JPH01133239A - Information recording and reproducing system and information recording medium - Google Patents
Information recording and reproducing system and information recording mediumInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高密度情報記録再生方式およびそれに用いる
情報記録媒体に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a high-density information recording/reproducing system and an information recording medium used therefor.
現在の情報記録技術でもっとも重要な課題は記録密度の
向上である。従来の水平磁気記録技術と比較して、レー
ザ光を用いた光学式記録装置やレーザ光と磁界を併用し
た磁気光学式記録装置などの光記録は記録スポットを光
の波長(1μm程度)まで小さ(することが可能であり
、それにより記録密度はほぼ2桁向上した。しかし光記
録においてそれ以上の高密度化を図るに当たっては、よ
り短波長のレーザ光およびそれに用いることのできる光
学系が必要であり、光記録に関する限り現在の技術では
記録密度の大幅な向上はむずかしい。The most important issue in current information recording technology is improving recording density. Compared to conventional horizontal magnetic recording technology, optical recording using optical recording devices that use laser light or magneto-optical recording devices that use a combination of laser light and magnetic fields can reduce the recording spot to the wavelength of light (about 1 μm). (As a result, the recording density has improved by almost two orders of magnitude. However, in order to further increase the density of optical recording, it is necessary to use a laser beam with a shorter wavelength and an optical system that can be used for it.) As far as optical recording is concerned, it is difficult to significantly improve recording density with current technology.
近年、走査トンネリング顕微鏡(S(anningTu
nneling MicroscopeHSTM)と呼
ばれるトンネル効果を利用した高解像度顕微鏡が開発さ
れた。In recent years, scanning tunneling microscopes (S(anning Tu
A high-resolution microscope using tunneling effect called tunneling microscope HSTM has been developed.
STMについての議論は「走査トンネリング顕微鏡技術
に関する第1回国際会議論文集(Proceeding
s of The First Internatio
nal Conference onScanning
Tunneling Microscopy)、 5
urfacescience、volume 181.
Nos、1/2.March (1) 1987 Jに
見られる。STMは水平方向には数オングストローム、
垂直方向には1オングストローム以下の高分解能で物質
表面の特徴を分析することが可能である。それゆえST
Mの原理を利用して記録媒体表面上に記録した情報を再
生する装置の記録密度は、前記レーザ光を用いた情報記
録再生装置の記録密度に較べ数桁以上高くすることがで
きる。A discussion of STM can be found in ``Proceedings of the 1st International Conference on Scanning Tunneling Microscopy Technology.
s of The First International
nal Conference on Scanning
Tunneling Microscopy), 5
surface science, volume 181.
Nos, 1/2. March (1) 1987 J. STM is several angstroms horizontally,
In the vertical direction, it is possible to analyze material surface features with a high resolution of 1 angstrom or less. Therefore ST
The recording density of an apparatus that reproduces information recorded on the surface of a recording medium using the principle of M can be several orders of magnitude higher than the recording density of the information recording and reproducing apparatus that uses the laser beam.
この様な特徴を持つSTMの原理を利用した情報記録再
生装置はカザンらにより特開昭61−80536号公報
においで述べられているが、以下極く簡単に説明する。An information recording/reproducing apparatus utilizing the principle of STM having such characteristics is described by Kazan et al. in Japanese Patent Application Laid-open No. 80536/1982, and will be briefly explained below.
即ち記録媒体を少なくとも導電体層と信号記録層を重ね
合わせたものから構成しておく。そしてピックアップと
しての導電性針に対して前記導電体層を極く微小な間隔
をへだてて接近させると両者間にトンネル電流が流れる
。このとき両者間に前記信号記録層が位置するようにし
ておけば、トンネル電流は信号記録層を介して流れる。That is, the recording medium is composed of at least a conductor layer and a signal recording layer stacked one on top of the other. When the conductive layer is brought close to a conductive needle serving as a pickup with an extremely small distance therebetween, a tunnel current flows between the two. At this time, if the signal recording layer is located between the two, the tunnel current flows through the signal recording layer.
トンネル電流を強めると、信号記録層には、該記録層の
仕事関数の変化または表面形状の変化が起きるので、こ
れを利用して記録を行う。また再生時には、やはり導電
性針に対して導電体層を極く微小な間隔をへだでて接近
させたときに両者間に流れるトンネル電流に、両者間に
位置する信号記録層呻おける仕事関数の変化または表面
形状の変化に起因して電流変化が起きるので、これによ
り前記信号記録層における記録(仕事関数の変化または
表面形状の変化)を再生することができる。When the tunnel current is strengthened, a change in the work function or a change in the surface shape of the signal recording layer occurs, and this is utilized for recording. Also, during playback, when the conductive layer is brought close to the conductive needle with an extremely small gap, the tunnel current that flows between the two causes the work function of the signal recording layer located between the two. Since a current change occurs due to a change in the current or a change in the surface shape, it is possible to reproduce the recording (change in work function or change in the surface shape) in the signal recording layer.
しかしながらSTMの原理を利用した上記従来技術にお
いては、ピックアップの情報記録媒体上のトラックに対
するトラッキング制御については配慮されておらず、実
際にSTMの原理利用の情報記録再生装置を構成する上
でトラッキング制御に関して問題があるように思われる
。また上記従来技術においてピックアップは、記録媒体
表面の記録の有無に応じて上下動するようにサーボ制御
されている。即ち、記録媒体表面の記録の有無によりト
ンネル電流に強弱が生じるのに対し、該トンネル電流が
一定になるようにピックアップを上下動させる如きフィ
ードバック制御をかけてサーボ制御を行っているので、
記録媒体表面における記録の有無が凹凸で表されるとす
ると、ピックアップは丁度その凹凸に追従して上下動す
ることにより、記録媒体表面との間で一定間隔を維持す
るようにサーボ制御されていることになる。このように
上下動することから、ピックアップの制御速度は余り速
くは出来ず、その結果、信号読み出し速度も高速にする
のは困難であった。However, in the above-mentioned conventional technology that utilizes the STM principle, no consideration is given to tracking control for the track on the information recording medium of the pickup, and tracking control is not required when actually configuring an information recording/reproducing apparatus that utilizes the STM principle. There seems to be a problem with. Further, in the above-mentioned conventional technology, the pickup is servo-controlled to move up and down depending on whether or not there is recording on the surface of the recording medium. That is, although the strength of the tunnel current varies depending on the presence or absence of recording on the surface of the recording medium, servo control is performed by applying feedback control such as moving the pickup up and down so that the tunnel current remains constant.
