JPH09212925A

JPH09212925A - ビット検出方法および情報の記録再生装置

Info

Publication number: JPH09212925A
Application number: JP4547096A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takeda; 俊彦武田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、複数のプローブを用いる記録再生装
置において、ビット再生中にプローブを介して検出した
再生信号中にノイズが混入したとしても、複雑な信号処
理を行わずに正確なビット認識を実現できるＳＰＭ技術
を応用した記録再生装置およびそのビットの検出方法を
提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、記録媒体の状態を反映する信号
を前記プローブを介して検出する情報の記録再生装置で
のビット検出方法および情報の記録再生装置において、
前記プローブにより記録媒体の状態を反映する信号を連
続的に検出し、該記録媒体の状態を反映する時系列信号
に対して所定の信号処理を施す信号処理手段により、ビ
ット由来の信号のみを検出するようにしたことを特徴と
すものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡の原理を用いて情報の記録及び再生をする記録再生
装置での情報再生時におけるビット検出方法および情報
の記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第４３４３９９３号明細書に記
載されているようなナノメートル以下の分解能で導電性
物質表面を観察可能な走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴ
Ｍと略す）を用いて、金属・半導体表面の原子配列、有
機分子の配向等の観察が原子・分子スケールでなされて
いる。また絶縁物質の表面をＳＴＭと同様の分解能の観
察可能な原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと略す）も開発さ
れた（米国特許第４７２４３１８号明細書）。このＳＴ
Ｍ、ＡＦＭ等の走査型プローブ顕微鏡（以下ＳＰＭと略
す）の原理を応用して、記録媒体に対してプローブを原
子・分子スケールでアクセスして、記録再生を行うこと
により、高密度メモリーを実現するという提案がなされ
ている（特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３
−１６１５５３号公報）。一般に、ＳＰＭ技術を応用し
た記録再生装置において、情報再生に必要なビット検出
は、プローブを記録面に近接させた状態で記録面上を走
査しながら、記録媒体の状態を反映する信号をプローブ
を介して検出する。そしてこの検出信号の大きさとしき
い値の大きさとを比較する事によりビット検出を行って
いる。例えば、ビット部とビット部以外で導電率に違い
がある場合、ビット検出は導電性を有するプローブと記
録媒体間に電圧を印加しながらプローブを記録面上を走
査した際にプローブに流れた微小な電流（例えばトンネ
ル電流）の値としきい値とを比較することにより行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法によるビット検出を行う場合、ビット再生中にプロー
ブが検出した信号に電磁ノイズが混入する場合がある。
もしこの電磁ノイズ強度がビットに対応する信号強度を
有していれば、記録再生装置はその電磁ノイズをビット
と誤認する場合があり、問題となっていた。すなわち、
ビットに対応する信号形とノイズに対応する信号形は一
般に異なる。従って、プローブが検出した信号をフーリ
エ変換すればビットとノイズを識別することは原理的に
は可能である。しかし、記録再生装置に情報の高速再
生、並列再生を実現させるために、複数のプローブを同
時に用いて再生を行う場合がある。このように複数のプ
ローブを用いた場合、ビット信号とノイズ信号を識別す
るために、個々のプローブが検出した信号に対してフー
リエ変換を実行するためには多くの時間を必要とする。
その結果、全再生時間を長くしてしまう問題が生じる場
合があった。

