JPH01307939A

JPH01307939A - 情報再生装置

Info

Publication number: JPH01307939A
Application number: JP14106388A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Tadokoro; 通博田所; Kazuo Okada; 和夫岡田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1989-12-12
Also published as: EP0345696A2; EP0345696B1; DE68923823T2; DE68923823D1; EP0345696A3

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！！）Ｊこの発明は情報担体に記録された情報を再生する情報再
生装置に関するものである。

〔従来の技術］第３図は例えば特開昭４９−６０７０２号公報に示され
た従来の光学式再生装置を示す図である。図において、
（１）は円板形の情報担体で、モータ（２）に機械的に
連結した回転軸（３）によって軸線（４）のまわシを回
転できる。平面ｘｏｙに平行な情報担体（１）の上表側
（５）は平滑で、９ず巻状に設けられた凹凸部状の連続
した回折要素（６）を備えている。各回折要素（６）は
上表側（５）の平面において多少拡がった形の輪郭を持
ちそれの幅１はほぼ一定で、あって２μｍを越えること
は無い。また、回折要素（６）は上表面（５）に形成さ
れた浅い溝や突起の形をとることが出来る。なお、ここ
では情報担体（１）は透明であるとしておシ、透過光に
よシ後述の様に再生が行なえるものとしている。（７）
は光源で、軸線ｏｚに平行な光束（９）を発生する。（
８）は対物レンズで、光束（９）を情報担体（１）上の
点０に集束させる。この点０で光束はその径が最小すな
わち合焦状態とな多、その径は略１μｍ程度となってい
る。点Ｏに向って集束する光線（１０）は１．０を越え
て交差して発散し、情報担体（１）を透過した後、２つ
の並置した光検知器（１１）　（１２）の受光表面の領
域（１３）を照射する。光検知器（１１）　（１２）を
分割する分割線は軸線Ｏ２の延長線上の１点でｏｚと直
交し、かつ方向ｏｘと平行な方向にある１、光検知器（１１）　（１２）からの出力信号はそれぞれ
差動増幅器（１３）の入力に加えられる。差動増幅器（
１３）の出力は低域フィルタ（１４）に入力される。低
域フィルタ（１４）の出力εによシアクｔユエータ（１
５）を作動して対物レンズ（８）のＯｙ力方向変位を制
御する。また、光検知器（１１）　（１２）の出力は抵
抗（１６）　（１７）と演算増幅器（１８）によシ、２
つの光検知器（１１）　（１２）の信号の和に比例した
信号Ｓ　（ｔ）に変換される。

次に動作について説明する。第３図において、光束（１
０）の集束点０が情報担体α）上で互いに連続した２つ
の回折要素（６）　Ｉ）Ｊｊの上表面（５）にある時、
回折は起きず光検知器（１１）　（１２）に入る光エネ
ルギは領域（１３）内に限定される。

これに対して光束（１０）の集束点０が情報担体（１）
上の回折要素（６）上にある時は光束（１０）が回折を
起こす。そして、領域（１３）よシ実質的に広い斜線を
施した領域（１９）にわたって光エネルギを分布させる
。その結果、２つの光検知器（１１）　（１２）によっ
て生じた信号の和ｓ　（ｔ）に変化が生じる。

以上の様に信号Ｓ　（ｔＪは回折要素（６）の有無によ
シ、パルス時間変調された信号として得られ、情報担体
（１）上の信号を再生することが出来る。

［発明が解決しようとする課題」従来の情報再生装置は以上のように構成されているので
、回折要素（６）の大きさは、そこに集束さ゛れる光束
径と略等しい大きさとなる。この光束径は光源の波長を
λ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、路上となる。

したがって、ＮＡ＝０．５、λ＝Ｎム８００　ｎｍとすれば、光束径は１μｍ程度の大きさと
なる。これから、回折要素の大きさも略１μｍ程度の大
きさとなる。情報担体の情報記録密度を高めるためには
回折要素を小さくする必要がある。それとともに、回折
要素に集束される光束径を小さくしなければならない。

