JPH0490152A - 情報処理装置及び情報処理方法 - Google Patents

情報処理装置及び情報処理方法

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JPH0490152A
JPH0490152A JP2206617A JP20661790A JPH0490152A JP H0490152 A JPH0490152 A JP H0490152A JP 2206617 A JP2206617 A JP 2206617A JP 20661790 A JP20661790 A JP 20661790A JP H0490152 A JPH0490152 A JP H0490152A
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酒井　邦裕
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
Etsuro Kishi
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    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電圧印加により情報の記録又は消去を行い、
エバネッセント波を検知することにより情報の再生を行
う新規な情報処理装置及び情報処理方法に関する。
又、本発明は、エバネツセント波を検知することにより
行う情報の再生においてＳ／Ｎ比を改善した情報処理装
置及び情報処理方法に関する。
〔従来の技術〕 近年、メモリ材料の用途は、コンピュータおよびその関
連機器、ビデオディスク、ディジタルオーディオディス
ク等のエレクトロニクス産業の中核をなすものであり、
その材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材料に
要求される性能は用途により異なるが、一般には、 ■高密度で記録容量が大きい、 ■記録再生の応答速度が早い、 ■消黄電力が少ない、 ■生産性が高く、価格が安い、 等が挙げられる。
従来まで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開発さ
れた。
一方、０．１ｎｍの分解能で導体の表面原子・分子の電
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）が開発された［ｇ、Ｂｉｎｎｉｇｅｔａ
ｌ、、Ｐｈｙｓ　　Ｒｅｖ、Ｖｅｔｔ、４９．５７　（
１９８２）］。
ＳＴＭの原理を応用したトンネル電流を用いて原子・分
子オーダー（０，５〜５０　ｎ　ｍ　）のビットサイズ
で記録媒体への書き込み・読み出しを行う記録・再生装
置に関する提案［例えば、特開昭６３−１６１５５２号
公報、特開昭６３−１６１５５３号公報Ｊがなされてい
る。
また、ＳＴＭを発展させたものとして先端を尖らせ、逆
方向から光を導入したプローブ先端の光の波長よりも小
さい微小な開口からしみ出すエバネツセント波を利用し
て、試料表面状態を調べる近接場走査７光顕微鏡（ＮＦ
ＯＭ）　［Ｄｉ、Ａｒ１１ｋｇ　　ｅｔａｌ、。
Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、　　５９．３３１８　（１
９８６）］や試料裏面からプリズムを介して全反射の条
件で光を入射させ、試料表面へしみ出すエハネツセント
波を試料表面から光プローブで検出して、試料表面を調
べるフォトン走査トンネル顕微鏡（ＰＳＴＭ）　［Ｒｅ
ｄｄｉｃｋｅｔ　ａｌ、、　Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｂ３９
．７６７　（１９８９）］が開発された。ＮＦＯＭの原
理を応用し、エノ＼ネツセント波を利用して記録媒体へ
の書き込み、読み出しを行う記録・再生装置に関する提
案「米国特許明細書第４６８４２０６号］がなされてい
る。
〔発明が解決しようとしている課題〕
しかしながら、上記従来例で実用化されているもののう
ち、最も高密度で記録容量が大きい光メモリにおいても
、記録容量は、１０’ｂｉｔ／ｃｒｒｒが限界で、近年
のコンピュータやビデオ機器の画像記録等には十分では
なくなりつつある。
また、ＳＴＭを用いて、１分子にアクセスし記録再生を
行う試みにおいても、記録のビットサイズは原子・分子
オーダー（０，５〜ｓＯｎｍ）であるものの、分子内の
一部の構造が変化するような記録では、その記録状態が
トンネル電流に与える影響も局所的であり、再生が困難
であった。さらに、再生の操作により、記録状態に変化
を及ぼす可能性もあるため、充分メモリーへの応用に適
用できるとはいいがたかった。
前述した、ＮＦＯＭを用いた記録再生の試みにおいても