If the presence or absence of recording on the surface of a recording medium is expressed by unevenness, the pickup is servo-controlled to maintain a constant distance from the surface of the recording medium by moving up and down to follow the unevenness. It turns out. Because of this vertical movement, the control speed of the pickup cannot be made very fast, and as a result, it has been difficult to make the signal readout speed high.
本発明の目的は、情報記録密度が高く、また信号読み出
し速度が速く、さらに安定なトラッキング制御を行うこ
とのできるSTMの原理を利用した情報記録再生方式と
そこに用いる情報記録媒体を提供することにある。An object of the present invention is to provide an information recording/reproducing method using the STM principle that has high information recording density, high signal readout speed, and stable tracking control, and an information recording medium used therein. It is in.
上記目的のうち、信号の記録再生速度を速(するために
は、ピックアップと情報記録媒体との平均的な間隔が所
定の値となるように間隔の制御をトンネル電流の平均値
を用いて行う。すなわち、記録の有無に応じてピックア
ップを−々上下動させるのでなく、上下動の平均的位置
にピックアップを維持するようにサーボ制御をかけるの
である。Among the above purposes, in order to increase the signal recording and reproducing speed, the interval is controlled using the average value of the tunnel current so that the average interval between the pickup and the information recording medium becomes a predetermined value. That is, instead of moving the pickup up and down depending on whether recording is being performed or not, servo control is applied to maintain the pickup at the average position of the up and down movement.
また安定なトラッキングを行なうためのピックアップの
トラッキング制御には、情報記録媒体のトラックにトラ
ッキング信号を印加することのできる構造の情報記録媒
体を用い、ピックアップによりトラックから検出したト
ラッキング信号によってトラック方向位置の制御を行な
う。In addition, for tracking control of the pickup to perform stable tracking, an information recording medium with a structure that can apply a tracking signal to the track of the information recording medium is used, and the position in the track direction is determined by the tracking signal detected from the track by the pickup. control.
ピックアップと情報記録媒体との平均的な間隔が所定の
値となるようにピックアップを制御するため、記録の有
無によるトンネル電流の強弱に応じてピックアップを動
かす必要がなく、読み出し信号速度がピックアップサー
ボ系の周波数帯域の制限を受けることがないため高周波
信号を読み出すことが可能となる。またトラッキングを
情報記録媒体の目的のトラックから誘導されるトラッキ
ング信号の大きさが最大となるように、あるいは目的の
トラックに隣接する2つのトラックから誘導されるトラ
ッキング信号の大きさが等しくなるように制御すること
によって、目的のトラックから外れることのない安定な
トラッキングが可能となる。Since the pickup is controlled so that the average distance between the pickup and the information recording medium is a predetermined value, there is no need to move the pickup depending on the strength of the tunnel current depending on whether recording is being performed or not, and the read signal speed is controlled by the pickup servo system. It is possible to read out high frequency signals because there is no restriction on the frequency band. In addition, tracking is performed so that the magnitude of the tracking signal guided from the target track of the information recording medium is maximized, or the magnitude of the tracking signal guided from two tracks adjacent to the target track is equal. Through this control, stable tracking is possible without deviating from the target track.
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例としての情報記録再生方式の
構成を示すブロック図である。同図において、1は情報
記録媒体であり、図はそのトラックと垂直方向の断面図
を示している。情報記録媒体1は例えば、ガラス、シリ
コン、サファイヤ等の絶縁性基板2の表面に例えばポリ
シリコン、金属、半導体等の導電体層3を埋め込むなど
して設け、更にその上に情報記録層4を設けたものであ
り、上から見た図としては、ディスク状あるいはカード
状に形成されている。情報記録層4は、導電体層3とピ
ックアップとしての導電性針15との間に流れる記録時
のトンネル電流により、その性質が変化して仕事関数が
変化し、その状態が保持される物質であるか、または記
録時のトンネル電流によりその表面の形状が変化し、そ
の状態が保持される物質であればよい。ピックアップと
しての導電性針15は、情報記録媒体1との間で情報信
号を記録・再生するためのものでエツチングにより先端
の太さを061μm以下にしたタングステンの針などを
用いる。このように針15の先端を細くすることから高
密度記録再生が可能となるわけである。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an information recording and reproducing system as an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an information recording medium, and the figure shows a cross-sectional view of the medium in a direction perpendicular to its tracks. The information recording medium 1 is provided by, for example, embedding a conductor layer 3 of polysilicon, metal, semiconductor, etc. on the surface of an insulating substrate 2 of glass, silicon, sapphire, etc., and further has an information recording layer 4 thereon. When viewed from above, it is shaped like a disk or a card. The information recording layer 4 is a material whose properties change and work function changes due to a tunnel current flowing between the conductive layer 3 and the conductive needle 15 as a pickup during recording, and whose state is maintained. It may be any material that has a surface shape that changes due to tunnel current during recording and maintains that state. The conductive needle 15 serving as a pickup is used for recording and reproducing information signals with the information recording medium 1, and is a tungsten needle whose tip is etched to a thickness of 061 μm or less. By making the tip of the needle 15 thinner in this way, high-density recording and reproduction becomes possible.
情報を記録・再生するためには、情報記録媒体1とピッ
クアップとしての導電性針15との間隔はトンネル効果
によるトンネル電流が検出できる程度の大きさになるよ
うにする必要がある。そこで針15と情報記録媒体1と
の間の間隔および相対的な位置は、ピックアップとして
の針15を取り付けたアクチュエータ40によって制御
する。In order to record and reproduce information, the distance between the information recording medium 1 and the conductive needle 15 as a pickup needs to be large enough to detect a tunnel current due to the tunnel effect. Therefore, the distance and relative position between the needle 15 and the information recording medium 1 are controlled by an actuator 40 to which the needle 15 as a pickup is attached.
