JP2523144B2 - Information recording / reproducing apparatus and information recording medium - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高密度情報記録再生装置およびそれに用い
る情報記録媒体に関する。The present invention relates to a high density information recording / reproducing apparatus and an information recording medium used for the same.
現在の情報記録技術でもっとも重要な課題は記録密度
の向上である。従来の水平磁気記録技術と比較して、レ
ーザ光を用いた光学式記録装置やレーザ光と磁界を併用
した磁気光学式記録装置などの光記録は記録スポットを
光の波長（１μｍ程度）まで小さくすることが可能であ
り、それにより記録密度はほぼ２桁向上した。しかし光
記録においてそれ以上の高密度化を図るに当たっては、
より短波長のレーザ光およびそれに用いることのできる
光学系が必要であり、光記録に関する限り現在の技術で
は記録密度に大幅な向上はむずしい。The most important issue in the current information recording technology is the improvement of recording density. Compared with conventional horizontal magnetic recording technology, optical recording using an optical recording device that uses laser light or a magneto-optical recording device that uses both a laser light and a magnetic field reduces the recording spot to a light wavelength (about 1 μm). It is possible to improve the recording density by almost two orders of magnitude. However, in order to achieve higher density in optical recording,
A laser beam having a shorter wavelength and an optical system that can be used for the laser beam are required, and as far as optical recording is concerned, it is difficult for the current technology to significantly improve the recording density.
近年、走査トンネリング顕微鏡（Scanning Tunneling
Microscope;STM）と呼ばれるトンネル効果を利用した
高解像度顕微鏡が開発された。STMについての議論は
「走査トンネリング顕微鏡技術に関する第１回国際会議
論文集（Proceedings of the First International Con
ference on Scanning Tunneling Microscopy）,surlace
science,volume 181,Nos.1/2,March（１）1987」に見
られる。STMは水平方向には数オングストローム、垂直
方向には１オングストローム以下の高分解能で物質表面
の特徴を分析することが可能である。それゆえSTMの原
理を利用して記録媒体表面上に記録した情報を再生する
装置の記録密度は、前記レーザ光を用いた情報記録再生
装置の記録密度に較べ数桁以上高くすることができる。
この様な特徴を持つSTMの原理を利用した情報記録再生
装置はカザンらにより特開昭61−80536号公報において
述べられているが、以下極く簡単に説明する。In recent years, Scanning Tunneling Microscope
A high-resolution microscope utilizing the tunnel effect called Microscope (STM) has been developed. For a discussion of STM, see Proceedings of the First International Consortium on Scanning Tunneling Microscopy Technology.
conference on Scanning Tunneling Microscopy), surlace
science, volume 181, Nos. 1/2, March (1) 1987 ”. STM can analyze material surface features with high resolution of several angstroms in the horizontal direction and less than 1 angstrom in the vertical direction. Therefore, the recording density of the device for reproducing the information recorded on the surface of the recording medium by using the principle of STM can be increased by several digits or more as compared with the recording density of the information recording / reproducing device using the laser beam.
An information recording / reproducing apparatus using the principle of STM having such characteristics is described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-80636 by Kazan et al., Which will be described briefly below.