、エバネツセント波では安定な情報の書き込みを行うに
は強度的に弱く、光強度を強くするとビット径が大きく
なってしまうという問題があった。
又記録再生を共にエバネツセント波を用いて行うのでは
、再生光で書込み状態が変化してしまうという問題もあ
った。
さらに短−波長のエバネツセント波を用いた再生では、
基板や媒体表面の凹凸と記録状態とを区別する方法がな
かったために、Ｓ／Ｎ比が悪化しやすく、再現性、安定
性が十分とは言えない。
そこで本発明の目的は、エバネッセント波を利用した情
報の処理であって、情報の安定な書込み、読み出しを可
能とする情報処理装置及び情報処理方法を提供すること
にある。
又、本発明の目的は、エバネッセント波を利用して行う
情報の再生において、Ｓ／Ｎ比を改善した情報処理装置
及び情報処理方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的は、以下の本発明によって達成される。
即ち本発明は、電磁波を透過し、且つ導電性を有する基
板上に記録層を設けてなる記録媒体、該記録媒体の記録
層に近接して配置された導電性の光プローブ、該基板と
光プローブとの間に電圧を印加する手段、基板に電磁波
を照射する手段及び該光プローブに入射する電磁波を検
知する手段を備えたことを特徴とする情報処理装置であ
る。
又本発明は、電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板
上に記録層を設けてなる記録媒体、該記録媒体の記録層
に近接して配置された導電性の光プローブ、該基板と光
プローブとの間に電圧を印加する手段、基板に対し複数
の波長の電磁波を照射する手段及び該光プローブに入射
する複数の波長の電磁波を検知する手段を備えたことを
特徴とする情報処理装置である。
本発明は、電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板上
に記録層を設けてなる記録媒体に対し、導電性の光プロ
ーブを近接させ、該基板と光プローブとの間に電圧を印
加することにより情報の記録を行い、基板側から記録媒
体に対し電磁波を照射することにより記録媒体の表面に
しみ出した電磁波を光プローブで検知することにより記
録情報の読み出しを行うことを特徴とする情報処理方法
である。
本発明は、電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板上
に記録層を設けてなる記録媒体に対し、導電性の光プロ
ーブを近接させ、該基板と光プローブとの間に電圧を印
加することにより情報の記録を行い、基板側から記録媒
体に対し複数の波長の電磁波を照射することにより記録
媒体の表面にしみ出した電磁波を光プローブで検知する
ことにより記録情報の読み出しを行うことを特徴とする
情報処理方法である。
本発明は、情報が記録された記録媒体と、該記録媒体の
一方の側に近接して配置された光プローブ、該記録媒体
の他方の側に対し複数の波長の電磁波を照射する手段及
び該光プローブに入射する複数の波長の電磁波を検知す
る手段を備えたことを特徴とする情報処理装置である。
本発明は、情報が記録された記録媒体の裏面に複数の波
長の電磁波を照射し、記録媒体の表面にしみ出した複数
の波長の電磁波をそれぞれ検出することにより記録情報
の読み出しを行うことを特徴とする情報処理方法である
。
〔作用〕
ＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導電性物質の間
に電圧を加えてｌｎｍ程度の距離まで近づけるとトンネ
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てあり、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表面構造を
描くことができると同時に表面原子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。従って、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）での高密度記録を行うことが可能である。例えば
記録のビットサイズを１０ｎｍとすれば、１０１２ｂｉ
ｔ／ｃｒｒ？もの大容量記録装置となる。
ＳＴＭを発展させたＰＳＴＭは試料の表面から漏れてく
るごく弱い光を利用する。試料の裏側からプリズムを介
してレーザーを入射、試料の裏面でレーザーが全反射す
るように角度を調整する。はとんどの光は反射されるが
、ごく一部は全反射の条件にもかかわらずトンネル効果
によって試料の表側へ抜は出してくる。「エバネッセン
ト波Ｊと呼ぶ光で、波長は入射光と同等、強さは入射光
の１０００分の１〜１０万分の１ぐらいになる。エバネ
ッセント波の強さは試料の表面から遠ざがるにつれ弱く
