JPH07244873A - 情報再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録媒体表面の凸凹の影響を受けた画像情報
から記録情報のみを効率よく抽出することができる情報
再生装置を提供することを目的とする。 【構成】 プローブ電極を記録媒体の記録表面に対して
相対的に２次元走査した際に、該プローブ電極と記録媒
体との間の物理的相互作用を利用して該記録媒体の情報
を再生画像として再生する情報再生装置において、予め
定められた予測パラメタを用いて、前記２次元の再生画
像の画素の予測画素値をマルコフ確率場として規定され
る再生画像の画素に隣接する近傍の画素の画素値から求
め、該予測画素値を有する予測画素からなる予測画像を
作成する予測手段と、前記再生画像の各画素値と前記予
測画像の各予測画素値とを用いて記録情報を出力する画
像処理装置とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生装置とこの再生装
置に使用される画像処理装置に関し、特に、プローブ電
極を記録媒体に対して相対的に２次元走査させながら、
記録された情報を画像情報として再生する情報再生装置
と、この再生装置が再生した画像情報から記録された情
報を抽出する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録装置におけるデータの記録容
量は益々大きくなる傾向がある。このような傾向におい
ては、記録単位の大きさが溢々小さくなり、その密度が
さらに高くなること必須条件となる。例えば、光記録に
よるディジタルオーディオディスクにおいては、記録単
位の大きさは１μｍ²程度にまで及んでいる。

【０００３】一方、最近、物質表面の形状および表面近
傍の電子構造を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡
（Scanning Tunneling Microscope 以下、ＳＴＭと略
す）が開発され、以下に示す利点を有することから、広
範囲な応用が期待されている。 １．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。 ２．記録媒体に電流による損傷を与えずに低電力で観察
できる。 ３．超高真空中のみならず、大気中、溶液中でも動作す
る。 ４．種々の材料に対して用いることができる。

【０００４】ＳＴＭは、プローブ電極（金属の探針）と
導電性物質の間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離まで近
づけると両者の間にトンネル電流が流れることを利用し
ている。トンネル電流はプローブ電極と導電性物質との
間の距離変化に非常に敏感である。従って、トンネル電
流あるいは両者の平均的距離を一定に保つような制御を
行いながら探針を面内方向に走査することにより実空間
の表面情報を得ることができる。この際、面内方向の分
解能は０．１ｎｍ以上である。

【０００５】上記のＳＴＭの原理を応用し、記録媒体と
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電子有機化合物やカルコゲン化
物類の薄膜層等を用いれば記録単位が０．０１μｍ²以
下の情報記録が可能である。

【０００６】また、電子ビーム、光などの電磁波を用い
て媒体の表面形態を変化させる手法を用いれば、そのビ
ームの集束度の限界などから記録単位は大きくなるもの
の、現状の光記録と同等の記録密度での情報の記録再生
を行うことができる。

【０００７】しかしながら、上述したＳＴＭの原理を応
用した従来の記録再生装置では、所定の面積を有する記
録媒体の表面（記録表面）全体に渡って高密度な情報の
記録再生を行う場合には、記録表面に存在する凸凹によ
って、再生時の信号のＳＮ比や誤り率などが悪化するた
め、記録容量の高密度化の達成に大きな障害となってい
る。

【０００８】記録媒体の表面の物理的な凸凹を低減させ
るための一方法として、マイカなどのへき開面にＡｕ薄
膜を単結晶成長させて平滑面とする方法を応用すること
ができる。

【０００９】しかし、かかる方法による記録媒体は、通
常、直径１０ｎｍ以下の記録ビットサイズと同程度の凸
凹が発生することはほどんどないが、原子オーダーのス
テップや尾根などがやはり存在する。この原子オーダー
の凸凹によって記録ビットの形状が変化するため、再生
時の信号のＳＮ比や誤り率低下という問題は依然として
残る。

