be unimodal. More specifically, the shape is such that there is only one maximum value for one recording bit, and monotonically decreases as the position moves away from that position. It is considered that such recording bits are constituted by elliptical points at least around the maximum value. On the other hand, steps and ridges that are irrelevant to the recording bit are considered to be composed of parabolic points if they are linear with respect to a certain in-plane direction. FIGS. 7A to 7C are schematic perspective views showing the shapes of the ridge 91, the step 92, and the recording bit 93, respectively.

【0009】以下、上述した曲率と空間の局所的性質と
の関係について、詳しく説明する。各点における全曲率
Kを利用すると、空間の局所的性質は次のように分類さ
れる。すなわち、(1)K>0であれば、楕円的点(elipt
ic point)、(2)K=0であれば、放物的点(parabolic
point)、(3)K<0であれば、双曲的点(hyperbolic
point)である。
Hereinafter, the relationship between the curvature and the local property of the space will be described in detail. Using the total curvature K at each point, the local properties of the space are classified as follows. That is, (1) If K> 0, an elliptical point (elipt
ic point), (2) If K = 0, parabolic point (parabolic
point), (3) If K <0, hyperbolic point (hyperbolic
point).

【0010】ここで、記録ビット領域に属する点は楕円
的点、ステップや尾根に属する点は放物的点であるの
で、全曲率が正であるか否かによって、その点が記録ビ
ット領域かどうかを判断することができる。また、楕円
的点のうち上に凸の曲面は平均曲率H<0であり、下に
凸の曲面は平均曲率H>0であるから、記録ビット領域
の抽出だけでなく、その向きも判断することができる。
Here, the points belonging to the recording bit area are elliptical points, and the points belonging to steps and ridges are parabolic points. Therefore, whether the point is a recording bit area depends on whether the total curvature is positive or not. You can judge whether. Also, among the elliptical points, the upwardly convex curved surface has an average curvature H <0, and the downwardly convex curved surface has an average curvature H> 0. Therefore, not only the extraction of the recording bit area but also the orientation thereof is determined. be able to.

【0011】全曲率K、平均曲率Hは、次の(1),(2)式
で与えられる。
The total curvature K and the average curvature H are given by the following equations (1) and (2).

【0012】[0012]

【数1】 ただし、E,F,Gは第1基本量、P,Q,Rは第2基本量
と呼ばれる量で、それぞれ次の式(3)〜(8)によって与え
られる。
(Equation 1) However, E, F, and G are first basic quantities, and P, Q, and R are quantities called second basic quantities, and are given by the following equations (3) to (8), respectively.

【0013】[0013]

【数2】 ただし、xvvはvによるxの2階微係数、xuはuによ
るxの1階微係数を示しており、他も同様である。とこ
ろで、ここで議論しているように、2次元平面上に定義
された関数としての画像を扱う場合には、x=u,y=
v,z=f(x,y)としてよい。このため、第1および
第2基本量を表す式(3)〜(8)は、以下のように書き換え
られる。
(Equation 2) However, x vv 2 order differential coefficient of x by v, x u denotes the 1 order differential coefficient of x by u, the other is the same. By the way, as discussed here, when treating an image as a function defined on a two-dimensional plane, x = u, y =
v, z = f (x, y). Therefore, the expressions (3) to (8) representing the first and second basic quantities can be rewritten as follows.

【0014】[0014]

【数3】 式(1),(2)に式(9)〜(14)を代入することにより、全曲率
K、平均曲率Hは、次の式(15),(16)によって得られ
る。
(Equation 3) By substituting Expressions (9) to (14) into Expressions (1) and (2), the total curvature K and the average curvature H are obtained by the following Expressions (15) and (16).

【0015】[0015]

【数4】 上記の全曲率Kと平均曲率Hは、局所的な量であるか
ら、インパルス雑音のように急激に変化する雑音には影
響されやすく、したがって、上記処理を行う場合にイン
パルス雑音の除去を行うことは必要不可欠な前処理であ
る。この際、全曲率と平均曲率が変化するような画像処
理を前処理として施してはならない。
(Equation 4) Since the total curvature K and the average curvature H are local amounts, they are easily affected by rapidly changing noise such as impulse noise. Therefore, it is necessary to remove impulse noise when performing the above processing. Is an indispensable pretreatment. At this time, image processing that changes the total curvature and the average curvature must not be performed as preprocessing.

【0016】画像データの前処理においてインパルス雑
音を除去する方法として、メディアンフィルタが有効で
あることが従来から知られている。例えば、マスクのサ
イズが5×5画素のメディアンフィルタは、画素fi,j
について、i−2≦k≦i+2,j−2≦l≦j+2の
範囲にある画素のうち、ちょうど(ij−1)/2+1
番目に大きい画素の値で画素fi,jを更新する処理を行
う。
It has been known that a median filter is effective as a method for removing impulse noise in preprocessing of image data. For example, a median filter with a mask size of 5 × 5 pixels has a pixel f i, j
Of the pixels in the range of i−2 ≦ k ≦ i + 2, j−2 ≦ l ≦ j + 2, (ij−1) / 2 + 1
A process for updating the pixel fi , j with the value of the second largest pixel is performed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像デ
ータへの前処理としてメディアンフィルタを使用した場
合、このフィルタによる不変集合族がステップであるた
め、すべての形状をステップに近づけるように変形して
しまう。したがって、メディアンフィルタによって、記
録ビットの特徴量が変形してしまうという問題点があ
る。
However, when a median filter is used as pre-processing for image data, since the invariant set family by this filter is a step, all shapes are deformed so as to be close to the step. . Therefore, there is a problem that the feature amount of the recording bit is deformed by the median filter.

【0018】本発明の目的は、全曲率や平均曲率などを
変形させることなくインパルス雑音を信号から除去でき
る画像処理装置を備えた記録再生装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a recording and reproducing apparatus having an image processing equipment capable of removing impulse noise from the signal without deforming the like total curvature and mean curvature.