アクチエエータ40は、固定された基台48a。The actuator 40 has a fixed base 48a.
48bおよび可動基台48cと、PLZT、PZTなど
の圧電セラミック45a、45b、45c等から成って
いる。即ち、基台48a、48bはそれぞれ図示せざる
手段により適宜の固定位置に固定されている。可動基台
48cは圧電セラミック45aと絶縁体47を介して固
定基台48aと接続され、他方、固定基台48bとの間
も、圧電セラミック45bと絶縁体47を介して接続さ
れている。また可動基台48cは、圧電セラミック45
cと絶縁体47を介してピックアップとしての導電性針
15と接続されている。48b, a movable base 48c, and piezoelectric ceramics 45a, 45b, 45c, etc., such as PLZT and PZT. That is, the bases 48a and 48b are each fixed at appropriate fixed positions by means not shown. The movable base 48c is connected to the fixed base 48a via the piezoelectric ceramic 45a and the insulator 47, and is also connected to the fixed base 48b via the piezoelectric ceramic 45b and the insulator 47. Furthermore, the movable base 48c has a piezoelectric ceramic 45
c and is connected to a conductive needle 15 as a pickup via an insulator 47.
従って今、電極4a aflと46 b ”との間に制
御電圧を印加して圧電セラミック45cを伸縮させれば
、針15を情報記録媒体1に対して上下動させて両者の
間隔を調整することができる。また電極46a′と46
b′との間、或いは電極46aと46bとの間、にそれ
ぞれ制御電圧を印加して圧電セラミック45b或いは圧
電セラミック45aを伸縮させれば、針15を情報記録
媒体1に対して左右方向に移動させてトラッキング制御
を行うことができる。Therefore, if a control voltage is now applied between the electrodes 4a afl and 46 b'' to expand and contract the piezoelectric ceramic 45c, the needle 15 can be moved up and down with respect to the information recording medium 1 to adjust the distance between them. Also, the electrodes 46a' and 46
b' or between the electrodes 46a and 46b to expand and contract the piezoelectric ceramic 45b or the piezoelectric ceramic 45a, the needle 15 can be moved in the left-right direction with respect to the information recording medium 1. Tracking control can be performed by
次にピックアップとしての針15と情報記録媒体1との
間隔の制御を行うためにアクチュエータ40を駆動する
信号を発生する方法について説明する。Next, a method of generating a signal for driving the actuator 40 in order to control the distance between the needle 15 as a pickup and the information recording medium 1 will be explained.
導電性針15と情報記録媒体1との間に流れるトンネル
電流16は、導電性針15と情報記録層4の間隔、記録
層4の表面の仕事関数、バイアス電圧41等によって変
化する。また情報記録層4の表面の仕事関数は書き込ま
れた信号に応じて変化する。しかし情報を記録する際の
信号の変調方式として例えばコンパクトディスク等で用
いられている8−14変ffl (EFM)などの直流
成分を持たない変調方式を用いることにより、トンネル
電流の平均値(あるいは低周波成分)は記録信号の影響
を受けないようにすることができる。またバイアス電圧
41を一定に保つことによりバイアス電圧41が変動す
ることによるトンネル電流16の変動は防ぐことができ
る。その場合、トンネル電流16の低周波成分はピック
アップとしての導電性針15と情報記録層4の間隔だけ
に依存して変化する。なおトンネル電流16の大きさは
数nAから数百nA程度と微少なのでこれを電流電圧変
換増幅器(I−V変換器)37で電圧に変換し増幅した
のちのトンネル電流に対応する電圧信号(以下、検出信
号と呼ぶ)とし、以降の処理にはこの検出信号42を用
いる。The tunnel current 16 flowing between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 changes depending on the distance between the conductive needle 15 and the information recording layer 4, the work function of the surface of the recording layer 4, the bias voltage 41, etc. Further, the work function of the surface of the information recording layer 4 changes depending on the written signal. However, by using a modulation method that does not have a DC component, such as 8-14 modulation ffl (EFM), which is used in compact discs, as a signal modulation method when recording information, the average value of the tunnel current (or low frequency components) can be made unaffected by the recording signal. Further, by keeping the bias voltage 41 constant, variations in the tunnel current 16 due to variations in the bias voltage 41 can be prevented. In that case, the low frequency component of the tunnel current 16 changes depending only on the distance between the conductive needle 15 as a pickup and the information recording layer 4. Since the magnitude of the tunnel current 16 is minute, ranging from several nA to several hundred nA, it is converted into a voltage by a current-voltage conversion amplifier (I-V converter) 37 and amplified, and then a voltage signal (hereinafter referred to as a voltage signal) corresponding to the tunnel current is generated. , a detection signal), and this detection signal 42 is used in subsequent processing.
検出信号42をローパスフィルタ(LPF)17とバイ
パスフィルタ(HPF)1Bに入力し、導電性針15と
情報記録媒体1との間隔の制御に用いる低周波成分と情
報の再生に用いる高周波成分に分離する。LPF17に
よって分離したトンネル電流信号の平均値(低周波成分
)は検波器26、位相補償回路39、増幅器28で必要
な処理を行った後、アクチュエータ40(詳しくは電極
46a”)に加えられる。この際前置ホールド回路49
を使って前置ホールドする場合としない場合があるが、
信号の再生時には前置ホールドはせずそのまま電極46
a ”に加えるが、記録時には後述のように記録制御
信号をホールド制御信号50として前置ホールド回路4
9に加え、前置ホールドを行う。The detection signal 42 is input to a low pass filter (LPF) 17 and a bypass filter (HPF) 1B, and is separated into a low frequency component used for controlling the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 and a high frequency component used for information reproduction. do. The average value (low frequency component) of the tunnel current signal separated by the LPF 17 is subjected to necessary processing in the detector 26, phase compensation circuit 39, and amplifier 28, and then applied to the actuator 40 (more specifically, the electrode 46a''). Front-end hold circuit 49
You may or may not use a prefix hold, but
When reproducing the signal, the electrode 46 is directly connected without pre-holding.
