JP3029143B2 - 情報再生方法 - Google Patents

情報再生方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えばＳＴＭの原理を用
いた高密度・大容量のメモリ装置の技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、メモリとしては磁性体や半導体を
素材とした半導体メモリや磁気メモリが主であったが、
近年レーザー技術の進展にともない、有機色素、フォト
ポリマーなどの有機薄膜を用いた光メモリによる安価で
高密度な記録媒体が登場してきた。
【０００３】又、最近、導体の表面原子の電子構造を直
接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略
す）が開発され [G.Binnig et al. Phys. Rev. Lett, 4
9,57(1982)]、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高い
分解能の測定ができるようになり、しかも試料に電流に
よる損傷を与えずに低電力で観測できる利点も有し、更
に大気中でも動作し、種々の材料に対して用いることが
できるため広範囲な応用が期待されている。ＳＴＭは金
属の探針（プローブ電極）と導電性物質間に電圧を加え
て１ｎｍ程度の距離まで近ずけるとトンネル電流が流れ
ることを利用している。この電流は両者の距離変化に非
常に敏感である。トンネル電流を一定に保つように探針
を走査することにより実空間の全電子雲に関する種々の
情報をも読み取ることができる。この際、面内方向の分
解能は０．１ｎｍ程度である。
【０００４】したがってＳＴＭの原理を応用すれば十分
に原子オーダー（サブ・ナノメートル）での高密度デー
タ記録再生を行なうことが可能である。例えば、特開昭
６１−８０５３６号に開示されている記録再生装置で
は、電子ビーム等によって媒体表面に吸着した原子粒子
を取り除き書き込みを行ない、ＳＴＭによりこのデータ
を再生している。
【０００５】記録層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合物類の薄膜層を用いて、記録・再
生をＳＴＭで行なう方法が、特開昭６３−１６１５５２
号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報等に開示され
ている。この方法によれば、記録のビットサイズを１０
ｎｍとすれば、１０12ｂｉｔ／ｃｍ2もの大容量記録再
生が可能である。
【０００６】このような記録再生方法を用いた場合に、
記録ビットが非常に小さいためＳ／Ｎ良く再生するため
には記録された信号列に対してフィードバック制御しな
がらプローブ電極を沿わせる、所謂トラッキング制御が
一般に必要である。一例としてＶ字型の溝を記録媒体表
面に予め形成し、プローブ電極が常にこの溝の中央に位
置するように制御する方式が例えば特開平１−１０７３
４１号公報に提案されている。これに対してトラッキン
グを不要とする手法も提案されている。例えば特開平２
−５０３３３号公報には、トラッキングを行なわずに再
生時には記録密度よりも高い密度でプローブ電極を走査
して情報を読み込み、パターン認識の技術を用いて記録
された情報の再生を行なう方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ト
ラッキングを用いた方法は制御が複雑で、又、トラッキ
ングを行なわずにパターン認識を用いた上記方法の場合
も、パターン認識という複雑で処理時間を有する工程が
必要であった。
【０００８】本発明は、トラッキング無しに容易な方法
で情報の再生を行なうことのできる手法の提供を目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、再生時には記録密度よりも高い密度でプローブを
走査して情報を再生する方式において、各記録ライン毎
に読み出された複数のデータの論理和を取り、それを各
記録ラインの再生信号として用いることで、情報処理時
の種々の要因による記録媒体制御機構の位置的誤差によ
って生じるＳ／Ｎなどの劣化を防ぐことができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の実施例で用いる情報記録再生
装置の全体構成を示すブロック構成図である。同図にお