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】 本発明の記録再生装置
は、記録媒体に対向して設けられたプローブ電極と、前
記プローブ電極と前記記録媒体との間に電圧を印加する
電圧印加手段と、前記プローブ電極と前記記録媒体とを
相対的に変位させる変位手段と、前記相対的な変位に応
じ前記プローブ電極と前記記録媒体との間の物理相互作
用に基づいて前記記録媒体から少なくとも情報の再生を
行う再生手段と、前記再生手段からの再生信号を前記相
対的変位に基づく2次元の画像データとみなして前記再
生信号から雑音を除去する画像処理手段とを有する記録
再生装置において、前記画像処理手段が、前記画像デー
タの注目画素の近傍の画素の値のエントロピ値を計算す
る計算手段と、前記エントロピ値に基づいて前記注目画
素の値を更新する更新手段と、前記更新を行ったのちの
画像の各画素について、当該画素近傍での全曲率と平均
曲率とを求める曲率算出手段とを有する。
According to the present invention, there is provided a recording / reproducing apparatus comprising: a probe electrode provided to face a recording medium; voltage applying means for applying a voltage between the probe electrode and the recording medium; Displacement means for relatively displacing the probe electrode and the recording medium; and reproducing at least information from the recording medium based on a physical interaction between the probe electrode and the recording medium according to the relative displacement. Wherein the image processing is performed by a recording / reproducing apparatus comprising: a reproducing unit for performing noise reduction; and an image processing unit for removing a noise from the reproduced signal by regarding a reproduced signal from the reproducing unit as two-dimensional image data based on the relative displacement. Means for calculating an entropy value of a value of a pixel near the pixel of interest in the image data; and updating the value of the pixel of interest based on the entropy value. Means, for each pixel of the image after performing the update, and a curvature calculating means for calculating a total curvature and average curvature in the pixel neighborhood.

【0021】[0021]

【作用】本発明では、画像データに存在する他の信号を
保存し、インパルス雑音だけを除去するために、2次元
平面上に定義された画像の各画素に対して、その近傍の
画素値から計算されるエントロピ値を元に、当該画素の
値を決定する。すなわち、画像データに対していわゆる
エントロピフィルタを作用させる。以下、エントロピフ
ィルタの構成法と作用について説明する。
According to the present invention, in order to preserve other signals existing in the image data and remove only the impulse noise, each pixel of the image defined on the two-dimensional plane is calculated from the pixel values in the vicinity thereof. The value of the pixel is determined based on the calculated entropy value. That is, a so-called entropy filter is applied to the image data. Hereinafter, the configuration method and operation of the entropy filter will be described.

【0022】2次元格子空間(i,j)∈Z2上に定義さ
れた関数としての画像fi,jに対して、fi,j内の画素の
値は、その近傍N(i,j)の画素の値fk,l[ただし
k,l∈N(i,j)]より、以下の式(17)〜(19)によっ
て計算されるエントロピεi,jを元に、次のような手順
で更新される。
For an image f i, j as a function defined on a two-dimensional lattice space (i, j) ∈Z 2 , the value of a pixel in f i, j is determined by the neighborhood N (i, j) ) Of the pixel f k, l [k, l∈N (i, j)], based on the entropy ε i, j calculated by the following equations (17) to (19), It is updated by a simple procedure.

【0023】[0023]

【数5】 インパルス雑音が存在する画素のエントロピεは0であ
るから、εi,j=0のとき、
(Equation 5) Since the entropy ε of a pixel having impulse noise is 0, when ε i, j = 0,

【0024】[0024]

【数6】 と画素fi,jを更新し、εi,j≠0のとき、fi,j=fi,j
と更新(すなわち画素の値を変化させない)すれば、イ
ンパルス雑音のみが除去されることになる。図6は、メ
ディアンフィルタとエントロピフィルタとのフィルタ特
性の違いを示す図である。図6(a)に示されるような入
力信号があった場合に、メディアンフィルタによれば図
6(b)に示すような信号が得られ、エントロピフィルタ
によれば図6(c)に示すような信号が得られる。この図
から、メディアンフィルタがインパルス雑音以外の信号
についてもその形状を変化させているのに対し、エント
ロピフィルタはインパルス雑音のみを除去することがわ
かる。したがって、エントロピフィルタは曲率の計算に
必要な局所的な形状を保存する。このようなエントロピ
フィルタを記録再生装置に応用すれば、記録ビット領域
の抽出が正確に行え、記録ビット読み出し信号のS/N
が向上し、誤り率が改善されることになる。
(Equation 6) And the pixel f i, j are updated, and when ε i, j ≠ 0, f i, j = f i, j
(That is, the pixel value is not changed), only the impulse noise is removed. FIG. 6 is a diagram illustrating a difference in filter characteristics between the median filter and the entropy filter. When there is an input signal as shown in FIG. 6A, a signal as shown in FIG. 6B is obtained by the median filter, and as shown in FIG. 6C by the entropy filter. Signal can be obtained. From this figure, it can be seen that the median filter changes the shape of signals other than impulse noise, while the entropy filter removes only impulse noise. Therefore, the entropy filter preserves the local shape required for calculating the curvature. If such an entropy filter is applied to a recording / reproducing apparatus, a recording bit area can be accurately extracted, and the S / N of a recording bit read signal can be improved.
And the error rate is improved.

【0025】[0025]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例の記録再生装置の
構成を示すブロック図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a recording / reproducing apparatus according to one embodiment of the present invention.