In addition to "A", when recording, the pre-hold circuit 4 uses the recording control signal as the hold control signal 50 as described later.
In addition to 9, perform a pre-hold.
間隔を制御するためのサーボ系はトンネル電流の平均値
が一定になるように圧電セラミック45Cを伸縮駆動し
て導電性針15の情報記録媒体1に対する垂直方向の位
置(間隔)を制御する。したがって、導電性針15と情
報記録層4との間の平均的な間隔をほぼ一定に制御する
ことができる。A servo system for controlling the distance controls the vertical position (distance) of the conductive needle 15 with respect to the information recording medium 1 by driving the piezoelectric ceramic 45C to expand and contract so that the average value of the tunneling current is constant. Therefore, the average distance between the conductive needles 15 and the information recording layer 4 can be controlled to be substantially constant.
一方、情報記録層4に記録されている情報は、HPF1
8によって分離した検出信号の高周波成分を記録情報を
復調するための信号処理回路43に入力して処理するこ
とによって再生することができる。On the other hand, the information recorded in the information recording layer 4 is
The high frequency component of the detection signal separated by 8 is input to the signal processing circuit 43 for demodulating the recorded information, and the recorded information can be reproduced by being processed.
以上説明したようにピックアップとしての導電性針15
と情報記録媒体1との間隔の制御を行うことにより、従
来行っていたような、変化する信号に応じて常にトンネ
ル電流16が一定になるように制御を行う必要が無くな
り、そのため記録信号周波数帯域をサーボ系の応答周波
数帯域よりも広げることが可能となる。その結果、記録
信号のビットレートを大幅に高くすることができる。As explained above, the conductive needle 15 as a pickup
By controlling the distance between the information recording medium 1 and the information recording medium 1, it is no longer necessary to control the tunnel current 16 so that it always remains constant in response to changing signals, as was done in the past. can be made wider than the response frequency band of the servo system. As a result, the bit rate of the recording signal can be significantly increased.
なお信号の記録は図には示していないが、バイアス電圧
41に記録信号を重畳してトンネル電流16を増加させ
情報記録層4に変化を起こさせることにより行う。また
記録時の導電性針15の情報記録媒体1との間の間隔制
御には、先にも述べたように、記録信号を印加する直前
の平均的なトンネル電流の大きさを前置ホールド回路4
9によって記憶しておき、記録中にはそれを用いて圧電
セラミック45cを伸縮駆動することによって信号再生
時と同様に導電性針15の情報記録媒体1に対する間隔
を制御することができる。Although not shown in the figure, signal recording is performed by superimposing a recording signal on the bias voltage 41 to increase the tunnel current 16 and cause a change in the information recording layer 4. In addition, to control the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 during recording, a pre-hold circuit is used to control the average tunnel current immediately before applying the recording signal. 4
9 and used to drive the piezoelectric ceramic 45c to expand and contract during recording, the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 can be controlled in the same manner as during signal reproduction.
次に第1図を用いてトラッキング制御について説明する
。情報記録媒体1において、目標のトラック19にトラ
ッキング信号20、目標のトラックに隣接するトラック
21とトラック22にトラッキング信号23、トラッキ
ング信号24がそれぞれ印加されている。導電性針15
は既に説明した方法で情報記録媒体1との間の間隔制御
が行われている。バンドパスフィルタ(BPF)25は
目的のトラッキング信号20を他のトラッキング信号2
3.24と周波数的に分離するためのもので、検波器2
6はトラッキング信号の大きさを知るためのものである
。信号源27はピックアップとしての導電性針15をウ
オブリングをさせるためのウオブリング信号を発生し、
位相補償はサーボ系の位相補償を行う。また増幅器28
は信号の演算および増幅を行う。Next, tracking control will be explained using FIG. In the information recording medium 1, a tracking signal 20 is applied to a target track 19, and a tracking signal 23 and a tracking signal 24 are applied to tracks 21 and 22 adjacent to the target track, respectively. Conductive needle 15
The distance between the information recording medium 1 and the information recording medium 1 is controlled by the method described above. A band pass filter (BPF) 25 converts the target tracking signal 20 into another tracking signal 2.
This is for frequency separation from 3.24 and detector 2.
6 is for knowing the magnitude of the tracking signal. The signal source 27 generates a wobbling signal for wobbling the conductive needle 15 as a pickup,
Phase compensation performs phase compensation of the servo system. Also, the amplifier 28
performs signal calculation and amplification.
情報記録媒体1の目標のトラック19に対する導電性針
15のトラッキング制御は、針15により情報記録媒体
1から検出したトラッキング信号を用いて行う。次に具
体的なトラッキング制御方法について説明する。前述し
たようにトンネル電流16の大きさは導電性針15と情
報記録媒体1との間の間隔によって変化し、間隔が広い
ほどトンネル電流16は減少する。導電性針15の先端
の直径はトラックピッチとほぼ等しいか、あるいはそれ
より小さく、そのため導電性針15との距離が最も小さ
いトラックのトラッキング信号は他のトラックのトラッ
キング信号に比べて大きくなる。従って、バンドパスフ
ィルタ25によって周波数的に分離した目標トラック1
9のトラッキング信号20にトラッキングを安定に行う
ためのウオブリング信号を加算したトラッキング制御信
号29を用いて、目標のトラック19のトラッキング信
号20の大きさが最大となるように圧電セラミック45
a、45bを伸縮駆動し、導電性針15を左右方向に位
置制御することによってトラック19にトラッキングを
行うことができる。Tracking control of the conductive needle 15 with respect to a target track 19 of the information recording medium 1 is performed using a tracking signal detected from the information recording medium 1 by the needle 15. Next, a specific tracking control method will be explained. As mentioned above, the magnitude of the tunnel current 16 changes depending on the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1, and the wider the distance, the smaller the tunnel current 16 becomes. The diameter of the tip of the conductive needle 15 is approximately equal to or smaller than the track pitch, and therefore the tracking signal of the track with the shortest distance to the conductive needle 15 is larger than the tracking signal of the other tracks. Therefore, the target track 1 separated in frequency by the bandpass filter 25
Using a tracking control signal 29 obtained by adding a wobbling signal for stable tracking to the tracking signal 20 of 9, the piezoelectric ceramic 45 is controlled so that the magnitude of the tracking signal 20 of the target track 19 is maximized.
