JPH08263884A

JPH08263884A - 記録再生装置

Info

Publication number: JPH08263884A
Application number: JP9153295A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takeda; 俊彦武田; Harunori Kawada; 春紀河田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、記録面に凹凸が存在していたり、外
部雑音があっても記録ビットの再生時におけるビットの
認識率を低下させることなく、また、ビット間隔を短縮
しても誤識別をすることのない走査型プローブ顕微鏡の
原理を用いた情報の記録再生装置を提供することを目的
とするものである。【構成】本発明は上記目的を達成するために、プローブ
をこれに近接させて対向させた記録媒体に対して走査
し、前記プローブと前記記録媒体間の物理的相互作用に
より発生する物理量に基づく信号を信号検出手段により
検出して、情報の記録・再生を行う記録再生装置におい
て、前記記録の再生時に信号検出手段によって検出され
た信号強度の記録面内における分布を示す画像情報に、
ビット信号のみを強調した信号処理を施してそれを取り
出す信号処理手段を構成したことを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の原理を用いて情報の記録及び再生をする記録再生装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録再生装置にはより大きな記憶
容量が要求され、そのためには記録単位（以下ビットと
呼ぶことにする）の大きさを小さくして記録密度を向上
させることが必要条件である。例えば、光記録によるデ
ジタル・オーディオ・ディスクにおいては、ビットの大
きさはｌμｍ²程度にまで及んでいる。一方、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）が開発された。ＳＴＭ
は真空中、大気中、液体中でも動作でき単結品、非品質
を問わず実空間で高い分解能の測定ができるので広範囲
な応用が期待されている。かかるＳＴＭ技術は、プロー
ブと導電性物質間に電圧を印加してプローブを導電性物
質表面にｌｎｍ程度の距離に近接させるとプローブにト
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
に保つようにブロープを走査することにより、導電性物
質表面の実空間構造を描くことができると同時に、電子
構造に関する情報をも読みとることができる。この際面
内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。従って、ＳＴ
Ｍの原理を応用すれば原子、分子オーダーでの高密度記
録再生を行うことができる。この際の記録再生方法とし
て様々な方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビット
再生をプローブが計測するトンネル電流値にしきい値を
設けて行った場合、記録面に存在する凹凸や外部雑音に
よリプローブが計測するトンネル電流のＳＮ比やビット
認識率などを低下させ、記憶容量の増大の達成に大きな
障害になるといった問題点があった。つぎに、この点を
図９および図１０に基づいて説明する。例えば図９
（ａ）の様な凹凸を有する記録面３に、２つのビットＢ
ｌ、Ｂ２（斜線部）を形成したとする。図中でｘ1、ｘ2
はそれぞれビットＢｌ、Ｂ２の中心の記録面３上のｘ座
標値とする。また該ビット部は周囲の記録面に対して電
気伝導度が大きいとする。次にプローブ１を前記記録面
３上を走査してトンネル電流（Ｉ）を計測する。その結
果が図９（ｂ）の様になったとする。次に、このトンネ
ル電流の計測値よりビットを抽出するために、上記しき
い値処理をしてトンネル電流データを２値化する。しき
い値を図９（ｂ）のI₁とした場合ビットＢｌは再生でき
るが、ビットＢ２は再生できない（図９（ｃ）参照）。
しきい値を図９（ｂ）のＩ₂とした場合、ビットＢ２
は再生できるが、ビットＢｌの周囲にも更にビットが存
在していると誤認する場合が発生する（図９（ｄ）参
照）。再生信号の雑音を除去する方法として、線形フィ
ルタに属する周波数領域においてフィルタリングする方
法があるが、この方法は再生時の信号と雑音の周波数が
既知でかつ線形分離可能な場合のみ有効である。しか
し、ビットに関しては個々の形状に対する周波数帯域は
既知だとしても、ビットがどの位置に存在するかは既知
ではない。また、記録面のステップ、尾根に起因する凹
凸の周波数成分は周波数領域全体にわたってしまうとと
もに、空間的にコンパクトなビットの周波数成分も全域
にわたってしまうため、これらを周波数空間上で帯域分
離することは困難である。一方、記録密度を更に向上さ
せるためには、ビット間隔を更に短縮する必要がある。
しかしながら、ビット間隔を短縮した場合、上記しきい
値処理で隣接するビットを区別することは困難である。
特にビット径方向のトンネル電流分布がビット中心近傍
で鋭いピークを持たない場合が困難である。例えば記録
面上で近接して形成した２つのビットのビット径方向の
トンネル電流（Ｉ）の分布が、図１０（ａ）の様な形状
になったとする。なお、ｘ3とｘ4は記録面上のビットの
中心位置のｘ座標値とする。