【0026】各構造部分を支えるためのインバー合金か
らなる構造体11が設けられている。この構造体11の
底面に、粗動制御機構5を介して記録媒体2が取り付け
られている。記録媒体2は、実際に情報が書き込まれる
ものであって、電流−電圧のスイッチング特性に対して
メモリ効果を有するスクリアリリウム−ビス−6−オク
チルアズレンをグラファイト基板上にラングミュア・ブ
ロジェット法(LB法)によって8層累積させたもので
ある。この記録媒体2に対向するように、プローブ電極
1が配置されている。
A structure 11 made of an Invar alloy for supporting each structural part is provided. The recording medium 2 is attached to the bottom surface of the structure 11 via the coarse movement control mechanism 5. In the recording medium 2, information is actually written, and sclarylium-bis-6-octylazulene having a memory effect on current-voltage switching characteristics is formed on a graphite substrate by the Langmuir-Blodgett method ( LB method). The probe electrode 1 is arranged so as to face the recording medium 2.

【0027】プローブ電極1は、記録再生に用いられる
ものであり、その先端には、記録再生の分解能を向上す
るためのタングステン針の先端を機械的研磨、電解研磨
をしたものを用いている。もちろん、プローブ電極1の
材質はこれに限られるわけではなく、例えば、Pt−I
r合金やPtなどでもよく、加工法もなんらこれらに限
定されるものではない。プローブ電極1は、微動制御機
構4を介して構造体11の上面内側に取り付けられてい
る。微動制御機構4は、円筒形圧電素子からなり、プロ
ーブ電極1を記録媒体2の面内方向(X,Y方向)およ
び記録媒体2−プローブ電極1間方向(Z方向)に微動
させるためのものである。通常の動作時において、プロ
ーブ電極1の先端と記録媒体2の表面との間隔は、トン
ネル電流が流れる程度のものとなっている。
The probe electrode 1 is used for recording and reproduction. The tip of the probe electrode 1 is obtained by mechanically polishing or electrolytic polishing the tip of a tungsten needle for improving the resolution of recording and reproduction. Of course, the material of the probe electrode 1 is not limited to this, for example, Pt-I
An r alloy, Pt, or the like may be used, and the processing method is not limited to these. The probe electrode 1 is attached to the inside of the upper surface of the structure 11 via the fine movement control mechanism 4. The fine movement control mechanism 4 is composed of a cylindrical piezoelectric element, and finely moves the probe electrode 1 in an in-plane direction (X, Y directions) of the recording medium 2 and in a direction between the recording medium 2 and the probe electrode 1 (Z direction). It is. During normal operation, the distance between the tip of the probe electrode 1 and the surface of the recording medium 2 is such that a tunnel current flows.

【0028】構造体11は、大粗動機構10を介して除
震台9の上に取り付けられている。除震台9は、記録再
生時の装置の振動による雑音を低減するためのものであ
り、大粗動機構10は、微動制御機構4および粗動制御
機構5の制御範囲外の大きさの制御を行うためのもので
ある。
The structure 11 is mounted on the anti-vibration table 9 via a large coarse movement mechanism 10. The anti-vibration table 9 is for reducing noise caused by vibration of the apparatus during recording / reproduction. The large-coarse movement mechanism 10 controls a size outside the control range of the fine-motion control mechanism 4 and the coarse-motion control mechanism 5. It is for doing.

【0029】−10V〜+10Vの範囲の任意の大きさ
のバイアス電圧をプローブ電極1と記録媒体2との間に
印加するための電圧印加装置8が設けられている。この
電圧印加装置8は、記録媒体2への情報の記録/再生/
消去を行うための電圧を発生する。このバイアス電圧に
よってプローブ電極1に流れる電流を検出して増幅する
電流増幅器3が、プローブ電極1に接続されている。ま
た、粗動制御機構5および微動制御機構4を制御し、プ
ローブ電極1を記録媒体2に対して任意に相対的に変位
させるための、XYコントローラ6が設けられている。
A voltage application device 8 for applying a bias voltage of an arbitrary magnitude in the range of -10 V to +10 V between the probe electrode 1 and the recording medium 2 is provided. The voltage application device 8 records / reproduces / reproduces information on / from the recording medium 2.
Generates a voltage for erasing. A current amplifier 3 that detects and amplifies a current flowing through the probe electrode 1 with this bias voltage is connected to the probe electrode 1. Further, an XY controller 6 for controlling the coarse movement control mechanism 5 and the fine movement control mechanism 4 and displacing the probe electrode 1 arbitrarily relative to the recording medium 2 is provided.

【0030】これらXYコントローラ6や電圧印加装置
8を制御し、さらに電流増幅器3の出力が入力する演算
装置が設けられている。演算装置7は、電流増幅器3の
出力をディジタル信号にするA/D変換器、各装置系を
制御するマイクロプロセッサ、記録媒体2上の後述する
位置基準メモリおよび記録信号をパターン認識しコード
化するためのプロセッサ、測定信号を画像信号とみなし
て記録ビット領域だけを抽出する画像処理部からなる。
画像処理部には、後述するように、エントロピフィルタ
が含まれている。
An arithmetic unit for controlling the XY controller 6 and the voltage application device 8 and for receiving the output of the current amplifier 3 is provided. The arithmetic unit 7 converts the output of the current amplifier 3 into a digital signal, a microprocessor for controlling each system, a position reference memory on the recording medium 2 described later, and a recording signal to recognize and encode the pattern. And an image processing unit for extracting only the recording bit area by regarding the measurement signal as an image signal.
The image processing unit includes an entropy filter as described later.

【0031】次に、記録媒体2上の位置基準メモリにつ
いて説明する。図2は、記録媒体上の位置基準パターン
と、記録された信号領域とを示す模式図である。
Next, the position reference memory on the recording medium 2 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing a position reference pattern on a recording medium and a recorded signal area.