【００１０】上記の問題を解決するために、記録媒体に
記録された情報を記録表面凸凹とともに画像情報として
読みとった後に、読みとった画像情報から記録情報のみ
を抽出する画像処理を行うことが必要となる。例えば、
予め記録ビットの書き込まれていない記録媒体表面の状
態を計測し、この表面の状態と再生画像が示す表面の状
態との差から記録情報を判定することによって再生画像
から記録ビットの抽出を行うことが考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のＳＴＭの原理を
応用した記録再生装置における記録媒体の表面に存在す
る凸凹に起因する再生信号のＳＮ比の低下および誤り率
の増加という問題点を解決するために、上述したよう
に、記録ビットの書き込まれていない記録媒体の表面の
状態を予め測定して記録前の画像を作成しておき、再生
画像と記録前の画像とを比較する場合には、記録前の記
録媒体の表面状態を記録媒体に記録しておく必要があ
る。従って、該記録媒体の表面状態の表現方法によって
記録容量が変化することとなり、該記録媒体の表面状態
を効率良く表現することが非常に重要となる。

【００１２】しかしながら、どんなに効率よく記録媒体
の表面状態を表現したとしても、記録媒体の容量を記録
以外のことに使用することに変わりはなく、再生のため
に記録容量が削られてしまうという問題点がある。

【００１３】本発明は、上述した従来の技術が有する問
題点に鑑みてなされたものであって、記録媒体表面の凸
凹の影響を受けた画像情報から記録情報のみを効率よく
抽出することができる情報再生装置を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の情報再生装置
は、プローブ電極を記録媒体の記録表面に対して相対的
に２次元走査した際に、該プローブ電極と記録媒体との
間の物理的相互作用を利用して該記録媒体の情報を再生
画像として再生する情報再生装置において、予め定めら
れた予測パラメタを用いて、前記２次元の再生画像の画
素の予測画素値をマルコフ確率場として規定される再生
画像の画素に隣接する近傍の画素の画素値から求め、該
予測画素値を有する予測画素からなる予測画像を作成す
る予測手段と、前記再生画像の各画素値と前記予測画像
の各予測画素値とを用いて記録情報を出力する画像処理
装置とを有することを特徴とする。

【００１５】この場合、情報記録手段を設けてもよい。

【００１６】上記のいずれにおいても、画像データの各
画素値と予測画像の各画素値とを用いて予測パラメタを
逐次最適化する学習手段を設けてもよい。

【００１７】この場合、学習手段による予測パラメタの
最適化は記録の前に行われてもよく、また、記録情報の
記録または再生時以外の任意の時間に、記録されていな
い領域を用いて行われてもよい。

【００１８】さらに、予測手段によって求められた各予
測画素値と再生画像の各画素値との差の絶対値を計算
し、該絶対値が所定のしきい値より小さければ’０’
を、該絶対値が所定のしきい値より大きければ’１’を
画素値として持つ２値画像を出力する情報再生装置や、
予測手段によって求められた各予測画素値と再生画像の
各画素値との差の２乗値を計算し、該２乗値が所定のし
きい値より小さければ’０’を、該２乗値が所定のしき
い値より大きければ’１’を画素値として持つ２値画像
を出力する情報再生装置が挙げられる。

【００１９】

【作用】本発明の画像処理装置においては、予測パラメ
タを用いることにより、記録後の再生画像から記録前の
再生画像を予測する。予測パラメタは、予測する画素値
を、マルコフ確率場として規定される予測する画素に隣
接する近傍画素の画素値から求める際の演算パラメタと
なるもので、記録媒体全ての領域に対して有効となるも
のである。

【００２０】本発明においては、上記のような予測パラ
メタを用いて画素値を予測するので、記録媒体に記録さ
れた記録ビットの抽出が効率よく行われる。

【００２１】学習制御手段を設けた記録再生装置におい
ては、記録媒体の表面の一部が既に記録に使用されてい
ても、本装置が記録・再生動作を行っていない空き時間
を利用して、走査制御手段によって任意に選び出された
記録媒体の表面の複数の領域の中から、予測手段によっ
て記録されているか否かを知ることができるので、記録
に対して未使用の領域の再生画像をもとに、予測パラメ
タを調節し直すことができる。

【００２２】記録媒体に２値情報が記録されている場合
には、本発明による２値化画像作成手段で、記録後の再
生画像から予測した記録前の画像（予測画像）と記録後
の再生画像との差を適当に２値化することにより、２値
情報を得ることができる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】図１は本発明による記録再生装置の第１の
実施例の構成を示すブロック図である。