Tracking can be performed on the track 19 by driving the conductive needles 15a and 45b to extend and retract and control the position of the conductive needle 15 in the left and right direction.
次に本発明の別の実施例について説明する。第2図は本
発明の別の実施例の構成を示すプロック図である。なお
本実施例においても第1図を参照して説明したのと同じ
方法で導電性針15の情報記録媒体1に対する間隔制御
が行われている。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention. In this embodiment as well, the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 is controlled in the same manner as described with reference to FIG.
情報記録媒体1においては、目標のトラック30にトラ
ッキング信号31、目標のトラックに隣接するトラック
32とトラック33にトラッキング信号34、トラッキ
ング信号35がそれぞれ印加されている。導電性針15
を用いて検出した検出信号42はそれぞれ他のトラッキ
ング信号と周波数的に分離するためにバンドパスフィル
タBPF25a、25b、25cに入力される。つまり
トラッキング信号34はBPF25aにより分離され、
トラッキング信号31はBPF25bにより分離され、
トラッキング信号35はBPF25Cにより分離される
ものとする。分離されたトラッキング信号は検波器26
a、26b、26cによってそれぞれ検波され、その出
力にはトラッキング信号の大きさに対応する信号が得ら
れる。演算増幅器28a、28b、28cでこの信号の
演算および増幅を行う。In the information recording medium 1, a tracking signal 31 is applied to a target track 30, and a tracking signal 34 and a tracking signal 35 are applied to tracks 32 and 33 adjacent to the target track, respectively. Conductive needle 15
The detection signals 42 detected using the above are input to band pass filters BPF25a, 25b, and 25c in order to separate them from other tracking signals in terms of frequency. In other words, the tracking signal 34 is separated by the BPF 25a,
The tracking signal 31 is separated by a BPF 25b,
It is assumed that the tracking signal 35 is separated by the BPF 25C. The separated tracking signal is sent to a detector 26.
a, 26b, and 26c, respectively, and a signal corresponding to the magnitude of the tracking signal is obtained as an output. Operational amplifiers 28a, 28b, and 28c operate and amplify this signal.
本実施例においてはトラッキングは先きの実施例のよう
に目標のトラックのトラッキング信号の大きさを最大に
するのではなく、目標のトラックに隣接する2つのトラ
ックのトラッキング信号の大きさが等しくなるようにト
ラッキング制御を行う。例えば第2図に示すように目標
のトラック30にトラッキング信号31が印加されてい
る場合には、トラッキング制御信号29としてはトラッ
キング信号34の大きさとトラッキング信号35の大き
さが等しくなるように制御が行えるようスイッチ36は
Cの位置とする。In this embodiment, tracking is not done by maximizing the magnitude of the tracking signal of the target track as in the previous embodiment, but by making the magnitudes of the tracking signals of two tracks adjacent to the target track equal. Perform tracking control as follows. For example, when a tracking signal 31 is applied to a target track 30 as shown in FIG. 2, the tracking control signal 29 is controlled so that the magnitude of the tracking signal 34 is equal to the magnitude of the tracking signal 35. The switch 36 is set to the C position so that the operation can be performed.
なお各トラックに印加する3組の信号が固定している場
合には、目的のトラックによってトラッキング制御に用
いるトラッキング信号の組が変わるため、それに応じて
トラッキング制御信号の組を切り換えるための切換えス
イッチ36を用いる必要がある。また各トラックに印加
する3組のトラッキング信号力(変えられる場合には、
常に目標のトラックにはトラッキング信号31、また目
標トラックに隣接するトラックにはトラッキング信号3
4とトラッキング信号35が印加されるようにすればス
イッチでトラッキング信号の組を切り換えることなしに
トラッキング制御を行うことができることは明らかであ
る。すなわち本実施例では要は目標トラックに隣接する
2つのトラックのトラッキング信号の大きさが等しくな
るように導電性針15を制御することができれば良い。Note that when the three sets of signals applied to each track are fixed, the set of tracking signals used for tracking control changes depending on the target track, so a changeover switch 36 is used to switch the set of tracking control signals accordingly. It is necessary to use There are also three sets of tracking signal powers applied to each track (if variable,
Tracking signal 31 is always sent to the target track, and tracking signal 3 is sent to tracks adjacent to the target track.
It is clear that if the tracking signals 35 and 4 are applied, tracking control can be performed without switching the set of tracking signals with a switch. That is, in this embodiment, the point is that the conductive needle 15 can be controlled so that the magnitudes of the tracking signals of two tracks adjacent to the target track are equal.
第3図は本発明における情報記録媒体の実施例を示す断
面図である。第3図はトラック5にトラッキング信号6
、トラック5以外の各トラック7にトラッキング信号6
とはそれぞれ異なる周波数のトラッキング信号8を印加
できるような構成の情報記録媒体1を示している。FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the information recording medium according to the present invention. Figure 3 shows tracking signal 6 on track 5.
, tracking signal 6 is applied to each track 7 except track 5.
1 and 2 respectively show an information recording medium 1 configured to be able to apply tracking signals 8 of different frequencies.
第4図は本発明における情報記録媒体の他の実施例を示
す断面図である。第4図は隣接する3トラツク間で互い
に周波数の異なるトラッキング信号が印加され、かつ3
トラツクごとに同じ周波数のトラッキング信号を印加で
きるように構成した情報記録媒体1を示している。トラ
ック9.9A。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the information recording medium according to the present invention. Figure 4 shows that tracking signals with different frequencies are applied between three adjacent tracks, and the three
1 shows an information recording medium 1 configured so that a tracking signal of the same frequency can be applied to each track. Track 9.9A.
