JPH08287533A - 情報処理装置 - Google Patents
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- JPH08287533A JPH08287533A JP8045467A JP4546796A JPH08287533A JP H08287533 A JPH08287533 A JP H08287533A JP 8045467 A JP8045467 A JP 8045467A JP 4546796 A JP4546796 A JP 4546796A JP H08287533 A JPH08287533 A JP H08287533A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
- G11B9/1454—Positioning the head or record carrier into or out of operative position or across information tracks; Alignment of the head relative to the surface of the record carrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/902—Specified use of nanostructure
- Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
- Y10S977/943—Information storage or retrieval using nanostructure
- Y10S977/947—Information storage or retrieval using nanostructure with scanning probe instrument
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、円周状走査して情報を記録再生す
る情報処理装置において、安定な再生を行い、高速、大
容量の情報処理を行うことのできる情報処理装置を提供
することを目的とするものである。 【解決手段】 本発明は、上記目的を達成するため、探
針を用いて記録媒体上に円周状のデータ列の記録及び／
または再生を行う情報処理装置において、前記探針が前
記記録媒体上を走査するように前記探針と前記記録媒体
とを相対的に移動させる走査機構と、前記探針が前記記
録媒体上で円周状走査を行うように前記走査機構に駆動
信号を供給する駆動回路と、前記探針を前記データ列と
直交する方向に微小振動させる振動回路と、前記探針の
前記データ列に対する位置づれに対応した信号を検出す
る検出回路と、前記検出信号を前記駆動信号に乗算する
乗算回路と、を有することを特徴とするものである。
る情報処理装置において、安定な再生を行い、高速、大
容量の情報処理を行うことのできる情報処理装置を提供
することを目的とするものである。 【解決手段】 本発明は、上記目的を達成するため、探
針を用いて記録媒体上に円周状のデータ列の記録及び／
または再生を行う情報処理装置において、前記探針が前
記記録媒体上を走査するように前記探針と前記記録媒体
とを相対的に移動させる走査機構と、前記探針が前記記
録媒体上で円周状走査を行うように前記走査機構に駆動
信号を供給する駆動回路と、前記探針を前記データ列と
直交する方向に微小振動させる振動回路と、前記探針の
前記データ列に対する位置づれに対応した信号を検出す
る検出回路と、前記検出信号を前記駆動信号に乗算する
乗算回路と、を有することを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は情報処理装置、例え
ば走査型プロ−ブ顕微鏡の原理を応用した記録再生装置
等に良好に適用できる位置ずれ検出装置を有する情報処
理装置に関するものである。
ば走査型プロ−ブ顕微鏡の原理を応用した記録再生装置
等に良好に適用できる位置ずれ検出装置を有する情報処
理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、メモリ材料の用途はコンピュータ
ー及びその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーデ
ィオ等のエレクトロニクス産業の中核を成すものであ
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、一般的に
は、高密度で記録容量が大きいこと、記録再生の応答速
度が速いこと、消費電力が少ないこと、生産性が高いこ
と、価格が安いこと等が挙げられる。従来までは磁性体
を利用した磁気メモリや半導体を利用した半導体メモリ
が主であったが、近年、レーザー技術の進展に伴い、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。一
方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察できる
走査型プローブ顕微鏡（以後、ＳＰＭと略す。）が開発
され、単結晶、非質晶を問わず、実空間像の高い分解能
の測定ができるようになっている。しかも、媒体に電流
による損傷を与えずに低電力で観察できる利点をも有
し、さらに、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。
ＳＰＭは、ＳＴＭ（走査型トンネル電流顕微鏡）やＡＦ
Ｍ（原子力間顕微鏡）、ＳＣａＭ（走査型容量顕微鏡）
等の総称で、例えばＳＴＭは、金属の探針（プローブ電
極）と導電性物質の間に加えて１ｎｍ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（G.
Binning et al.Phys.Rev.Lett,49,57(1987)）。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
の表面構造を描くことができると同時に表面電子の全電
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、ＳＰＭ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）での高密度記録再生を行うことが可
能である。この際の記録再生方法としては、粒子線（電
子線、イオン線）あるいはＸ線等の高エネルギー線を用
いて、適当な記録層の表面状態を変化させて記録を行
い、ＳＰＭで再生する方法や、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もつ材料、例
えばπ電子系有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜層を
用いて記録・再生をＳＰＭを用いて行なう方法等が提案
されている（特開昭63-161552号公報、特開昭63-161553
号公報)。例えばこの方法によれば記録ビットのサイズ
を１０ｎｍとすれば、１０12ｂｉｔ／ｃｍ2もの大容量
記録再生が可能である。
ー及びその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーデ
ィオ等のエレクトロニクス産業の中核を成すものであ
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、一般的に
は、高密度で記録容量が大きいこと、記録再生の応答速
度が速いこと、消費電力が少ないこと、生産性が高いこ
と、価格が安いこと等が挙げられる。従来までは磁性体
を利用した磁気メモリや半導体を利用した半導体メモリ
が主であったが、近年、レーザー技術の進展に伴い、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。一
方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察できる
走査型プローブ顕微鏡（以後、ＳＰＭと略す。）が開発
され、単結晶、非質晶を問わず、実空間像の高い分解能
の測定ができるようになっている。しかも、媒体に電流
による損傷を与えずに低電力で観察できる利点をも有
し、さらに、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。
ＳＰＭは、ＳＴＭ（走査型トンネル電流顕微鏡）やＡＦ
Ｍ（原子力間顕微鏡）、ＳＣａＭ（走査型容量顕微鏡）
等の総称で、例えばＳＴＭは、金属の探針（プローブ電
極）と導電性物質の間に加えて１ｎｍ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（G.
Binning et al.Phys.Rev.Lett,49,57(1987)）。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
の表面構造を描くことができると同時に表面電子の全電