【００２５】本実施例の記録再生装置１０１の本体は、
プローブ電極１１６の微動制御を行う微動制御機構１１
７および記録媒体１１１の粗動制御を行う粗動制御機構
１１２を支持する構造体１１３と、構造体１１３が載置
された大粗動制御機構１１４と、大粗動制御機構１１４
が載置された除震台１１５とからなる。

【００２６】構造体１１３は、各構造部分を支えるため
のものでインバー合金からなる。この構造体１１３の底
面に粗動制御機構１１２が取り付けられ、粗動制御機構
１１２上に記録媒体１１１が載置されている。記録媒体
１１１は、実際に情報が書き込まれるものであって、電
流−電圧のスイッチング特性に対してメモリ効果を持つ
スクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレンをグラフ
ァイト基板上に、ラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ
法）を用いて８層積層したものである。

【００２７】なお、記録媒体１１１は初期状態では非記
録状態（オフ状態）となっている。粗動制御機構１１２
は、弾性ヒンジを用いた平行バネを有するものであり、
記録媒体１１１の図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向への粗動
制御を行うためのものである。また、構造体１１３の上
面内側には、プローブ電極１１６が記録媒体１１１に対
向するように微動制御機構１１７を介して取り付けられ
ている。プローブ電極１１６としては、記録再生の分解
能を向上させるために、先端を機械的研磨、電解研磨し
たタングステン針を用いているが、プローブ電極１１６
の材料はＰｔ−Ｉｒ、Ｐｔ等でもよく、加工法もなんら
これに限定されるものではない。

【００２８】微動制御機構１１７は、円筒型圧電素子か
らなり、プローブ電極１１６を記録媒体１１１の面内方
向（Ｘ、Ｙ方向）および記録媒体１１１−プローブ電極
１１６間方向（Ｚ方向）に移動させるためのものであ
る。通常の動作時において、プローブ電極１１６の先端
と記録媒体１１１の表面との間隔は、トンネル電流が流
れる程度のものとされている。

【００２９】大粗動機構１１４は、微動制御機構１１７
および粗動制御機構１１２の制御範囲外の大きさの制御
を行うものである。除震台１１５は、外部の振動が記録
再生装置１０１に伝わることを防止して、外部の振動に
よる記録装置１０１の誤動作を防止するためのものであ
る。

【００３０】記録再生装置１０１の電気系および制御系
は、電圧印加装置１１９と、プローブ電流増幅装置１２
０と、演算装置１２１と、ＸＹコントローラ１１８とか
らなる。

【００３１】電圧印加装置１１９は、情報を記録媒体１
１１へ記録、再生および消去を行うために、バイアス電
圧をプローブ電極１１６と記録媒体１１１との間に−１
０Ｖから＋１０Ｖの範囲の任意の大きさで与えるもので
ある。

【００３２】プローブ電流増幅器１２０は、プローブ電
極１１６に接続されているもので、バイアス電圧によっ
てプローブ電極１１６に流れるトンネル電流を検出し、
検出したトンネル電流を電圧信号に変換、増幅して演算
装置１２１に出力する。

【００３３】ＸＹコントローラ１１８は、微動制御装置
１１７および粗動制御装置１１２を制御し、プローブ電
極１１６を、記録媒体１１１に対して任意に相対的に変
位させるためのものである。

【００３４】演算装置１２１は、プローブ電流増幅器１
２０の出力を入力するものであり、ＸＹコントローラ１
１８、電圧印加装置１１９、画像処理装置１２３を制御
する。

【００３５】演算装置１２１は、ＸＹコントローラ１１
８、電圧印加装置１１９、および画像処理装置１２３を
それぞれ制御するマイクロプロセッサとプローブ電流増
幅器１２０から送られてくる電圧信号をデジタル変換し
て量子化するＡ／Ｄ変換器とを有するもので、デジタル
信号化したトンネル電流もしくはプローブ電極１１６の
Ｚ方向移動のために、ＸＹコントローラ１１８を介して
微動制御機構１１７に印加されている電圧を画素値とす
る再生画像を再生画像格納部１２２へ出力する。