【0032】本実施例では、信号情報の記録を行う前
に、位置基準パターンを記録媒体2上に予め記録してお
く。信号情報の記録や再生を行う前にプローブ電極1で
記録媒体2を走査し、位置基準パターンを認識するよう
にする。そして、この認識の結果、記録媒体2上の少な
くとも1つの記録再生領域の位置および記録再生時のプ
ローブ電極1の走査方向に関する情報が獲得され、獲得
された情報に基づいて記録再生が行われるようになって
いる。
In this embodiment, a position reference pattern is recorded on the recording medium 2 before recording signal information. Before recording or reproducing signal information, the recording medium 2 is scanned by the probe electrode 1 to recognize the position reference pattern. As a result of this recognition, information regarding the position of at least one recording / reproducing area on the recording medium 2 and the scanning direction of the probe electrode 1 during recording / reproducing is obtained, and recording / reproducing is performed based on the obtained information. It has become.

【0033】図2に示した例では、記録媒体2上に4つ
の位置基準パターン12a〜12dが設けられている。
各位置基準パターン12a〜12dに隣接してそれぞれ
一般記録領域20が配置されるようになっている。各位
置基準パターン12a〜12dは、記録再生の前に予め
記録媒体2上に記録される。
In the example shown in FIG. 2, four position reference patterns 12 a to 12 d are provided on the recording medium 2.
The general recording area 20 is arranged adjacent to each of the position reference patterns 12a to 12d. Each of the position reference patterns 12a to 12d is recorded on the recording medium 2 before recording and reproduction.

【0034】ここで、各位置基準パターン12a〜12
dの記録(設定)手順について説明する。待機時におい
て、構造体11の機械精度により、記録媒体2に対し、
プローブ電極1はホームポジションhpよりZ軸方向に
約200μm離れた位置に±10μmの精度で位置して
いる。そして、プローブ電極1と記録媒体2との間に電
圧印加装置8によって300mVの電圧を印加し、この
状態で電流増幅器3の出力を演算装置7で処理し、処理
結果に基づいて大粗動機構10を制御し、プローブ電極
1と記録媒体2との間に1pA程度の電流が流れる程度
の距離にまで、両者を接近させる。そして、同様にし
て、両者間の電流が1nA程度となるように微動制御機
構4を制御する。そののち、図2の点線で囲まれた領域
全体を操作して、位置基準パターン12a〜12dを書
き込んでゆく。
Here, each position reference pattern 12a-12
The recording (setting) procedure of d will be described. During standby, due to the mechanical accuracy of the structure 11,
The probe electrode 1 is located at a position about 200 μm away from the home position hp in the Z-axis direction with an accuracy of ± 10 μm. Then, a voltage of 300 mV is applied between the probe electrode 1 and the recording medium 2 by the voltage application device 8, and in this state, the output of the current amplifier 3 is processed by the arithmetic device 7, and the large coarse movement mechanism is 10 is controlled so that the probe electrode 1 and the recording medium 2 are brought close to each other until a current of about 1 pA flows between them. Then, similarly, the fine movement control mechanism 4 is controlled so that the current between them becomes about 1 nA. Thereafter, the entire area surrounded by the dotted line in FIG. 2 is operated to write the position reference patterns 12a to 12d.

【0035】初期状態において、記録媒体2の全域がO
FF状態である。位置基準パターン12a〜12dを記
録すべき領域がON状態となるように、プローブ電極1
が該当する位置にきたときに、+10Vの電圧をプロー
ブ電極1と記録媒体2との間に印加する。この電圧値は
記録媒体2のON/OFF情報のしきい値よりも大き
く、これによって、図示されたようなパターンが形成さ
れる。ここでは、記録時において、記録動作によってプ
ローブ電極1と記録媒体2との間隔制御が影響されない
ようにするため、両者間に流れる平均電流が0.9nA
となるようの微動制御機構4を制御し、両者間の平均的
な距離が一定になるようにする。
In the initial state, the entire area of the recording medium 2 is O
It is in the FF state. The probe electrode 1 is set so that the area where the position reference patterns 12a to 12d are to be recorded is turned on.
Is applied, a voltage of +10 V is applied between the probe electrode 1 and the recording medium 2. This voltage value is larger than the threshold value of the ON / OFF information of the recording medium 2, thereby forming a pattern as shown. Here, at the time of recording, the average current flowing between the probe electrode 1 and the recording medium 2 is set to 0.9 nA in order to prevent the recording operation from affecting the distance control between the probe electrode 1 and the recording medium 2.
The fine movement control mechanism 4 is controlled so that the average distance between the two becomes constant.

【0036】次に、一般記録領域20に対するデータの
記録・再生について説明する。記録・再生に先だって、
位置基準パターン12a〜12dにプローブ電極1を位
置づける。まず、記録媒体2のON/OFF状態のしき
い値より小さい電圧である+5Vをプローブ電極1と記
録媒体2との間に印加する。この状態で記録媒体2の全
体をプローブ電極1が走査するように微動制御機構4お
よび粗動制御機構5を制御し、このときのトンネル電流
値の変化により記録媒体2でのON/OFF状態を検出
して位置基準パターン12a〜12dの検出を行う。位
置基準パターン12a〜12dは、一般記録領域20で
の単位記録ビットの大きさよりも十分に広い領域を占め
ているため、プローブ電極1がこのパターン領域を走査
することによって検出されるON/OFF状態変化の周
波数のパワーは、一般記録領域20において検出される
ON/OFF状態変化の周波数のパワーより低周波数帯
域に集中することになる。したがって位置基準パターン
からの走査検出信号と一般記録領域20からの走査検出
信号は、それぞれ、低周波数成分、高周波数成分とし
て、簡単な帯域通過フィルタを用いて容易に近似的に分
離される。その複数の位置基準パターンの2次元情報を
元に、4つある位置基準パターン12a〜12dのうち
の1つの位置基準パターンの辺りにプローブ電極1を移
動する。
Next, recording / reproducing of data in the general recording area 20 will be described. Before recording and playback,
The probe electrode 1 is positioned on the position reference patterns 12a to 12d. First, a voltage of +5 V, which is smaller than the threshold value of the ON / OFF state of the recording medium 2, is applied between the probe electrode 1 and the recording medium 2. In this state, the fine movement control mechanism 4 and the coarse movement control mechanism 5 are controlled so that the probe electrode 1 scans the entire recording medium 2, and the ON / OFF state of the recording medium 2 is changed by the change in the tunnel current value at this time. Then, the position reference patterns 12a to 12d are detected. Since the position reference patterns 12a to 12d occupy an area sufficiently larger than the size of the unit recording bit in the general recording area 20, the ON / OFF state detected when the probe electrode 1 scans this pattern area. The power of the change frequency is concentrated in a lower frequency band than the power of the change frequency of the ON / OFF state detected in the general recording area 20. Therefore, the scanning detection signal from the position reference pattern and the scanning detection signal from the general recording area 20 are easily and approximately separated as low-frequency components and high-frequency components, respectively, using a simple band-pass filter. Based on the two-dimensional information of the plurality of position reference patterns, the probe electrode 1 is moved to around one of the four position reference patterns 12a to 12d.