9Bに成る周波数のトラッキング信号10、トラック1
1.IIA、IIBに他の周波数のトラッキング信号1
2、トラック13.13A、13Bに更に別の周波数の
トラッキング信号14が印加される構成となっている。Tracking signal 10 with a frequency of 9B, track 1
1. Tracking signal 1 of other frequencies to IIA and IIB
2. Tracks 13. A tracking signal 14 of another frequency is applied to 13A and 13B.
なお第3図、第4図においては個々のトラックを構成す
る導電体層3(第1図参照)とトラッキング信号源との
接続については図には示していないが例えば、蒸着やス
パッタリング、イオンビーム照射などにより選択的に絶
縁性基板の表面または内部に導電性を持つパターンを形
成することによって行うことができる。またトラッキン
グ信号は情報記録媒体がカード状の場合には予め用意し
たコネクタ接点等から、また情報記録媒体がディスク状
の場合にはディスクを支持するためのスピンドルやクラ
ンパ等を介して印加することができる。また絶縁性基板
2(第1図参照)としてシリコンを用いる場合にはトラ
ッキング信号源との接続はIC製造技術を利用して形成
したポリシリコンなどの導電性のパターンを形成したり
、半導体でパターンを形成して行なうことも可能である
。Although the connection between the conductive layer 3 (see FIG. 1) constituting each track and the tracking signal source is not shown in FIGS. 3 and 4, for example, the connection between the conductor layer 3 (see FIG. This can be done by selectively forming a conductive pattern on the surface or inside of an insulating substrate by irradiation or the like. In addition, the tracking signal can be applied from a connector contact prepared in advance if the information recording medium is in the form of a card, or via a spindle or clamper for supporting the disk if the information recording medium is in the form of a disk. can. In addition, when silicon is used as the insulating substrate 2 (see Figure 1), the connection to the tracking signal source can be made by forming a conductive pattern such as polysilicon using IC manufacturing technology, or by using a semiconductor pattern. It is also possible to form a .
またその場合には、情報記録媒体上に電子回路を形成す
ることができるため必要な信号は情報記録媒体上の電子
回路によって発生させることも可能である。Further, in that case, since an electronic circuit can be formed on the information recording medium, the necessary signals can also be generated by the electronic circuit on the information recording medium.
なおここではトラッキング信号として周波数の異なる信
号源を用いたが、たとえば他のトラックと異なるパルス
タイミグでパルスが発生する信号などでも良く、要は隣
接するトラックのトラッキング信号と区別ができる信号
であれば良い。Note that here we used signal sources with different frequencies as tracking signals, but it may also be a signal that generates pulses at different pulse timings than other tracks, as long as it is a signal that can be distinguished from the tracking signals of adjacent tracks. good.
第5図、第6図はそれぞれ本発明における情報記録媒体
の別の実施例の断面を示す図であり、共に情報記録媒体
1のトラックと垂直方向の断面図である。情報記録媒体
1は先きの実施例で既に説明したように、絶縁性基板2
の表面に導電体層3を設け、更にその上に情報記録層4
を設けたものである。情報記録層4は記録時のトンネル
電流によりその性質としての仕事関数が変化し、その状
態が保持される物質であるか、または記録時のトンネル
電流によりその表面の形状が変化し、その状態が保持さ
れる物質であればよい。その変化した部分(記録個所)
をSと表示しである。5 and 6 are cross-sectional views of other embodiments of the information recording medium according to the present invention, and both are cross-sectional views taken in a direction perpendicular to the tracks of the information recording medium 1. FIG. As already explained in the previous embodiment, the information recording medium 1 has an insulating substrate 2.
A conductive layer 3 is provided on the surface of the conductor layer 3, and an information recording layer 4 is further provided thereon
It has been established. The information recording layer 4 is a material whose work function changes due to the tunnel current during recording and maintains that state, or the shape of its surface changes due to the tunnel current during recording and the state changes. Any substance that can be retained may be used. The changed part (recorded part)
is denoted as S.
第5図の実施例と第6図の実施例の相違点は、第6図の
実施例では導電体層3が絶縁性基板2の上に形成されて
いるのに対して、第5図の実施例では導電体層3が絶縁
性基板2の中に埋め込まれている点である。The difference between the embodiment shown in FIG. 5 and the embodiment shown in FIG. 6 is that in the embodiment shown in FIG. In the embodiment, the conductor layer 3 is embedded in the insulating substrate 2.
第7図、第8図はそれぞれ本発明における情報記録媒体
の更に別の実施例の断面を示す図であり、共に情報記録
媒体1のトラックと垂直方向の断面図である。7 and 8 are cross-sectional views of still other embodiments of the information recording medium according to the present invention, and both are cross-sectional views taken in a direction perpendicular to the tracks of the information recording medium 1. FIG.
情報記録媒体1、絶縁性基板2および導電体層3は先き
の実施例と同じでディスク状あるいはカード状に成形さ
れている。導電体層3は記録時のトンネル電流によりそ
の性質としての仕事関数が変化し、その状態が保持され
る物質であるか、または記録時のトンネル電流によりそ
の表面の形状が変化し、その状態が保持される物質であ
ればよい。第7図の実施例と第8図の実施例の相違点は
、第5図の実施例と第6図の実施例との相違と同様で、
第8図の実施例では導電体層3が絶縁性基板2の上に形
成されているのに対して、第7図の実施例では導電体層
3が絶縁性基板2の中に埋め込まれている点である。The information recording medium 1, the insulating substrate 2, and the conductive layer 3 are shaped like a disk or a card, as in the previous embodiment. The conductor layer 3 is a material whose work function changes due to the tunnel current during recording and maintains that state, or the shape of its surface changes due to the tunnel current during recording and the state changes. Any substance that can be retained may be used. The differences between the embodiment shown in FIG. 7 and the embodiment shown in FIG. 8 are the same as the differences between the embodiment shown in FIG. 5 and the embodiment shown in FIG.
