JPS6258053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、信号を電荷注入の形で記録し、静
電容量変化を検出して再生する信号記録再生装置
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ビデオ信号、オーデイオ信号、データ信号等の
信号を電荷注入の形で記録する装置として、シリ
コン単結晶基板上に絶縁層を形成した記録媒体
（デイスク）を用い、この記録媒体上を相対的に
移動する導電性ヘツドを介して信号に応じた電荷
を注入するものが知られている（特開昭55−
153140）。

この方式のものは信号を幾可学的形状変化（凹
凸，ピツト等）として記録するものと比べて、記
録内容の書替えが可能であるという利点を有す
る。しかしながら、シリコン単結晶基板として例
えば直径20cm〜30cmというような大面積のものは
技術的に実現が難しいことから、デイスク１枚当
りの記録容量が十分に得られないという問題があ
る。

また、このようにして記録された信号を再生す
る方式として、注入蓄積された電荷によりシリコ
ン単結晶基板中に生じた空乏層による記録媒体の
静電容量変化を、例えば共振回路の共振周波数の
変化として検出することにより再生信号を得る方
式が考えられているが、上記静電容量変化は極め
て微小なため、振幅の大きいＳ／Ｎの良好な再生
信号出力を得ることが困難であつた。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、記録内容の書替えが可能で
あるとともに、記録媒体の記録容量を十分上げる
ことができ、さらに大振幅でＳ／Ｎの良い再生信
号が得られる信号記録再生装置を提供することで
ある。

〔発明の概要〕

この発明では、導電性基板上に光導電層および
絶縁層を順次形成してなる記録媒体を用い、この
記録媒体の絶縁層と光導電層との界面に記録すべ
き信号に応じて空間電荷を蓄積せしめて信号を記
録し、一方、記録された信号の再生は記録媒体上
を相対的に移動する導電性ヘツドを介して前記空
間電荷による前記記録媒体の静電容量の変化を検
出することによつて行なう。そして、この静電容
量変化を検出する際に記録媒体に光を照射して光
導電層を導電化せしめることを特徴としている。

〔発明の効果〕

この発明によれば、信号を空間電荷の蓄積の形
で記録するため、記録内容の消去、新たな記録を
容易に行なうことができるとともに、シリコン単
結晶半導体基板に代えて光導電層を用いるため、
記録媒体の大容量化が容易である。即ち、光導電
層は導電性基板上に蒸着、スパツタ等の膜形成技
術により形成できるため、記録媒体をデイスク状
にする場合、直径30cmといつたような大面積のも
のも容易に実現することができる。

そしてさらに、再生に際いて光導電層を光の照
射により導電化せしめることによつて、空間電荷
によつて生じる空乏層による記録媒体の静電容量
変化を極力大きくとることができるので、再生信
号出力の振幅が大きくなり、Ｓ／Ｎの大幅な向上
が図られる。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施における記録動作を
示す図である。図において、記録媒体１０は導電
性基板１１上に光導電層１２を蒸着またはスパツ
タ等により形成し、さらにその上に絶縁層１３を
形成したもので、全体として例えばデイスク状に
形成されている。絶縁層１３の材料は特に限定さ
れないが、例えばテフロン（商品名）、ポリイミ
ド、ポリプロピレン等のエレクトレツト材料が電
荷保持能力の点から望ましい。

信号記録に際しては、まず第１図ａに示すよう
に記録媒体１０上に針状の導電性ヘツド１４を当
接し、これを記録媒体１０の回転により矢印Ａ方
向に相対的に移動させながら、ヘツド１４と基板
１１との間に、記録すべき信号に応じた変化をも
つパルス状の信号電圧１５を印加する。これによ
つて、絶縁層１３上および基板１１上に互いに逆
極性の電荷１６，１７が付与される。

そして次に、第１図ｂに示すように記録媒体１
０全面に絶縁層１３側から光１８を照射し、光導
電層１２を導電化する。ここで、光導電層１２が
Ｐ型の場合は、第１図ａにおける信号電圧１５を
正極性とすると、第１図ｂのプロセスで基板１１
から光導電層１２に信号に応じた負極性の空間電
荷１９が注入され、光導電層１２と絶縁層１３と
の界面に蓄積される。光導電層１２がＮ型の場合
は、信号電圧１５を負極性とすることで、同様に
空間電荷が蓄積される。