【０００４】しきい値を図１０（ａ）のＩ₃に設定して
トンネル電流データを２値化処理すれば、２つのビット
は分離、即ち再生ができる（図１０（ｂ）参照）。しか
し、ビット間隔（ｄ）を縮小していくと、２つのビット
を識別できるしきい値Ｉ₃は大きくなっていく。このた
めしきい値以上のトンネル電流成分の大きさ△Ｉ（図１
０（ａ）参照）は更に小さくなる。その結果、しきい値
処理した後の信号のＳＮ比が低下して、座標ｘ3とｘ4の
位置にある２つのビットの分離が困難になる。

【０００５】そこで、本発明は、上記した従来のものに
おける問題を解決し、記録面に凹凸が存在していたり、
外部雑音があっても記録ビットの再生時におけるビット
の認識率を低下させることなく、また、ビット間隔を短
縮しても誤識別をすることのない走査型プローブ顕微鏡
の原理を用いた情報の記録再生装置を提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、プローブをこれに近接させて対向させた記
録媒体に対して走査し、その物理現象から生じる微細信
号を検出して、情報の記録・再生を行う情報処理装置に
おいて、記録の再生時にビット信号のみを強調した信号
処理を施してそれを取り出し、再生時におけるビットの
誤認識を防止するようにしたものである。すなわち、本
発明の記録再生装置は、プローブをこれに近接させて対
向させた記録媒体に対して走査し、前記プローブと前記
記録媒体間の物理的相互作用により発生する物理量に基
づく信号を信号検出手段により検出して、情報の記録・
再生を行う記録再生装置において、前記記録の再生時に
信号検出手段によって検出された信号強度の記録面内に
おける分布を示す画像情報に、ビット信号のみを強調し
た信号処理を施してそれを取り出す信号処理手段を構成
したことを特徴としている。そして、その信号処理手段
は、入力画像情報を構成する画素に対して該画素の信号
に重み付けをした信号の大きさから、前記画素に隣接す
る画素の信号の大きさに重みを付けて引く信号処理によ
り、新たな画像情報を出力する複数の画像処理層をｎ層
直列に配列して構成されていることを特徴とするもので
ある。その際、前記隣接する画素は、プローブの走査方
向に対応した直線上で前記画像情報中で憐接する画素を
対象とすることができる。また、前記画像処理層は、そ
の第１層目に入力される画像情報が前記信号検出手段に
より検出された信号強度の記録面内における分布から構
成される画像情報であり、その第ｎ層目からの出力画像
をビットの再生復元データとして構成することができ
る。そして、本発明においてはそれを３層で構成しても
よい。またその出力する画素数は該画像処理層に入力さ
れた画像情報の画素数に等しい画素数とすることが好ま
しい。さらに、本発明では、その信号処理手段は、新た
に形成された画素の信号強度の符号が（−）になった場
合、該画素に隣接する（＋）符号の画素信号の中で最小
の信号値に、該画素及び該画素に隣接する画素の信号値
を置き換えるように構成することができ、また、第（ｎ
−１）層目の画像処理層からの出力は増幅されて第ｎ層
目の画像処理層に入力され、かつ第ｎ層目の画像処理層
からの出力も増幅するように構成することができ、そし
てまた、前記画素に対する処理を前記プローブが前記記
録面に対して２次元走査中に１画素サンプリングする度
に、前記ブロープが該画素サンプリング直前に検出した
２画素を含めた３画素毎に逐次行うように構成すること
ができる。