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、ＳＰＭ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）での高密度記録再生を行うことが可
能である。この際の記録再生方法としては、粒子線（電
子線、イオン線）あるいはＸ線等の高エネルギー線を用
いて、適当な記録層の表面状態を変化させて記録を行
い、ＳＰＭで再生する方法や、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もつ材料、例
えばπ電子系有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜層を
用いて記録・再生をＳＰＭを用いて行なう方法等が提案
されている（特開昭63-161552号公報、特開昭63-161553
号公報)。例えばこの方法によれば記録ビットのサイズ
を１０ｎｍとすれば、１０12ｂｉｔ／ｃｍ2もの大容量
記録再生が可能である。
【０００３】このようなＳＰＭメモリでは、データビッ
トの大きさが非常に小さくデータビット列の幅が非常に
細くなる。このため再生の際に温度ドリフト、外部振動
の影響で探針がデータ列並びと直交する方向にデータビ
ット列からずれて再生が不安定になることがあった。そ
こでＳＰＭメモリにおける微小なデータビット列に対し
ても安定な再生を行うためのトラッキング方式及び装置
が特開平4-212737号に提案されている。これは、探針を
データ列に対してデータ列並びと直交する方向に相対的
に微小振動させ、データ列再生信号の包絡線に生じる位
相変化を検出させることによりデータ列並びと直交する
方向のずれを検出し、これを補正するように探針位置を
フィードバック制御するというものである。
トの大きさが非常に小さくデータビット列の幅が非常に
細くなる。このため再生の際に温度ドリフト、外部振動
の影響で探針がデータ列並びと直交する方向にデータビ
ット列からずれて再生が不安定になることがあった。そ
こでＳＰＭメモリにおける微小なデータビット列に対し
ても安定な再生を行うためのトラッキング方式及び装置
が特開平4-212737号に提案されている。これは、探針を
データ列に対してデータ列並びと直交する方向に相対的
に微小振動させ、データ列再生信号の包絡線に生じる位
相変化を検出させることによりデータ列並びと直交する
方向のずれを検出し、これを補正するように探針位置を
フィードバック制御するというものである。
【０００４】また、ＳＰＭメモリにおける探針と記録媒
体の走査方法として図１に示すような円周状走査方法が
提案されている（欧州特許公開EP-A-024729号)。これ
は、円筒型ピエゾ素子のｘｙ走査用電極に例えば図１に
示したようにｓｉｎ２πｆ’ｔ、ｃｏｓ２πｆ’ｔ（こ
こでｆ’：円周状走査周波数，ｔ：時間）の信号波形を
それぞれ印加し、円筒型ピエゾ素子の自由端を首振り運
動させ、探針に対して相対的に記録媒体を円周状に走査
させ、記録再生を行うものである。
体の走査方法として図１に示すような円周状走査方法が
提案されている（欧州特許公開EP-A-024729号)。これ
は、円筒型ピエゾ素子のｘｙ走査用電極に例えば図１に
示したようにｓｉｎ２πｆ’ｔ、ｃｏｓ２πｆ’ｔ（こ
こでｆ’：円周状走査周波数，ｔ：時間）の信号波形を
それぞれ印加し、円筒型ピエゾ素子の自由端を首振り運
動させ、探針に対して相対的に記録媒体を円周状に走査
させ、記録再生を行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例の円周状走査方法において、記録再生の際にデ
ータビット列に対し探針を追従させる方法として、前述
の特開平４−２１２７３７号公報に示されているような
従来のトラッキング方式を用いようとすると、円周状走
査のためのアクチュエータ（上記従来例では、円筒型ピ
エゾ素子）とは別に微小振動及びトラッキング用のアク
チュエーターが必要となり、装置構成が複雑になるとい
うばかりでなく、円周状走査方法においてはアクチュエ
ーターの駆動方向が円周に沿って変化していくにつれ、
アクチュエーターの駆動方向から見ると、データビット
列に対する探針の追従方向が変化してしまうために、従
来のトラッキング方式を円周状走査方法にそのまま応用
することはできないという問題があった。
た従来例の円周状走査方法において、記録再生の際にデ
ータビット列に対し探針を追従させる方法として、前述
の特開平４−２１２７３７号公報に示されているような
従来のトラッキング方式を用いようとすると、円周状走
査のためのアクチュエータ（上記従来例では、円筒型ピ
エゾ素子）とは別に微小振動及びトラッキング用のアク
チュエーターが必要となり、装置構成が複雑になるとい
うばかりでなく、円周状走査方法においてはアクチュエ
ーターの駆動方向が円周に沿って変化していくにつれ、
アクチュエーターの駆動方向から見ると、データビット
列に対する探針の追従方向が変化してしまうために、従
来のトラッキング方式を円周状走査方法にそのまま応用
することはできないという問題があった。
【０００６】そこで、本発明は、上記した従来における
問題を解決し、円周状走査によって情報を記録再生する
情報処理装置において、安定な再生を行い、高速、大容
量の情報処理を行うことのできる情報処理装置を提供す
ることを目的としている。
問題を解決し、円周状走査によって情報を記録再生する
情報処理装置において、安定な再生を行い、高速、大容
量の情報処理を行うことのできる情報処理装置を提供す
ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、つぎのような特徴を有する情報処理装置
を提供するものである。すなわち、本発明に係る情報処
理装置は、探針を用いて記録媒体上に円周状のデータ列
の記録及び／または再生を行う情報処理装置において、
前記探針が前記記録媒体上を走査するように前記探針と
前記記録媒体とを相対的に移動させる走査機構と、前記
探針が前記記録媒体上で円周状走査を行うように前記走
査機構に駆動信号を供給する駆動回路と、前記探針を前
記データ列と直交する方向に微小振動させる振動回路
と、前記探針の前記データ列に対する位置づれに対応し
た信号を検出する検出回路と、前記検出信号を前記駆動
信号に乗算する乗算回路とを有することを特徴としてい
る。そして、本発明においては、前記振動回路は、前記
データ列の記録時には前記探針を微小振動させず、再生
時に前記探針を微小振動させるように構成することがで
き、また、これとは逆に、前記データ列の記録時に前記
探針を微小振動させ、再生時には前記探針を微小振動さ
せないように構成することができる。
成するために、つぎのような特徴を有する情報処理装置
を提供するものである。すなわち、本発明に係る情報処
理装置は、探針を用いて記録媒体上に円周状のデータ列
の記録及び／または再生を行う情報処理装置において、
前記探針が前記記録媒体上を走査するように前記探針と
前記記録媒体とを相対的に移動させる走査機構と、前記
探針が前記記録媒体上で円周状走査を行うように前記走
査機構に駆動信号を供給する駆動回路と、前記探針を前
記データ列と直交する方向に微小振動させる振動回路
と、前記探針の前記データ列に対する位置づれに対応し
た信号を検出する検出回路と、前記検出信号を前記駆動
信号に乗算する乗算回路とを有することを特徴としてい
る。そして、本発明においては、前記振動回路は、前記
データ列の記録時には前記探針を微小振動させず、再生
時に前記探針を微小振動させるように構成することがで
き、また、これとは逆に、前記データ列の記録時に前記
探針を微小振動させ、再生時には前記探針を微小振動さ
せないように構成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の情報処理装置は、上記し
たような位置ずれ検出手段を構成することにより、円周
状走査して情報を記録再生する情報処理装置において
も、探針をデータ列からはずれないようにデータ列と直
交する方向に制御し、探針をデータ列に追従させること
が可能となり、データ列のうねりや、装置の温度ドリフ
ト、外部からの振動等の影響を受けることなく、データ
ビット列に対して安定なトラッキングを行うことができ
る。
たような位置ずれ検出手段を構成することにより、円周
状走査して情報を記録再生する情報処理装置において
も、探針をデータ列からはずれないようにデータ列と直
交する方向に制御し、探針をデータ列に追従させること
が可能となり、データ列のうねりや、装置の温度ドリフ
ト、外部からの振動等の影響を受けることなく、データ
ビット列に対して安定なトラッキングを行うことができ
る。
【０００９】本発明の記録媒体は、平板状である。探針
もしくは前記媒体を搭載する基板に取り付けられた圧電
素子によって一方を円首振り運動させ、相対的に円周状
運動するようになっている。そして、データ列は螺旋状
または同心円状に記録するようになっている。又、前記
圧電素子を利用して探針は、任意のデータ列にアクセス
してデータの記録再生を行うことができる。その際、目
標とするデータ列までのアクセスは周知のリニアエンコ