【０００４】そこで、本発明は、上記従来技術における
課題を解決するため、複数のプローブを用いる記録再生
装置において、ビット再生中にプローブを介して検出し
た再生信号中にノイズが混入したとしても、複雑な信号
処理を行わずに正確なビット認識を実現できるＳＰＭ技
術を応用した記録再生装置およびそのビットの検出方法
を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ビット検出方法および情報の記録再生装
置をつぎのように構成したものである。すなわち、本発
明のビット検出方法は、記録媒体の状態を反映する信号
を前記プローブを介して検出する情報の記録再生装置で
のビット検出方法において、前記プローブにより記録媒
体の状態を反映する信号を連続的に検出し、該記録媒体
の状態を反映する時系列信号に対して所定の信号処理を
施す信号処理手段により、ビット由来の信号のみを検出
するようにしたことを特徴としている。また、本発明の
情報の記録再生装置は、記録媒体への情報の記録を、該
記録媒体の記録面に対向して設けられたプローブを該記
録面上で走査させながら記録情報に応じたビット列を前
記記録媒体に形成することにより行い、記録媒体に記録
された情報の再生を、前記プローブを前記ビット列上で
走査させながら前記記録媒体の状態を反映する信号を前
記プローブを介して検出して行う情報の記録再生装置に
おいて、前記プローブにより記録媒体の状態を反映する
信号を連続的に検出し、該記録媒体の状態を反映する時
系列信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段を
備え、前記情報の再生をビット由来の信号のみを検出す
ることにより行うようにしたことを特徴としている。そ
して、本発明のにおいて、前記所定の信号処理は、少な
くとも、前記記録媒体の状態を反映する時系列信号を、
クロック信号に従って一定の時間幅で分割してデジタル
信号化する手段、該デジタル信号化された時系列信号
を、しきい値とを比較する２値化処理により０と１から
なる２値化信号に変換する手段、該２値化信号からなる
時系列信号中における信号強度が１である信号の分布を
計測する手段、該信号強度が１である信号の分布が、所
定の条件を満足しているかどうかを識別する手段と、前
記信号の分布が所定の条件を満足している区間の信号
を、１つのビットに対応したビット検出信号とする手段
と、により構成することができる。また、本発明のにお
いては、前記プローブの検出する信号が、ビット部で検
出した信号強度の方が前記非ビット形成部で検出した信
号強度より相対的に大きい場合、前記２値化処理が、前
記しきい値より大きい信号の強度を１、前記しきい値よ
り小さい信号の強度を０に変換するように構成し、前記
プローブの検出する信号が、ビット部で検出した信号強
度の方が前記非ビット形成部で検出した信号強度より相
対的に小さい場合、前記２値化処理が、前記しきい値よ
り小さい信号の強度を１、前記しきい値より大きい信号
の強度を０に変換するように構成することができる。ま
た、本発明のにおいては、前記クロック信号は、前記プ
ローブと前記記録媒体が相対的に移動している際、前記
プローブが前記データビット列中の単一ビットの平均最
大径にあたる距離を記録面内方向に移動する間に、ｋ個
（２≦ｋ）形成することが効果的である。また、本発明
のにおいては、前記２値化信号からなる時系列信号中
で、信号強度が１である信号の分布を計測する手段が、
クロック信号をＴｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）、該
クロック信号Ｔｎに対応する前記２値化信号からなる時
系列信号中における２値化信号をＰｎ（ｎ＝１、２、
…、ｎ、…）とした場合、クロック信号Ｔｎに関する２
値化信号Ｐｎの累積信号Ｑｎ（≡Ｐ１＋Ｐ２＋…＋Ｐ
ｎ）を全てのｎに関して算出して、さらにＱ_n+k−Ｑｎ≡Ｖｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）を算出するように構成することができる。その際、前記
信号強度が１である信号の分布に関する所定の条件と
は、Ｖｎ≧ｐ×ｋ（０＜ｐ＜１）であり、この範囲に含まれていることである。前記Ｖｎ
の大きさが、上記所定の条件を満足しているか否かを識
別する手段は、Ｖｎの大きさが上記範囲に含まれている
かどうかにより識別する。また、本発明のにおいては、
前記信号の分布が所定の条件を満足している区間の信号
を１つのビットに対応したビット検出信号とする手段
は、上記所定の条件を満足しているＶｎを信号強度１の
信号に、上記所定の条件を満足していないＶｎを信号強
度０の信号に変換し、該２値化信号からなる時系列信号
中で信号強度が１の信号をビット検出信号とすることに
より構成することができる。本発明は、複数のプローブ
を備えて信号の検出を行う場合に一層効果的であり、そ
の際、プローブをカンチレバーの自由端に固定させた構
成を採るようにしてもよい。また、本発明においては、
前記プローブと前記記録媒体が、導電性を有する材料で
構成してもよい。また、本発明においては、前記プロー
ブと前記記録媒体間に流れる電流としてトンネル電流を
検出するものでもよく、前記記録媒体を導電性の電極と
該電極上に形成されたＬＢ膜から構成してもよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したとおり記録媒
体の状態を反映する時系列信号に対して所定の信号処理
を施す信号処理手段により、ビット由来の信号のみを検
出することができ、ビット検出中にノイズが混入したと
しても、複雑なノイズ除去のための信号処理を行わず
に、正確な信号の検出が可能となる。つぎに、この本発
明に関する信号処理の方法について、図１を用いて説明
する。ビット検出時には、プローブをビット列上で走査
させながら記録媒体の状態を反映する信号を前記プロー
ブを介して連続的に検出する。図１（ａ）は該プローブ
を介して検出した記録媒体の状態を反映する時系列信号
の概念図である。図１（ａ）の横軸ｔは時間軸であり、
ビット検出動作を開始した時点を時刻ｔ＝０としてい
る。縦軸Ｉ（ｔ）は、時刻ｔにおける信号強度を示して
いる。なお、図１（ａ）の時刻ｔ＝ｔ１、ｔ３における
ピークが、それぞれビットに由来する信号を示してお
り、それ以外のｔ＝ｔ２、ｔ４におけるピークはノイズ
である。次に、図１（ａ）に示した信号、すなわち記録
媒体の状態を反映する時系列信号を、クロック信号に従
って一定の時間幅で分割して、デジタル信号化する。本
発明に関する前記クロック信号は、前記プローブと前記
記録媒体が相対的に移動している際、前記プローブが前
記データビット列中の単一ビットの平均最大径にあたる
距離を前記記録面の面内方向に移動する間に、ｋ個（２
≦ｋ）形成される。以下の説明では、ｋ＝５とする。