【０００７】

【作用】本発明は、上記したように記録の再生時に信号
処理手段によって、ビット信号のみを強調してビット再
生すようにしたから、記録面に凹凸が存在していたり、
外部雑音があってもビットの認識率が低下せず、また、
ビット間隔を短縮しても誤認識をすることのなく、記録
の再生が行えるものである。つぎに、これを図面にもと
づき詳細に説明する。図１〜３は、本発明の信号処理の
一例を説明するための説明図である。図１は信号処理手
段の１例であり、１００は信号処理手段であり、直列に
結合した３つの画像処理層１０１、１０２、１０３を有
している。１０１、１０２、１０３はそれそれｌ層目、
２層目、３層目の画像処理層と以後呼ぶことにする。図
２は入力画像情報の信号処理手段中での処理過程の１例
を示すものである。また図３は、再生時の概略図であ
り、１はプローブ、２は記録媒体、３は記録面、４は電
圧印加手段、５は信号検出手段である。Ｂ５はビットで
あり、いまビットＢ５を再生するために、プローブ１を
記録面３上で図中矢印の方向に走査しつつ、プローブ１
と記録媒体２の間に再生バイアス電圧を電圧印加手段４
により印加して、トンネル電流値のビット径方向に関す
る分布を信号検出手段５により計測する。信号検出手段
５が、プローブ１の走査方向に対して、図１（ａ）で示
したような信号強度分布を得たとする。ａ（ｎ）（ｎ＝
１、２、３、・・・、１１）はサンプル時刻ｔ（ｎ）
（ｎ＝１、２、・・・、１１）で検出された信号強度を
示す。上記信号を入力画像情報として、信号処埋手段１
００の１層目の画像処理層１０１に入力する。

【０００８】前記１層目の画像処理層１０１における信
号処理の原理を次に説明する。図１中でｉｎ（１）は第
ｌの画像処理層１０１の入力側、ｏｕｔ（１）は出力側
とする。ｉｎ（１）とｏｕｔ（１）との間の複数の結線
が、各画素からの信号の流れを示している。なお、本発
明に関する画図処理層の入力画素数と出力画素数は同数
である。以下、具体的な信号処理の素過程について説明
する。本発明に関する画像処理層では、サンプル時刻ｔ
（ｎ）における画素信号（ａ（ｎ））に対しては、該画
素に隣接する画素、即ち時刻ｔ（ｎ−１）における画素
信号（ａ（ｎ−１））と時刻ｔ（ｎ＋１）における画素
信号（ａ（ｎ＋１））の信号を用いて（１）式で示され
る処理をして新しい画素信号を出力する。ｐ・ａ（ｎ）−ｑ・ａ（ｎ−ｌ）−ｑ・ａ（ｎ＋１）・・・（１）ここでｐ，ｑは信号強度に対する重み付けを示す係数で
あり、（２）、（３）式の条件を満たす。ｐ＞０・・・（２）１＞ｑ＞０・・・（３）即ち画素の信号強度に重み付けをした信号の大きさか
ら、前記画素に隣接する画素の信号の大きさに重みを付
けて引く信号処理をすることにより新しい画素信号を作
成する。本発明に関する画像処理層の機能を具体的に示
す為に、入力画像情報として図２（ａ）に示される様な
信号強度分布（１０、９、・・・、１が任意単位の信号
強度を示す）を有する画像情報を用いた。図２（ａ）に
おいて、信号強度＝１０の位置がビット中心部に対応し
ている。該画像情報を係数ｐ＝１，ｑ＝１／４とした
（１）式に従って計算処理し、該計算結果の極大値が１
０になるように規格化する。上記計算結果を図２（ｂ）
に示す。図２（ｂ）に示した画像情報を２層目の画像処
理層１０２の入力側（ｉｎ（２））に入力して、上述し
たのと同様な処理を行い、計算結果の最大値が１０にな
るように規格化する。２層目の画像処理層１０２の出力
側（ｏｕｔ（２））からの出力結果を図２（ｃ）に示
す。更に図２（ｃ）の画像情報を３層目の画像処理層１
０３の入力側（ｉｎ（３））に入力して上述したのと同
様の処理を行う。３層目の画像処理層１０３の出力側
（ｏｕｔ（３））からの出力画像を図２（ｄ）に示す。
図２より明らかなように、トンネル電流値のビット径方
向に関する分布を反映した入力画像情報（図２（ａ））
は、信号処理手段１００中の画像処理層を通過するにつ
れ、図２（ｄ）に示したようにトンネル電流の極大値部
位即ちビット中心部の位置における信号が特に強調され
てくる様子が分かる。このように、本発明に関する信号
処理手段による信号処理は位置分解能が極めて高い。