なるが、光ファイバーを試料表面に近付け、同じ強さの
エバネツセント波を検出するように動かしながら走査す
ると、その動きを基に表面の構造と同時に光吸収を通じ
て、試料自身の分光的な情報も調べることができる。こ
の際、面内方向の分解能はｌｎｍ程度である。したがっ
てＰＳＴＭを応用すれば十分ナノメートルオーダーの高
密度記録媒体の再生を行うことが可能である。また、光
を用いた再生では、分子内の一部の構造が局所的に変化
するような記録状態であっても、分子全体の光吸収波長
の変化として観測できるという特徴を有する。
以上のような特徴を有するＳＴＭとＰＳＴＭを組み合わ
せて、記録・再生を別の手段を用いて行うため、再生時
に記録状態に変化を及ぼすことがなくなった。さらに複
数の波長のエバネッセント波を用いて再生を行う際に、
一方の波長を記録の前後において、媒体の光吸収率の変
化のない波長に選んでおき、その波長のエバネッセント
波の強度を一定にするように記録再生時の光プローブの
縦方向位置制御を行うことにより安定した記録再生が可
能となる。また、その波長のエハネツセント波強度に対
する他の波長のエバネツセント波強度の比を再生信号と
することにより、基板や記録媒体表面の凹凸と記録状態
とを分離できないようになり、再現性、安定性が十分と
なった。
成を示すブロック図である。
第１図において、記録媒体１０２として、例えば両親媒
性ジアセチレン誘導体である、１０．１２−ペンタコサ
ジイン酸 ＣＨ３（ＣＨ２）＋□Ｃ＝　ＣＣＥ　Ｃ（ＣＨＣ２）８
　Ｃ０ＯＨを用い、ラングミュアブロジェット法によっ
て、単分子膜の層の累積膜を導電性プリズム１０１表面
上に形成しＸ線やγ線照射により重合体を作成する。
ここで、導電性プリズム１０１の材料としてはＡｇ２０
−Ａｇｌ−ＭｏＯ２（Ｐ２Ｏ３）系の超イオン伝導性ガ
ラスやパラジウム、鉄などの多原子価元素を含むカラス
、あるいはガラス表面にＳｎ○２を主体とする薄膜をコ
ーティングしたものを用いる。
第１図に示すように、光源１０３から発生する波長λ１
の光および光源１０４から発生する波長λ２の光をそれ
ぞれビームエクスパングー１０５．１０６、光ビームミ
キサー１０７を通して合成し、記録媒体１０２の導電性
プリズム１０１と接する面へ全反射の条件で入射させる
。一方ｘｙｚ位置制御素子１０８によって導電性光プロ
ーブ１０９を記録媒体１０２の所望の位置に対して、サ
ブ・ナノメートル程度の距離まで近接させる。ここで、
導電性光プローブとしては、導電性プリズム１０１と同
様の材料で作られた光ファイバーの一端を研磨して先端
を尖鋭化（曲率半径〈１μｍ）したちのを用いる。こう
して記録媒体１０２中を通ってしみ出して来た（表面の
近傍にのみ存在する）エバネツセント光１００を導電性
光プローブ１０９で検知し、光フアイバー１１１中に導
入し、レンズ１１２、ビームプリンター１０３、フィル
ター１１４．１１５を通して波長λ１およびλ２の成分
に分け、それぞれ、光電子増倍管１１６．１１７で電気
信号に変換する。この電気信号を増幅回路１１８．１１
９て増幅後（ＩＩ、Ｉ２）除算回路１２０に入力し、２
信号の比Ｉ　２　／　Ｉ　＋を再生信号とする。
ここで、記録再生時の光プローブ１０９の２方向位置制
御は次のように行う。波長λ１の検出光強度に対する信
号■１をフィードバック回路１２１に入力し、設定（光
強度）値とのずれを算出し、増幅回路１２２て増幅後、
Ｚ位置制御信号として、ｘｙｚ位置制御素子１０８によ
って、設定光強度となるように光プローブ１０９のＺ方
向位置を制御する。
次に記録媒体１０２への記録および再生方法について説
明する。ｘｙ位置制御回路１２３およびｘｙｚ位置制御
素子１０８を用いて光プローブ１０９を記録媒体１０２
の所望の位置に移動し、記録信号回路１２４によって導
電性光プローブ１０９と導電性プリズム１０１との間に
記録のためのパルス電圧を印加し、記録媒体中に電子を
局所的に注入する。すると、局所電流によるジュール熱
によりジアセチレン誘導体重合体に構造変化が起こり光
の吸収帯のピークが６４０ｎｍから５８０ｎｍヘシフト
する。いま、光源ｌ・１０３としてＧａＡｊｌ！　Ａｓ
半導体レーザーの波長７８０ｎｍの光、光源２：　１０
４としてヘリウムネオンレーザ−の６３３ｎｍの光を用
いれば、記録の前後において、波長７８０ｎｍの光に対
しては吸収率がほとんど変化しないため信号強度■１は
ほとんど変化がないのに対して、波長６３３ｎｍの光に
対しては、吸収率が太き（変化するため、信号強度■２
は大きく変化し、再生信号１２／ＩＩを検出することに
よって記録状態を読み取ることができる。
ここで、１１は記録状態によってわずかしか変化しない
ため、記録再生時に記録媒体１０２に対してｘｙ２次元
方向に光プローブ１０９を移動させる際、真の媒体表面
の凹凸に対応した光プローブ１０９の安定なＺ方向位置