【０００７】図１（ｂ）に、図１（ａ）に示した信号
を、クロック信号に従ってデジタル信号化した結果を示
す。図１（ｂ）の横軸Ｔｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ…）は
前記クロック信号を示している。縦軸Ｄｎ（ｎ＝１、
２、…、ｎ…）はクロック信号Ｔｎでのデジタル信号強
度である。次に、図１（ｂ）に示した該デジタル信号化
された時系列信号を、しきい値と比較する２値化処理に
より、０と１からなる２値化信号に変換する。該変換の
規則は、前記プローブの検出する信号が、ビット部で検
出した信号強度の方が前記非ビット形成部で検出した信
号強度より相対的に大きい場合、前記デジタル信号中
で、前記しきい値より大きい信号の強度を１、前記しき
い値より小さい信号の強度を０に変換する。これとは逆
に、前記プローブの検出する信号が、ビット部で検出し
た信号強度の方が前記非ビット形成部で検出した信号強
度より相対的に小さい場合、前記デジタル信号中で、前
記しきい値より小さい信号の強度を１、前記しきい値よ
り大きい信号の強度を０に変換する。上記規則に従い、
図１（ｂ）に示したしきい値Ｉｔｈを用いて、図１
（ｂ）に示した時系列信号を２値化信号に変換する。

【０００８】該２値化処理の結果を、図１（ｃ）に示
す。図１（ｃ）の横軸Ｔｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ…）は
クロック信号を、縦軸Ｐｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）
は２値化信号強度である。本発明では、前記２値化信号
からなる時系列信号中で、信号強度が１である信号の分
布を計測する。そして、該信号強度１の信号分布が、所
定の条件を満足している区間の信号を、ビットに対応し
たビット検出信号とする。前記信号分布を計測する過程
を以下に示す。まず、下記（１）式で示される、クロッ
ク信号Ｔｎに関する２値化信号Ｐｎの累積信号Ｑｎを全
てのｎに関して算出する。Ｑｎ≡Ｐ１＋Ｐ２＋…＋Ｐｎ …（１）例えば、図１（ｃ）に示した信号のクロック信号Ｔ９に
関する累積信号Ｑ９はＱ９＝Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋…＋Ｑ１０＝５である。

【０００９】図１（ｃ）に示した２値化信号に関する累
積信号Ｑｎの算出結果を、図１（ｄ）に示す。次に、上
記累積信号Ｑｎに関して、下記（２）式で示す処理を施
す。Ｑ_n+k−Ｑｎ≡Ｖｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…） …（２）例えば、図１（ｄ）に示した信号に関するＶ９はＶ９＝Ｑ９−Ｑ４＝５−０＝４である。

【００１０】図１（ｄ）に示した信号に関する、信号Ｖ
ｎの算出結果を、図１（ｅ）に示す。本発明では、上記
信号Ｖｎの大きさが、下記（３）式で示された条件を満
足しているかどうかを識別する。Ｖｎ≧ｐ×ｋ（０＜ｐ＜１） …（３）上記時系列信号Ｖｎをさらに下記（４）、（５）式で示
した規則により新たな信号Ｙｎに変換する。Ｖｎ≧ｐ×ｋならばＹｎ＝１ …（４）Ｖｎの大きさが（４）式以外ならばＹｎ＝０ …（５）ここでは、ｐ＝０．９として、該規則により図１（ｅ）
の信号を変換した結果を、図１（ｆ）に示す。上記規則
により形成された信号中で、信号強度が１の信号をビッ
ト検出信号とする。図１（ａ）と図１（ｆ）を比較する
と明らかなように、本発明による信号処理により、図１
（ａ）のｔ＝ｔ２、ｔ４で計測されていたノイズは除去
され、ｔ＝ｔ１、ｔ３で計測されたビット検出信号のみ
を抽出することができた。

