JPH04278236A - 画像信号の記録及び/又は再生の方法、並びに装置 - Google Patents

画像信号の記録及び/又は再生の方法、並びに装置

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JPH04278236A
JPH04278236A JP3040112A JP4011291A JPH04278236A JP H04278236 A JPH04278236 A JP H04278236A JP 3040112 A JP3040112 A JP 3040112A JP 4011291 A JP4011291 A JP 4011291A JP H04278236 A JPH04278236 A JP H04278236A
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signal
probe
frequency
scanning
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Katsunori Hatanaka
勝則 畑中
Harunori Kawada
河田 春紀
Kunihiro Sakai
酒井 邦裕
Akira Kuroda
亮 黒田
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Canon Inc
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B9/12Recording 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
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    • G11B9/1436Disposition 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
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、HDTV、NTSCな
どの動画像データ並びにSVなどの静止画像データを扱
う記録/再生装置に関し、特にSTMの原理を応用した
小型高密度な記録/再生装置の記録プローブ電極の駆動
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】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登場してきた。
【0003】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[G.Binnig et al. 
Phys. Rev. Lett, 49,57 (1
982) ]、単結晶、非晶質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り、しかも試料に電流に
よる損傷を与えずに低電力で観測できる利点も有し、更
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。
【0004】STMは金属の探針(プローブ電極)と導
電性物質間に電圧を加えて1nm程度の距離まで近ずけ
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
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
。このとき面内方向の分解能は0.1nm程度である。
【0005】したがって、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
録再生を行なうことが可能である。例えば、特開昭61
−80536号公報に開示されている記録再生装置では
、電子ビーム等によって媒体表面に吸着した原子粒子を
取り除き書き込みを行ない、STMによりこのデータを
再生している。
【0006】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持つ材料、例えばπ電子系有機化
合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録/再
生をSTMで行なう方法が、特開昭63−161552
号公報、特開昭63−161553号公報等に開示され
ている。この方法によれば、記録のビットサイズを10
nmとすれば、1012bit/cm2もの大容量記録
再生が可能である。
【0007】ところで、実際の装置としてメモリ媒体へ
の記録再生を行なうためには記録層とプローブ電極との
間の間隔をトンネル電流が流れる距離に維持し、記録層
のトラック溝に沿ってプローブ電極を走査する必要があ
る。
【0008】従来プローブ電極の走査方法として、ビデ
オディスク等に用いられてきた方法と同様にディスク上
の記録媒体面にスパイラル状の溝を形成し、この溝をプ
ローブ電極がなぞるように記録再生を行う方法が、特開
平1−151035号公報、特開平1−107341号
公報に開示されている。
【0009】ディスク状の記録媒体に画像データを記録
するのは、画像データが連続的であり、所謂シーケンシ
ャルな記録再生が主であることからも適した方法と考え
られる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このSTMの原理を用