【0037】次に、位置基準パターンの領域より少し広
範囲を走査して、そのときの検出信号を2次元情報とし
てメモリ(不図示)上に蓄える。図2から明らかなよう
に、位置基準パターン内にはX方向およびY方向に並ん
でいる方向用パターン13が設けられているので、記録
再生時の走査方向がこの方向用パターン13によってわ
かる。また、位置基準パターン内での位置用パターン1
4の相対的な位置によって、検出中のパターンの位置が
わかる。すなわち位置基準パターンの中には方向情報と
位置情報とが含まれているため、一般に行われている画
像処理の手法を用いることによって、実際の記録再生時
の走査方向の情報と現在検出中のパターンの位置情報が
得られる。さらに、記録されている各基準位置パターン
の位置関係から、次の一般記録領域に対応する位置基準
パターンの大まかな位置の情報が得られる。
Next, scanning is performed over a slightly wider area than the position reference pattern area, and the detection signal at that time is stored as two-dimensional information in a memory (not shown). As is clear from FIG. 2, since the direction pattern 13 arranged in the X direction and the Y direction is provided in the position reference pattern, the scanning direction at the time of recording / reproduction can be recognized by the direction pattern 13. Also, the position pattern 1 in the position reference pattern
The position of the pattern being detected can be known from the relative position of No. 4. That is, since the direction information and the position information are included in the position reference pattern, the information of the scanning direction at the time of actual recording / reproduction and the currently detected The position information of the pattern is obtained. Further, from the positional relationship between the recorded reference position patterns, information on the approximate position of the position reference pattern corresponding to the next general recording area can be obtained.

【0038】一般記録領域への情報の記録は、位置情報
に基づいて一般記録領域20のある辺りにプローブ電極
1を移動させ、一般記録領域20よりも広い範囲を走査
して位置基準パターン中の同期パターン15の同期信号
を検出し、こののち、位置情報に基づいて所定の位置に
情報を書き込むことによって行われる。このとき、位置
の精度は微動制御機構4の圧電素子の精度で決定され
る。
To record information in the general recording area, the probe electrode 1 is moved to a certain area of the general recording area 20 on the basis of the position information, and a wider area than the general recording area 20 is scanned. This is performed by detecting a synchronization signal of the synchronization pattern 15 and then writing information at a predetermined position based on the position information. At this time, the accuracy of the position is determined by the accuracy of the piezoelectric element of the fine movement control mechanism 4.

【0039】一方、一般記録領域20からの情報の再生
では、まず、同期信号以降の領域全体を走査して2次元
情報を表面形状データとして取得する。また、微動制御
機構3を構成する圧電素子のヒステリシス特性や記録媒
体2の温湿度伸縮特性などを予め調べておく。そして、
これらのヒステリシス特性や温湿度伸縮特性を考慮し、
取得した表面形状データを単位情報領域(単位記録ビッ
トに相当する領域)に領域分けする。そして、後述する
画像処理を行い、記録情報("1"あるいは"0")を再現
する。記録・再生が終れば、得られた位置情報に基づ
き、次のパターンのあたりにプローブ電極1を移動す
る。
On the other hand, in reproducing information from the general recording area 20, first, the entire area after the synchronization signal is scanned to obtain two-dimensional information as surface shape data. In addition, the hysteresis characteristic of the piezoelectric element constituting the fine movement control mechanism 3 and the temperature / humidity expansion / contraction characteristic of the recording medium 2 are checked in advance. And
Considering these hysteresis characteristics and temperature and humidity expansion and contraction characteristics,
The acquired surface shape data is divided into unit information areas (areas corresponding to unit recording bits). Then, image processing described later is performed to reproduce the recording information ("1" or "0"). When recording / reproduction is completed, the probe electrode 1 is moved around the next pattern based on the obtained position information.

【0040】ところで、本実施例の記録再生装置では、
演算装置7の中に、エントロピフィルタが含まれてい
る。エントロピフィルタは、表面形状データに重畳した
インパルス雑音を除去するためのものである。図3は、
エントロピフィルタの構成を示すブロック図である。こ
の図では、説明を簡単にするため、1次元データに対す
るエントロピフィルタが示されているが、実際には2次
元データ用のエントロピフィルタが使用されている。
By the way, in the recording / reproducing apparatus of this embodiment,
The arithmetic unit 7 includes an entropy filter. The entropy filter is for removing impulse noise superimposed on the surface shape data. FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an entropy filter. In this figure, an entropy filter for one-dimensional data is shown for simplicity of description, but an entropy filter for two-dimensional data is actually used.