【００１１】以上説明したように、本発明は、ビット検
出中にノイズが混入したとしても、複雑なノイズ除去の
ための信号処理を行わずに、ビットのみを正しく検出す
る事ができる。なお、本発明に関する信号処理手段で処
理される信号は、プローブと記録媒体間の相互作用の大
きさの記録面内の分布を反映した信号であれば良い。例
えば、前記相互作用としてトンネル電流、原子間力、磁
気力、エバネッセント光等をあげることができる。ま
た、上記ｋ、及びｐの値は上記値に限定されるものでは
ない。一方、記録媒体に関する制限は特にない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。［実施例１］実施例１では本発明に関する信号処理手段
を具備した記録再生装置を用いて、ビット検出を行っ
た。本実施例で用いた記録再生装置の構成を図２、及び
図３を用いて説明する。図２において、１は導電性を有
するプローブであり、本実施例の記録再生装置は１００
個のプローブを有する（図２では３個のみ図示）。個々
のプローブ１はカンチレバー２の自由端に固定されてい
る。そして個々のカンチレバー２はカンチレバーの支持
体３に２次元的に配列、固定されている。前記プローブ
１、カンチレバー２、カンチレバー支持体３は、公知の
マイクロメカニクスと呼ばれている微細加工技術と、Ｌ
ＳＩ等を作成する際のマイクロエレクトロニクス技術を
用いて作成した（例えば、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，Ｐｒｏ
ｃ．ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．７０，ｐ．４２０，（１９８
２）、特開昭６２−２８１１３８号公報、特開平１−１
９６７５１号公報参照）。４は記録媒体であり、記録層
５、電極６、基板７より構成されている。本実施例では
基板７として石英ガラス基板を用いた。電極６は基板７
上に真空蒸着法により作成した厚さ１０００オングスト
ロームのＡｕである。また記録層５の構成材料としてス
クアリリウム−ビス−６−オクチルアズレン（ＳＯＡ
Ｚ）を用い、ＬＢ法によりＳＯＡＺの単分子膜を２層、
電極６上に積層して作成した（特開昭６３−１６１５５
２号公報参照）。

【００１３】記録層５の記録面８はプローブ１の先端に
対向して記録装置内で配置されている。そして、個々の
カンチレバー２の固定端９は記録面８に平行な平面内に
存在している。１０は記録層５へのビット形成時及びビ
ット再生時にプローブ−電極間に電圧を印加する電圧印
加手段である。１１はビット再生時にプローブが検出す
るプローブ−記録媒体間の相互作用の大きさを電気信号
に変換する信号検出手段である。１２は本発明に関する
信号処理を行う信号処理手段である。１３はカンチレバ
ー支持体３を記録面８に対して駆動させるカンチレバー
支持体駆動機構である。１４は記録媒体４を駆動する記
録媒体駆動機構である。駆動機構１３、１４はそれぞれ
駆動回路１５、１６からの信号により駆動される。以下
に述べるように記録及び再生動作時には、前記カンチレ
バー支持体駆動機構１３と記録媒体駆動機構１４を駆動
させて、プローブと記録媒体を相対的に移動させる。１
７はコンピュータであり、記録再生装置を制御してい
る。

【００１４】次にＳＯＡＺ単分子累積膜からなる記録層
５への記録再生動作について説明する。本実施例では記
録層５へのビット形成（記録動作）を以下の方法により
行った。カンチレバー支持体３と記録面８を互いに接近
させる事により、複数個のプローブ１を記録面８に極め
て近接させる。この状態で両者を相対的に走査する。そ
して記録面８の所望の位置で、プローブ１を＋側、電極
６を−側にして、図３に示すような電圧を電圧印加手段
１０によりプローブ１と電極６の間に印加する。該電圧
印加後、プローブ１に対向した記録層５の微小領域の導
電率は増大し、かつその状態は保存される。以上の方法
によりビットを形成する。

【００１５】本実施例では本発明の信号処理により正確
なビット検出できる事を簡単に確認するため、各プロー
ブに５個のビットを記録面に形成させた。本実施例で
は、記録媒体に記録されたビットの再生を以下の方法に
より行った。電圧印加手段１０により＋１．５Ｖの電圧
印加されたプローブを記録面８に近接させた状態で、か
つ上記５個のビットを含むビット列上で、プローブと記
録面とを相対的に走査する。該走査中、カンチレバー支
持体３と記録面８との間隔は一定に保持される。そし
て、該走査中にプローブに流れた微小電流は、信号検出
手段１１により連続的に計測した。信号検出手段１１が
計測した信号は、本発明に関する信号処理手段１２に入
力される。信号処理手段１２は入力された信号に対して
本発明に関する信号処理を施して、ビット検出を行う。
本実施例では、ビット再生時にプローブが検出した信号
中にノイズを混入させた。ノイズは、プローブが非ビッ
ト形成部上を走査している際に検出した信号のみに混入
させた。またノイズの大きさは、ビット由来の信号の強
度とほぼ同じである。