ーダなどの位置検出装置によりヘッドユニットの位置を
検出、制御して行われる。その後、探針は後述するよう
な形態で目標のデータ列に追従するように制御（トラッ
キング制御）される。
もしくは前記媒体を搭載する基板に取り付けられた圧電
素子によって一方を円首振り運動させ、相対的に円周状
運動するようになっている。そして、データ列は螺旋状
または同心円状に記録するようになっている。又、前記
圧電素子を利用して探針は、任意のデータ列にアクセス
してデータの記録再生を行うことができる。その際、目
標とするデータ列までのアクセスは周知のリニアエンコ
ーダなどの位置検出装置によりヘッドユニットの位置を
検出、制御して行われる。その後、探針は後述するよう
な形態で目標のデータ列に追従するように制御（トラッ
キング制御）される。
【００１０】本発明の記録媒体は、π電子系有機化合物
やカルコゲン化物類からなる薄膜の記録層と導電性のあ
る基板からなっている。データ記録を行なう際には、探
針を目標とするデータ列形成予定位置にアクセスし、探
針と基板の間に電圧印加用電源によってバイアス電圧を
かけ、探針と記録層をトンネル電流が流れる距離まで近
づける。次に探針と記録層を距離が一定となるように保
ちながら記録媒体と探針を相対移動させる。探針が記録
層上の所定位置に対向したときに、探針と基板間にその
記録層材料が物性の変化を行すしきい値を越える電圧を
印加する。これにより、その探針直下の微小部分の電気
的特性が変化する。例えばこれを二値化データの１の状
態のデータビット（ＯＮビット）とし、他方、しきい値
を越える電圧を印加せず電気的特性がそのままになって
いる状態を二値化データの０状態のデータビット（ＯＦ
Ｆビット）とする。記録媒体の運動により、記録層と探
針とを相対移動させながら、記録情報に応じて記録層上
の特定位置で前述のしきい値を越える電圧印加を行うこ
とで、記録層上に二値化データを記録することができ
る。このようにして記録された情報を再生する際には、
探針を目標とするデータ列にアクセスし、探針と基板の
間に前記しきい値より小さいバイアス電圧をかけ、探針
と記録層をトンネル電流が流れる距離まで近づけ、両者
の距離を一定に保ちつつ記録媒体と探針との相対運動に
よって記録層を走査する。この際、探針がＯＮビットで
ある特性変化部（記録部）を通過したときとＯＦＦビッ
トである特性非変化部（非記録部）を通過したときと
で、探針と記録層間のトンネル電流が変化する。記録層
を探針で走査しながら、この変化を所定のしきい値で二
値化して検出すると、この検出信号は記録した二値化デ
ータとなる。このようにしてデータの再生ができる。
やカルコゲン化物類からなる薄膜の記録層と導電性のあ
る基板からなっている。データ記録を行なう際には、探
針を目標とするデータ列形成予定位置にアクセスし、探
針と基板の間に電圧印加用電源によってバイアス電圧を
かけ、探針と記録層をトンネル電流が流れる距離まで近
づける。次に探針と記録層を距離が一定となるように保
ちながら記録媒体と探針を相対移動させる。探針が記録
層上の所定位置に対向したときに、探針と基板間にその
記録層材料が物性の変化を行すしきい値を越える電圧を
印加する。これにより、その探針直下の微小部分の電気
的特性が変化する。例えばこれを二値化データの１の状
態のデータビット（ＯＮビット）とし、他方、しきい値
を越える電圧を印加せず電気的特性がそのままになって
いる状態を二値化データの０状態のデータビット（ＯＦ
Ｆビット）とする。記録媒体の運動により、記録層と探
針とを相対移動させながら、記録情報に応じて記録層上
の特定位置で前述のしきい値を越える電圧印加を行うこ
とで、記録層上に二値化データを記録することができ
る。このようにして記録された情報を再生する際には、
探針を目標とするデータ列にアクセスし、探針と基板の
間に前記しきい値より小さいバイアス電圧をかけ、探針
と記録層をトンネル電流が流れる距離まで近づけ、両者
の距離を一定に保ちつつ記録媒体と探針との相対運動に
よって記録層を走査する。この際、探針がＯＮビットで
ある特性変化部（記録部）を通過したときとＯＦＦビッ
トである特性非変化部（非記録部）を通過したときと
で、探針と記録層間のトンネル電流が変化する。記録層
を探針で走査しながら、この変化を所定のしきい値で二
値化して検出すると、この検出信号は記録した二値化デ
ータとなる。このようにしてデータの再生ができる。
【００１１】本発明の別の記録媒体は、ＡｕやＰｔなど
の金属薄膜からなる記録層と基板からなっている。探針
と記録層にバイアスをかけ、前述と同様に距離を一定に
保ちながらしきい値を越える電圧を印加すると、その探
針直下の微小部分が局所的に溶融又は蒸発し、表面形状
が凸又は凹に変化することにより、データが記録され
る。その時、表面形状の凹凸の高さは数ｎｍ以下となる
ようにすれば再生時に探針と記録層との距離が一定とな
るように保ったときにも、探針先端が凸部に接触しな
い。探針が記録部を通過した時と非記録部を通過した時
とで探針と記録層の間隔が変化することによりトンネル
電流が変化する。これを前述と同様に検出して、データ
を再生できる。
の金属薄膜からなる記録層と基板からなっている。探針
と記録層にバイアスをかけ、前述と同様に距離を一定に
保ちながらしきい値を越える電圧を印加すると、その探
針直下の微小部分が局所的に溶融又は蒸発し、表面形状
が凸又は凹に変化することにより、データが記録され
る。その時、表面形状の凹凸の高さは数ｎｍ以下となる
ようにすれば再生時に探針と記録層との距離が一定とな
るように保ったときにも、探針先端が凸部に接触しな
い。探針が記録部を通過した時と非記録部を通過した時
とで探針と記録層の間隔が変化することによりトンネル
電流が変化する。これを前述と同様に検出して、データ
を再生できる。
【００１２】
【実施例】つぎに、本発明の実施例を図に基づいて具体
的に説明する。まず、その記録再生方法を実施例に基づ
いて図５、図６を用い説明する。探針がデータ列上を走
査するときは、再生波形入力であるトンネル電流信号に
はデータ列の再生信号成分や記録表面のうねりによる変
動成分等が重畳してきており、対数変換回路４０１から
の出力を信号増幅回路４０２により増幅後、ハンドパス
フィルタ４０３によりその再生信号周波数付近のみが取
り出され、波形整形回路４０５を通った後、データ再生
出力となる。この場合データビットの再生信号の振幅は
探針とデータ列とのずれ（矢印ａ、ｂ、ｃ）に応じて変
化する。図２にデータ列の例とこのデータ列に対する各
探針走査位置（矢印ａ、ｂ、ｃ）によって変化する記録
ビット再生信号の信号強度をグラフに示す。この図２に
示されるように探針の位置によって変わる記録ビット再
生信号の振幅は探針がデータ列の真上を走査するときに
最大になり、走査位置がデータ列から外れると小さくな
る。その時、探針をデータ列の幅より小さい振幅でデー
タ列と直交する方向に振動数ｆで定常的に振動（ウォブ
リング）させておく。図５は、探針の位置ずれを検出す
る制御回路である。図５においてウォブリング周波数発
振器４０９で発生した振動数ｆの正弦波はスキャン回路
４１１を経て、探針制御のための円筒型ピエゾ素子の電
極に印加され、これにより探針はデータ列と直交する方
向に定常的に微小振動させられている。その際、探針が
振動数ｆでビット列径より微小な振幅で振動している
と、図３に示すようにデータ列の再生信号は、探針のビ
ット列への通り方によって、ビットの再生信号の振幅が
変化するために異なる。
的に説明する。まず、その記録再生方法を実施例に基づ
いて図５、図６を用い説明する。探針がデータ列上を走
査するときは、再生波形入力であるトンネル電流信号に
はデータ列の再生信号成分や記録表面のうねりによる変
動成分等が重畳してきており、対数変換回路４０１から
の出力を信号増幅回路４０２により増幅後、ハンドパス
フィルタ４０３によりその再生信号周波数付近のみが取
り出され、波形整形回路４０５を通った後、データ再生
出力となる。この場合データビットの再生信号の振幅は
探針とデータ列とのずれ（矢印ａ、ｂ、ｃ）に応じて変
化する。図２にデータ列の例とこのデータ列に対する各
探針走査位置（矢印ａ、ｂ、ｃ）によって変化する記録
ビット再生信号の信号強度をグラフに示す。この図２に
示されるように探針の位置によって変わる記録ビット再
生信号の振幅は探針がデータ列の真上を走査するときに
最大になり、走査位置がデータ列から外れると小さくな
る。その時、探針をデータ列の幅より小さい振幅でデー
タ列と直交する方向に振動数ｆで定常的に振動（ウォブ
リング）させておく。図５は、探針の位置ずれを検出す
る制御回路である。図５においてウォブリング周波数発
振器４０９で発生した振動数ｆの正弦波はスキャン回路
４１１を経て、探針制御のための円筒型ピエゾ素子の電
極に印加され、これにより探針はデータ列と直交する方
向に定常的に微小振動させられている。その際、探針が
振動数ｆでビット列径より微小な振幅で振動している
と、図３に示すようにデータ列の再生信号は、探針のビ
ット列への通り方によって、ビットの再生信号の振幅が
変化するために異なる。