【0041】注目画素をfiとするとき、この画素fi
中心とする3画素の値fi-1,fi,f i+1をそれぞれ格納
するレジスタ201〜203が設けられている。各レジ
スタ201〜203の出力側には、それぞれ減算器20
1〜2053が設けられている。また、各レジスタ20
1〜203の出力が入力する最小値回路204が設けら
れている。最小値回路204は、値fi-1,fi,fi+1
うち最小のものを出力する。各減算器2051〜2053
の+端子には各レジスタ201〜203の出力が入力
し、−端子には最小値回路204の出力が共通に入力す
る。
Let the pixel of interest be fi, The pixel fiTo
The value f of the center three pixelsi-1, fi, f i + 1Store each
Registers 201 to 203 are provided. Each cash register
Each of the output sides of the star 201-203 has a subtractor 20
51~ 205ThreeIs provided. In addition, each register 20
A minimum value circuit 204 to which outputs of 1 to 203 are input is provided.
Have been. The minimum value circuit 204 calculates the value fi-1, fi, fi + 1of
Output the smallest of these. Each subtractor 2051~ 205Three
Output of each register 201-203 is input to + terminal of
The output of the minimum value circuit 204 is commonly input to the-terminal.
You.

【0042】各減算器2051〜2053の出力は、それ
ぞれ除算回路2071〜2073の被除数側の入力に接続
されるとともに、加算回路206に入力する。加算回路
206は、各減算器2051〜2053の出力の和を算出
するものである。加算回路206の出力は、各除算回路
2071〜2073の除数側の入力に共通に接続されてい
る。各除算回路2071〜2073の出力は、それぞれ対
数回路2081〜2083に入力する。各対数回路208
1〜2083は、その入力をxとすると、−x・log
(x)を出力する回路である。各対数回路2081〜20
3の出力は、これら出力の和を計算して出力する加算
回路210に接続されている。
The outputs of the subtracters 205 1-205 3 is connected to an input of each of the division circuit 207 1 to 207 3 of the dividend side is input to the addition circuit 206. The adder circuit 206 calculates the sum of the outputs of the subtracters 205 1 to 205 3 . The output of the adder circuit 206 is connected in common to the input of the division circuit 207 1 to 207 3 of the divisor side. The output of each division circuit 207 1 to 207 3, respectively inputted to a logarithmic circuit 208 1 to 208 3. Each logarithmic circuit 208
1-208 3, when the input and x, -x · log
(x). Each logarithmic circuit 208 1 to 20
The output of the 8 3 is connected to the summing circuit 210 calculates and outputs the sum of these outputs.

【0043】さらに、このエントロピフィルタには、判
定出力回路209が設けられている。判定出力回路20
9は、x1〜x3の3入力端子を有し、x3=0ならばx1
を出力し、x3≠0ならばx2を出力するように構成され
ている。x1端子には最小値回路204の出力が接続さ
れ、x2端子にはレジスタ202の出力が接続され、x3
端子には加算回路210の出力が接続されている。
Further, a judgment output circuit 209 is provided in the entropy filter. Judgment output circuit 20
9 has a third input terminal of the x 1 ~x 3, x 3 = 0 If x 1
Is output, and if x 3 x0, x 2 is output. The output of minimum value circuit 204 to the x 1 terminal is connected, to the x 2 terminal is connected the output of the register 202, x 3
The output of the adding circuit 210 is connected to the terminal.

【0044】このようにエントロピフィルタを構成する
ことにより、加算回路210の出力は、画素fiの近傍
のエントロピ値εiとなる。したがって、このエントロ
ピ値ε iが0の場合には最小値回路204の出力値が、
エントロピ値εiが0でないときにはレジスタ202の
出力すなわち画素値fiが、それぞれこのエントロピフ
ィルタから出力されることになる。この結果、上述の
「作用」欄で述べたようにして、インパルス雑音のみが
除去されることになる。
The entropy filter is configured as described above.
As a result, the output of the addition circuit 210 isiNeighborhood of
Entropy value of εiBecomes Therefore, this entro
Pi value ε iIs 0, the output value of the minimum value circuit 204 is
Entropy value εiIs not 0, the register 202
Output, pixel value fiBut this entropy
Output from the filter. As a result,
As described in the “Action” section, only the impulse noise
Will be removed.

【0045】本実施例の記録再生装置では、上述したよ
うなエントロピフィルタ(ただし2次元のエントロピフ
ィルタ)によって、各画素ごとに当該画素の値がエント
ロピ値に応じて更新される。そして、更新後の画像デー
タは記録ビット認識処理部に送られ、記録ビットの抽出
が行われる。図4は、記録ビット認識処理部の構成を示
すブロック図である。
In the recording / reproducing apparatus of this embodiment, the value of each pixel is updated according to the entropy value for each pixel by the above-described entropy filter (however, a two-dimensional entropy filter). Then, the updated image data is sent to the recording bit recognition processing unit, and the recording bits are extracted. FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the recording bit recognition processing unit.

【0046】記録ビット認識処理部は、入力された元画
像が格納される入力画像格納部401、入力画像の各点
の全曲率Kを算出する全曲率計算部402、入力画像の
各点の平均曲率Hを算出する平均曲率計算部403、入
力画像の各点ごとに全曲率計算部402の出力と平均曲
率計算部403の出力との論理積を算出する論理積演算
部404と、孤立点を除去するために論理積演算部40
4の出力側に設けられたメディアンフィルタ405とに
よって構成されている。全曲率計算部402では、入力
画像の各点の全曲率Kが算出され、全曲率Kが正ならば
その点の値を1、全曲率Kが非正ならばその点の値を0
とするような非線形2値化処理が行われる。一方、平均
曲率計算部403では、入力画像の各点の平均曲率Hが
算出され、平均曲率Hが負ならばその点の値を1、平均
曲率Kが非負ならばその点の値を0とするような非線形
2値化処理が行われる。このように記録ビット認識処理
部を構成することにより、メディアンフィルタ405の
出力は、楕円的点のみが1となり他の点が0であるよう
な画像データとなる。すなわち、記録ビット領域のみが
正確に抽出されたことになる。
The recording bit recognition processing unit includes an input image storage unit 401 for storing an input original image, a total curvature calculation unit 402 for calculating a total curvature K of each point of the input image, and an average of each point of the input image. An average curvature calculator 403 for calculating the curvature H, a logical product calculator 404 for calculating the logical product of the output of the total curvature calculator 402 and the output of the average curvature calculator 403 for each point of the input image, AND operation unit 40 to remove
4 and a median filter 405 provided on the output side of the control unit 4. The total curvature calculation unit 402 calculates the total curvature K of each point of the input image. If the total curvature K is positive, the value of the point is 1;
Is performed. On the other hand, the average curvature calculation unit 403 calculates the average curvature H of each point of the input image. If the average curvature H is negative, the value of the point is 1, and if the average curvature K is non-negative, the value of the point is 0. Is performed. By configuring the recording bit recognition processing unit in this way, the output of the median filter 405 is image data in which only elliptical points are 1 and other points are 0. That is, only the recording bit area is correctly extracted.