このようにして、記録媒体１０に空間電荷１９
の形で信号が記録される。この記録された信号の
再生は例えば第２図の如き構成によつて光源２０
で記録媒体１０上に透明絶縁層１３側から光２１
を照射しつつ、再生回路２２により記録媒体１０
の静電容量を検出することで行なう。即ち、第１
図ｂの状態において光導電層１２中には空間電荷
１９が蓄積された部分に空乏層が生じ、この空乏
層の静電容量は空間電荷１９の電荷量に依存す
る。このとき記録媒体１０の等価回路は第３図に
示され、その厚み方向の静電容量は絶縁層１３の
静電容量C₀と、空乏層容量の変化分ΔＣを含む
光導電層１２の静電容量Cpとの直列合成容量と
なる。

そこで、第２図に示すように記録媒体１０上を
第１図ａと同様に導電性ヘツド１４を矢印Ａ方向
に相対的に移動させるようにすると共に、このヘ
ツド１４にインダクタンス素子２３を接続して、
記録媒体１０の静電容量とこのインダクタンス素
子２３とで共振回路を構成すると、この共振回路
の共振周波数は容量ΔＣの変化に伴い第４図のよ
うに変化する。即ち、空間電荷１９によるΔＣの
変化がないときは実線４１の共振特性、ΔＣの変
化があるときは点線４２の共振特性をそれぞれ示
し、前者の共振周波数（基本共振周波数）_０に
対し、後者の共振周波数はΔだけ変化する。こ
こで、インダクタンス素子２３に結合させたイン
ダクタンス素子２２を介して高周波発振器２１よ
り共振回路に周波数_０の高周波信号を供給する
とともに、もう１つのインダクタンス素子２４を
介して共振回路の出力を取出すと、共振回路の出
力は共振周波数が_０のときv₁，_０＋Δのと
きv₂となる。従つて、この出力変化v₀をダイオー
ド２５、コンデンサ２６および抵抗２７からなる
検波回路を通して取出すことにより、周波数変調
された再生信号を得ることができる。

次に、再生時に第２図に示す如く光２１を照射
する効果を第３図により詳しく説明する。第３図
でａは光２１を照射しない場合、ｂは照射した場
合の等価回路である。ａでは光導電層１２が高抵
抗Ｒを持つため、光導電層１２の静電容量Cpは
空乏層の有無に関係なく存在する容量Ｃと、空乏
層の容量ΔＣとの直列合成容量となる。これに対
し、ｂでは光２１の照射により光導電層１２が導
電性を示し、Ｒ≒０となるので、Ｃは短絡されて
Cp≒ΔＣとなる。

従つて、記録媒体１０の静電容量は、空間電荷
１９による空乏層が生じていない部分の光照射が
されたときと、されないときの容量C₁₁，C₁₂およ
び空乏層が生じている部分の光照射がされたとき
と、されないときの容量C₂₁，C₂₂を個々に求める
と次のようになる。

C₁₁＝ＣｏＣｐ／Ｃｏ＋Ｃｐ ……(1) C₁₂＝Co ……(2) C₂₂＝ＣｏΔＣ／Ｃｏ＋ΔＣ ……(4) 以上から、光２１を照射すると、空乏層が生じ
ていない部分と生じている部分との静電容量の差
C₁₂−C₂₂は、光２１を照射しない場合の差C₁₁−
C₁₂より大きくなることが明らかである。このた
め、第４図におけるΔの値も大きくなり、従つ
て再生信号の出力振幅v₀＝v₁−v₂もより大きくな
るので、Ｓ／Ｎが向上する。

第５図はこの発明の他の実施例における記録動
作を説明するための図で、導電性ヘツド１４を用
いずにレーザビームのような光ビームを用いて信
号を記録する場合の例である。即ち、まず第５図
ａに示すように記録媒体１０上全面に光５０を照
射し光導電層１２を導電化させた状態で、絶縁層
１３上に一定極性の電荷５１を付与し、光導電層
１２と絶縁層１３との界面にこれと逆極性の電荷
５２を付与する。このとき、光導電層１２がＰ型
の場合は、電荷５１を負極性、電荷５２を正極化
とし、Ｎ型の場合は逆にする。

次に、第５図ｂに示すように記録媒体１０上に
電荷５１とは逆極性の電荷を与えながら、記録す
べき信号により変調されたレーザビーム等の光ビ
ーム５４をレンズ５３により細く絞り、且つ記録
媒体１に対し矢印Ａ方向に相対的に移動させつつ
記録媒体１０上に照射する。このとき、光ビーム
５４が照射された部分では絶縁層１３上および光
導電層１２と絶縁層１３との界面にそれぞれ電荷
５５，５６が蓄積され、また光ビーム５４が照射
されなかつた部分では光導電層１２の絶縁層１３
および導電性基板１１との両界面に電荷５７，５
８が蓄積される。これらの電荷のうち、光ビーム
５４が照射された部分の光導電層１２と絶縁層１
３との界面の電荷５６は空間電荷となる。