即ち記録媒体を少なくとも導電体層と信号記録層を重
ね合わせたものから構成しておく。そしてピックアップ
としての導電性針に対して前記導電体層を極く微小な間
隔をへだてて接近させると両者間にトンネル電流が流れ
る。このとき両者間に前記信号記録層が位置するように
しておけば、トンネル電流は信号記録層を介して流れ
る。トンネル電流を強めると、信号記録層には、該記録
層の仕事関数の変化または表面形状の変化が起きるの
で、これを利用して記録を行う。また再生時には、やは
り導電性針に対して導電体層を極く微小な間隔をへだて
て接近させたときに両者間に流れるトンネル電流に、両
者間に位置する信号記録層における仕事関数の変化また
は表面形状の変化に起因して電流変化が起きるので、こ
れにより前記信号記録層における記録（仕事関数の変化
または表面形状の変化）を再生することができる。That is, the recording medium is composed of at least a conductor layer and a signal recording layer which are superposed. When the conductive layer as a pickup is brought close to the conductive layer with a very small interval, a tunnel current flows between the conductive layer and the conductive layer. At this time, if the signal recording layer is positioned between the two, a tunnel current flows through the signal recording layer. When the tunnel current is increased, the work function or the surface shape of the signal recording layer changes in the signal recording layer, and recording is performed using this. Also, at the time of reproduction, the tunnel current flowing between the conductive needle layer and the conductive needle layer when approaching the conductive layer with a very small space therebetween causes a change in the work function of the signal recording layer located between the two. Since a change in current occurs due to a change in surface shape, recording (change in work function or change in surface shape) in the signal recording layer can be reproduced by this.
しかしながらSTMの原理を利用した上記従来技術にお
いては、ピックアップの情報記録媒体上のトラックに対
するトラッキング制御については配慮されておらず、実
際にSTMの原理利用の情報記録再生装置を構成する上で
トラッキング制御に関して問題があるように思われる。
また上記従来技術においてピックアップは、記録媒体表
面の記録の有無に応じて上下動するようにサーボ制御さ
れている。即ち、記録媒体表面の記録の有無によりトン
ネル電流に強弱が生じるのに対し、該トンネル電流が一
定になるようにピックアップを上下動させる如きフィー
ドバック制御をかけてサーボ制御を行っているので、記
録媒体表面における記録の有無が凹凸で表されるとする
と、ピックアップは丁度その凹凸に追従して上下動する
ことにより、記録媒体表面との間で一定間隔を維持する
ようにサーボ制御されていることになる。このように上
下動することから、ピックアップの制御速度は余り速く
は出来ず、その結果、信号読み出し速度も高速にするの
は困難であった。However, in the above-mentioned conventional technology using the principle of STM, the tracking control for the track on the information recording medium of the pickup is not considered, and the tracking control is actually performed when configuring the information recording / reproducing device using the principle of STM. There seems to be a problem with.
Further, in the above-mentioned conventional technique, the pickup is servo-controlled so as to move up and down according to the presence or absence of recording on the surface of the recording medium. That is, although the tunnel current varies depending on whether or not recording is performed on the surface of the recording medium, the servo control is performed by performing feedback control such that the pickup is moved up and down so that the tunnel current is constant. If the presence or absence of recording on the surface is expressed by unevenness, the pickup is servo-controlled so as to maintain a constant interval with the surface of the recording medium by just moving up and down following the unevenness. Become. Since it moves up and down in this way, the control speed of the pickup cannot be made very fast, and as a result, it was difficult to increase the signal reading speed.
本発明の目的は、情報記録密度が高く、また信号読み
出し速度が速く、さらに安定なトラッキング制御を行う
ことのできるSTMの原理を利用した情報記録再生装置と
そこに用いる情報記録媒体を提供することにある。It is an object of the present invention to provide an information recording / reproducing apparatus using the principle of STM which has a high information recording density, a high signal reading speed, and can perform stable tracking control, and an information recording medium used therefor. It is in.
上記目的のうち、信号の記録再生速度を速くするため
には、ピックアップと情報記録媒体との平均的な間隔が
所定の値となるように間隔の制御をトンネル電流の平均
値を用いて行う。すなわち、記録の有無に応じてピック
アップを一々上下動させるのでなく、上下動の平均的位
置にピックアップを維持するようにサーボ制御をかける
のである。また安定なトラッキングを行なうためのピッ
クアップのトラッキング制御には、情報記録媒体のトラ
ッキングにトラッキング信号を印加することのできる構
造の情報記録媒体を用い、ピックアップによりトラック
から検出したトラッキング信号によってトラック方向位
置の制御を行なう。Among the above objects, in order to increase the signal recording / reproducing speed, the interval is controlled by using the average value of the tunnel current so that the average interval between the pickup and the information recording medium becomes a predetermined value. That is, instead of moving the pickup up and down one by one according to the presence or absence of recording, servo control is performed so as to maintain the pickup at an average position of up and down movement. For tracking control of the pickup for stable tracking, an information recording medium having a structure capable of applying a tracking signal to the tracking of the information recording medium is used, and the position in the track direction is determined by the tracking signal detected from the track by the pickup. Take control.