【0047】次にこの記録ビット認識処理部の動作につ
いて、シミュレーションによる結果を図5を用いて説明
する。ここでは、ステップや尾根が存在する画像データ
がそのまま記録ビット認識処理部に入力された場合につ
いて説明する。図5(a)では、記録媒体の表面形状が元
画像501として等高線表示で示されている。記録媒体
の表面には、図7(c)で示されるような形状の記録ビッ
トが楕円的点領域502として規則正しく配列されてい
るとともに、図7(a)および(b)に示されるような尾根や
ステップが放物的点領域503として形成されている。
また、楕円的点領域502と放物的点領域503との組
み合わせによって、また、画像の定義域としての空間座
標を離散化したことによって、双曲的点領域504も存
在している。
Next, the operation of the recording bit recognition processing section will be described with reference to FIG. Here, a case will be described in which image data having a step or a ridge is directly input to the recording bit recognition processing unit. In FIG. 5A, the surface shape of the recording medium is shown as an original image 501 in contour display. On the surface of the recording medium, recording bits having a shape as shown in FIG. 7C are regularly arranged as an elliptical point area 502, and ridges as shown in FIGS. 7A and 7B. And steps are formed as parabolic point regions 503.
A hyperbolic point region 504 also exists due to the combination of the elliptical point region 502 and the parabolic point region 503, and the discretized spatial coordinates as the domain of the image.

【0048】全曲率計算部402によってこの元画像5
01を処理した結果が、全曲率計算部出力画像506で
あり、平均曲率計算部403によって処理した結果が平
均曲率計算部出力画像508である。これらの画像50
6,508および以下に説明する画像では、値1の領域
が黒色で、値0の領域が白色で示されている。全曲率計
算部出力画像506から、全曲率計算部402の処理に
よって、放物的点領域と双曲的点領域が孤立点となるこ
とがわかる。同様に、平均曲率計算部出力画像508か
ら、平均曲率計算部403の処理によって、下に凸な平
坦な領域が孤立点となることがわかる。
The original image 5 is calculated by the total curvature calculating unit 402.
01 is the total curvature calculation unit output image 506, and the result of processing by the average curvature calculation unit 403 is the average curvature calculation unit output image 508. These images 50
6,508 and the images described below, the area of value 1 is shown in black and the area of value 0 is shown in white. From the total curvature calculation unit output image 506, it can be seen that the parabolic point region and the hyperbolic point region become isolated points by the processing of the total curvature calculation unit 402. Similarly, from the average curvature calculation unit output image 508, it can be seen that the processing by the average curvature calculation unit 403 results in a flat area that is convex downward and becomes an isolated point.

【0049】論理積演算部404で、全曲率計算部出力
画像506と平均曲率計算部出力画像508との論理積
を取れば、上に凸な楕円的点領域が抽出できる。論理積
演算部404の出力である論理積演算部出力画像510
には、楕円的点領域以外に、放物的点領域に属する領域
が抽出されるが、これは空間座標の離散化による誤差な
いしインパルス雑音の影響によるものである。放物点的
領域を除くためにメディアンフィルタ405を作用させ
ると、楕円的点抽出画像212が得られる。
When the logical product operation unit 404 calculates the logical product of the total curvature calculation unit output image 506 and the average curvature calculation unit output image 508, an upwardly convex elliptical point region can be extracted. AND operation unit output image 510 output from AND operation unit 404
, A region belonging to a parabolic point region other than an elliptical point region is extracted, which is due to an error due to discretization of spatial coordinates or an influence of impulse noise. When the median filter 405 is operated to remove a parabolic area, an elliptical point extraction image 212 is obtained.

【0050】この楕円的点抽出画像212を詳細に観察
すると、元画像501の楕円的点領域502から一部が
欠落した形状となって抽出されているものがある。これ
は、放物的点領域などの除去の過程で一緒に除去された
ためである。本実施例の記録再生装置では、上述のよう
な全曲率あるいは平均曲率画像を求める前にエントロピ
フィルタによってインパルス雑音のみを除去するので、
記録ビット認識処理部への元画像には放物的点領域や双
曲的点領域は存在せず、楕円的点領域をその形状を保っ
たまま抽出することができる。
When observing the elliptical point extraction image 212 in detail, there is an image that is partially extracted from the elliptical point region 502 of the original image 501 and is extracted. This is because they were removed together in the process of removing the parabolic point region. In the recording / reproducing apparatus of this embodiment, since only the impulse noise is removed by the entropy filter before obtaining the total curvature or the average curvature image as described above,
There is no parabolic point region or hyperbolic point region in the original image to the recording bit recognition processing unit, and the elliptical point region can be extracted while maintaining its shape.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インパル
ス雑音が重畳した劣化画像データにエントロピフィルタ
を作用させることにより、信号の本来有する特徴量を変
形することなくインパルス雑音を除去できるので、記録
ビット領域の抽出が正確に行え、記録ビット読み出し信
号のS/Nが向上し、誤り率が改善されるという効果が
ある。
As described above, according to the present invention, by applying an entropy filter to degraded image data on which impulse noise is superimposed, impulse noise can be removed without changing the characteristic amount inherent in the signal. There is an effect that the bit region can be accurately extracted, the S / N of the recording bit read signal is improved, and the error rate is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の記録再生装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】位置基準パターンを説明する模式平面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a position reference pattern.