【００３６】再生画像格納部１２２は、演算装置１２１
から出力された再生画像を格納し、必要に応じて画像処
理装置１２３へ出力する。

【００３７】図２は、図１中の画像処理装置１２３の構
成を示す構成図である。

【００３８】画像処理装置１２３は、再生画像格納部１
２２に格納されている再生画像を入力とし、演算装置１
２１の制御により、予測パラメタ学習モード、および記
録ビット検出モードをそれぞれ実行するもので、予測手
段である予測器２０２、予測器２０２が出力する予測画
像を格納する予測画像格納部２０３、再生画像格納部１
２２が出力する再生画像および予測画像格納部が出力す
る予測画像の各画素値の差の絶対値からなる絶対予測誤
差格納部２０４からなり、絶対予測誤差画像格納部２０
４に格納された絶対予測誤差画像を記録情報として出力
する。

【００３９】図３は予測器２０２の構成を示す構成図で
ある。

【００４０】予測器２０２は、記録ビット書き込み前の
記録媒体表面形状を予測するためのものであり、また、
演算装置１２１とともに学習手段を構成するものであっ
て、近傍パターン表更新部３０１、近傍パターン表格納
部３０２、および状態決定部３０３より成る。

【００４１】演算装置１２１からの制御信号により学習
モードが指定されたときには、以下の手順により近傍パ
ターン表更新部３０１が近傍パターン表格納部３０２の
格納内容を更新する。

【００４２】なお、学習モードで行われる格納内容の更
新は、記録媒体１１１表面の凹凸を学習するものである
から、記録ビットが書き込まれていないことが必要であ
り、出荷時に微動制御機構１１７の走査が及ぶ範囲の表
面を用いて行われる。

【００４３】近傍パターン表格納部３０２に格納される
近傍パターン表は、図４に示すような近傍パターンと出
現確率との対応表であって予測パラメタとして用いられ
るものである。

【００４４】演算装置１２１は学習モードでは、ＸＹコ
ントローラ１１８を制御することによって適当な領域を
２次元走査し、その領域での再生画像を再生画像格納部
１２２に格納する。

【００４５】予測器２０２は該再生画像をもとに予測画
像、更に絶対予測誤差画像を作成し、それぞれ予測画像
格納部２０３、絶対予測誤差画像格納部２０４に格納す
る。

【００４６】近傍パターン表更新部３０１は、絶対予測
誤差画像の画素のうち、画素値がある定められたしきい
値より小さな画素のみによって構成される部分画像を全
て探し出し、それらの画素値の作り出すパターンを近傍
パターンとして登録し、それぞれの近傍パターンの出現
頻度との対応表を作成する。

【００４７】上記のようにして作成された近傍パターン
表と近傍パターン表格納部３０２に格納されている近傍
パターン表とを照合して、同じパターンがあれば、その
近傍パターンに対する出現確率と出現頻度とを以下の式
に従って加重平均し、その結果に基づいて近傍パターン
表の出現確率を更新する。

【００４８】

【数１】ｐ_i←ｐ_i＋ａｎ_i／Ｎ・・・・・・（１） ただし、ｐ_iは近傍パターンｉの出現確率、ａは重み係
数、ｎ_iは近傍パターンｉの出現確率、Ｎは再生画像の
全画素数である。

【００４９】演算装置１２１からの制御信号により、記
録ビット検出モードが指定されたときには、以下の手順
で状態決定部３０３が各画素の予測値を計算する。

【００５０】先ず、計算対象とする画素（ｉ，ｊ）を１
つ選択する。この選択方法は例えば乱数によって決定さ
れる。該画素（ｉ，ｊ）の近傍画素の画素値と近傍パタ
ーン表とを照合しながら、該近傍パターンに対応する画
素（ｉ，ｊ）の可能な画素値の出現確率ｐ_nを求め、次
式でエネルギ値Ｅ_i,j（ｎ）を計算する。