制御が可能となる。逆に媒体表面の凹凸に対して１１が
わずかに変化してもＩ２が同様に変化するため、再生信
号Ｉ　２　／　Ｉ　１は媒体表面の凹凸に対して変化せ
ず、媒体表面の凹凸の影響を受けないで、再生が可能で
ある。
本実施例では、記録媒体としてジアセチレン誘導体重合
体の例をあげたが、電子注入や電流によるジュール熱に
よって光の吸収帯がシフトするような材料であればよく
、他に、スクアリリウムビス−６−オクチルアズレン等
の色素のＪ会合体（波長５７９ｎｍに吸収帯）のように
電流ジュール熱によって分解（８９０ｎｍに吸収帯がシ
フト）するものや、ポリイミドのように電子注入によっ
てＩ・ １・ のように還元されるものや、銅テトラシアノキノンメク
ンのように電子注入により、 Ｃｕ−（ＴＣＮＱ　）−Ｃｕ０（ＴＣＮＱ　）’のよう
に分子内電荷移動を起こし８００ｎｍ付近の吸収率が太
き（変化するものでもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、記録媒体裏面に照
射された全反射光からの複数波長を含むエハネツセント
光（しみ出し光）を検出して再生することにより、 ■記録媒体表面の凹凸と記録状態とを区別することがで
き、記録再生時に光プローブの安定したＺ方向の位置制
御ができるため、Ｓ／Ｎ比の良い再生が可能となる。
又本発明によれば、電圧印加による電子注入、電流ジュ
ール熱によって記録を行い、記録媒体裏面に照射された
全反射光からのエバネツセント光を検出して再生を行う
ことにより、 ■十分に小さいビット径をもった記録が可能である。
■分子内の局所的構造変化のような記録状態でも、光検
知では分子全体の吸収率変化としてとらえることができ
るため、精度の良い再生が可能となる。
■記録／再生を別の手段を用いて行うために、再生時に
おける誤書き込みの恐れがなくなる。
【図面の簡単な説明】
の 第１図は本発明の実施例に係る情報処理装置５成を示す
ブロック図である。 １０１　：導電性プリズム １０２　： １０３　　： １０４　： １０５： １０６　： １０７　　： １０８　： １０９　： １１０　： １１１　　： １１２　： 記録媒体 光源１ 光源２ ビームエクスパンダ−ｌ ビームエクスパンダ−２ 光ビームミキサー ｘｙｚ位置制御素子 導電性光プローブ エバネツセント光 光ファイバー レンズ １１３： １１５　： １１６　： １１７　＝ １１８： １１９　： １２０　： １２１　： １２２　。 １２３　： １２４　： である。 ビームスプリッター フィルター１ フィルター２ 光電子増倍管１ ／／　　　　　　　２ 増幅回路１ 増幅回路２ 除算回路 フィードバック回路 増幅回路３ ｘｙ位置制御回路 記録信号回路 手続補正書（睦） １．事件の表示 平成２年特許願第２０６６１７号 ２　発明の名称 情報処理装置及び情報処理方法 ３、補正をする者 住所 名称 事件との関係　　　　特許出願人 東京都大田区下丸子３−３０−２ ＋１００１　　キャノン株式会社 代表者　山　路　敬　三 ４、代理人 居所 〒１４６東京都大田区下丸子３−３０−２５、補正の対
象 ａｌ、、　Ｐｈｙｓ　Ｒｅｖ、Ｖｅｔｔ、４９．５７（
１９８２）Ｊとあるのを、ｒｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ　ｅｔ　
ａｌ、、　Ｐｈｙｓ　Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔ、４９．５７（
あるのを、「高密度記録装置」に訂正する。 同 （３以第１５頁第５行に「分離できない」とあるのを、
「分離できる」に訂正する。 同 （４）／Ｘ第１６頁第１７行に「ビームプリンター１０
３」とあるのを、「ビームスプリッタ−１１３Ｊに訂正
する。 以上

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板上に記
    録層を設けてなる記録媒体、該記録媒体の記録層に近接
    して配置された導電性の光プローブ、該基板と光プロー
    ブとの間に電圧を印加する手段、基板に電磁波を照射す
    る手段及び該光プローブに入射する電磁波を検知する手
    段を備えたことを特徴とする情報処理装置。
  2. （２）電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板上に記
    録層を設けてなる記録媒体、該記録媒体の記録層に近接
    して配置された導電性の光プローブ、該基板と光プロー
    ブとの間に電圧を印加する手段、基板に対し複数の波長
    の電磁波を照射する手段及び該光プローブに入射する複
    数の波長の電磁波を検知する手段を備えたことを特徴と
    する情報処理装置。
  3. （３）電磁波を検知する手段からの複数の出力信号の強