いて１はプローブ電極であり、先端は記録及び／又は再
生の分解能を挙げるために、タングステン針の先端を機
械的研磨、電解研磨等で尖鋭に加工したものを用いてい
る。なおプローブ電極の材料はＰｔ−Ｉｒ，Ｐｔ等でも
良く、加工法もなんらこれに限定されるものではない。
２は記録媒体であって導電率の異なる状態間を遷移する
特性を有する材質、すなわち電流−電圧特性においてメ
モリ・スイッチング特性を有する材質のものである。本
実施例ではＳＯＡＺ（スクアリリウム−ビス−６−オク
チルアズレン）をグラファイト基板上にＬＢ法を用いて
８層累積したものを用いた。３はプローブ電極に流れる
電流（トンネル電流）を電圧に変換して増幅する電流増
幅器である。４は円筒型の圧電素子を有する微動機構で
あり、プローブ電極１を記録媒体２の面内方向（Ｘ、Ｙ
方向）及び記録媒体２とプローブ電極１の間隔方向（Ｚ
方向）へ微動させる。５は粗動機構であって主に弾性ヒ
ンジを用いた平行バネを有し、記録媒体２をＸ、Ｙ方向
に粗動させる。６は微動機構４及び粗動機構５へ制御電
圧を与えてコントロールするＸＹＺコントローラであ
り、７は各機構を制御してデータの変復調を行なう制御
演算回路である。８は電圧印加回路であってプローブ電
極１と記録媒体２の間に−１０Ｖ〜＋１０Ｖの任意の電
圧を印加することができる。記録／消去時には記録値に
応じた電圧値のパルス状の電圧を与え、再生時には一定
のバイアス電圧を与える。９は再生時の読出したデータ
を一時保存するフィールドメモリ、１０はフィールドメ
モリ９の中の情報の論理演算を行なう演算回路である。
【００１１】実施例１ 上記構成の装置を用いた第１の実施例として、０（ＯＦ
Ｆ）、１（ＯＮ）の２値による記録再生を行なった場合
を示す。図２は記録媒体上の基準位置パターンと記録さ
れた信号領域を示す模式図である。図中、（１）は第１
の記録ライン、（２）は第２の記録ラインであり、各記
録ライン上にはそれぞれ５個の記録ビットが形成されて
いる。点線のビットは０（ＯＦＦ）状態、実線のビット
は１（ＯＮ）状態を表わす。
【００１２】図１の構成の装置による情報の記録時に
は、プローブ電極１を駆動する微動機構４が有する圧電
素子の精度の影響によってライン間のクロストークが起
こらないようにしなければならない。そこで再生時に想
定される最大角度誤差θと１ラインの長さＬに対して、
各ライン（１）（２）の間隔Ｄが、Ｄ＞２×Ｌ／ｔａｎ
θ の条件を満たすようにして、ライン（１）（２）に
沿ってプローブ電極１を走査しながら記録を行なう。
【００１３】記録にあたっては先ず記録媒体２とプロー
ブ電極１の間に流れる電流が１ｐＡ程度となるように両
者の間隔をフィードバック制御する。その状態を保ちな
がら微動機構４を用いてプローブ電極１を走査して、１
の情報を記録すべき所定のＸＹ座標の位置でフィードバ
ック制御を停止してＺ方向の位置を固定する。記録媒体
２とプローブ電極１の距離が固定されたら、図４に示す
波形を有する三角波パルス状の電圧（書込パルス電圧）
を印加して記録を行なう。又、記録すべき情報が０であ
る場合には、図５に示す波形の三角波パルス状の電圧
（消去パルス電圧）を印加して消去（０記録）を行な
う。この動作を各記録位置に対して行ない記録動作は終
了する。
【００１４】次に、上記のようにして記録された媒体上
の情報を再生する際の動作を説明する。記録媒体上には
各記録セグメントで導電率の違いとしてデータが記録さ
れている。よってこの導電率の違いを捕らえてＯＦＦか
ＯＮかを判断する。具体的には図１において、微動機構
４によってプローブ電極を走査しながら、記憶プローブ
電極１と記録媒体の間に一定のバイアス電圧を印加し、
各セグメント位置で導電率に応じて流れるトンネル電流
値によってデータの読出しを行なう。
【００１５】本発明では書込み時の記録密度より高い密
度で各ラインの情報のみを再生すべく、記録ビットの大
きさよりも小さい間隔、本実施例では半分の間隔で、図
２のように１ライン分の情報が記録された領域を網羅す
るように走査する。１ラインの記録情報に対して、図２
のＡn,Ｂn,Ｃn,Ｄn,Ｅn,Ｆn （ｎ＝１，２，・・・・）に示
されるように６本の走査が行なわれる。図２は記録ライ
ン（１）（２）に対して再生の走査が角度θだけ傾いて
いる状態を示している。
【００１６】図３のＡn,Ｂn,Ｃn,Ｄn,Ｅn,Ｆn の各ビッ
トは６本の各走査において読出されるデータの状態を表