ピックアップと情報記録媒体との平均的な間隔が所定
の値となるようにピックアップを制御するため、記録の
有無によるトンネルの電流の強弱に応じてピックアップ
を動かす必要がなく、読み出し信号速度がピックアップ
サーボ系の周波数帯域の制限を受けることがないため高
周波信号を読み出すことが可能となる。またトラッキン
グを情報記録媒体の目的のトラックから誘導されるトラ
ッキング信号の大きさが最大となるように、あるいは目
的のトラックに隣接する２つのトラックから誘導される
トラッキング信号の大きさが等しくなるように制御する
ことによって、目的のトラックから外れることのない安
定なトラッキングが可能となる。Since the pickup is controlled so that the average distance between the pickup and the information recording medium becomes a predetermined value, it is not necessary to move the pickup according to the strength of the tunnel current depending on the presence or absence of recording, and the read signal speed is the pickup servo. A high frequency signal can be read out without being restricted by the frequency band of the system. In addition, tracking is performed so that the magnitude of the tracking signal induced from the target track of the information recording medium becomes maximum, or the magnitude of the tracking signal induced from two tracks adjacent to the target track becomes equal. By controlling, it becomes possible to perform stable tracking without deviating from the target track.
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例としての情報記録再生装置
の構成を示すブロック図である。同図において、１は情
報記録媒体であり、図はそのトラックと垂直方向の断面
図を示している。情報記録媒体１は例えば、ガラス，シ
リコン，サファイヤ等の絶縁性基板２の表面に例えばポ
リシリコン，金属，半導体等の導電体層３を埋め込むな
どして設け、更にその上に情報記録層４を設けたもので
あり、上から見た図としては、ディスク状あるいはカー
ド状に形成されている。情報記録層４は、導電体層３と
ピックアップとしての導電性針15との間に流れる記録時
のトンネル電流により、その性質が変化して仕事関数が
変化し、その状態が保持される物質であるか、または記
録時のトンネル電流によりその表面の形状が変化し、そ
の状態が保持される物質であればよい。ピックアップと
しての導電性針15は、情報記録媒体１との間で情報信号
を記録・再生するためのものでエッチングにより先端の
太さを0.1μｍ以下にしたタングステンの針などを用い
る。このように針15の先端を細くすることから高密度記
録再生が可能となるわけである。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an information recording / reproducing apparatus as an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an information recording medium, and the figure shows a cross-sectional view in the direction perpendicular to the track. The information recording medium 1 is provided, for example, by embedding a conductor layer 3 such as polysilicon, metal, or semiconductor on the surface of an insulating substrate 2 such as glass, silicon, or sapphire, and further forming an information recording layer 4 thereon. It is provided and is formed in a disk shape or a card shape as viewed from above. The information recording layer 4 is a substance whose property is changed and its work function is changed by the tunnel current at the time of recording flowing between the conductor layer 3 and the conductive needle 15 as a pickup to maintain the state. It may be any substance that is present or whose surface shape is changed by the tunneling current during recording and that state is maintained. The conductive needle 15 as a pickup is for recording / reproducing information signals to / from the information recording medium 1, and a tungsten needle or the like having a tip thickness of 0.1 μm or less by etching is used. Since the tip of the needle 15 is made thin in this way, high density recording / reproducing is possible.