【００５１】

【数２】 Ｅ_i,j（ｎ）＝ｌ（ｘ_i,j−ｙ_i,j）（ｘ_i,j−ｙ_i,j）²＋ｂ／ｐ_n・・・・・・（２） ただし、ｘ_i,jは再生画像、ｙ_i,jは予測画像、ｂは適当
な定数である。また、ｌ（・）はしきい値Ｃ_thを用いて
次式で定義されるしきい値関数である。

【００５２】

【数３】ｌ（ｘ−ｙ）＝１ if ｘ−ｙ＜Ｃ_th ｌ（ｘ−ｙ）＝０ otherwise ・・・・・・（３） したがって、エネルギ値Ｅ_i,j（ｎ）が小さなほど、実
際の画素に近い予測画素と考えられる。

【００５３】本発明において画素（ｉ，ｊ）の予測画素
値は、画素（ｉ，ｊ）に対するマルコフ確率場として規
定される、画素（ｉ，ｊ）に隣接する各近傍画素との近
傍パターンのうち、最小エネルギ値ｍｉｎ_n（Ｅ
_i,j（ｎ））となる近傍パターンにより決定される。

【００５４】絶対予測誤差画像格納部２０４は、予測器
２０２よって求められた各予測画素値と再生画像の各画
素値との差の絶対値を計算し、該絶対値が所定のしきい
値より小さければ’０’を、該絶対値が所定のしきい値
より大きければ’１’を画素値として持つ２値画像を出
力する。この場合、各画素値との差の２乗値を計算し、
該２乗値が所定のしきい値より小さければ’０’を、該
２乗値が所定のしきい値より大きければ’１’を画素値
として持つ２値画像を出力するものとしてもよい。この
ように構成することにより、処理時間は多少かかるもの
のより高品位な画像を出力することができる。

【００５５】本記録再生装置では、通常のＳＴＭの動作
に加え、記録媒体１１１上の空間の任意の位置にプロー
ブ電極１１６を移動させ、フィードバックを掛けた状態
でも、或いはフィードバックを切った状態でも−１０Ｖ
から＋１０Ｖの範囲で任意の大きさのバイアス電圧を印
加することができるように構成されている。

【００５６】本記録再生装置１０１の実際の記録・再生
動作についてはここでは詳細に述べないが、記録媒体１
１１への記録は、記録媒体１１１のメモリ効果が生じる
電圧のしきい値よりも大きな＋１０Ｖの電圧を記録電圧
として記録媒体１１１に印加することによって行う。メ
モリ効果が生じた領域は、記録電圧印加後、しきい値よ
り低いバイアス電圧で、例えばＳＴＭにおけるコンスタ
ント・カレント・モードで再生を行った場合、上に凸の
画像となって表れるので、記録情報（’１’，または’
０’）の記録ビット（’１’）に対応させることができ
る。

【００５７】なお、上記実施例では、学習過程は、出荷
時に行われるとしたが、出荷後、記録媒体１１１の表面
状態が経時変化しても正確に予測を行うために、学習過
程を随時行って予測パラメータを更新することが考えら
れる。予測パラメータの更新は、記録再生装置が記録・
再生の動作を行わないとき、例えば記録再生装置の電源
が投入されて記録・再生の動作を行う前や、記録再生装
置の電源を切る前の記録・再生動作後などに、記録媒体
１１１の記録ビットが書き込まれていない領域を用いて
行う必要がある。

【００５８】このためには、演算装置１２１に走査制御
部と画像処理装置１２３の予測器２０２に学習制御部を
新たに設ける。走査制御部は、記録再生装置が所定の状
態のとき、例えば電源投入後、プローブ電極１１６を記
録媒体１１１の任意の領域上で自動的に走査させて再生
画像を得るためのものである。学習制御部は、走査制御
部と連動して動作するもので走査制御部によって得られ
た再生画像をもとに予測器２０２の学習機能の制御を以
下のように行う。

【００５９】走査制御部によってランダムに選択された
記録媒体１１１表面上の領域の再生画像は、順次画像処
理装置１２３に送られる。画像処理装置は、上記の処理
を行うが、このとき学習制御部は、絶対値回路１２１の
出力、すなわち再生画像とその予測画像の画素の画素値
の差を監視する。学習制御部は、この差が予め設定した
値より小さいこと、すなわちこの領域に記録ビットが存
在しないことを確認した後、この差をとった画素の画素
値およびその近傍画素の画素値を用いて学習過程を予測
器２０２に行わせる。