【００１３】探針の走査の通り方によって変化する再生
波形の対応として、３．ａから３．ｃの対応をそれぞれ
３．ｄから３．ｆまで示す。３．ａは、ちょうどビット
列上を通るトラッキングヒットの状態で、微小振幅させ
る周波数の２倍の周波数が包絡線信号となって現れる。
他方、探針の走査が上方向（回転中心から外れる方
向）、もしくは下方向（回転中心へ向かう方向）へずれ
たトラッキングエラーの状態では、直交方向へ振る微小
振幅と同じ周波数が現れ、外れるに従ってその周波数成
分が大きくなる。すなわち、探針の振動波形に対してそ
れと同じ周波数成分の包絡線信号は、探針が３．ａのよ
うにデータ列の真上を走査するときは３．ｄのように倍
の周波数成分が大きくなるため見えなくなり、例えば
３．ｂのように上にずれた場合には、１８０度位相がず
れて現れ、３．ｃのように下にずれた場合には同位相と
なり現れる。それゆえ、振動数ｆの探針振動波形（ウォ
ブリング信号）を参照信号としてデータビット列再生信
号の位相検波を行うと、データ列からのずれ量に比例し
た信号が得られる。その信号をこの信号自身が零に近づ
くように、円筒型ピエゾ素子のＸまたはＹ走査用電極へ
の制御電圧に加算、もしくは減算するようなフィードバ
ック制御を行えば、探針の走査位置が図３．ａで示した
トラッキング制御が行われる。
波形の対応として、３．ａから３．ｃの対応をそれぞれ
３．ｄから３．ｆまで示す。３．ａは、ちょうどビット
列上を通るトラッキングヒットの状態で、微小振幅させ
る周波数の２倍の周波数が包絡線信号となって現れる。
他方、探針の走査が上方向（回転中心から外れる方
向）、もしくは下方向（回転中心へ向かう方向）へずれ
たトラッキングエラーの状態では、直交方向へ振る微小
振幅と同じ周波数が現れ、外れるに従ってその周波数成
分が大きくなる。すなわち、探針の振動波形に対してそ
れと同じ周波数成分の包絡線信号は、探針が３．ａのよ
うにデータ列の真上を走査するときは３．ｄのように倍
の周波数成分が大きくなるため見えなくなり、例えば
３．ｂのように上にずれた場合には、１８０度位相がず
れて現れ、３．ｃのように下にずれた場合には同位相と
なり現れる。それゆえ、振動数ｆの探針振動波形（ウォ
ブリング信号）を参照信号としてデータビット列再生信
号の位相検波を行うと、データ列からのずれ量に比例し
た信号が得られる。その信号をこの信号自身が零に近づ
くように、円筒型ピエゾ素子のＸまたはＹ走査用電極へ
の制御電圧に加算、もしくは減算するようなフィードバ
ック制御を行えば、探針の走査位置が図３．ａで示した
トラッキング制御が行われる。
【００１４】図５を用いて更に具体的に説明する。バン
ドパスフィルタ４０３から出力されるデータ列の再生信
号を絶対値化回路４０４により絶対値化し、ローパスフ
ィルタ４０６によりデータ列の再生信号周波数を取り除
き、データ列再生信号の振幅の包絡線信号が得られる。
これをロックインアンプ４０７に入力し、ウォブリング
周波数発振器４０９から出力される基準位相信号をもと
に位相検波を行うことにより、該包絡線信号から探針の
振動数ｆと同じ周波数成分の振幅が取り出される。これ
が位置ずれ検出信号となる。そしてその出力は、信号増
幅回路４０８により増幅後、ローパスフィルタ４１０に
より平滑化され、探針とデータ列とのずれ量に比例する
信号、すなわち探針とデータ列とのずれを補正するため
の信号として、スキャン回路４１１に入力される。
ドパスフィルタ４０３から出力されるデータ列の再生信
号を絶対値化回路４０４により絶対値化し、ローパスフ
ィルタ４０６によりデータ列の再生信号周波数を取り除
き、データ列再生信号の振幅の包絡線信号が得られる。
これをロックインアンプ４０７に入力し、ウォブリング
周波数発振器４０９から出力される基準位相信号をもと
に位相検波を行うことにより、該包絡線信号から探針の
振動数ｆと同じ周波数成分の振幅が取り出される。これ
が位置ずれ検出信号となる。そしてその出力は、信号増
幅回路４０８により増幅後、ローパスフィルタ４１０に
より平滑化され、探針とデータ列とのずれ量に比例する
信号、すなわち探針とデータ列とのずれを補正するため
の信号として、スキャン回路４１１に入力される。
【００１５】ここで、例えぱフロッピーディスクドライ
ブのように、ビット列に対する探針の相対移動方向が変
化せずに制御を行うような系（データ記録面に直交する
所定の軸を中心としてデータ記録面が回転し、探針が該
回転の動径方向、すなわち該回転中心から外れる方向、
もしくは向かう方向だけに移動することによって読み取
りたいデータビット列にアクセスするような系）であれ
ば、探針はずれをデータビッ卜列の中心に引き戻す制
御、すなわち探針のシーク制御は、回転中心か又は外側
に向かう一次元方向に行えばよい（図４（１）、図４
（３））。このような系に対しては、上記比例信号をそ
のままトラッキング制御に用いることができる。
ブのように、ビット列に対する探針の相対移動方向が変
化せずに制御を行うような系（データ記録面に直交する
所定の軸を中心としてデータ記録面が回転し、探針が該
回転の動径方向、すなわち該回転中心から外れる方向、
もしくは向かう方向だけに移動することによって読み取
りたいデータビット列にアクセスするような系）であれ
ば、探針はずれをデータビッ卜列の中心に引き戻す制
御、すなわち探針のシーク制御は、回転中心か又は外側
に向かう一次元方向に行えばよい（図４（１）、図４
（３））。このような系に対しては、上記比例信号をそ
のままトラッキング制御に用いることができる。
【００１６】しかしながら、図４（２）、図４（４）に
示すように探針がビット列に対し、図中、上下左右方向
に相対的に円周状に走査をする系のトラッキング制御に
上記比例信号をそのまま適用すると、探針は円周走査中
心に向かう方向かもしくは円周走査中心から離れる方向
の一方方向だけにしか制御が行われない。となると、中
心から離れていく方向の制御が加わった場合、相対円周
走査運動は半径がただ大きくなるだけであり、その逆の
中心へ向かっていく制御が加わった場合には、相対円周
走査運動の半径が小さくなるだけになってしまい、目的
のトラッキング制御にならない。円周走査運動走査系に
おいて探針をデータビットずれに追従させるには、相対
円周走査運動の中心から見た探針の位置によって探針の
追従の制御の方向を変化させる必要がある（図４
（４））。そのためには、必要なずれ補正をどの位置に
おいてどの大きさで行うかを知れば良い。このためスキ
ャン回路４１１において入力された前述の比例信号に対
し、相対円周走査運動のためのＸ走査用信号およびＹ走
査用信号とそれぞれ掛け算を行い、データビット列に対
する探針の追従制御の方向の情報を加えるようにする。
示すように探針がビット列に対し、図中、上下左右方向
に相対的に円周状に走査をする系のトラッキング制御に
上記比例信号をそのまま適用すると、探針は円周走査中
心に向かう方向かもしくは円周走査中心から離れる方向
の一方方向だけにしか制御が行われない。となると、中
心から離れていく方向の制御が加わった場合、相対円周
走査運動は半径がただ大きくなるだけであり、その逆の
中心へ向かっていく制御が加わった場合には、相対円周
走査運動の半径が小さくなるだけになってしまい、目的
のトラッキング制御にならない。円周走査運動走査系に
おいて探針をデータビットずれに追従させるには、相対
円周走査運動の中心から見た探針の位置によって探針の
追従の制御の方向を変化させる必要がある（図４
（４））。そのためには、必要なずれ補正をどの位置に
おいてどの大きさで行うかを知れば良い。このためスキ
ャン回路４１１において入力された前述の比例信号に対
し、相対円周走査運動のためのＸ走査用信号およびＹ走
査用信号とそれぞれ掛け算を行い、データビット列に対
する探針の追従制御の方向の情報を加えるようにする。
【００１７】以下図６を用い、スキャン回路の詳細説明
を行う。スキャン回路（図６）はデータ再生のための探
針とデータビット列との相対走査（スキャン）信号を作
製する。スキャン回路は、円筒型ピエゾ素子を駆動し、
円周状走査運動をさせるための信号波形を発生する部分
と、円周状に並んだデータビット列に対し探針を直交方
向に微小振動（ウォブリング）させるための信号波形を
発生する部分と、円周状に並んだデータビット列に対す
る探針の位置ずれを補正するための信号波形を発生する
部分とをあわせ持つ。
を行う。スキャン回路（図６）はデータ再生のための探
針とデータビット列との相対走査（スキャン）信号を作
製する。スキャン回路は、円筒型ピエゾ素子を駆動し、
円周状走査運動をさせるための信号波形を発生する部分
と、円周状に並んだデータビット列に対し探針を直交方
向に微小振動（ウォブリング）させるための信号波形を
発生する部分と、円周状に並んだデータビット列に対す
る探針の位置ずれを補正するための信号波形を発生する
部分とをあわせ持つ。
【００１８】本実施例の場合、可変周波数発振器をＸ走
査用発振器５０１、Ｙ走査用発振器５０２として用い
る。Ｘ走査用発振器５０１およびＹ走査用発振器５０２
は、周波数が等しく位相がπ／２［ｒａｄ］ずれた関係
にある正弦波信号を出力する。信号波形として例えば、