情報を記録・再生するためには、情報記録媒体１とピ
ックアップとしての導電性針15との間隔はトンネル効果
によるトンネル電流が検出できる程度の大きさになるよ
うにする必要がある。そこで針15と情報記録媒体１との
間の間隔および相対的な位置は、ピックアップとしての
針15を取り付けたアクチュエータ40によって制御する。In order to record / reproduce information, the distance between the information recording medium 1 and the conductive needle 15 as a pickup needs to be large enough to detect a tunnel current due to the tunnel effect. Therefore, the distance and relative position between the needle 15 and the information recording medium 1 are controlled by the actuator 40 to which the needle 15 as a pickup is attached.
アクチュエータ40は、固定された基台48a,48bおよび
可動基台48cと、PLZT,PZTなどの圧電セラミック45a,45
b,45c等から成っている。即ち、基台48a,48bはそれぞれ
図示せざる手段により適宜の固定位置に固定されてい
る。可動基台48cは圧電セラミック45aと絶縁体47を介し
て固定基台48aと接続され、他方、固定基台48bとの間
も、圧電セラミック45bと絶縁体47を介して接続されて
いる。また可動基台48cは、圧電セラミック45cと絶縁体
47を介してピックアップとしての導電性針15と接続され
ている。The actuator 40 includes fixed bases 48a and 48b and a movable base 48c, and piezoelectric ceramics 45a and 45z such as PLZT and PZT.
It consists of b, 45c, etc. That is, the bases 48a and 48b are fixed at appropriate fixing positions by means not shown. The movable base 48c is connected to the fixed base 48a via the piezoelectric ceramic 45a and the insulator 47, and is also connected to the fixed base 48b via the piezoelectric ceramic 45b and the insulator 47. The movable base 48c is made of a piezoelectric ceramic 45c and an insulator.
It is connected via 47 to a conductive needle 15 as a pickup.
従って今、電極46a″と46b″との間に制御電圧を印加
して圧電セラミック45cを伸縮させれば、針15を情報記
録媒体１に対して上下動させて両者の間隔を調整するこ
とができる。また電極46a′と46b′との間、或いは電極
46aと46bとの間、にそれぞれ制御電圧を印加して圧電セ
ラミック45b或いは圧電セラミック45aを伸縮させれば、
針15を情報記録媒体１に対して左右方向に移動させてト
ラッキング制御を行うことができる。Therefore, now, if a control voltage is applied between the electrodes 46a "and 46b" to expand and contract the piezoelectric ceramic 45c, the needle 15 can be moved up and down with respect to the information recording medium 1 to adjust the distance between them. it can. Also, between the electrodes 46a 'and 46b' or the electrodes
If a control voltage is applied between 46a and 46b to expand or contract the piezoelectric ceramic 45b or the piezoelectric ceramic 45a,
Tracking control can be performed by moving the needle 15 in the left-right direction with respect to the information recording medium 1.
次にピックアップとしての針15と情報記録媒体１との
間隔の制御を行うためにアクチュエータ40を駆動する信
号を発生する方法について説明する。Next, a method of generating a signal for driving the actuator 40 to control the distance between the needle 15 as a pickup and the information recording medium 1 will be described.
導電性針15と情報記録媒体１との間に流れるトンネル
電流16は、導電性針15と情報記録層４の間隔、記録層４
の表面の仕事関数、バイアス電圧41等によって変化す
る。また情報記録層４の表面の仕事関数は書き込まれた
信号に応じて変化する。しかし情報を記録する際の信号
の変調方式として例えばコンパクトディスク等で用いら
れている８−14変調（EFM）などの直流成分を持たない
変調方式を用いることにより、トンネル電流の平均値
（あるいは低周波成分）は記録信号の影響を受けないよ
うにすることができる。またバイアス電圧41を一定に保
つことによりバイアス電圧41が変動することによるトン
ネル電流16の変動は防ぐことができる。その場合、トン
ネル電流16の低周波成分はピックアップとしての導電性
針15と情報記録層４の間隔だけに依存して変化する。な
おトンネル電流16の大きさは数nAから数百nA程度と微少
なのでこれを電流電圧変換増幅器（Ｉ−Ｖ変換器）37で
電圧に変換し増幅したのちトンネル電流に対応する電圧
信号（以下、検出信号と呼ぶ）とし、以降の処理にはこ
の検出信号42を用いる。The tunnel current 16 flowing between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 is caused by the distance between the conductive needle 15 and the information recording layer 4 and the recording layer 4.