    度を算出する手段を有する請求項（２）に記載の情報処
    理装置。
  4. （４）電磁波を検知する手段によって検出される複数の
    出力信号の強度のうち、１つが一定になるように光プロ
    ーブの位置を調整する手段を有する請求項（２）に記載
    の情報処理装置。
  5. （５）電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板上に記
    録層を設けてなる記録媒体に対し、導電性の光プローブ
    を近接させ、該基板と光プローブとの間に電圧を印加す
    ることにより情報の記録を行い、基板側から記録媒体に
    対し電磁波を照射することにより記録媒体の表面にしみ
    出した電磁波を光プローブで検知することにより記録の
    読み出しを行うことを特徴とする情報処理方法。
  6. （６）基板と光プローブとの間にパルス電圧を印加する
    請求項（５）に記載の情報処理方法。
  7. （７）検出された電磁波の強度を算出して記録情報の読
    み出しを行う請求項（５）に記載の情報処理方法。
  8. （８）電磁波を検知する手段によって検出される複数の
    出力信号の強度のうち、１つが一定になるように光プロ
    ーブの位置を調整する請求項（５）に記載の情報処理方
    法。
  9. （９）表面にしみ出した電磁波を光プローブによって検
    出する請求項（５）に記載の情報処理方法。
  10. （１０）電磁波が基板と記録層の界面で全反射するよう
    に該電磁波を照射する請求項（５）に記載の情報処理方
    法。
  11. （１１）電磁波を透過し、且つ導電性を有する基板上に
    記録層を設けてなる記録媒体に対し、導電性の光プロー
    ブを近接させ、該基板と光プローブとの間に電圧を印加
    することにより情報の記録を行い、基板側から記録媒体
    に対し複数の波長の電磁波を照射することにより記録媒
    体の表面にしみ出した電磁波を光プローブで検知するこ
    とにより記録の読み出しを行うことを特徴とする情報処
    理方法。
  12. （１２）基板と光プローブとの間にパルス電圧を印加す
    る請求項（１１）に記載の情報処理方法。
  13. （１３）それぞれ検出された電磁波の強度を算出して記
    録情報の読み出しを行う請求項（１１）に記載の情報処
    理方法。
  14. （１４）電磁波を検知する手段によって検出される複数
    の出力信号の強度のうち、１つが一定になるように光プ
    ローブの位置を調整する請求項（１１）に記載の情報処
    理方法。
  15. （１５）表面にしみ出した複数の波長の電磁波を光プロ
    ーブによって検出する請求項（１１）に記載の情報処理
    方法。
  16. （１６）複数の波長の電磁波が基板と記録層の界面でそ
    れぞれ全反射するように該電磁波を照射する請求項（１
    １）に記載の情報処理方法。
  17. （１７）情報が記録された記録媒体と、該記録媒体の一
    方の側に近接して配置された光プローブ、該記録媒体の
    他方の側に対し複数の波長の電磁波を照射する手段及び
    該光プローブに入射する複数の波長の電磁波を検知する
    手段を備えたことを特徴とする情報処理装置。
  18. （１８）記録媒体が電磁波を透過する基板上に記録層を
    設けてなる請求項（１７）に記載の情報処理装置。
  19. （１９）電磁波を検知する手段からの複数の出力信号の
    強度を算出する手段を有する請求項（１７）に記載の情
    報処理装置。
  20. （２０）電磁波を検知する手段によって検出される複数
    の出力信号の強度のうち、１つが一定になるように光プ
    ローブの位置を調整する手段を有する請求項（１７）に
    記載の情報処理装置。
  21. （２１）情報が記録された記録媒体の裏面に複数の波長
    の電磁波を照射し、記録媒体の表面にしみ出した複数の
    波長の電磁波をそれぞれ検出することにより記録情報の
    読み出しを行うことを特徴とする情報処理方法。
  22. （２２）それぞれ検出された電磁波の強度を算出して記
    録情報の読み出しを行う請求項（２１）に記載の情報処
    理方法。
  23. （２３）表面にしみ出した複数の波長の電磁波を光プロ
    ーブによって検出する請求項（２１）に記載の情報処理
    方法。
  24. （２４）複数の波長の電磁波が全反射するように該電磁
    波を記録媒体の裏面に照射する請求項（２１）に記載の
    情報処理方法。
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