Ｘ走査用発振器出力をｓｉｎ２πｆ’ｔ信号、Ｙ走査用
発振器出力をｃｏｓ２πｆ’ｔ信号（ここでｆ’：円周
状走査周波数，ｔ：時間）とすればよい。Ｘ走査用発振
器５０１から出力される信号は、掛算器５０３と加算機
５０７に入力される。同様にＹ走査用発振器５０２から
出力される信号は、掛算器５０４と加算機５０８に入力
される。これらの信号波形は円周状走査運動をさせるた
めの信号波形にあたる。
査用発振器５０１、Ｙ走査用発振器５０２として用い
る。Ｘ走査用発振器５０１およびＹ走査用発振器５０２
は、周波数が等しく位相がπ／２［ｒａｄ］ずれた関係
にある正弦波信号を出力する。信号波形として例えば、
Ｘ走査用発振器出力をｓｉｎ２πｆ’ｔ信号、Ｙ走査用
発振器出力をｃｏｓ２πｆ’ｔ信号（ここでｆ’：円周
状走査周波数，ｔ：時間）とすればよい。Ｘ走査用発振
器５０１から出力される信号は、掛算器５０３と加算機
５０７に入力される。同様にＹ走査用発振器５０２から
出力される信号は、掛算器５０４と加算機５０８に入力
される。これらの信号波形は円周状走査運動をさせるた
めの信号波形にあたる。
【００１９】掛算器５０３、５０４では、スキャン回路
の外部のウォブリング周波数発振器（図５の４０９）か
ら入力される周波数ｆのウォブリング信号と、Ｘ走査用
発振器５０１、Ｙ走査用発振器５０２からの出力信号と
の掛け算処理を行い、処理結果は加算器５０７、５０８
に入力される。ここで、ウォブリング信号波形をｓｉｎ
２πｆｔとし、前述のＸＹ走査用発振器出力の波形例を
用いると、掛算器５０３、５０４から出力される信号波
形は、それぞれ、ｓｉｎ２πｆ’ｔ・ｓｉｎ２πｆｔ、
ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ｓｉｎ２πｆｔとなる。これらの信
号波形は円周状に並んだデータビット列に対し探針を直
交方向に微小振動（ウォブリング）させるための信号波
形にあたる。
の外部のウォブリング周波数発振器（図５の４０９）か
ら入力される周波数ｆのウォブリング信号と、Ｘ走査用
発振器５０１、Ｙ走査用発振器５０２からの出力信号と
の掛け算処理を行い、処理結果は加算器５０７、５０８
に入力される。ここで、ウォブリング信号波形をｓｉｎ
２πｆｔとし、前述のＸＹ走査用発振器出力の波形例を
用いると、掛算器５０３、５０４から出力される信号波
形は、それぞれ、ｓｉｎ２πｆ’ｔ・ｓｉｎ２πｆｔ、
ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ｓｉｎ２πｆｔとなる。これらの信
号波形は円周状に並んだデータビット列に対し探針を直
交方向に微小振動（ウォブリング）させるための信号波
形にあたる。
【００２０】掛算器５０５、５０６では、スキャン回路
の外部から入力される探針とデータ列とのずれ量に比例
する信号（図５のローパスフィルタ４１０から出力）
と、Ｘ走査用発振器５０１、Ｙ走査用発振器５０２から
の出力信号との掛け算処理を行い、処理結果は加算器５
０７、５０８に入力される。ここで、探針とデータ列と
のずれ量に比例する信号波形をΔＴｒとし、前述のＸＹ
走査用発振器出力の波形例を用いると、掛算器５０５、
５０６から出力される信号波形は、それぞれ、ｓｉｎ２
πｆ’ｔ・ΔＴｒ、ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ΔＴｒとなる。
これらの信号波形は円周状に並んだデータビット列に対
する探針の位置ずれを補正するための信号波形にあた
る。
の外部から入力される探針とデータ列とのずれ量に比例
する信号（図５のローパスフィルタ４１０から出力）
と、Ｘ走査用発振器５０１、Ｙ走査用発振器５０２から
の出力信号との掛け算処理を行い、処理結果は加算器５
０７、５０８に入力される。ここで、探針とデータ列と
のずれ量に比例する信号波形をΔＴｒとし、前述のＸＹ
走査用発振器出力の波形例を用いると、掛算器５０５、
５０６から出力される信号波形は、それぞれ、ｓｉｎ２
πｆ’ｔ・ΔＴｒ、ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ΔＴｒとなる。
これらの信号波形は円周状に並んだデータビット列に対
する探針の位置ずれを補正するための信号波形にあた
る。
【００２１】加算器５０７では、Ｘ走査用発振器５０
１、掛算器５０３、５０５からの出力信号をそれぞれ適
当な増幅率で増幅後、加算する。加算器５０７の出力を
Ｘ走査駆動電圧出力として、円筒型ピエゾ素子のＸ走査
用電極に印加する。同様に、加算器５０８では、Ｙ走査
用発振器５０２、掛算器５０４、５０６からの出力信号
をそれぞれ適当な増幅率で増幅後、加算する。加算器５
０８の出力をＹ走査駆動電圧出力として、円筒型ピエゾ
素子のＹ走査用電極に印加する。前述の信号波形例を用
いると、加算器５０７、５０８からの出力信号波形は、
それぞれ、 Ｖｃ・ｓｉｎ２πｆ’ｔ＋Ｖｂ・ｓｉｎ２πｆ’ｔ・ｓ
ｉｎ２πｆｔ＋ＶFB・ｓｉｎ２πｆ’ｔ・ΔＴｒ、 Ｖｃ・ｃｏｓ２πｆ’ｔ＋Ｖｂ・ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ｓ
ｉｎ２πｆｔ＋ＶFB・ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ΔＴｒとな
る。 ここで、Ｖｃは円周状走査半径を決める電圧値、Ｖｂは
探針のウォブリング振動幅を決める電圧値、ＶFBはトラ
ッキング制御の強さを決める電圧値である。
１、掛算器５０３、５０５からの出力信号をそれぞれ適
当な増幅率で増幅後、加算する。加算器５０７の出力を
Ｘ走査駆動電圧出力として、円筒型ピエゾ素子のＸ走査
用電極に印加する。同様に、加算器５０８では、Ｙ走査
用発振器５０２、掛算器５０４、５０６からの出力信号
をそれぞれ適当な増幅率で増幅後、加算する。加算器５
０８の出力をＹ走査駆動電圧出力として、円筒型ピエゾ
素子のＹ走査用電極に印加する。前述の信号波形例を用
いると、加算器５０７、５０８からの出力信号波形は、
それぞれ、 Ｖｃ・ｓｉｎ２πｆ’ｔ＋Ｖｂ・ｓｉｎ２πｆ’ｔ・ｓ
ｉｎ２πｆｔ＋ＶFB・ｓｉｎ２πｆ’ｔ・ΔＴｒ、 Ｖｃ・ｃｏｓ２πｆ’ｔ＋Ｖｂ・ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ｓ
ｉｎ２πｆｔ＋ＶFB・ｃｏｓ２πｆ’ｔ・ΔＴｒとな
る。 ここで、Ｖｃは円周状走査半径を決める電圧値、Ｖｂは
探針のウォブリング振動幅を決める電圧値、ＶFBはトラ
ッキング制御の強さを決める電圧値である。
【００２２】以上の信号処理を行うことにより探針は、
データビット列に対し円周状に相対走査を行う際、前述
の比例信号によって採針がビット列に対してどれくらい
離れているかの位置の情報と、この比例信号と相対円周
状走査運動させる信号との演算によって、探針をトラッ
キングさせる方向の情報を得ることになり、相対円周状
走査運動でのトラッキングに必要な情報が得られる。こ
の結果、探針はデータ列からはずれないようにデータ列
と直交する方向に制御され、探針はデータ列に追従した
状態となり、データ列の再生信号は安定化される。以上
のような探針のデータ列に対する制御を行うことによ
り、データ列のうねりや、装置の温度ドリフト、外部か
らの振動等の影響を受け難くなり安定なデータ列再生が
可能となる。これらによって走査型トンネル顕微鏡の原
理を応用した記録再生の装置の構成と成している。
データビット列に対し円周状に相対走査を行う際、前述
の比例信号によって採針がビット列に対してどれくらい
離れているかの位置の情報と、この比例信号と相対円周
状走査運動させる信号との演算によって、探針をトラッ
キングさせる方向の情報を得ることになり、相対円周状
走査運動でのトラッキングに必要な情報が得られる。こ
の結果、探針はデータ列からはずれないようにデータ列
と直交する方向に制御され、探針はデータ列に追従した
状態となり、データ列の再生信号は安定化される。以上
のような探針のデータ列に対する制御を行うことによ
り、データ列のうねりや、装置の温度ドリフト、外部か
らの振動等の影響を受け難くなり安定なデータ列再生が
可能となる。これらによって走査型トンネル顕微鏡の原
理を応用した記録再生の装置の構成と成している。
【００２３】本実施例では、円周状に並んだデータビッ
ト列に対する探針の円周状相対走査を行うためのＸＹ走
査用発振器として可変周波数発振器を用いた例を示して
いる。ここで、図７に示すように、可変周波数発振器の
代わりに、内部走査用発振器６０１、走査用コントロー
ラ６０２、Ｘ用カウンタ６０４、Ｙ用カウンタ６０５、
Ｘ用ＲＯＭテーブル６０６、Ｙ用ＲＯＭテーブル６０
７、Ｄ−Ａコンバータ６０８、６０９の各素子回路を組
み合わせて用いてもよい。
ト列に対する探針の円周状相対走査を行うためのＸＹ走
査用発振器として可変周波数発振器を用いた例を示して
いる。ここで、図７に示すように、可変周波数発振器の
代わりに、内部走査用発振器６０１、走査用コントロー
ラ６０２、Ｘ用カウンタ６０４、Ｙ用カウンタ６０５、
Ｘ用ＲＯＭテーブル６０６、Ｙ用ＲＯＭテーブル６０