It changes depending on the work function of the surface of, the bias voltage 41, and the like. The work function of the surface of the information recording layer 4 changes according to the written signal. However, by using a modulation method that does not have a direct current component such as 8-14 modulation (EFM) used in compact discs as a signal modulation method when recording information, the average value of tunnel current (or low The frequency component) can be prevented from being affected by the recording signal. Further, by keeping the bias voltage 41 constant, the fluctuation of the tunnel current 16 due to the fluctuation of the bias voltage 41 can be prevented. In that case, the low frequency component of the tunnel current 16 changes depending only on the distance between the conductive needle 15 as a pickup and the information recording layer 4. Since the magnitude of the tunnel current 16 is as small as several nA to several hundreds nA, it is converted into a voltage by a current-voltage conversion amplifier (IV converter) 37 and amplified, and then a voltage signal corresponding to the tunnel current (hereinafter, (Hereinafter referred to as a detection signal), and this detection signal 42 is used for the subsequent processing.
検出信号42をローパスフィルタ（LPF）17とハイパス
フィルタ（HPF）18に入力し、導電性針15と情報記録媒
体１との間隔の制御に用いる低周波成分と情報の再生に
用いる高周波成分に分離する。LPF17によって分整した
トンネル電流信号の平均値（低周波成分）は検波器26、
位相補償回路39、増幅器28で必要な処理を行った後、ア
クチュエータ40（詳しくは電極46a″）に加えられる。
この際前置ホールド回路49を使って前置ホールドする場
合としない場合があるが、信号の再生時には前置ホール
ドはせずそのまま電極46a″に加えるが、記録時には後
述のように記録制御信号をホールド制御信号50として前
置ホールド回路49に加え、前置ホールドを行う。The detection signal 42 is input to the low pass filter (LPF) 17 and the high pass filter (HPF) 18, and separated into a low frequency component used for controlling the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 and a high frequency component used for reproducing information. To do. The average value (low frequency component) of the tunnel current signal adjusted by the LPF17 is the detector 26,
After the necessary processing is performed by the phase compensation circuit 39 and the amplifier 28, it is added to the actuator 40 (specifically, the electrode 46a ″).
At this time, the pre-hold circuit 49 may or may not be used for pre-hold, but when the signal is reproduced, the pre-hold is not applied and is applied to the electrode 46a ″ as it is. In addition to the pre-hold circuit 49 as the hold control signal 50, pre-hold is performed.
間隔を制御するためのサーボ系はトンネル電流の平均
値が一定になるように圧電セラミック45cを伸縮駆動し
て導電性針15の情報記録媒体１に対する垂直方向の位置
（間隔）を制御する。したがって、導電性針15と情報記
録層４との間の平均的な間隔をほぼ一定に制御すること
ができる。A servo system for controlling the interval controls the position (interval) in the vertical direction of the conductive needle 15 with respect to the information recording medium 1 by driving the piezoelectric ceramic 45c to expand and contract so that the average value of the tunnel current becomes constant. Therefore, the average distance between the conductive needle 15 and the information recording layer 4 can be controlled to be substantially constant.
一方、情報記録層４に記録されている情報は、HPF18
によって分離した検出信号の高周波成分を記録情報を復
調するための信号処理回路43に入力して処理することに
よって再生することができる。On the other hand, the information recorded on the information recording layer 4 is HPF18.