In the embodiment shown in FIG. 8, the conductive layer 3 is formed on the insulating substrate 2, whereas in the embodiment shown in FIG. The point is that there is.
なお第1図、第2図の実施例では第5図に示した情報記
録媒体を用いるものとして説明したが、これに限るもの
ではなく、他の図に示した情報記録媒体を同様に用い得
るものであることは勿論である。Although the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are explained using the information recording medium shown in FIG. 5, the present invention is not limited to this, and information recording media shown in other drawings may be used in the same way. Of course it is a thing.
本発明によれば、1ビツトの記憶に必要な面積が分子レ
ベルの高記録密度をもち、かつ情報転送速度の速い情報
記録再生装置を実現することが可能になるという利点が
ある。According to the present invention, there is an advantage that it is possible to realize an information recording/reproducing device that has a high recording density on a molecular level in the area required to store one bit and has a high information transfer rate.
第1図、第2図はそれぞれ本発明における情報記録再生
方式の一実施例の構成を示すブロック図、第3図、第4
図はそれぞれ本発明における情報記録媒体の一実施例の
トラッキング信号源を示す断面図、第5図乃至第8図は
それぞれ本発明における情報記録媒体の構成を示す断面
図、である。
符号の説明
■・・・情報記録媒体、2・・・絶縁性基板、3・・・
導電体層、4・・・情報記録層、5・・・トラック、6
・・・トラッキング信号、7・・・トラック、8・・・
トラッキング信号、9・・・トラック、10・・・トラ
ッキング信号、11・・・トラック、12・・・トラッ
トキング信号、13・・・トラック、14・・・トラッ
キング信号、15・・・ピックアップとしての導電性針
、16・・・トンネル電流、17・・・ローパスフィル
タ、18・・・バイパスフィルタ、19・・・トラック
、20・・・トラッキング信号、21・・・トラック、
22・・・トラック、23・・・トラッキング信号、2
4・・・トラッキング信号、25・・・バンドパスフィ
ルタ、26・・・検波器、27・・・ウオブリング信号
源、28・・・演算増幅器、29・・・トラッキング制
御信号、30・・・トラック、31・・・トラッキング
信号、32・・・トラック、33・・・トラック、34
・・・トラッキング信号、35・・・トラッキング信号
、36・・・スイッチ、37・・・電流電圧変換増幅器
、38・・・間隔制御信号、39・・・位相補償回路、
40・・・アクチュエータ、41・・・バイアス電圧、
42・・・検出信号、43・・・信号処理回路、45・
・・圧電セラミック、46・・・電極、47・・・絶縁
体、48・・・基台、49・・・前置ホールド回路、5
0・・・ホールド制御信号
代理人 弁理士 並 木 昭 夫
第3図FIGS. 1 and 2 are block diagrams showing the configuration of an embodiment of the information recording and reproducing method according to the present invention, and FIGS.
Each figure is a cross-sectional view showing a tracking signal source of an embodiment of an information recording medium according to the present invention, and FIGS. 5 to 8 are cross-sectional views each showing the structure of an information recording medium according to the present invention. Explanation of symbols■...Information recording medium, 2...Insulating substrate, 3...
Conductor layer, 4... Information recording layer, 5... Track, 6
...tracking signal, 7...track, 8...
Tracking signal, 9... Track, 10... Tracking signal, 11... Track, 12... Tracking signal, 13... Track, 14... Tracking signal, 15... As pickup Conductive needle, 16... Tunnel current, 17... Low pass filter, 18... Bypass filter, 19... Track, 20... Tracking signal, 21... Track,
22... Track, 23... Tracking signal, 2
4... Tracking signal, 25... Band pass filter, 26... Detector, 27... Wobbling signal source, 28... Operational amplifier, 29... Tracking control signal, 30... Track , 31... Tracking signal, 32... Track, 33... Track, 34
... Tracking signal, 35 ... Tracking signal, 36 ... Switch, 37 ... Current-voltage conversion amplifier, 38 ... Interval control signal, 39 ... Phase compensation circuit,
40... Actuator, 41... Bias voltage,
42... detection signal, 43... signal processing circuit, 45.
...Piezoelectric ceramic, 46... Electrode, 47... Insulator, 48... Base, 49... Pre-hold circuit, 5
0...Hold control signal agent Patent attorney Akio Namiki Figure 3
Claims (1)
る記録媒体における前記導電体層を、前記信号記録層を
介して、ピックアップとしての導電性針に対して微小間
隔をへだてるように接近させたときに、前記導電体層と
導電性針との間で前記信号記録層を介して流れるトンネ
ル電流を利用し、記録時には、トンネル電流を強めて前
記信号記録層に、該記録層の仕事関数の変化または表面
形状の変化を起こさせて記録を行い、再生時には、前記
信号記録層における仕事関数の変化または表面形状の変
化に起因して前記導電体層とピックアップとしての導電
性針との間に前記信号記録層を介して流れるトンネル電
流に変化を起こさせて再生を行う情報記録再生方式にお
いて、 再生時には、前記導電性針と導電体層との間の間隔を、
前記トンネル電流が記録の有無により変動するのを平均
化させたトンネル電流平均値を基準として、該基準値が
得られるように維持、制御するサーボ制御手段と、 記録時には、前記導電性針と導電体層との間の間隔を、
記録のためにトンネル電流を強める前の時点における該
トンネル電流の平均値を基準として保持しておき、該基
準値が得られるように維持、制御するサーボ制御手段と
、を具備したことを特徴とする情報記録再生方式。 2、少なくとも導電体層と信号記録層を重ね合わせて成
る記録媒体における前記導電体層を、前記信号記録層を
介して、ピックアップとしての導電性針に対して微小間
隔をへだてるように接近させたときに、前記導電体層と
導電性針との間で前記信号記録層を介して流れるトンネ
ル電流を利用し、記録時には、トンネル電流を強めて前
記信号記録層に、該記録層の仕事関数の変化または表面
形状の変化を起こさせて記録を行い、再生時には、前記
信号記録層における仕事関数の変化または表面形状の変
化に起因して前記導電体層とピックアップとしての導電
性針との間に前記信号記録層を介して流れるトンネル電
流に変化を起こさせて再生を行う情報記録再生方式にお
いて、 前記記録媒体上のトラックにトラッキング信号を印加す
る信号源と、該信号源からの信号電流を前記トンネル電
流を利用して前記導電性針により検出して該針をトラッ
キング制御するトラッキング制御手段と、を具備したこ
とを特徴とする情報記録再生方式。 3、特許請求の範囲第2項記載の情報記録再生方式にお
いて、前記信号源はトラック毎に異なる信号を印加する
複数の信号源から成り、前記トラッキング制御手段は目
標トラックに対応する信号源からの信号を導電性針によ
り検出してそれが最大となるように該針をトラッキング
制御する手段から成ることを特徴とする情報記録再生方
式。 4、特許請求の範囲第2項記載の情報記録再生方式にお
いて、前記信号源はトラック毎に異なる信号を印加する
複数の信号源から成り、前記トラッキング制御手段は、
目標トラックに隣接する2つのトラックに対応する2つ
の信号源からの2つの信号をそれぞれ導電性針により検
出してそれら両信号の大きさが略等しくなるように該針
をトラッキング制御する手段から成ることを特徴とする
情報記録再生方式。 5、絶縁基板上に導電体層を有し、更に該導電体層上に
信号記録層を有し、該信号記録層は、該信号記録層を介
して前記導電体層に流すトンネル電流により、その仕事
関数の変化または表面形状の変化を起こす如き材料から
成り、かつ前記トンネル電流を利用して前記導電体層に
トラッキング信号を印加する信号源を有することを特徴
とする情報記録媒体。 6、特許請求の範囲第5項記載の情報記録媒体において
、前記導電体層は同心円状或いはらせん状のトラックを
構成していることを特徴とする情報記録媒体。 7、特許請求の範囲第5項記載の情報記録媒体において
、前記信号源は、或るトラックとその近傍のトラックと
では異なる信号を出力する異なる信号源から成ることを
特徴とする情報記録媒体。 8、特許請求の範囲第5項記載の情報記録媒体において
、前記信号源は、或るトラックとその隣接する2つのト
ラックとでは異なる信号を出力する異なる3つの信号源