しかし、半導体レーザ等の光源の波長λは４００ｎｍ〜
５００　ｎｍが限界と考えられる。また、対物レンズの
開口数はｌよ）大きくなシ得ない。したがって、開口数
を１に近い数としても、集束される光束径はｉ程度にし
か小さくならない。この場合でも、情報担体上での情報
の密度は、回折要素の１個を１　ｂｉｔとし九とき、線
記録密度で１ｉｃｂｉｔ／ｍｎ〜４ｋｂｉｔ／ｍｍで、
これ以上の高密度化は困難であるという問題点があった
◎ この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、情報の高密度化が図れる情報再生装置を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段ｊこの発明に係る情報再生装置は、導電性を有する情報担
体の面と導電性を有する探針との間でトンネ／’ｉＥ流
が流れるように配置して、検出されたトンネル電流を信
号処理回路で処理し、トンネル電流が一定値になるよう
に信号処理回路の出力で駆動手段を介して探針の位置を
制御するものである。

また、導電性を有する情報担体の面を導電性を有する探
針との間でトンネ／ｖ［流が流れるように配置して、検
出されたトンネル電流を信号処理回路内で低域フイ〜り
を通して処理し、信号処理回路の出力が一定値になるよ
うに探針の位置を制御するものである。

〔作用Ｊこの発明における情報再生装置は、トンネ／Ｌ／電流が
一定になるように信号処理回路の出力で探針の位置を制
御することによシ、信号処理回路の出力の変化から情報
を検出する。

また、トンネル電流を低域フィルタを通して処理するこ
とにより、信号処理回路の出力で情報担体と探針との間
隔が略一定に保持できるので、トンネ、／Ｉ／電流の変
化によ多情報を検出する。

〔発明の実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（２０）は円板状の情報担体で、導電性を
有する。なお、情報担体（２ｏ）はモータ（２）に機械
的に連結した回転軸（３）によって、軸線（４）を中心
にして回転できる。そして、情報担体（２０）と回転軸
（３）は電気的につながっている。平面Ｘ、ｏ、ｙに平
行な情報担体（２０）の上表面（２１）は平滑面となっ
ている。（２２）は情報担体（２ｏ）の上表面（２１）
にうず巻状に配置された記憶要素で、凹部状もしくは凸
部状に形成されている。なお、記憶要素（２２）は電子
ビーム記録等によ多形成でき、し７゜リケーション技術
を適用することによって、配録原盤から大量にコピー出
来る。記録要素（２２）の寸法は典型的には１００　ｐ
ｍのオーダである。（２３）は導ＩＥ性を有する探針で
、先端と情報担体（２０〕の上表面（２１）との距離は
およそ１Ｔ３ａｘに保たれている。そして、探針（２３
）と情報担体（２０）の間には仕事関数−よシ低い電圧
Ｖが印加されている。

探針（２３）と情報担体（２０）との間に流れる電流は
回転軸（３）を経て電流・電圧変換器（２４）へ加えら
れる。電流電圧変換器（２４）の出力は演算増幅器（２
５）に入力され、その出力εによシ圧電素子（２６）を
作動して探針（２３）をＯ２方向に駆動して変位を制御
する。また、演算増巾器（２５）の出力ぼけ演算増幅器
（２７）によシ圧電素子（２６）の変位に比例した信号
ｓ　（ｔ）に変換される。

次に動作について説明する。固体内の電子は、エネルギ
的にみると仕事関数の高さのポテンシャル井戸の中にあ
る。とζろが、固体内の電子の波動関数は外部へ向かっ
て指数関数的に減衰しておシ、障壁中にもｎｍ程度まで
広がっている。従って、二つの導体が原子の大きさ程度
まで接近すると、固体内の電子は相互に行き来が出来る
ようになる。これがトンネル効果であシ、２だけ離れた
２つの金属の間に仕事関数−より低い電圧Ｖを加えると
、電子はポテンシャル障壁をトンネルする。

その電流＄；度、ＴＴは自由電子近似でα）式の通シに
なる。

ＪＴ＝（、βＶ／２πλ”）ｅＸｐ（−２ｚ／λ）　　
　　　　　・（１）ここで、Ｚは二つの導体間の距離、 ■は一事関数一より低い電圧 λ＝ｈ／２π子乙コは波動関数の金属の外の真空中また
は大気中での減衰ｆ！１数りはフ゛ツンク定数口は電子質量 −は仕事関数 βはｅを電子電荷としてβ＝−４で示されるもので、金
属の種類に左右されないコンダクタンス定数（童子ホー
ノ唄抗の逆数）である。

通常の金属の清浄表面では−は１〜５ｅＶであるから、
λは０．１−０．２　ｎｒｎである。例えば、−が５ｅ
Ｖの金属同士がｌｎｍに近づいた時には、トンネル電流
は約１ｎＡとなｐ、両者の距離が０．１０ｍ増減すると
電流値は１桁減増することとなる。