The high-frequency component of the detection signal separated by is input to the signal processing circuit 43 for demodulating the recorded information and processed to be reproduced.
以上説明したようにピックアップとしての導電性針15
と情報記録媒体１との間隔の制御を行うことにより、従
来行っていたような、変化する信号に応じて常にトンネ
ル電流16が一定になるように制御を行う必要が無くな
り、そのため記録信号周波数帯域をサーボ系の応答周波
数帯域よりも広げることが可能となる。その結果、記録
信号のビットレートを大幅に高くすることができる。As described above, the conductive needle 15 as a pickup
By controlling the distance between the information recording medium 1 and the information recording medium 1, it is not necessary to control so that the tunnel current 16 is always constant in response to a changing signal, which is the case in the past. Can be made wider than the response frequency band of the servo system. As a result, the bit rate of the recording signal can be significantly increased.
なお信号の記録は図には示していないが、バイアス電
圧41に記録信号を重畳してトンネル電流16を増加させ情
報記録層４に変化を起こさせることにより行う。また記
録時の導電性針15の情報記録媒体１との間の間隔制御に
は、先にも述べたように、記録信号を印加する直前の平
均的なトンネル電流の大きさを前置ホールド回路49によ
って記憶しておき、記録中にはそれを用いて圧電セラミ
ック45cを伸縮駆動することによって信号再生時と同様
に導電性針15の情報記録媒体１に対する間隔を制御する
ことができる。Although not shown in the drawing, the recording of the signal is performed by superimposing the recording signal on the bias voltage 41 and increasing the tunnel current 16 to cause a change in the information recording layer 4. Further, in controlling the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 at the time of recording, as described above, the average hold current immediately before the recording signal is applied is determined by the pre-hold circuit. It is stored in 49, and the piezoelectric ceramic 45c is expanded and contracted during recording to control the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 as in the case of signal reproduction.
次に第１図を用いてトラッキング制御について説明す
る。情報記録媒体１において、目標のトラック19にトラ
ッキング信号20、目標のトラックに隣接するトラック21
とトラック22にトラッキング信号23、トラッキング信号
24がそれぞれ印加されている。導電性針15は既に説明し
た方法で情報記録媒体１との間の間隔制御が行われてい
る。バンドパスフィルタ（BPF）25は目的のトラッキン
グ信号20を他のトラッキング信号23,24と周波数的に分
離するためのもので、検波器26はトラッキング信号の大
きさを知るためのものである。信号源27はピックアップ
としての導電性針15をウォブリングをさせるためのウォ
ブリング信号を発生し、位相補償はサーボ系の位相補償
を行う。また増幅器28は信号の演算および増幅を行う。Next, the tracking control will be described with reference to FIG. In the information recording medium 1, the target track 19 has a tracking signal 20, and the track 21 adjacent to the target track 21.
And tracking signal 23, tracking signal on track 22
24 are applied respectively. The distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1 is controlled by the method already described. The band pass filter (BPF) 25 is for separating the target tracking signal 20 from the other tracking signals 23, 24 in terms of frequency, and the detector 26 is for knowing the magnitude of the tracking signal. The signal source 27 generates a wobbling signal for wobbling the conductive needle 15 as a pickup, and the phase compensation performs phase compensation of the servo system. The amplifier 28 also operates and amplifies the signal.