わす。前記傾き角度θによってこの内容は異なるが、Ａ
n 〜Ｆn のデータ中の図中縦方向の各ビットのいずれか
には記録された１（ＯＮ）が含まれている。全てが０
（ＯＦＦ）であればそのビットの内容は０（ＯＦＦ）で
ある。よってＡn 〜Ｆn の縦方向の各ビットの論理和を
演算することで、図３のＧn のように記録情報を再生す
ことができる。これは、読出された各データが一旦フィ
ールドメモリ９に保持され、論理演算回路１０において
各ビットのそれぞれの論理和を演算することによって行
なわれる。
【００１７】実施例２ 上記構成の装置を用いた第２の実施例として、３値以上
の多値データによる記録再生、ここでは０、１、２の３
値による記録再生を行なった場合を図６、図７を用いて
説明する。なお記録再生を行なう装置構成は図１と同様
である。図６は記録媒体上の基準位置パターンと記録さ
れた信号領域を示す模式図である。図中（１）は第１の
記録ライン、（２）は第２の記録ラインであり、各記録
ライン上にはそれぞれ５個の記録ビットが形成されてい
る。点線で示すビットは０の状態、実線のビットは１の
状態、斜線を引いたビットは２の状態を表わす。記録時
には上記実施例と同様にプローブ電極の位置を制御し、
記録すべき情報が０の場合は図５に示すパルス波形で電
圧値は６Ｖ、記録すべき情報が１の場合は図５に示す波
形で電圧値は３ボルト、記録すべき情報が２の場合は図
４に示す波形のパルス電圧を印加する。このようにして
３値による記録動作が行なわれる。
【００１８】再生時には、多値の記録情報に応じて流れ
るトンネル電流量が異なるため、３値化するように復調
し図７に示すデータが得られる。従って実施例１と同様
にして、Ａn 〜Ｆn の縦方向の各ビットの論理和を演算
することで図７のＧn に示す情報を再生することができ
る。なお、４値以上の多値データを扱う場合にも同様の
処理によって記録再生が可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、記録時あるいは再生時
のプローブの位置精度の許容度を広げることができ、こ
れによりフィードバック制御による位置決め（トラッキ
ング）を行なわずとも確実に情報を再生することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の記録再生装置の全体図であ
る。
【図２】記録信号に対する読取系の走査方法を示す説明
図である。
【図３】実施例の装置の走査により得られた再生情報の
説明図である。
【図４】書込パルス電圧の波形を示す図である。
【図５】消去パルス電圧の波形を示す図である。
【図６】第２実施例で記録信号に対する読取系の走査方
法を示す説明図である。
【図７】第２実施例で実施例の装置の走査により得られ
た再生情報の説明図である。
【符号の説明】
１ プローブ電極 ２ 記録媒体 ３ 電流増幅器 ４ 微動機構 ５ 粗動機構 ６ ＸＹＺコントローラ ７ 制御演算装回路 ８ 電圧印加回路 ９ フィールドメモリ １０ 演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紫藤 俊一 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２−50333（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 9/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の記録ラインが設けられた媒体上を
    プローブで相対走査して情報を読み出す情報再生方法に
    おいて、 各記録ライン上を他の記録ラインに跨ることなしに複数
    回走査し、各記録ラインからデータを複数回読み出すス
    テップと、 記録ライン毎に、前記読み出された複数のデータの論理
    和を演算し、再生情報を生成するステップとを有するこ
    とを特徴とする情報再生方法。
  2. 【請求項２】 再生の際に前記プローブと媒体との間に
    電圧を印加し、その際に流れる電流によってデータの読
    み出しを行う請求項1記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記電流がトンネル電流である請求項2
    記載の方法。
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