そして、第５図ｃに示すように記録媒体１０上
全面に光５９を照射することにより、第１図ｂの
場合と全く同様に空間電荷５６が残り、信号が記
録される。

従つて、このように記録を行なつた場合も、第
２図で説明したのと全く同様に再生を行なうこと
ができる。

なお、上記の各実施例では絶縁層１３を透明と
したが、第６図に示すように導電性基板を透明と
してもよい。第６図において、記録媒体６０はガ
ラス等の透明絶縁基板６１上に透明導電膜６２を
被着して透明導電性基板とし、この上に光導電層
６３、絶縁層６４を順次形成したものである。こ
の場合、第１図Ｂ、第２図、第５図ａ〜ｃ等で行
なわれた光照射は基板側から行なうことになる
が、特に再生時の光源２０からの光２１の照射に
際しては、導電性ヘツド１４による影が生じない
利点がある。

また、この発明において記録媒体に記録された
信号は、例えば記録媒体に交番電荷を付与するこ
とによつて空間電荷を除去することで、容易に消
去される。これにより信号を何回も繰返し記録し
直すことが可能である。

また、実施例では絶縁層１３を透明としたが、
導電性基板１１の方を透明にして、基板１１側か
ら光を照射してもよい。

さらに、この発明は光導電層がシリコン等の半
導体層の場合にも適用できる。

第７図はこの発明を適用した信号記録再生装置
の概略図で、７０は記録媒体１０（デイスク）を
回転駆動するモータ、７１はヘツド部であり、前
述した導電性ヘツド１４等を含む記録再生ヘツド
７２と、第５図の記録を行なうための光学ヘツド
７３、および消去用の交番電荷発生器７４さらに
光源２０等からなり、矢印Ｂに示す記録媒体１０
の半径方向に移動可能となつている。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂはこの発明の一実施例に係る信号
記録再生装置の記録動作を示す図、第２図は同じ
く再生動作を示す図、第３図abは同実施例にお
ける記録媒体の等価回路図、第４図は同実施例に
おける共振回路の共振特性の変化を示す図、第５
図ａ〜ｃはこの発明の他の実施例における記録動
作を示す図、第６図はこの発明のさらに別の実施
例を示す図、第７図はこの発明を適用した信号記
録再生装置の概略図である。 １０……記録媒体、１１……導電性基板、１２
……光導電層、１３……透明絶縁層、１４……導
電性ヘツド、１５……信号電圧、１９……空間電
荷、２０……再生回路、６０……記録媒体、６１
……透明絶縁基板、６２……透明導電膜、６３…
…光導電層、６４……絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性基板上に光導電層および絶縁層を順次
   形成してなる記録媒体と、この記録媒体の前記絶
   縁層と光導電層との界面に記録すべき信号に応じ
   て空間電荷を蓄積せしめて信号を記録する記録手
   段と、この手段により信号が記録された前記記録
   媒体上を相対的に移動する導電性ヘツドを介して
   前記空間電荷による前記記録媒体の静電容量の変
   化を検出して信号を再生する再生手段と、この手
   段により前記静電容量変化を検出する際に前記記
   録媒体に光を照射し前記光導電層を導電化せしめ
   る手段とを備えることを特徴とする信号記録再生
   装置。 ２ 記録媒体の絶縁層はエレクトレツト材料から
   なるものである特許請求の範囲第１項記載の信号
   記録再生装置。 ３ 記録手段は記録媒体上を相対的に移動する導
   電性ヘツドを介して記録媒体に信号電圧を印加す
   るものである特許請求の範囲第１項記載の信号記
   録再生装置。 ４ 記録手段は記録媒体の絶縁層上に一定極性の
   電荷を付与する手段と、この電荷と逆極性の電荷
   を付与しつつ記録すべき信号により変調された光
   ビームを記録媒体上を相対的に移動させて照射す
   る手段とを含むものである特許請求の範囲第１項
   記載の信号記録再生装置。 ５ 再生手段は記録媒体の静電容量の変化をこの
   静電容量と外部インダクタンス素子とで形成され
   る共振回路の共振周波数の変化として検出して記
   録された信号を再生するものである特許請求の範
   囲第１項記載の信号記録再生装置。