【０００９】次に前記信号処理手段１００に図４（ａ）
で示す様な画像情報を入力した場合について説明する。
図４（ａ）は近接した２つのビットのビット径方向のト
ンネル電流値の分布を近似した場合に対応している。図
中で１０、９、・・・、１が任意単位の信号強度を示し
ている。信号高度＝１０の位置がビット中心部に対応し
ている。なお図４の横軸はサンプル時刻を示し、縦軸は
各サンプル時刻での信号強度（任意単位）を示す。図４
（ｂ）は図４（ａ）で示される画像情報を１層目の画像
処理層１０１に入力して処理した結果である。図４
（ｃ）は図４（ｂ）で示される画像情報を２層目の画像
処理層１０２に入力して処理した結果である。図４
（ｄ）は図４（ｃ）で示される画像情報を３層目の画像
処理層１０４に入力して処理した結果である。図４より
明らかなように、近接した２つのビット間のビット径方
向に関するトンネル電流値の分布を反映した入力画像情
報（図４（ａ））は、信号処理手段１００中の画像処理
層を通過するにつれ、図４（ｄ）に示したようにトンネ
ル電流の極大値部位即ちビット中心部の位置における信
号を特に強調して、２つのビットを明確に分離している
ことが分かる。

【００１０】次に前記信号処理手段１００に図５（ａ）
で示す様な画像情報を入力した場合について説明する。
図５（ａ）は凹凸のある記録面上のビット及びその近傍
のビット径方向のトンネル電流値の分布の概略に対応し
ている。なお図５の横軸はサンブル時刻を示し、縦軸は
各サンプル時刻での信号強度（任意単位）を示す。図５
（ａ）で、Ｐ及びＱが記録面のステップに、ＰＱ間がテ
ラスに対応している。Ｒで示したところがビット中心近
傍に対応している。図５（ｂ）は図５（ａ）で示される
画像情報を１層目の画像処理層１０１に入力して処理し
た結果である。図５（ｃ）は図５（ｂ）で示される画像
情報を２層目の画像処理層１０２に入力して処理した結
果である。図５（ｃ）においてＰ１、Ｐ２の前後で信号
強度の符号が（＋）から（−）に大きく変化している。
このＰｌ、Ｐ２はそれぞれ入力画像情報のステップＰ、
Ｑに対応している。このように、画素の信号強度の符号
が（−）になった場合、該画素に隣接する（＋）符号の
画素信号の中で最小の信号値（図５（Ｃ）においてはｈ
に相当する）に該画素及び該画素に隣接する画素の信号
値を置き換える（図５（ｄ）参照）。画像情報を画像処
理層を通過させるたびに上記信号置換を行うと、テラス
幅を次第に減少させていく事ができる。同時にビット部
は、先に説明したように（図２参照）、より強調するこ
とができる。

【００１１】以上説明したように、ビット情報及び記録
面の凹凸を含んだ入力画像情報は、信号処理手段１００
中の画像処理層群を通過させることで、ビット中心部の
位置における信号を、ビット近傍の凹凸よりも、特に強
調してビットを明確に分離できる。本発明の好ましい形
態によれば、ビットの再生を行う際、プローブにより記
録面内のトンネル電流分布に基づく画像情報から、本発
明に関する信号処理処理手段を用いて、ビット位置情報
のみを強調して抽出する。このように本発明に関する信
号処理手段をビット再生に用いることにより、近接した
ビット同士を分離、識別し、かつ凹凸のある記録面から
ビットを強調するので、記録面上におけるビット間隔を
短縮して記録容量を増加させて大容量記録再生装置を実
現するものである。なお、上記説明で用いたｔ（ｎ）を
記録面上の領域を指定する座標と考えても差し支えな
い。また、本発明に関する信号処理手段に入力される画
像情報は、上記説明したようなトンネル電流値の記録面
内の分布に制限されるものではない。プローブと記録媒
体間の相互作用値の記録面内の分布を反映した画像情報
であれば良い。例えば、前記相互作用として原子間力、
磁気力等をあげることができる。