【００１６】図４（ａ）は、プローブ１が記録面８に形
成されたビット列の再生時に、該プローブに流れた電流
（すなわち信号検出手段１１の出力）の時系列信号であ
る（ただし、上記ノイズ成分も含む）。横軸ｔはビット
再生を開始してからの時間であり、ｔ＝０がビット再生
動作開始時刻である。縦軸Ｉ（ｔ）は、時刻ｔでの信号
検出手段１１からの出力信号の強度である。次に、図４
（ａ）に示した信号、すなわち記録媒体の状態を反映す
る時系列信号を、コンピュータ１７からのクロック信号
に従って一定の時間幅で分割して、デジタル信号化し
た。デジタル信号化の結果を図４（ｂ）に示す。なお本
実施例におけるクロック信号は、前記プローブと前記記
録媒体が相対的に移動している際、前記プローブが前記
データビット列中の単一ビットの平均最大径にあたる距
離を前記記録面の面内方向に移動する間に、５個形成さ
せた。

【００１７】図４（ｂ）の横軸Ｔｎ（ｎ＝１、２、…、
ｎ…）は前記クロック信号を示している。縦軸Ｄｎ（ｎ
＝１、２、…、ｎ…）は、デジタル信号強度である。次
に、図４（ｂ）に示した信号を、しきい値と比較する２
値化処理により、０と１からなる２値化信号に変換させ
た。なお本実施例における２値化の規則は、前記デジタ
ル信号中で、前記しきい値より大きい信号の強度を１、
前記しきい値より小さい信号の強度を０に変換する。

【００１８】上記規則に従い、図４（ｂ）中に示したし
きい値Ｉｔｈを用いて、図４（ｂ）に示した時系列信号
を２値化信号に変換させた。その結果を図４（ｃ）に示
す。図４（ｃ）の横軸Ｔｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ…）は
クロック信号を、縦軸Ｐｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）
は２値化信号強度である。次に、前記２値化信号からな
る時系列信号中で、信号強度が１である信号の分布を計
測するために、まず、下記（６）式で示される、クロッ
ク信号Ｔｎに関する２値化信号Ｐｎの累積信号Ｑｎを算
出する。Ｑｎ≡Ｐ１＋Ｐ２＋…＋Ｐｎ …（６）図４（ｃ）に示した信号に関する累積信号Ｑｎを図４
（ｄ）に示す。次に、図４（ｄ）に示した累積信号Ｑｎ
に関して、下記（７）式で示す処理を施す。Ｑ_n+k−Ｑｎ≡Ｖｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…） …（７）その結果を図４（ｅ）に示す。さらに、上記信号Ｖｎの
大きさが、下記（８）式で示された条件を満足している
かどうかを識別する。Ｖｎ≧＝４
…（８）（本実施例では、前記（３）式に
おけるｐは０．８である）そのために、図４（ｅ）で示
した時系列信号Ｖｎを、下記（９）、（１０）式で示し
た規則により新たな信号Ｙｎに変換する。Ｖｎ≧４ならばＹｎ＝１ …（９）Ｖｎの大きさが（９）式以外ならばＹｎ＝０ …（１０）該規則により図４（ｅ）の信号を変換した結果を、図４
（ｆ）に示す。上記規則により形成された信号中で、信
号強度が１の信号をビット検出信号とする。図４（ａ）
と図４（ｆ）を比較すると明らかなように、本発明によ
る信号処理により、図４（ａ）で計測されていたノイズ
は除去され、ビット検出信号のみを抽出することができ
た。以上述べたように、本発明による信号処理を行うこ
とにより、ビット検出中にノイズが混入したとしても、
複雑なノイズ除去のための信号処理を行わずに、ビット
のみを正しく検出する事ができた。

【００１９】（比較例１）実施例１で述べたような本発
明に関する信号処理を行わずに、図４（ｂ）に示したデ
ジタル信号化を、図４中（ｂ）に示したしきい値Ｉｔｈ
と比較する処理によりビット検出を試みた。図４（ｂ）
に示した信号中で、前記しきい値Ｉｔｈより大きい信号
の強度を１、前記しきい値より小さい信号の強度を０に
変換する。そして信号強度が１の信号をビット由来の信
号とした。この場合、ビット以外のノイズもビットと誤
認していた。

【００２０】［実施例２］実施例２では、実施例１で用
いた情報記録再生装置を用いて、ビット検出を行った。
本実施例でも、実施例１と同様に、ビット再生時にプロ
ーブが検出した信号中にノイズを混入させた。本実施例
に関するノイズは、プローブがビット上を走査してる際
に検出した信号のみに混入させた。またノイズの大きさ
はビット由来の信号の強度とほぼ同じであり、極性は逆
である。本実施例では本発明の信号処理により正確なビ
ット検出できる事を簡単に確認するため、実施例１で形
成したビットの２つを用い、該ビットに対するビット検
出を試みた。