いた記録再生装置を画像データ用のメモリ装置として使
う場合、HDTVの画像データを1〜2時間録画するの
に必要な記録容量である1012bitを満たす記録媒
体の大きさは僅か1cm2である。ところが、このよう
な小さい記録媒体を高速回転させ、かつ記録層とプロー
ブ電極との間の距離をトンネル電流が流れる領域(通常
1nm以下)に制御することは極めて困難であった。
【0011】一方、記録媒体表面にプローブを2次元的
にXY走査し記録する方法では、プローブ電極と記録層
との間隔の制御は上記例に比べると比較的容易である。 しかしながら、プローブ走査の折返し点において記録再
生ができないという問題点を有しているため、画像信号
のような連続信号を扱うことができなかった。
【0012】本発明の目的は、STMの原理を用いた記
録再生の方法又は装置において、動画あるいは静止画の
大容量かつ連続的なデータをラインバッファメモリ等に
よるタイミング調整なしに直接記録層に書込みあるいは
読出すことが出来る手法の提供である。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、プロー
ブ電極で記録媒体上を、相対的にX方向に折返し主走査
及びY方向に副走査を行ないうことによって2次元的に
走査して映像の記録及び/又は再生を行なう際に、前記
プローブの主走査を映像信号の水平同期周波数の正の整
数分の一の周波数で行なうことにより、プローブ電極走
査の折返しに要する期間と映像信号のブランキング期間
とを一致させることができ、これによってプローブ電極
走査の折返しに必要な期間はデータ記録/再生動作を避
けることができる。
【0014】
【実施例】図1は本発明に係る画像記録/再生装置の実
施例のブロック構成図である。図中、1はプローブ電極
、2はプローブ電極をZ軸方向に変位させるアクチュエ
ータ、3は記録層、30は記録層に形成されたトラック
溝、4は導電性の基板である。なお記録層3は、プロー
ブ電極と記録層との間に流れるトンネル電流により記録
層に書込まれた情報を検出できるものであればどのよう
な材料でも用いることができる。例えば表面に凹凸を形
成し記録するものでは、HOPG(Highly−Or
iented−Pyrolithic−Graphit
e)劈開基板、Siウエハー、真空蒸着またはエピタキ
シャル成長させたAu,Ag,Pt,Mo,Cuなどの
金属薄膜、Rh25Zr75、Co35Tb65などの
ガラス金属が挙げられる。又、記録層の電子状態の変化
により記録するものでは、アモルファスSi,π電子系
有機化合物やカルコゲン化合物類の薄膜層等が挙げられ
る。
【0015】5はXYステージで、走査信号(e) (
f) により駆動される。6はプローブ電極1と導電性
基板4との間で記録層3を介して流れるトンネル電流を
検出し電圧に変換する増幅器である。7はローパスフィ
ルタで、6の出力から記録層に書込まれたデータ帯域の
信号を遮断し、プローブ電極と記録層の平均間隔に対応
した電圧を生成する。8はローパスフィルタの出力と基
準電圧VREFとの差を検出する作動増幅器、9はアク
チュエータ2を駆動するドライバである。又、10は装
置全体の総合的、制御を行う走査制御回路部であり、ビ
デオカメラ等の映像入力機器35から映像信号が入力さ
れ、CRTモニタ等の映像出力機器36に映像信号を出
力する。
【0016】プローブ電極のZ軸方向の制御は、1、6
、7、8、9、2の部材で構成されるフィードバックル
ープにより制御する。すなわちプローブ電極と記録層の
間の距離を反映しているトンネル電流は増幅器6で検出
し、ローパスフィルタ7により平均間隔の信号を得る。 この信号を基準電圧と比較し、その差の電圧を適当な積
分(RC回路)を行なった後ドライバ9にてアクチュエ
ータ2を駆動する。このような動作により、プローブ電
極は記録層と常に一定の平均間隔を持つように制御され
る。
【0017】次に図2を用いて図1の走査制御回路部1
0の詳細を説明する。記録媒体の記録層に書込まれてい
る情報は、増幅器6の出力(a) である読出し信号を
ハイパスフィルタ23を通すことによってデータ成分の
み抽出される。この信号は映像信号復調器16により復
調され、更に内部同期信号発生器15から同期信号を得
て再生した複合映像信号を外部の映像出力機器に出力す
る。 又、外部の映像入力機器から入力された映像複合信号は
、映像信号分離回路11により映像信号成分と同期信号
成分に分離する。分離された映像信号は変調器12によ
り記録層に書込むデータパルス列に変換する。このパル
ス列をパルス発生器13によってプローブ電極に印加し
て記録を行なう。14は同期分離回路で、記録動作の場
合は映像信号分離回路11で分離された外部同期信号を
、又、再生動作の場合は内部同期信号発生器15の出力
をSWで切換えて入力する。この回路は水平及び垂直同
期信号をそれぞれ分離する。これらの同期信号は水平及
び垂直発振回路17、18の同期パルスとして入力する
。水平及び垂直発信回路の出力は分周期19、20でそ
れぞれ分周された後、走査波形発生回路21、22にお
いてXYステージを駆動する三角波状に整形する。
【0018】本実施例の装置は記録層に形成されたトラ
ック溝30により主走査の領域を案内して記録、再生、
消去(零記録)を行なう。このトラック溝による信号は
(a)をコンパレータ24で基準電圧VEGと比較し、
更にエッジ検出回路25を通すことによってプローブ電
極がトラック溝を横切るタイミング信号を生成する。そ