【００１２】次に、図６を用いて、本発明に関する記録
再生装置の構成要素について説明する。１はプローブで
ある。２は記録媒体であり、メモリ機能を有する記録層
６、電極７、基板８により構成されている。３は記録面
である。４は電圧印加手段、５は信号検出手段である。
プローブ１は記録媒体２に対向している。９はプローブ
１を支持するカンチレバー、１０はカンチレバー９を支
持する構造体である。プローブ１はカンチレバー９の自
由端に固定されている。１１は支持構造体１０を記録面
３に対して走査させる駆動機構である。１２は記録媒体
を駆動する記録媒体駆動機構である。

【００１３】図６で示す記録再生装置による記録再生時
には、まずプローブ１と電極８との間にトンネル電流が
流れる程度の電圧を電圧印加手段４により加えた状態
で、そのトンネル電流を信号検出手段５で検出してその
値が一定にするようにプローブ１と記録層６との間の距
離制御を行う。情報の記録時には、記録媒体２とプロー
ブｌとを相対的に走査し、記録面２の所望の位置で電極
８とプローブ１との間に所定の電圧を電圧印加手段４に
より印加して記録層６に記録ビットを形成する。記録ビ
ットは記録層６に形成された導電率の変化、あるいは記
録層６の形態変化を挙げることができるが、特に制限は
ない。情報の再生時には前記方法により記録層６とプロ
ーブ１との間の距離を一定にし、かつ両者の間にトンネ
ル電流が流れる程度の電圧を電圧印加手段４により加え
てプローブ１を記録面３上で走査する。この際、プロー
ブ１が検出したトンネル電流値の記録面３内における分
布に基づく画像情報を先に説明した信号処理手段１００
により信号処理を施し、ビット位置情報を特に強調した
画像情報を形成する。次に該画像情報にしきい値処理を
施してビット再生する。なお、記録媒体２とプローブ１
の相対的な走査は、記録媒体駆動機構１２と支持体駆動
機構１１により行う。駆動機構１１、１２はそれぞれ駆
動回路１３、１４からの信号により駆動される。１５は
コンピュータであり、記録再生装置を制御している。

【００１４】以上説明した様に本発明によれは、記録媒
体自身に形成しなければならない基準目盛りを一軸方向
のみにする事が可能なＳＴＭ技術を応用した記録再生装
置を提供することができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。［実施例１］図６に本実施例に関する記録再生装置の概
略図を示す。本実施例では、記録面上で近接させて形成
したビットを、本発明に関する信号処理手段１００によ
り、分離、識別した。信号処埋手段１００中の画像処理
層の層数は３層である。本実施例で用いた基板８は石英
ガラス基板、電極７は基板８上に真空蒸着法により作成
した厚さ１０００オングストロームのＡｕてある。また
記録層６としてスクアリリウム−ビス−６−オクチルア
ズレン（ＳＯＡＺ）を用い、ラングミュア−ブロジェッ
ト（ＬＢ）法によりＳＯＡＺの単分子膜を２層電極７上
に積層して作成した（特開昭６３−１６１５５２号公報
参照）。またプローブｌ、カンチレバー９、カンチレバ
ー支持構造体１０は既知のマイクロメカニクス技術によ
り作成した（例えば、Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ、Ｐｒ
ｏｃ．ＩＥＥＥ、７０、４２０（１９８２）参照）。カ
ンチレバー９は圧電バイモルフ型のカンチレバーであ
る。該カンチレバー９は電圧印加により記録層６に対し
て垂直な方向に変形できる構成になっており、該カンチ
レバー９の動きに連動させてプローブ１を変位させるこ
とができる。次にＳＯＡＺ単分子累積膜への記録再生動
作について説明する。本記録再生装置で記録層６への情
報の記録を以下の方法により行った。まず電圧印加手段
４でプローブ１に＋１．５Ｖの電圧を印加した状態で該
プローブｌに流れる電流Ｉを信号検出手段５で検出し、
該電流値Ｉが１０^-8［Ａ］≧Ｉ≧１０^-10［Ａ］になる
ようにカンチレバー９を用いて該プローブ１と記録層６
の表面間の距離を調整した。続いて、該距離を保持した
状態で、プローブ１を＋側、電極７を−側にして図７に
示すような電圧を電圧印加手段４によリプローブ１と電
極７の間に印加する。該電圧印加後、プローブ１に対向
した記録層６の微小領域の導電率は増大しかつその状態
は保存される。以上の動作により記録ビットを書き込ん
だ。記録したい情報に基づいた記録ビット列は、前記駆
動機構１１、１２によリプローブ１を記録層６上で移動
させつつ、前記書き込み動作を行って形成した。本実施
例では直径１０ｎｍのビットを、ビット中心間距離を７
ｎｍにして記録媒体２に書き込んだ。