【００２１】第５（ａ）図は、ビット再生時に、プロー
ブに流れた電流（すなわち信号検出手段１１の出力）の
時系列信号（前記ノイズ成分も含む）である。横軸ｔは
ビット再生を開始してからの時間であり、ｔ＝０がビッ
ト再生動作開始時刻である。縦軸Ｉ（ｔ）は、時刻ｔで
の信号検出手段１１からの出力信号の強度である。次
に、第５（ａ）図に示した信号、すなわち記録媒体の状
態を反映する時系列信号を、コンピュータ１７からのク
ロック信号に従って一定の時間幅で分割して、デジタル
信号化した。デジタル信号化の結果を図５（ｂ）に示
す。なお本実施例におけるクロック信号は、前記プロー
ブと前記記録媒体が相対的に移動している際、前記プロ
ーブが前記データビット列中の単一ビットの平均最大径
にあたる距離を前記記録面の面内方向に移動する間に、
５個形成させた。

【００２２】図５（ｂ）の横軸Ｔｎ（ｎ＝１、２、…、
ｎ…）は前記クロック信号を示している。縦軸Ｄｎ（ｎ
＝１、２、…、ｎ…）はヽデジタル信号強度である。次
に、図５（ｂ）に示したデジタル信号化された時系列信
号を、しきい値と比較する２値化処理により、０と１か
らなる２値化信号に変換させた。なお本実施例における
２値化の規則は、前記デジタル信号中で、前記しきい値
より大きい信号の強度を１、前記しきい値より小さい信
号の強度を０に変換する。上記規則に従い、図５（ｂ）
中に示したしきい値Ｉｔｈを用いて、図５（ｂ）に示し
た時系列信号を２値化信号に変換させた。その結果を図
５（ｃ）に示す。図５（ｃ）の横軸Ｔｎ（ｎ＝１、２、
…、ｎ…）はクロック信号を、縦軸Ｐｎ（ｎ＝１、２、
…、ｎ、…）は２値化信号強度である。次に、前記２値
化信号からなる時系列信号中で、信号強度が１である信
号の分布を計測するために、まず、下記（６）式で示さ
れる、クロック信号Ｔｎに関する２値化信号Ｐｎの累積
信号Ｑｎを算出する。Ｑｎ≡Ｐ１＋Ｐ２＋…＋Ｐｎ …（６）図５（ｃ）に示した信号に関する累積信号Ｑｎを図５
（ｄ）に示す。次に、図５（ｄ）に示した累積信号Ｑｎ
に関して、下記（７）式で示す処理を施す。Ｑ_n+k−Ｑｎ≡Ｖｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…） …（７）その結果を図５（ｅ）に示す。さらに、上記信号Ｖｎの
大きさが、下記（８）式で示された条件を満足している
かどうかを識別する。Ｖｎ≧４ …（８）（本実施例では、前記（３）式におけるｐは０．８であ
る）そのために、図５（ｅ）で示した時系列信号Ｖｎ
を、下記（９）、（１０）式で示した規則により新たな
信号Ｙｎに変換する。Ｖｎ≧４ならばＹｎ＝１ …（９）Ｖｎの大きさが（４）式以外ならばＹｎ＝０ …（１０）該規則により図５（ｅ）の信号を変換した結果を、図５
（ｆ）に示す。上記規則により形成された信号中で、信
号強度が１の信号をビット検出信号とする。図５（ａ）
と図５（ｆ）を比較すると明らかなように、本発明によ
る信号処理により、ビット由来の信号中にノイズが混入
していても、ビットの個数を正確に抽出することができ
た。以上述べたように、本発明による信号処理を行うこ
とにより、ビット由来信号ににノイズが混入したとして
も、複雑なノイズ除去のための信号処理を行わずに、ビ
ットの個数を正しく検出する事ができた。

【００２３】（比較例２）実施例２で述べたような本発
明に関する信号処理を行わずに、図５（ｂ）に示したデ
ジタル信号化を、図５中（ｂ）に示したしきい値Ｉｔｈ
と比較する処理によりビット検出を試みた。図５（ｂ）
に示した信号中で、前記しきい値Ｉｔｈより大きい信号
の強度を１、前記しきい値より小さい信号の強度を０に
変換する。そして信号強度が１の信号をビット由来の信
号とした。この場合、ビットが４つあると認識してしま
い、ビットの個数を誤認していた。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上のように記録媒体の状態
を反映する時系列信号に対して所定の信号処理を施すこ
とにより、ビット由来の信号のみを検出することがで
き、ビット検出中にノイズが混入したとしても、複雑な
ノイズ除去のための信号処理を行わずに、正確なビット
検出が可能な情報の記録再生装置および該記録再生装置
におけるビット検出方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する信号処理の概念図である。