７、Ｄ−Ａコンバータ６０８、６０９の各素子回路を組
み合わせて用いてもよい。
【００２４】さらに、ウォブリング信号もスキャン回路
の外部から入力するのでなく、図８、図９に示すよう
に、内部走査用発振器７０１、走査用コントローラ７０
２、Ｘ用カウンタ７０４、Ｙ用カウンタ７０５、Ｘ用Ｒ
ＯＭテーブル７０６、Ｙ用ＲＯＭテーブル７０７、Ｄ―
Ａコンバータ７１２、７１３の各素子回路を組み合わせ
て用い、円周状走査信号とウォブリング信号とを合わせ
て出力するようにしてもよい。この場合、ロックインア
ンプ８０７において位相検波を行うための基準位相信号
は、内部走査用発振器７０１、走査用コントローラ７０
２、ウォブリング用カウンタ７１６、ウォブリング用Ｒ
ＯＭテーブル７１７、Ｄ−Ａコンバータ７１８の各素子
回路を組み合わせて用い、スキャン回路から出力する。
の外部から入力するのでなく、図８、図９に示すよう
に、内部走査用発振器７０１、走査用コントローラ７０
２、Ｘ用カウンタ７０４、Ｙ用カウンタ７０５、Ｘ用Ｒ
ＯＭテーブル７０６、Ｙ用ＲＯＭテーブル７０７、Ｄ―
Ａコンバータ７１２、７１３の各素子回路を組み合わせ
て用い、円周状走査信号とウォブリング信号とを合わせ
て出力するようにしてもよい。この場合、ロックインア
ンプ８０７において位相検波を行うための基準位相信号
は、内部走査用発振器７０１、走査用コントローラ７０
２、ウォブリング用カウンタ７１６、ウォブリング用Ｒ
ＯＭテーブル７１７、Ｄ−Ａコンバータ７１８の各素子
回路を組み合わせて用い、スキャン回路から出力する。
【００２５】つぎに、本発明の別の実施例について説明
する。図１０〜図１３は、データビット列の並び方向と
直交する方向にデータ列の幅より小さい振幅で振動数ｆ
の探針の微小振動（ウォブリング）を行ないながらデー
タビットの記録を行なった場合のデータ列トラッキング
方法の実施例である。このように記録を行うと、図１１
下図に示すように、データビットは、全体としては、ほ
ぼ円周状、もしくは螺旋状に記録されており、その一部
を拡大して詳細にみると、図１１上図に示すようにデー
タビット列の並び方向と直交する方向に周期的に位置が
ずれるように記録されている。
する。図１０〜図１３は、データビット列の並び方向と
直交する方向にデータ列の幅より小さい振幅で振動数ｆ
の探針の微小振動（ウォブリング）を行ないながらデー
タビットの記録を行なった場合のデータ列トラッキング
方法の実施例である。このように記録を行うと、図１１
下図に示すように、データビットは、全体としては、ほ
ぼ円周状、もしくは螺旋状に記録されており、その一部
を拡大して詳細にみると、図１１上図に示すようにデー
タビット列の並び方向と直交する方向に周期的に位置が
ずれるように記録されている。
【００２６】このように記録されたデータビット列を探
針が円周状に相対走査すると、記録ビット再生信号の振
幅は探針とデータビット列とのずれに応じて変化する
（図１２（ａ）’，（ｂ）’，（ｃ）’）。前述した実
施例と同様に探針の走査の通り方によって、ちょうどビ
ット列上を通るトラッキングビットの状態（図１２
（ａ），１２（ａ）’）では、再生信号には微小振動周
波数ｆの２倍の周波数成分が現れる。探針の走査が図１
２中の上方向（相対円周状走査の中心から外れる方同）
にずれたトラッキングエラーの状態（図１２（ｂ），１
２（ｂ）’）、もしくは図１２中の下方向（相対円周状
走査の中心へ向かう方向）へずれたトラッキングエラー
状態（図１２（ｃ），１２（ｃ）’）では、微小振動周
波数ｆと同じ周波数成分が現れる。ずれが大きくなるに
したがって、この周波数成分の振幅が大きくなる。ま
た、この微小振動周波数成分の信号の位相は、ずれ方向
によってπ［ｒａｄ］異なっている。したがって、この
振幅および位相を検出することにより、ずれ量およびず
れ方向を検出することができる。
針が円周状に相対走査すると、記録ビット再生信号の振
幅は探針とデータビット列とのずれに応じて変化する
（図１２（ａ）’，（ｂ）’，（ｃ）’）。前述した実
施例と同様に探針の走査の通り方によって、ちょうどビ
ット列上を通るトラッキングビットの状態（図１２
（ａ），１２（ａ）’）では、再生信号には微小振動周
波数ｆの２倍の周波数成分が現れる。探針の走査が図１
２中の上方向（相対円周状走査の中心から外れる方同）
にずれたトラッキングエラーの状態（図１２（ｂ），１
２（ｂ）’）、もしくは図１２中の下方向（相対円周状
走査の中心へ向かう方向）へずれたトラッキングエラー
状態（図１２（ｃ），１２（ｃ）’）では、微小振動周
波数ｆと同じ周波数成分が現れる。ずれが大きくなるに
したがって、この周波数成分の振幅が大きくなる。ま
た、この微小振動周波数成分の信号の位相は、ずれ方向
によってπ［ｒａｄ］異なっている。したがって、この
振幅および位相を検出することにより、ずれ量およびず
れ方向を検出することができる。
【００２７】そこで、前実施例と同様、この微小振動周
波数ｆの信号を参照信号として、データビット列再生信
号の位相検波を行うと、データビット列からずれ量に比
例した信号が得られる。この信号をこの信号自身が零に
近づくように、円筒型ピエゾ素子のＸまたはＹ走査用電
極への制御電圧に加算、もしくは減算するようなフィー
ドバック制御を行えば、探針の位置が図１２（ａ）で示
したトラッキング制御が行われる。
波数ｆの信号を参照信号として、データビット列再生信
号の位相検波を行うと、データビット列からずれ量に比
例した信号が得られる。この信号をこの信号自身が零に
近づくように、円筒型ピエゾ素子のＸまたはＹ走査用電
極への制御電圧に加算、もしくは減算するようなフィー
ドバック制御を行えば、探針の位置が図１２（ａ）で示
したトラッキング制御が行われる。
【００２８】以下図１０、図１３を用いて本実施例を実
施する具体的回路構成について説明する。図１０におい
て、探針により再生された記録ビット列の再生信号波形
は、対数変換回路９０１で対数変換後、信号増幅回路９
０２で増幅され、バンドパスフィルタ９０３により再生
信号のみを取り出す。これを絶対値化回路９０５により
絶対値化し、さらにローパスフィルタ９０６によりデー
タ列の再生信号の振幅の包絡線信号を得る。この包絡線
信号をロックインアンプ９０７に入力し、スキャン回路
９１１から出力される基準位相信号を用いて位相検波を
行う。位相検波出力を信号増幅回路９０８において増幅
後、ローパスフィルタ９１０を通して、探針とデータ列
とのずれ量に比例する信号を得る。この信号をスキャン
回路９１１に入力し、ＸＹ走査用の探針制御信号を出力
する。
施する具体的回路構成について説明する。図１０におい
て、探針により再生された記録ビット列の再生信号波形
は、対数変換回路９０１で対数変換後、信号増幅回路９
０２で増幅され、バンドパスフィルタ９０３により再生
信号のみを取り出す。これを絶対値化回路９０５により
絶対値化し、さらにローパスフィルタ９０６によりデー
タ列の再生信号の振幅の包絡線信号を得る。この包絡線
信号をロックインアンプ９０７に入力し、スキャン回路
９１１から出力される基準位相信号を用いて位相検波を
行う。位相検波出力を信号増幅回路９０８において増幅
後、ローパスフィルタ９１０を通して、探針とデータ列
とのずれ量に比例する信号を得る。この信号をスキャン
回路９１１に入力し、ＸＹ走査用の探針制御信号を出力
する。
【００２９】図１３はスキャン回路の具体的構成を説明
する図である。図１３において、Ｘ走査用発振器１３０
１、Ｙ走査用発振器１３０２から振幅・周波数が等し
く、位相がπ／２［ｒａｄ］だけ異なった２つの正弦波
信号（例えば、ｓｉｎ２πｆ’ｔとｃｏｓ２πｆ’ｔ）
が出力される。Ｘ走査用発振器１３０１から出力される
信号は掛算器１３０４、１３０８と加算器１３０６に入
力される。Ｙ走査用発振器１３０２から出力される信号
は掛算器１３０５、１３０９と加算器１３０７に入力さ
れる。これらの信号により、記録再生時に、記録媒体
（データビット列）に対する探針の円周状走査が行われ
る。
する図である。図１３において、Ｘ走査用発振器１３０
１、Ｙ走査用発振器１３０２から振幅・周波数が等し
く、位相がπ／２［ｒａｄ］だけ異なった２つの正弦波
信号（例えば、ｓｉｎ２πｆ’ｔとｃｏｓ２πｆ’ｔ）
が出力される。Ｘ走査用発振器１３０１から出力される
信号は掛算器１３０４、１３０８と加算器１３０６に入
力される。Ｙ走査用発振器１３０２から出力される信号
は掛算器１３０５、１３０９と加算器１３０７に入力さ
れる。これらの信号により、記録再生時に、記録媒体
（データビット列）に対する探針の円周状走査が行われ
る。
【００３０】ウォブリング周波数発振器１３０３から
は、記録時には周波数ｆの微小振動用の信号（例えば、
ｓｉｎ２πｆｔ）が出力され、これは、掛算器１３０
４、１３０５に入力される。このとき、基準位相信号は
出力されず、探針とデータ列とのずれ量に比例する信号
入力は零である（記録時には、本発明のトラッキング制
御はなされない）。再生時には、ウォブリング周波数発
振器１３０３から周波数ｆの基準位相信号が出力され、
これはロックインアンプ（図１０の９０７）に入力され
る。このとき、微小振動信号出力は零である（再生時に