【００６０】なお、以上説明した実施例においては、記
録再生装置をプローブと記録媒体との間に生じるトンネ
ル電流を検出するＳＴＭとして説明したが、本発明の特
徴となる構成はこれに限定されるものではなく、プロー
ブと記録媒体間の原子間力を検出する原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）であってもよい。

【００６１】実施例２ 図５は本発明による記録再生装置の第２の実施例の構成
を示すブロック図である。

【００６２】図中、レーザー発振器５０１から発せられ
たレーザー光は、ビームスプリッタ５０２によって反射
光と透過光に分割され、反射光はフォトディテクタ５１
３に入射する。透過光は正弦波で制御されているチョッ
パ５０３、およびＮＤフィルタ５０４を通過し、カップ
ラ５０５で光ファイバプローブ５０７の後端に接続され
る。光ファイバプローブ５０７はその先端が波長以下の
開口に加工され、ＸＹＺコントローラ５１５で制御され
るＸＹＺスキャナ５０６によってその先端を所定の位置
に移動させることができる。

【００６３】記録媒体５０８は、例えば厚さ１８０ｎｍ
のフォトクロミック材料ＬＢ膜である。記録方法は、Ｘ
ＹＺスキャナ５０６により光ファイバプローブ５０７を
記録媒体５０８に接近させ、その状態での光ファイバプ
ローブ５０７からのエバネッセント光の照射により記録
媒体５０８の吸光率を局所的に変化させることにより行
う。また読み出しは以下の方法で行う。

【００６４】ＸＹＺスキャナ５０６により光ファイバプ
ローブ５０７を記録媒体５０８に接近させ、その状態で
光ファイバプローブ５０７からのエバネッセント光を照
射し、記録媒体５０８を透過する光量をフォトディテク
タ５０９で検出する。

【００６５】フォトディテクタ５０９の検出信号はＩ／
Ｖアンプ５１０で増幅され、ロックインアンプ５１１を
経て、除算器５１２に送られる。除算器５１２では、ビ
ームスプリッタ５０２からの反射光に対するフォトディ
テクタ５１３の検出信号とフォトディテクタ５０９の検
出信号との比を計算するが、この値はプローブ５０７の
位置における局所的吸光率に相当する。

【００６６】演算装置５１４はＸＹＺコントローラ５１
５を介してＸＹＺスキャナ５０６を制御し、上述した局
所的吸光率の分布形状を得て、それを２次元の画像情報
に整形し直す。この画像（再生画像）は、再生画像格納
部５１６に格納される。

【００６７】記録媒体５０８の局所的吸光率を用いて記
録を行う場合、考慮しなければならない雑音は、記録媒
体の膜厚に起因する吸光率の変化である。高密度記録を
実現するためには記録ビットを小さくしなければなら
ず、膜厚による吸光率変化は無視できなくなる。画像処
理装置５１７は再生画像格納部５１６に格納された再生
画像をもとに第１の実施例にて述べた方法によって、こ
の種の雑音が除去される。

【００６８】実施例３ 図６は本発明による記録再生装置の第３の実施例の構成
を示すブロック図である。

【００６９】６０１は入力データを記憶するメモリブロ
ックで、その詳細については図７に基づいて後述する。

【００７０】入力されたデータは符号化器６０３によっ
て符号化され、マルチプレクサ６０４によって分割さ
れ、メモリブロック６０１内の所定のメモリユニット６
０８に記録される。再生時は、デマルチプレクサ６０５
によってもとの連続したデータ列に戻された後、複合器
６０６を経てデータ出力される。なお、リアルタイムの
連続データを扱うために、プローブ走査による記録ない
し再生を行う過程で機構上生じるデッドタイム（例えば
プローブのトラック間や記録領域間の移動時間）中のデ
ータ損失を避けるために、バッファ機能がデータの入出
力部の両方に、即ち符号器６０３と復号器６０６に設け
られている。また、マルチプレクサ６０４、デマルチプ
レクサ６０５は共にタイミングコントローラ６０２によ
って制御されている。