【図２】実施例で用いた情報記録再生装置の概略図であ
る。

【図３】ビット形成用の電圧印加パターンである。

【図４】実施例１における信号処理手段中での信号処理
過程を示す図である。

【図５】実施例２における信号処理手段中での信号処理
過程を示す図である。

【符号の説明】

１：プローブ２：カンチレバー３：カンチレバー支持体４：記録媒体５：記録層６：電極７：基板８：記録面９：カンチレバー固定端１０：電圧印加手段１１：信号検出手段１２：信号処理手段１３：ガンチレバー支持体駆動機構１４：記録媒体駆動機構１５：支持体駆動回路１６：記録媒体駆動回路１７：コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体の状態を反映する信号を前記プロ
ーブを介して検出する情報の記録再生装置でのビット検
出方法において、前記プローブにより記録媒体の状態を
反映する信号を連続的に検出し、該記録媒体の状態を反
映する時系列信号に対して所定の信号処理を施す信号処
理手段により、ビット由来の信号のみを検出するように
したことを特徴とするビット検出方法。
【請求項２】前記所定の信号処理手段は、前記記録媒体
の状態を反映する時系列信号を、クロック信号に従って
一定の時間幅で分割してデジタル信号化する過程と、該デジタル信号化された時系列信号を、しきい値とを比
較する２値化処理により、０と１からなる２値化信号に
変換する過程と、該２値化信号からなる時系列信号中における、信号強度
が１である信号の分布を計測する過程と、該信号強度が１である信号の分布が、所定の条件を満足
しているかどうかを識別する過程と、前記信号の分布が所定の条件を満足している区間の信号
を、１つのビットに対応したビット検出信号とする過程
と、から少なくともなることを特徴とする請求項１に記
載のビット検出方法。
【請求項３】前記プローブの検出する信号が、ビット部
で検出した信号強度の方が前記非ビット形成部で検出し
た信号強度より相対的に大きい場合、前記２値化処理が、前記しきい値より大きい信号の強度
を１、前記しきい値より小さい信号の強度を０に変換す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビ
ット検出方法。
【請求項４】前記プローブの検出する信号が、ビット部
で検出した信号強度の方が前記非ビット形成部で検出し
た信号強度より相対的に小さい場合、前記２値化処理が、前記しきい値より小さい信号の強度
を１、前記しきい値より大きい信号の強度を０に変換す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビ
ット検出方法。
【請求項５】前記クロック信号は、前記プローブと前記
記録媒体が相対的に移動している際、前記プローブが前
記データビット列中の単一ビットの平均最大径にあたる
距離を記録面内方向に移動する間に、ｋ個（２≦ｋ）形
成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１項に記載のビット検出方法。
【請求項６】前記２値化信号からなる時系列信号中で、
信号強度が１である信号の分布を計測する過程が、クロック信号をＴｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）、該ク
ロック信号Ｔｎに対応する前記２値化信号からなる時系
列信号中における２値化信号をＰｎ（ｎ＝１、２、…、
ｎ、…）とした場合、クロック信号Ｔｎに関する２値化信号Ｐｎの累積信号Ｑ
ｎ（≡Ｐ１＋Ｐ２＋…＋Ｐｎ）を全てのｎに関して算出
して、さらにＱ_n+k−Ｑｎ≡Ｖｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）を算出する過程から少なくともなることを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のビット検出方
法。
【請求項７】前記信号強度が１である信号の分布に関す
る所定の条件が、Ｖｎ≧ｐ×ｋ（０＜ｐ＜１）であることを特徴とする請求項６に記載のビット検出方
法。
【請求項８】前記ｐが、０．８であることを特徴とする
請求項７に記載のビット検出方法。
【請求項９】前記信号の分布が、所定の条件を満足して
いる区間の信号を１つのビットに対応したビット検出信
号とする過程が、上記所定の条件を満足しているＶｎを信号強度１の信号
に、上記所定の条件を満足していないＶｎを信号強度０
の信号に変換し、該２値化信号からなる時系列信号中で信号強度が１の信
号をビット検出信号とすることを特徴とする請求項７ま
たは請求項８に記載のビット検出方法。
【請求項１０】前記プローブによる信号の検出が、複数
のプローブにより行われることを特徴とする請求項１〜
請求項９のいずれか１項に記載のビット検出方法。
【請求項１１】記録媒体への情報の記録を、該記録媒体
の記録面に対向して設けられたプローブを該記録面上で
走査させながら記録情報に応じたビット列を前記記録媒
体に形成することにより行い、記録媒体に記録された情報の再生を、前記プローブを前