【００１６】本実施例では、記録された情報の再生を以
下の方法により行った。電圧印加手段４により＋１．５
Ｖの電圧を印加されたプローブ１を前記方法により記録
層６からの距離を一定に維持しながら該記録層６上を走
査して、トンネル電流値の記録面３内における分布を信
号検出手段５により計測する。該トンネル電流値分布に
基づく画像情報を、本発明に関する信号処理手段１００
に入力する。該手段により先に説明した信号処理を該画
像情報に施し、ビット位置情報を特に強調した画像情報
を形成する。次に該画像情報にしきい値処理を施してビ
ット再生した。本実施例では、先に説明した原理（図４
参照）で、近接したビットを十分に分離、識別してビッ
ト再生ができた。このように本発明に関する信号処理手
段を用いることにより、記録媒体にビットを近接して形
成することができたので、記録密度を増加することがで
きた。またビット間隔が短縮できたので高速再生ができ
た。

【００１７】［実施例２］本実施例では、信号処理手段
に入力する画像情報に含まれる記録媒体の凹凸信号成分
よりも、ビット信号成分を強調して、新しい画像情報を
形成してビット再生を行った。これ以外の装置の構成及
び記録再生原理は実施例１と同じである。本実施例で
は、先に説明した原理（図５参照）で、ビット中心部の
位置における信号を、ビット近傍の凹凸よりも、特に強
調してビットを明確に分離してビット再生ができた。こ
のように本発明に関する信号処理手段を用いることによ
り、記録媒体の凹凸成分に起因するビットの誤再生率を
減少させることができた。

【００１８】［実施例３］図８に本実施例に関する記録
再生装置の概略図を示す。本失施例では情報の記録をＳ
ＴＭの原理で、記録された情報の再生をＡＦＭの原理で
行う記録再生装置を用いた。以下の条件以外は実施例ｌ
で用いた記録再生装置の構成と同じである。本実施例で
は、記録層として金よりなる電極７の表層を用いた。ま
た、プローブの記録面３の法線方向に対する変位を計測
する為に、公知の光てこ法を用いた。そのためにカンチ
レバー９の上面に半導体レザー１５よりレーザー光を照
射し、カンチレバー９より反射したレザー光を２分割フ
ォトダイオード１６で受光できるようにした。本実施例
では、記録層媒体２への情報の書き込みをＳＴＭ技術を
用いて行う場合以下の方法により行った。プローブ１と
金よりなる電極７との間に電圧印加手段４を用いてパル
ス幅１μｓｅｃ、波高数ボルトの電圧を印加して、記録
層表面上に直径１０ｎｍ、高さ２ｎｍの凸部を形成し
た。これが記録ビットとなる。

【００１９】本実施例ではビットをビット中心間距離を
５ｎｍにして記録媒体２に書き込んだ。ＡＦＭ技術によ
るビットの再生は以下の方法により行った。記録媒体２
とプローブ１との間に原子間力が作用する程度該プロー
ブ１を該記録層媒体２に近接させ、前記プローブ１に働
く原子間力が一定になるようにフィードバックをかけな
がらプローブ１と記録媒体２とを相対的に走査すると、
記録面３の凹凸に応じて該プローブ１が上下する。この
プローブ１の上下に連動したカンチレバー９の動きを光
てこの原理で検出する。本実施例では、フォトダイオー
ド１６の検出信号値の記録面内の分布から構成される画
像情報を、信号処理手段１００に入力して、実施例１と
同様の処埋を施した。本実施例では、先に説明した原理
（図４参照）で、近接したビットを十分に分離、識別し
てビット再生ができた。このように本発明に関する信号
処理手段を用いることにより、記録媒体にビットを近接
して形成することかできたので、記録密度を増加するこ
とかできた。またビット間隔が短縮できたので高速再生
ができた。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上のように記録の再生時に
信号処理手段によって、ビット信号のみを強調してビッ
ト再生をすようにしたから、記録面に凹凸が存在してい
たり、外部雑音があってもビットの認識率が低下せず、
また、ビット間隔を短縮しても誤認識をすることのなく
記録の再生が行え、記録密度が向上し高速再生のできる
記録再生装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する信号処理手段のｌ例を示す図で
ある。