情報記録媒体１の目標のトラック19に対する導電性針
15のトラッキング制御は、針15により情報記録媒体１か
ら検出したトラッキング信号を用いて行う。次に具体的
なトラッキング制御方法について説明する。前述したよ
うにトンネル電流16の大きさは導電性針15と情報記録媒
体１との間の間隔によって変化し、間隔が広いほどトン
ネル電流16は減少する。導電性針15の先端の直径はトラ
ックピッチとほぼ等しいか、あるいはそれより小さく、
そのため導電性針15との距離が最も小さいトラックのト
ラッキング信号は他のトラックのトラッキング信号に比
べて大きくなる。従って、バンドパスフィルタ25によっ
て周波数的に分離した目標トラック19のトラッキング信
号20にトラッキングを安定に行うためのウォブリング信
号を加算したトラッキング制御信号29を用いて、目標の
トラック19のトラッキング信号20の大きさが最大となる
ように圧電セラミック45a,45bを伸縮駆動し、導電性針1
5を左右方向に位置制御することによってトラック19に
トラッキングを行うことができる。Conductive needle for target track 19 of information recording medium 1
The tracking control of 15 is performed using the tracking signal detected from the information recording medium 1 by the needle 15. Next, a specific tracking control method will be described. As described above, the magnitude of the tunnel current 16 changes depending on the distance between the conductive needle 15 and the information recording medium 1, and the wider the distance is, the smaller the tunnel current 16 is. The diameter of the tip of the conductive needle 15 is approximately equal to or smaller than the track pitch,
Therefore, the tracking signal of the track with the smallest distance from the conductive needle 15 becomes larger than the tracking signals of the other tracks. Therefore, by using the tracking control signal 29 obtained by adding the wobbling signal for stable tracking to the tracking signal 20 of the target track 19 frequency-separated by the bandpass filter 25, the magnitude of the tracking signal 20 of the target track 19 is increased. The piezoelectric needles 45a, 45b are driven to expand and contract to maximize the
Tracking can be performed on the track 19 by controlling the position of 5 in the left-right direction.
次に本発明の別の実施例について説明する。第２図は
本発明の別の実施例の構成を示すブロック図である。な
お本実施例においても第１図を参照して説明したのと同
じ方法で導電性針15の情報記録媒体１に対する間隔制御
が行われている。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the space between the conductive needles 15 and the information recording medium 1 is controlled by the same method as described with reference to FIG.
情報記録媒体１において、目標のトラック30にトラッ
キング信号31、目標のトラックに隣接するトラック32と
トラック33にトラッキング信号34、トラッキング信号35
がそれぞれ印加されている。導電性針15を用いて検出し
た検出信号42はそれぞれ他のトラッキング信号と周波数
的に分離するためにバンドパスフィルタBPF25a,25b,25c
に入力される。つまりトラッキング信号34はBPF25aによ
り分離され、トラッキング信号31はBPF25bにより分離さ
れ、トラッキング信号35はBPF25cにより分離されるもの
とする。分離されたトラッキング信号は検波器26a,26b,
26cによってそれぞれ検波され、その出力にはトラッキ
ング信号の大きさに対応する信号が得られる。演算増幅
器28a,28b,28cでこの信号の演算および増幅を行う。In the information recording medium 1, the tracking signal 31 is on the target track 30, and the tracking signal 34 and the tracking signal 35 are on the tracks 32 and 33 adjacent to the target track.
Are respectively applied. The detection signal 42 detected by using the conductive needle 15 is band-pass filter BPFs 25a, 25b, 25c in order to be frequency-separated from other tracking signals.
Is input to That is, the tracking signal 34 is separated by the BPF 25a, the tracking signal 31 is separated by the BPF 25b, and the tracking signal 35 is separated by the BPF 25c. The separated tracking signals are detected by the detectors 26a, 26b,
The signals are respectively detected by 26c, and a signal corresponding to the magnitude of the tracking signal is obtained at the output. The operational amplifiers 28a, 28b, 28c perform operation and amplification of this signal.
本実施例においてはトラッキングは先きの実施例のよ
うに目標のトラックキング信号の大きさを最大にするの
ではなく、目標のトラックに隣接する２つのトラックの
トラッキング信号の大きさが等しくなるようにトラッキ
ング制御を行う。例えば第２図に示すように目標のトラ
ック30にトラッキング信号31が印加されている場合に
は、トラッキング制御信号29としてはトラッキング信号
34の大きさとトラッキング信号35の大きさが等しくなる
ように制御が行えるようスイッチ36はＣの位置とする。In the present embodiment, tracking does not maximize the magnitude of the target tracking signal as in the previous embodiment, but makes the magnitudes of the tracking signals of two tracks adjacent to the target track equal. Tracking control. For example, as shown in FIG. 2, when the tracking signal 31 is applied to the target track 30, the tracking signal is used as the tracking control signal 29.