記ビット列上で走査させながら前記記録媒体の状態を反
映する信号を前記プローブを介して検出して行う情報の
記録再生装置において、前記プローブにより記録媒体の
状態を反映する信号を連続的に検出し、該記録媒体の状
態を反映する時系列信号に対して所定の信号処理を施す
信号処理手段を備え、前記情報の再生をビット由来の信
号のみを検出することにより行うようにしたことを特徴
とする情報の記録再生装置。
【請求項１２】前記信号処理手段が、前記記録媒体の状
態を反映する時系列信号を、クロック信号形成手段から
出力されたクロック信号に従って、一定の時間幅で分割
してデジタル信号化するデジタル信号化手段と、該デジタル信号化された時系列信号を、しきい値と比較
する２値化処理により、０と１からなる２値化信号に変
換する２値化処理手段と、該２値化信号からなる時系列
信号中で、信号強度が１である信号の分布を計測する信
号分布計測手段と、該信号強度が１である信号の分布が、所定の条件を満足
しているかどうかを識別する識別手段と、前記信号の分布が所定の条件を満足している区間の信号
を、ビットに対応したビット検出信号として出力する手
段と、から少なくともなることを特徴とする請求項１１に記載
の情報の記録再生装置。
【請求項１３】前記プローブの検出する信号が、ビット
部で検出した信号強度の方が前記非ビット形成部で検出
した信号強度より相対的に大きい場合、前記２値化処理手段は、前記しきい値より大きい信号の
強度を１、前記しきい値より小さい信号の強度を０に変
換することを特徴とする請求項１１または請求項１２に
記載の情報の記録再生装置。
【請求項１４】前記プローブの検出する信号が、ビット
部で検出した信号強度の方が前記非ビット形成部で検出
した信号強度より相対的に小さい場合、前記２値化処理手段は、前記しきい値より小さい信号の
強度を１、前記しきい値より大きい信号の強度を０に変
換することを特徴とする請求項１１または請求項１２に
記載の情報の記録再生装置。
【請求項１５】前記クロック信号形成手段は、前記プロ
ーブと前記記録媒体が駆動手段により互いに相対的に移
動している際、前記プローブが前記データビット列中の
単一ビットの平均最大径にあたる距離を記録面内方向に
移動する間に、ｋ個（２≦ｋ）のクロック信号を形成す
ることを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか
１項に記載の情報の記録再生装置。
【請求項１６】前記２値化信号からなる時系列信号中に
おける、信号強度が１である信号の分布を計測する手段
が、クロック信号をＴｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）、
該クロック信号Ｔｎに対応する前記２値化信号に変換さ
れた時系列信号中における２値化信号をＰｎ（ｎ＝１、
２、…、ｎ、…）とした場合、クロック信号Ｔｎに関する２値化信号Ｐｎの累積信号Ｑ
ｎ（≡Ｐ１＋Ｐ２＋…＋Ｐｎ）を全てのｎに関して算出
して、さらにＱ_n+k−Ｑｎ≡Ｖｎ（ｎ＝１、２、…、ｎ、…）を算出することを特徴とする請求項１１〜請求項１４の
いずれか１項に記載の情報の記録再生装置。
【請求項１７】前記信号強度が１である信号の分布が、
所定の条件を満足しているかどうかを識別する手段は、前記Ｖｎの大きさが、Ｖｎ≧ｐ×ｋ（０＜ｐ＜１）の範囲内に含まれているかどうかを識別することである
ことを特徴とする請求項１６に記載の情報の記録再生装
置。
【請求項１８】前記ｐが０．８であることを特徴とする
請求項１７に記載の情報の記録再生装置。
【請求項１９】前記信号の分布が所定の条件を満足して
いる区間の信号を、１つのビットに対応したビット検出
信号とする手段が、上記所定の条件を満足しているＶｎを信号強度１の信号
に、上記所定の条件を満足していないＶｎを信号強度０
の信号に変換し、該２値化信号からなる時系列信号中で
信号強度が１の信号をビット検出信号とすることを特徴
とする請求項１７または請求項１８に記載の情報の記録
再生装置。
【請求項２０】前記プローブが、複数個具備されている
ことを特徴とする請求項１１〜請求項１９のいずれか１
項に記載の情報の記録再生装置。
【請求項２１】前記プローブが、カンチレバーの自由端
に固定されていることを特徴とする請求項１１〜請求項
２０のいずれか１項に記載の情報の記録再生装置。
【請求項２２】前記プローブと前記記録媒体が、導電性
を有する材料から構成されていることを特徴とする請求
項１１〜請求項２１のいずれか１項に記載の情報の記録
再生装置。
【請求項２３】前記プローブを介して検出した記録面の
状態を反映する信号が、前記プローブと前記記録媒体間
に流れる電流であることを特徴とする請求項１１〜請求
項２２のいずれか１項に記載の情報の記録再生装置。
【請求項２４】前記電流が、トンネル電流であることを
特徴とする請求項２３記載のビット検出方法及び情報記
録再生装置。
【請求項２５】前記記録媒体が、導電性の電極と該電極
上に形成されたＬＢ膜から構成されており、前記記録面
が該ＬＢ膜の表面であることを特徴とする請求項１１〜
請求項２４のいずれか１項に記載の情報の記録再生装
置。