【図２】本発明に関する画像情報の変換過程の１例を示
す図である。

【図３】ビット再生時の概略図である。

【図４】本発明に関する画像情報の変換過程の１例を示
す図である。

【図５】本発明に関する画像情報の変換過程の１例を示
す図である。

【図６】本発明に関する記録再生装置の概略図である。

【図７】記録パルスの説明図である。

【図８】本発明に関する記録再生装置の概略図である。

【図９】記録面上のビット再生の概略図である。

【１０】記録面上のビット再生の概略図である。

【符号の説明】

１：プローブ２：記録媒体３：記録面４：電圧印加手段５：信号検出手段６：記録層７：電極８：基板９：記録媒体駆動機構１０：支持構造体１１：支持構造体駆動機構１２：記録媒体駆動機構１３：支持構造体駆動回路１４：記録媒体駆動回路１５：半導体レーザー１６：フォトダイオード１００：信号処理手段１０１：１層目の画像処理層１０２：２層目の画像処埋層１０３：３層目の画像処理層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブをこれに近接させて対向させた
記録媒体に対して走査し、前記プローブと前記記録媒体
間の物理的相互作用により発生する物理量に基づく信号
を信号検出手段により検出して、情報の記録・再生を行
う記録再生装置において、前記記録の再生時に信号検出
手段によって検出された信号強度の記録面内における分
布を示す画像情報に、ビット信号のみを強調した信号処
理を施してそれを取り出す信号処理手段を構成したこと
を特徴とする記録再生装置。
【請求項２】前記信号処理手段は、入力画像情報を構
成する画素に対して該画素の信号に重み付けをした信号
の大きさから、前記画素に隣接する画素の信号の大きさ
に重みを付けて引く信号処理により、新たな画像情報を
出力する複数の画像処理層をｎ層直列に配列して構成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の記録再生装
置。
【請求項３】前記隣接する画素が、プローブの走査方
向に対応した直線上で前記画像情報中で憐接する画素で
あることを特徴とする請求項２に記載の記録再生装置
【請求項４】前記画像処理層は、その第１層目に入力
される画像情報が前記信号検出手段により検出された信
号強度の記録面内における分布から構成される画像情報
であり、その第ｎ層目からの出力画像がビットの再生復
元データとされていることを特徴とする請求項２に記載
の記録再生装置。
【請求項５】前記画像処理層は、３層で構成されてい
ることを特徴とする請求項２または請求項２に記載の記
録再生装置。
【請求項６】前記画像処理層は、その出力する画素数
が該画像処理層に入力された画像情報の画素数に等しい
画素数とされていることを特徴とする請求項２記載の記
録再生装置。
【請求項７】前記信号処理手段は、新たに形成された
画素の信号強度の符号が（−）になった場合、該画素に
隣接する（＋）符号の画素信号の中で最小の信号値に、
該画素及び該画素に隣接する画素の信号値を置き換える
構成を備えていることを特徴とする請求項２記載の記録
再生装置。
【請求項８】前記信号処理手段は、第（ｎ−１）層目
の画像処理層からの出力は増幅されて第ｎ層目の画像処
理層に入力され、かつ第ｎ層目の画像処理層からの出力
も増幅する構成を備えていることを特徴とする請求項２
記載の記録再生装置。
【請求項９】前記信号処理手段は、前記画素に対する
処理を前記プローブが前記記録面に対して２次元走査中
に１画素サンプリングする度に、前記ブロープが該画素
サンプリング直前に検出した２画素を含めた３画素毎に
逐次行うように構成されていることを特徴とする請求項
２記載の記録再生装置。