は微小振動はなされない）。
は、記録時には周波数ｆの微小振動用の信号（例えば、
ｓｉｎ２πｆｔ）が出力され、これは、掛算器１３０
４、１３０５に入力される。このとき、基準位相信号は
出力されず、探針とデータ列とのずれ量に比例する信号
入力は零である（記録時には、本発明のトラッキング制
御はなされない）。再生時には、ウォブリング周波数発
振器１３０３から周波数ｆの基準位相信号が出力され、
これはロックインアンプ（図１０の９０７）に入力され
る。このとき、微小振動信号出力は零である（再生時に
は微小振動はなされない）。
【００３１】ここで、ＸＹ走査用発振器１３０１、１３
０２から出力される２つの正弦波信号に対し、ウォブリ
ング周波数発振器１３０３から出力される微小振動用信
号と基準位相信号とは、等しい位相関係にあるようにす
る。これにより、再生時に、ずれ方向を正しく検出する
ことが可能となる。
０２から出力される２つの正弦波信号に対し、ウォブリ
ング周波数発振器１３０３から出力される微小振動用信
号と基準位相信号とは、等しい位相関係にあるようにす
る。これにより、再生時に、ずれ方向を正しく検出する
ことが可能となる。
【００３２】掛算器１３０４、１３０５ではＸＹ走査用
発振器１３０１、１３０２からの出力信号とウォブリン
グ周波数発振器１３０３からの出力信号の掛け算処理が
行われ、この結果は加算器１３０６、１３０７に入力さ
れる。これらの信号により、記録時に円周状にデータビ
ットを記録していく際、データビット列並び方向と直交
する方向に周期的に探針が振動するため、同様の周期で
ビットの位置をずらした記録を行なうことができる。
発振器１３０１、１３０２からの出力信号とウォブリン
グ周波数発振器１３０３からの出力信号の掛け算処理が
行われ、この結果は加算器１３０６、１３０７に入力さ
れる。これらの信号により、記録時に円周状にデータビ
ットを記録していく際、データビット列並び方向と直交
する方向に周期的に探針が振動するため、同様の周期で
ビットの位置をずらした記録を行なうことができる。
【００３３】掛算器１３０８、１３０９ではＸＹ走査用
発振器１３０１、１３０２からの出力信号とスキャン回
路の外部から入力される探針とデータ列とのずれ量に比
例する信号との掛け算処理が行われ、この結果は加算器
１３０６、１３０７に入力される。これらの信号によ
り、微小変調が加えられ、ほぼ円周状に記録されたデー
タビット列を再生する際、データビット列に対する探針
の位置ずれを補正するようにトラッキング制御を行うこ
とができる。
発振器１３０１、１３０２からの出力信号とスキャン回
路の外部から入力される探針とデータ列とのずれ量に比
例する信号との掛け算処理が行われ、この結果は加算器
１３０６、１３０７に入力される。これらの信号によ
り、微小変調が加えられ、ほぼ円周状に記録されたデー
タビット列を再生する際、データビット列に対する探針
の位置ずれを補正するようにトラッキング制御を行うこ
とができる。
【００３４】加算器１３０６では、Ｘ走査用発振器１３
０１、掛算器１３０４、１３０８からの出力信号をそれ
ぞれ適当な増幅率で増幅後、加算する。加算器１３０６
の出力をＸ走査駆動電圧出力として、円筒型ピエゾ素子
のＸ走査用電極に印加する。同様に、加算器１３０７で
は、Ｙ走査用発振器１３０２、掛算器１３０５、１３０
９からの出力信号をそれぞれ適当な増幅率で増幅後、加
算する。加算器１３０７の出力をＹ走査駆動電圧出力と
して、円筒型ピエゾ素子のＹ走査用電極に印加する。
０１、掛算器１３０４、１３０８からの出力信号をそれ
ぞれ適当な増幅率で増幅後、加算する。加算器１３０６
の出力をＸ走査駆動電圧出力として、円筒型ピエゾ素子
のＸ走査用電極に印加する。同様に、加算器１３０７で
は、Ｙ走査用発振器１３０２、掛算器１３０５、１３０
９からの出力信号をそれぞれ適当な増幅率で増幅後、加
算する。加算器１３０７の出力をＹ走査駆動電圧出力と
して、円筒型ピエゾ素子のＹ走査用電極に印加する。
【００３５】以上の信号処理を行うことにより探針は、
データビット列に対し円周状に相対走査を行う際、前述
の比例信号によって探針がビット列に対してどれくらい
離れているかの位置の情報と、この比例信号と相対円周
状走査運動させる信号との演算によって、探針をトラッ
キングさせる方向の情報を得ることになり、相対円周状
走査運動でのトラッキングに必要な情報が得られる。こ
の結果、探針はデータ列からはずれないようにデータ列
と直交する方向に制御され、探針はデータ列に追従した
状態となり、データ列の再生信号は安定化される。以上
のような探針のデータ列に対する制御を行うことによ
り、データ列のうねりや、装置の温度ドリフト、外部か
らの振動等の影響を受け難くなり安定なデータ列再生が
可能となる。これらによって走査型トンネル顕微鏡の原
理を応用した記録再生の装置の構成と成している。
データビット列に対し円周状に相対走査を行う際、前述
の比例信号によって探針がビット列に対してどれくらい
離れているかの位置の情報と、この比例信号と相対円周
状走査運動させる信号との演算によって、探針をトラッ
キングさせる方向の情報を得ることになり、相対円周状
走査運動でのトラッキングに必要な情報が得られる。こ
の結果、探針はデータ列からはずれないようにデータ列
と直交する方向に制御され、探針はデータ列に追従した
状態となり、データ列の再生信号は安定化される。以上
のような探針のデータ列に対する制御を行うことによ
り、データ列のうねりや、装置の温度ドリフト、外部か
らの振動等の影響を受け難くなり安定なデータ列再生が
可能となる。これらによって走査型トンネル顕微鏡の原
理を応用した記録再生の装置の構成と成している。
【００３６】
【発明の効果】本発明の情報処理装置は、以上のような
位置ずれ検出手段を構成することにより、円周状走査し
て情報を記録再生する情報処理装置において、再生の際
における温度ドリフトや、外部振動の影響等により、探
針がデータ列並びと直交する方向から位置ずれが生じて
もこれをフィードバック制御して補正することができ
る。したがって、これによってデータビット列に対して
安定なトラッキングを行うことが可能となり、高速で、
大容量の記録再生が行い得る情報処理装置を実現するこ
とができる。
位置ずれ検出手段を構成することにより、円周状走査し
て情報を記録再生する情報処理装置において、再生の際
における温度ドリフトや、外部振動の影響等により、探
針がデータ列並びと直交する方向から位置ずれが生じて
もこれをフィードバック制御して補正することができ
る。したがって、これによってデータビット列に対して
安定なトラッキングを行うことが可能となり、高速で、
大容量の記録再生が行い得る情報処理装置を実現するこ
とができる。
【図１】ＳＰＭメモリにおける円周状走査方法の一例と
その走査時の信号波形を示す図である。
その走査時の信号波形を示す図である。
【図２】データビット列とその再生信号の信号強度の変
化の対応関係を示す図である。
化の対応関係を示す図である。
【図３】探針の走査軌跡と再生波形との対応関係を示す
図面である。
図面である。
【図４】（１）と（２）は本来あるべきデータビット列
の位置と、外乱等でずれたデータビット列との関係を示
す図であり、（３）は探針のビット列に対する走査の違
いに基づくトラッキング方向の関係についての説明図で
ある。
の位置と、外乱等でずれたデータビット列との関係を示
す図であり、（３）は探針のビット列に対する走査の違
いに基づくトラッキング方向の関係についての説明図で
ある。
【図５】本発明の実施例における探針の位置ずれを検出
する制御回路を示す図である。
する制御回路を示す図である。
【図６】本発明の実施例におけるスキャン回路を示す図
である。
である。
【図７】本発明の実施例における別のスキャン回路を示
す図である。
す図である。
【図８】本発明の実施例における別の回路例を示す図で
ある。
ある。
【図９】本発明の実施例における別の回路例を示す図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の別の実施例における探針の位置ずれ
を検出する制御回路を示す図である。
を検出する制御回路を示す図である。
【図１１】図１０におけるウォブリング記録トラッキン
グの概念図および記録ビット列に対する走査の概念図で
ある。
グの概念図および記録ビット列に対する走査の概念図で
ある。
【図１２】図１０における探針の走査軌跡と再生信号の
信号強度の変化の対応関係を示す図である。
信号強度の変化の対応関係を示す図である。
【図１３】図１０におけるスキャン回路の具体的構成を
示す図である。
示す図である。
４０１ ８０１ ９０１：信号変換器 ４０２ ４０８ ８０２ ８０８ ９０２ ９０８：信
号増幅器 ４０３ ８０３ ９０３：バンドパスフィルタ ４０４ ８０５ ９０５：絶対値化回路 ４０５ ８０４ ９０４：波形整形回路 ４０６ ４１０ ８０６ ８０９ ９０６ ９１０：ロ
ーパスフィルタ ４０７ ８０７ ９０７：誤差信号抽出・変換演算器 ４０９：フォブリング周波数発信器 ５０１：Ｘ走査用発振器 ５０２：Ｙ走査用発振器 ５０３〜５０６ ６１０〜６１３ ７１０ ７１１：掛