【００７１】メモリブロック６０１は走査プローブによ
って記録媒体上の所望位置、領域での情報の記録再生を
行う特徴を有している。本実施例では図７にその構成を
示すメモリブロックを用いた。以下、図７を用いてメモ
リブロックの説明を行う。

【００７２】図７中、複数のプローブ電極７０１はそれ
ぞれ、弾性体からなる力ンチレバー７０２によって支持
され、記録媒体７０３に対して近接して配置される。メ
モリユニットの１単位は対向する一組のプローブ電極７
０１と記録媒体７０３によって構成される。記録媒体７
３０は支持基板７０４上に形成され、また、その表面に
は記録領域を選択、及び走査時のトラッキングを行うた
めのトラッキング溝７０５が投けられている。プローブ
位置コントローラ７１１は圧電体からなるＺ方向駆動素
子７０７、ＸＹ方向駆動素子７０８、および支持部材７
００とＺ方向駆動素子との間に設けられたリニアアクチ
ュエータ７１４に接続され、プローブユニット基板７０
６が設置されたステージ７０９を変位させ、プローブ／
記録媒体間隙（Ｚ方向距離）及びプローブ走査（ＸＹ方
向移動、位置）を制御するための回路である。

【００７３】データの記録再生は、特開昭６３−１６１
５５２号公報及び特開昭６３−１６１５５３号公報に開
示されている記録媒体である金属電極上に積層されたＳ
ＯＡＺ色素有機薄膜（２層膜）を記録媒体７０３として
用い、記録再生用電圧印加回路７１３で発生するパルス
電圧によって記録ビットを媒体上に書き込み、プローブ
電流を検出し、切り替え回路７１０、波形成形回路７１
５を通して記録したデータを再生している。なお、プロ
−ブ電流値はＺ方向位置制御情報としてプロ−ブ位置コ
ントローラ７１１にも入力される。タイミングコントロ
−ラ７１２はプローブ位置コントローラ７１１、記録再
生用電圧印加回路７１３、切り換え回路７１０に接続さ
れ、データの時分割管理、記録信号の各プローブへの振
り分けを管理する。

【００７４】ここで用いられるプローブ電極を含むマル
チのレバー形状のプローブユニットは次のようにして作
製される。熱酸化によりＳｉ基板の表面に厚さ０．３μ
ｍのＳｉＯ₂膜を生成し、長さ１００μｍ、幅２０μｍ
の複数のレバー形状をパターニングする。次に、プロー
ブ電極への電気信号配線パターンを形成し、基板裏面か
らＫＯＨ水溶液によって異方性エッチングを行い、力ン
チレバーを形成する。続いて、炭素等の電子ビームデポ
ジション法によってレバー先端に、高さ７μｍのプロー
ブ電極７０１を設け、プローブユニット基板７０６上に
マルチプローブユニットを形成する。

【００７５】本実施例においても第１の実施例にて述べ
た方法によって記録再生が行われる。

【００７６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００７７】請求項１に記載したものにおいては、予測
する画素の画素値を、予測する画素とこれに隣接する画
素とによる予測パラメタをすべて用いて求め、これによ
る予測画像を用いて記録情報を決定するため、記録媒体
の表面に凹凸があっても記録情報のみを効率よく抽出す
ることができ、精度よく記録を再生することができる効
果がある。

【００７８】請求項２に記載のものにおいては、上記効
果に加えて、情報記録を行うことができる効果がある。

【００７９】請求項３に記載のものにおいては、上記各
効果に加えて、予測パラメタが逐次最適化されるため、
記録媒体表面が経時変化が生じても、記録情報の抽出効
率および記録再生の精度を向上することができる効果が
ある。

【００８０】請求項４に記載のものにおいては、実際に
記録を行う領域によって予測パラメタの最適化がなされ
るため、上記効果が一層向上ものとすることができる。

【００８１】請求項５に記載のものにおいては、記録再
生動作に関わらないときに最適化が成されるので、装置
利用に支障をきたすことなく、上記効果を奏するものと
なる。