から成ることを特徴とする情報記録媒体。[Claims] 1. In a recording medium formed by overlapping at least a conductive layer and a signal recording layer, the conductive layer is placed at a minute distance from a conductive needle as a pickup through the signal recording layer. Utilizing the tunnel current that flows between the conductive layer and the conductive needle through the signal recording layer when they are brought close to each other so as to separate them, the tunnel current is intensified and applied to the signal recording layer during recording. , recording is performed by causing a change in the work function or surface shape of the recording layer, and during reproduction, due to the change in the work function or surface shape of the signal recording layer, the conductor layer and the pickup act as a pickup. In an information recording and reproducing method in which reproduction is performed by causing a change in a tunnel current flowing between the conductive needle and the signal recording layer through the signal recording layer, the distance between the conductive needle and the conductive layer is changed during reproduction. ,
a servo control means for maintaining and controlling the tunnel current average value obtained by averaging the fluctuations of the tunnel current depending on the presence or absence of recording, and maintaining and controlling the tunnel current so as to obtain the reference value; The distance between the body layers,
The method is characterized by comprising a servo control means for maintaining and controlling an average value of the tunnel current at a time point before the tunnel current is strengthened for recording as a reference so that the reference value is obtained. Information recording and reproducing method. 2. In a recording medium formed by overlapping at least a conductive layer and a signal recording layer, the conductive layer is brought close to a conductive needle serving as a pickup by a minute distance through the signal recording layer. At the time of recording, the tunnel current flowing through the signal recording layer between the conductive layer and the conductive needle is utilized. Recording is performed by causing a change in function or a change in surface shape, and during reproduction, due to the change in work function or change in surface shape in the signal recording layer, the contact between the conductive layer and the conductive needle as a pickup is In an information recording and reproducing method in which reproduction is performed by causing a change in a tunnel current flowing through the signal recording layer between the two, a signal source that applies a tracking signal to a track on the recording medium, and a signal current from the signal source. an information recording and reproducing system, comprising: tracking control means for detecting by the conductive needle using the tunneling current and controlling tracking of the needle. 3. In the information recording and reproducing system as set forth in claim 2, the signal source includes a plurality of signal sources that apply different signals to each track, and the tracking control means receives signals from the signal source corresponding to the target track. An information recording and reproducing system comprising means for detecting a signal with a conductive needle and controlling tracking of the needle so that the signal is maximized. 4. In the information recording and reproducing system according to claim 2, the signal source comprises a plurality of signal sources that apply different signals for each track, and the tracking control means:
It consists of a means for detecting two signals from two signal sources corresponding to two tracks adjacent to the target track with a conductive needle, and controlling the tracking of the needle so that the magnitudes of both signals are approximately equal. An information recording and reproducing method characterized by: 5. A conductor layer is provided on an insulating substrate, and a signal recording layer is further provided on the conductor layer, and the signal recording layer is configured to cause a tunnel current to flow through the signal recording layer to the conductor layer. An information recording medium comprising a material that causes a change in its work function or a change in surface shape, and comprising a signal source that applies a tracking signal to the conductive layer using the tunnel current. 6. The information recording medium according to claim 5, wherein the conductive layer forms concentric or spiral tracks. 7. The information recording medium according to claim 5, wherein the signal source is comprised of different signal sources that output different signals for a certain track and tracks in the vicinity thereof. 8. The information recording medium according to claim 5, characterized in that the signal source is composed of three different signal sources that output different signals for a certain track and its two adjacent tracks. Information recording medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28953387A JP2523144B2 (en) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | Information recording / reproducing apparatus and information recording medium |
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JP28953387A JP2523144B2 (en) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | Information recording / reproducing apparatus and information recording medium |
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Publication Number | Publication Date |
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