【図3】エントロピフィルタの構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an entropy filter.

【図4】記録ビット認識処理部の構成を示すブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a recording bit recognition processing unit.

【図5】記録ビット認識処理部の動作を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of a recording bit recognition processing unit.

【図6】エントロピフィルタとメディアンフィルタとの
フィルタ特性の違いを示す図であり、(a)は入力信号を
示す図、(b)はメディアンフィルタによる処理結果を示
す図、(c)はエントロピフィルタによる処理結果を示す
図である。
6A and 6B are diagrams illustrating a difference in filter characteristics between an entropy filter and a median filter, wherein FIG. 6A illustrates an input signal, FIG. 6B illustrates a processing result by a median filter, and FIG. 6C illustrates an entropy filter. FIG. 9 is a diagram showing a processing result according to FIG.

【図7】(a)〜(c)は、それぞれ、記録媒体表面に形成さ
れる、尾根、ステップおよび記録ビットの形状を示す模
式斜視図である。
FIGS. 7A to 7C are schematic perspective views showing the shapes of a ridge, a step, and a recording bit, respectively, formed on the surface of a recording medium.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プローブ電極 2 記録媒体 3 電流増幅器 4 微動制御機構 5 粗動制御機構 6 XYコントローラ 7 演算装置 8 電圧印加装置 9 徐震台 10 大粗動機構 11 構造体 12a〜12d 位置基準パターン 13 方向用パターン 14 位置用パターン 15 同期パターン 20 一般記録領域 91 尾根 92 ステップ 93 記録ビット 210〜203 レジスタ 204 最小値回路 2051〜2053 減算器 206,210 加算回路 2071〜2073 除算回路 2081〜2083 対数回路 209 判定出力回路 401 入力画像格納部 402 全曲率計算部 403 平均曲率計算部 404 論理積演算部 405 メディアンフィルタ 501 元画像 502 楕円的点領域 503 放物的点領域 504 双曲的点領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe electrode 2 Recording medium 3 Current amplifier 4 Fine movement control mechanism 5 Coarse movement control mechanism 6 XY controller 7 Computing device 8 Voltage application device 9 Slow shake table 10 Large coarse movement mechanism 11 Structures 12a to 12d Position reference pattern 13 Direction pattern 14 Position Pattern 15 Synchronization pattern 20 General recording area 91 Ridge 92 Step 93 Recording bit 210 to 203 Register 204 Minimum value circuit 205 1 to 205 3 Subtractor 206, 210 Addition circuit 207 1 to 207 3 Division circuit 208 1 to 208 3 Logarithmic circuit 209 Judgment output circuit 401 Input image storage unit 402 Total curvature calculation unit 403 Average curvature calculation unit 404 Logical product operation unit 405 Median filter 501 Original image 502 Elliptical point area 503 Parabolic point area 504 Hyperbolic point area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山野 明彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 畑中 勝則 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−240984(JP,A) 特開 平5−264232(JP,A) 特開 平6−259546(JP,A) 特開 昭63−161552(JP,A) 特開 昭63−161553(JP,A) 特公 昭63−63947(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 5/20 G11B 9/00 H04N 5/213 H04N 5/93 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akihiko Yamano 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Katsunori Hatana 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (56) References JP-A-1-240984 (JP, A) JP-A-5-264232 (JP, A) JP-A-6-259546 (JP, A) JP-A-63-161552 (JP, A A) JP-A-63-161553 (JP, A) JP-B-63-63947 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06T 5/20 G11B 9/00 H04N 5 / 213 H04N 5/93

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 記録媒体に対向して設けられたプローブ
電極と、前記プローブ電極と前記記録媒体との間に電圧
を印加する電圧印加手段と、前記プローブ電極と前記記
録媒体とを相対的に変位させる変位手段と、前記相対的
な変位に応じ前記プローブ電極と前記記録媒体との間の
物理相互作用に基づいて前記記録媒体から少なくとも情
報の再生を行う再生手段と、前記再生手段からの再生信
号を前記相対的変位に基づく2次元の画像データとみな
して前記再生信号から雑音を除去する画像処理手段とを
有する記録再生装置において、 前記画像処理手段が、前記画像データの注目画素の近傍
の画素の値のエントロピ値を計算する計算手段と、前記
エントロピ値に基づいて前記注目画素の値を更新する更
新手段と、前記更新を行ったのちの画像の各画素につい
て、当該画素近傍での全曲率と平均曲率とを求める曲率
算出手段とを有することを特徴とする記録再生装置。
A probe electrode provided to face a recording medium; voltage applying means for applying a voltage between the probe electrode and the recording medium; Displacing means for displacing, reproducing means for reproducing at least information from the recording medium based on physical interaction between the probe electrode and the recording medium in accordance with the relative displacement, and reproducing from the reproducing means. A recording / reproducing apparatus comprising: a signal processing unit configured to remove a noise from the reproduction signal by regarding the signal as two-dimensional image data based on the relative displacement. Calculating means for calculating the entropy value of the value of the pixel; updating means for updating the value of the pixel of interest based on the entropy value; and updating the image after the updating. For pixels, recording and reproducing apparatus characterized by having a curvature calculating means for calculating a total curvature and average curvature in the pixel neighborhood.
【請求項2】 前記物理相互作用がトンネル電流である
請求項に記載の記録再生装置。
2. The recording / reproducing apparatus according to claim 1 , wherein the physical interaction is a tunnel current.
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