【００８２】請求項６に記載のものにおいては、上記各
効果に加えて、画像出力を高速に行うことができる効果
がある。

【００８３】請求項７に記載のものにおいては、より高
品位な画像出力を行うものとすることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１中の画像処理装置１２３の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】図２中の予測器２０２０の構成を示すブロック
図である。

【図４】本発明に用いられる近傍パターンの一例を示す
図である。

【図５】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図６】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図７】図６中のメモリブロック６０１の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１１１ 記録媒体 １１２ 粗動制御機構 １１３ 構造体 １１４ 大粗動制御機構 １１５ 除震台 １１６ プローブ電極 １１７ 微動制御機構 １１８ ＸＹコントローラ １１９ 電圧印加装置 １２０ プローブ電流増幅器 １２１ 演算装置 ２０２ 予測器 ２０３ 予測画像格納部 ２０４ 絶対予測誤差画像格納部 ３０１ 近傍パターン表更新部 ３０２ 近傍パターン表格納部 ３０３ 状態決定部 ５０１ レーザー５０２ ビームスプリッタ ５０３ チョッパ ５０４ ＮＤフィルタ ５０５ カップラ ５０６ ＸＹＺスキャナ ５０７ 光ファイバープローブ ５０８ ＬＢ膜 ５０９ フォトディテクタ ５１０ Ｉ／Ｖアンプ ５１１ ロックインアンプ ５１２ 除算器 ５１３ フォトディテクタ ５１４ 演算装置 ５１５ ＸＹＺコントローラ ５１６ 再生画像格納部 ５１７ 画像処理装置 ６０１ メモリブロック ６０２ タイミングコントローラ ６０３ 符号器 ６０４ マルチプレクサ ６０５ デマルチプレクサ ６０６ 復号器 ６０８ メモリユニット ６０９ プローブ位置コントローラ ７００ 支持部材 ７０１ プローブ電極 ７０２ カンチレバー ７０３ 記録媒体 ７０４ 基板 ７０５ トラッキング溝 ７０６ プローブユニット基板 ７０７ Ｚ方向駆動素子 ７０８ ＸＹ駆動素子 ７０９ ステージ ７１０ 切り替え回路 ７１１ プローブ位置コントローラ ７１２ タイミングコントローラ ７１３ 記録再生用電圧インタフェース回路 ７１４ リニアアクチュエータ ７１５ 波形成型回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブ電極を記録媒体の記録表面に対
   して相対的に２次元走査した際に、該プローブ電極と記
   録媒体との間の物理的相互作用を利用して該記録媒体の
   情報を再生画像として再生する情報再生装置において、 予め定められた予測パラメタを用いて、前記２次元の再
   生画像の画素の予測画素値をマルコフ確率場として規定
   される再生画像の画素に隣接する近傍の画素の画素値か
   ら求め、該予測画素値を有する予測画素からなる予測画
   像を作成する予測手段と、 前記再生画像の各画素値と前記予測画像の各予測画素値
   とを用いて記録情報を出力する画像処理装置とを有する
   ことを特徴とする情報再生装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の情報再生装置におい
   て、 情報記録手段を有することを特徴とする情報再生装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の情報再
   生装置において、 画像データの各画素値と予測画像の各画素値とを用いて
   予測パラメタを逐次最適化する学習手段を有することを
   特徴とする情報再生装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の情報再生装置におい
   て、 学習手段による予測パラメタの最適化が記録の前に行わ
   れることを特徴とする情報再生装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の情報再生装置におい
   て、 学習手段による予測パラメタの最適化が、記録情報の記
   録または再生時以外の任意の時間に、記録されていない
   領域を用いて行われることを特徴とする情報再生装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の情報再生装置において、 予測手段によって求められた各予測画素値と再生画像の
   各画素値との差の絶対値を計算し、該絶対値が所定のし
   きい値より小さければ’０’を、該絶対値が所定のしき
   い値より大きければ’１’を画素値として持つ２値画像
   を出力することを特徴とする情報再生装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の情報再生装置において、 予測手段によって求められた各予測画素値と再生画像の
   各画素値との差の２乗値を計算し、該２乗値が所定のし
   きい値より小さければ’０’を、該２乗値が所定のしき
   い値より大きければ’１’を画素値として持つ２値画像
   を出力することを特徴とする情報再生装置。