算器 ５０７ ５０８ ６１４ ６１５：加算器 ６０１ ７０： 内部走査用発振器 ６０２ ７０２：走査用コントローラ ６０３ ７０３：書込みトリガ用コントローラ ６０４ ７０４：Ｘ用カウンタ ６０５ ７０５：Ｙ用カウンタ ６０６ ７０６：Ｘ用ＲＯＭテーブル ６０７ ７０７：Ｙ用ＲＯＭテーブル ６０８ ６０９ ７０８ ７０９：Ｄ−Ａコンバータ ９０７：ロックインアンプ ９０９：コンパレータ ９１１：スキャン回路 １３０１：Ｘ走査用発振器 １３０２：Ｙ走査用発振器 １３０３：ウォブリング周波数発振器 １３０４ １３０５ １３０８ １３０９：掛算器 １３０６ １３０７：加算器
号増幅器 ４０３ ８０３ ９０３：バンドパスフィルタ ４０４ ８０５ ９０５：絶対値化回路 ４０５ ８０４ ９０４：波形整形回路 ４０６ ４１０ ８０６ ８０９ ９０６ ９１０：ロ
ーパスフィルタ ４０７ ８０７ ９０７：誤差信号抽出・変換演算器 ４０９：フォブリング周波数発信器 ５０１：Ｘ走査用発振器 ５０２：Ｙ走査用発振器 ５０３〜５０６ ６１０〜６１３ ７１０ ７１１：掛
算器 ５０７ ５０８ ６１４ ６１５：加算器 ６０１ ７０： 内部走査用発振器 ６０２ ７０２：走査用コントローラ ６０３ ７０３：書込みトリガ用コントローラ ６０４ ７０４：Ｘ用カウンタ ６０５ ７０５：Ｙ用カウンタ ６０６ ７０６：Ｘ用ＲＯＭテーブル ６０７ ７０７：Ｙ用ＲＯＭテーブル ６０８ ６０９ ７０８ ７０９：Ｄ−Ａコンバータ ９０７：ロックインアンプ ９０９：コンパレータ ９１１：スキャン回路 １３０１：Ｘ走査用発振器 １３０２：Ｙ走査用発振器 １３０３：ウォブリング周波数発振器 １３０４ １３０５ １３０８ １３０９：掛算器 １３０６ １３０７：加算器
Claims (3)
- 【請求項１】探針を用いて記録媒体上に円周状のデータ
列の記録及び／または再生を行う情報処理装置におい
て、 前記探針が前記記録媒体上を走査するように前記探針と
前記記録媒体とを相対的に移動させる走査機構と、 前記探針が前記記録媒体上で円周状走査を行うように前
記走査機構に駆動信号を供給する駆動回路と、 前記探針を前記データ列と直交する方向に微小振動させ
る振動回路と、 前記探針の前記データ列に対する位置づれに対応した信
号を検出する検出回路と、 前記検出信号を前記駆動信号に乗算する乗算回路と、 を有することを特徴とする情報処理装置。 - 【請求項２】前記振動回路は、前記データ列の記録時に
は前記探針を微小振動させず、再生時に前記探針を微小
振動させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理
装置。 - 【請求項３】前記振動回路は、前記データ列の記録時に
前記探針を微小振動させ、再生時には前記探針を微小振
動させないことを特徴とする請求項１に記載の情報処理
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04546796A JP3581475B2 (ja) | 1995-02-13 | 1996-02-07 | 情報処理装置 |
| US08/599,240 US5805541A (en) | 1995-02-13 | 1996-02-09 | Circumferential data recording/reproducing with a microvibration scanning probe |
| DE69627914T DE69627914D1 (de) | 1995-02-13 | 1996-02-12 | Informationsverarbeitungsgerät mit einem Positionsdriftdetektor |
| EP96101995A EP0726566B1 (en) | 1995-02-13 | 1996-02-12 | Information processing apparatus that has a position drift detector |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-47741 | 1995-02-13 | ||
| JP4774195 | 1995-02-13 | ||
| JP04546796A JP3581475B2 (ja) | 1995-02-13 | 1996-02-07 | 情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08287533A true JPH08287533A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3581475B2 JP3581475B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=26385464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04546796A Expired - Fee Related JP3581475B2 (ja) | 1995-02-13 | 1996-02-07 | 情報処理装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5805541A (ja) |
| EP (1) | EP0726566B1 (ja) |
| JP (1) | JP3581475B2 (ja) |
| DE (1) | DE69627914D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100682959B1 (ko) * | 2006-01-17 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | 멀티 프로브 저장 장치 및 신호 개선 방법 |
| JP2007109403A (ja) * | 1999-01-29 | 2007-04-26 | Ricoh Co Ltd | 情報記録再生装置 |
| US7502305B2 (en) | 2003-11-24 | 2009-03-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Data storage device and method of tracking data stored in the same |
| US7693028B2 (en) | 2004-06-03 | 2010-04-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for detecting probe position error in a data storage system and method and apparatus for tracking data |
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| JP3827105B2 (ja) * | 1997-02-12 | 2006-09-27 | 株式会社モリタユージー | 天井裏設置型自動消火装置 |
| US6459088B1 (en) * | 1998-01-16 | 2002-10-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Drive stage and scanning probe microscope and information recording/reproducing apparatus using the same |
| JP4044241B2 (ja) * | 1999-05-24 | 2008-02-06 | 日本分光株式会社 | プローブ顕微鏡 |
| US8302456B2 (en) | 2006-02-23 | 2012-11-06 | Asylum Research Corporation | Active damping of high speed scanning probe microscope components |
| US7984650B2 (en) * | 2008-06-24 | 2011-07-26 | Alstom Technology Ltd | Portable ultrasonic scanner device for nondestructive testing |
| US9383388B2 (en) | 2014-04-21 | 2016-07-05 | Oxford Instruments Asylum Research, Inc | Automated atomic force microscope and the operation thereof |
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|---|---|---|---|---|
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