本発明に係る情報再生装置は上記特性を利用したもので
ある。第１図において、探針（２３）と情報担体（２０
）の上表面（２１）との距離は約ｉｎｍになっている。

探針（２３）と情報担体（２０）との間を流れるトンネ
ル電流は両者の距離に対して指数関数的に変化する。こ
の電流値を一定に保つように電流・電圧変換器（２４）
及び演算増幅器（２５）によシ圧電素子（２６）への印
加電圧を制御することによって、探針（２３）と情報担
体（２０）の上表面（２１）との距離を一定に保つこと
が出来る。この状態で、うす巻き状に設けられた記憶要
素（２２）に市って探針（２３）をスキャンさせてやる
。記録要素（２２）が凹部状の場合は、トンネル電流を
一定に保つために記憶要素（２２）の所では探針（２３
）が圧電素子（２６）によシ図示下方へ変位させられる
。記憶要素（２２）が凸部状の場合は、探針（２３）が
圧電素子（２６）によシ図示上方へ変位させられる。

従って、圧電素子（２６）への印加信号εを演算増幅器
（２７）によシ処理すれば、記憶要素（２２）の有無に
よシバμス時間変調された信号Ｓ　（ｔ）として情報担
体（２０）上の信号を再生することが出来る。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

第２図において、電流・電圧変換器（２４）の出力は低
域フィルタ（２８）へ入力され、演算増幅器（２９）に
よシ圧電素子（２６）への印加電圧に変換される。また
、電流・電圧変換器（２４）の出力は演算増幅器（３０
）によ多信号Ｓ　（ｔ）に変換される。

この状態で、うす巻き状に設けられた記憶要素（２２）
に活って探針（２３）をスキャンさせてやると。

探針（２３）と情報担体（２０）の上表面（２１）との
距離は、記憶要素（２２）の有無に関らずに低域フィル
り（２８）の働きによシ平均的に一定に保たれる。従っ
て、四部状の記憶要素（２２）が存在する時には、−時
的に探針（２３）と上表面（２１）との距離が長くなる
ので、探針（２３）から検出されるトンネ／Ｌ’［流は
小さくなる。逆に、記憶要素（２２）が凸部状の場合に
は、トンネル電流は大きくなる。

以上の様に記憶要素（２２）の有無によって探針（２３
）から検出されるト、ンネ／ｌ’電流に変化が生じるの
で、電流・電圧変換器（２４）の出力を演算層ｆｐＫ器
（３０）で処理することによシ、記憶要素（２２）の有
無で時１１１変調された信号Ｓ　（ｔ）として情報担体
４２０）上の信号を再生することが出来る。

上記における分解能は、典型的には表面方向（第１図ｘ
ｏｙ面の方向）で約１００　ｐｍ、垂直方向（第１図Ｏ
３方向）で約ｉｐ［１１である。したがって、従来の１
μｍと比較した場合、線記録密度で１０４倍、面記録密
度で１０８倍の高密度化ができる・〔発明の効果」以上のように、この発明によれば導電性を有する情報担
体と導電性を有する探針との間で発生するトンネ／’［
流の変化を利用して情報を検出するようにしたので、情
報担体への情報記録の高密度化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す構成図、第３図は従来の情報
再生装置を示す構成図である。図において、（２０）は情報担体、（２２）は記憶要素
、（２３）は探針、（２５）　（２７）は演算増巾器、
（２６）は圧電素子（駆動手段）、（２８）は低域フィ
ルタ回路である。なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す０代　理　人　　大　　岩　　　増　　雄第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高さの差異で情報が記録された導電性を有する情
報担体、この情報担体との間でトンネル電流が流れるよ
うに配置された導電性を有する探針、この探針と上記情
報担体との距離を制御信号に応じて制御する駆動手段、
上記トンネル電流を検出して上記トンネル電流が一定の
値になるような上記制御信号を上記駆動手段に与える第
１の演算回路、上記制御信号を処理して上記情報担体に
記録された情報をとり出す第２の演算回路を備えた情報
再生装置。
（２）高さの差異で情報が記録された導電性を有する情
報担体、この情報担体との間でトンネル電流が流れるよ
うに配置された導電性を有する探針、この探針と上記情
報担体との距離を制御信号に応じて制御する駆動手段、
上記トンネル電流の低域を通過させる低域フィルタ回路
、この低域フィルタ回路の出力が一定の値になるような
上記制御信号を上記駆動手段に与える第１の演算回路、
上記トンネル電流を処理して上記情報担体に記録された
情報をとり出す第２の演算回路を備えた情報再生装置。