して、このタイミング信号を水平発振器17の分周器出
力とで位相検波を行ないトラッキングパターンとX走査
の位相ずれを検出する。更にこのずれ量を一定(X走査
の片側の折返し点と一致する位置に位相を合わせる)と
するための制御信号を位相検波発生器26より出力し、
ローパスフィルタ27で平均化した後、加算器28にて
X走査電圧にトラッキング補正電圧を重畳する。
【0019】図3は図2の構成によって映像信号入力か
らX走査出力及び書込み信号が生成される際の、各信号
のタイミングチャートを示す図である。同図から明らか
なように、本実施例ではプローブを映像信号の水平同期
周波数の6分の1の周波数で主走査させることにより、
プローブ電極走査の折返しに要する期間と映像信号のブ
ランキング期間とを一致させ、これによってプローブ電
極走査の折返しに必要な期間はデータ記録/再生動作を
避けるようになっている。もちろん6分の1には限らず
、正の整数分の一であれば良い。
【0020】又、図4は記録媒体上でのプローブ電極の
走査の様子の一例を示す。図中、30はトラッキング溝
のパターン、31は記録データビット、32はプローブ
電極の軌跡である。
【0021】本実施例の装置は、HDTV、NTSCな
どの動画像、あるいはSVなどの静止画像のいずれであ
っても記録及び再生を行なうことができる。
【0022】動画の場合であれば、Y方向に連続的にプ
ローブ電極を副走査する。この場合、Y方向の副走査は
必ずしも直線である必要性は無い。例えばY走査をスパ
イラル状のトラック溝に沿って行ない、X走査をY走査
と交差する方向に折返し主走査するような構成であって
も良い。この時、Y方向の副走査速度は極めて低速とな
るため高速回転させる必要が無く、先の従来例で述べた
ような機構制御上の問題は起こらない。
【0023】又、プローブを複数本使用すればカラー画
像の記録再生に好適となる。すなわちRGB各3原色に
対応した3本のプローブを用意すればRGBのデータを
それぞれ並列に記録することができるため高品位の画像
記録が可能となる。
【0024】一方、静止画の場合には、Y方向走査周波
数をフィールド周波数もしくはフレーム周波数とするこ
とにより、トラック当たり一画面分の画像データを記録
する。この際、プローブ電極のY走査の戻り期間はデー
タ記録が不能であるが、前述したように複数本のプロー
ブ電極を用いれば途切れなく記録再生することができる
。又、1本のプローブでもY走査の行き帰りでそれぞれ
のX走査の軌跡が記録面上で重ならないようにずらして
記録する、所謂インターレース走査を行なって一画面分
の連続記録再生を行なうことも出来る。
【0025】
【発明の効果】本発明によれは、STMの原理を用いた
記録/再生装置において、動画あるいは静止画の大容量
かつ連続的なデータをラインバッファメモリ等によるタ
イミング調整なしに直接記録層に書込みあるいは読出す
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の記録再生方法を説明するブロック構成
図である。
【図2】図1の走査制御回路部の詳細なブロック図であ
る。
【図3】図2の動作タイミングを説明する図である。
【図4】記録媒体上のプローブ電極の走査軌跡を表わす
図である。
【符号の説明】
1  プローブ電極 2  アクチュエータ 3  記録層 4  導電性の基板 5  XYステージ 6  電流電圧変換増幅器 7  ローパスフィルタ 8  差動増幅器 9  ドライバ 10  走査制御回路部 11  映像信号分離回路 12  変調器 13  パルス発生器 14  同期分離回路 15  内部同期発生器 16  映像信号復調器 17  水平発振器 18  垂直発振器 19  20  分周器 21  22  走査波形発生器 23  ハイパスフィルタ 24  コンパレータ 25  エッジ検出器 26  位相検波制御器 27  ローパスフィルタ 28  加算器 30  トラッキング溝 31  データビット 32  プローブ電極の軌跡

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  記録媒体をプローブで相対的に折返し
    2次元走査を行い画像信号の記録及び/又は再生を行う
    方法において、前記折返し走査の折返しに要する期間が
    、画像信号のブランキング期間内に含まれることを特徴
    とする記録及び/又は再生の方法。
  2. 【請求項2】  記録媒体をプローブで相対的に折返し
    2次元走査を行い画像信号の記録及び/又は再生を行う
    方法において、前記2次元走査の主走査方向の走査周波
    数が、画像信号の水平同期周波数の正の整数分の一であ
    ることを特徴とする記録及び/又は再生の方法。
  3. 【請求項3】  記録媒体と、プローブと、前記記録媒
    体を前記プローブで相対的に折返し2次元走査を行なう
    手段とを有し、画像信号の記録及び/又は再生を行う装
    置において、前記2次元走査の主走査方向の走査周波数
    が、画像信号の水平同期周波数の正の整数分の一に設定
    されていることを特徴とする記録及び/又は再生の装置
  4. 【請求項4】  前記画像信号は動画あるいは静止画の
    映像信号である請求項1又は2記載の方法、又は請求項
    3記載の装置。
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