The switch 36 is set to the position C so that control can be performed so that the size of 34 and the size of the tracking signal 35 become equal.
なお各トラックに印加する３組の信号が固定している
場合に、目的のトラックによってトラッキング制御に用
いるトラッキング信号の組が変わるため、それに応じて
トラッキング制御信号の組を切り換えるための切換えス
イッチ36を用いる必要がある。また各トラックに印加す
る３組のトラッキング信号が変えられる場合には、常に
目標のトラックにはトラッキング信号31、また目標トラ
ックに隣接するトラックにはトラッキング信号34とトラ
ッキング信号35が印加されるようにすればスイッチでト
ラッキング信号の組を切り換えることなしにトラッキン
グ制御を行うことができることは明らかである。すなわ
ち本実施例では要は目標トラックに隣接する２つのトラ
ックのトラッキング信号の大きさが等しくなるように導
電性針15を制御することができれば良い。When the three sets of signals applied to each track are fixed, the set of tracking signals used for tracking control changes depending on the target track. Therefore, the changeover switch 36 for switching the set of tracking control signals is set accordingly. Must be used. When the three sets of tracking signals applied to each track can be changed, the tracking signal 31 is always applied to the target track, and the tracking signal 34 and the tracking signal 35 are applied to the tracks adjacent to the target track. Then, it is obvious that the tracking control can be performed without switching the set of tracking signals with the switch. That is, in the present embodiment, the point is that the conductive needle 15 can be controlled so that the two tracks adjacent to the target track have the same tracking signal magnitude.
第３図は本発明における情報記録媒体の実施例を示す
断面図である。第３図はトラック５にトラッキング信号
６、トラック５以外の各トラック７にトラッキング信号
とはそれぞれ異なる周波数のトラッキング信号８を印加
できるような構成の情報記録媒体１を示している。FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the information recording medium in the present invention. FIG. 3 shows an information recording medium 1 configured so that a tracking signal 6 can be applied to the track 5 and a tracking signal 8 having a frequency different from the tracking signal can be applied to each track 7 other than the track 5.
第４図は本発明における情報記録媒体の他の実施例を
示す断面図である。第４図は隣接する３トラック間で互
いに周波数の異なるトラッキング信号が印加され、かつ
３トラックごとに同じ周波数のトラッキング信号を印加
できるように構成した情報記録媒体１を示している。ト
ラック9,9A,9Bに或る周波数のトラッキング信号10、ト
ラック11,11A,11Bに他の周波数のトラッキング信号12、
トラック13,13A,13Bに更に別の周波数のトラッキング信
号14が印加される構成となっている。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the information recording medium of the present invention. FIG. 4 shows an information recording medium 1 configured such that tracking signals having different frequencies are applied between adjacent three tracks, and tracking signals having the same frequency can be applied for every three tracks. Tracking signal 10 of a certain frequency on tracks 9, 9A, 9B, tracking signal 12 of another frequency on tracks 11, 11A, 11B,
A tracking signal 14 of another frequency is applied to the tracks 13, 13A, 13B.
なお第３図、第４図においては個々のトラックを構成
する導電体層３（第１図参照）とトラッキング信号源と
の接続については図には示していないが例えば、蒸着や
スパッタリング，イオンビーム照射などにより選択的に
絶縁性基板の表面または内部に導電性を持つパターンを
形成することによって行うことができる。またトラッキ
ング信号は情報記録媒体がカード状の場合には予め用意
したコネクタ接点等から、また情報記録媒体がディスク
状の場合にはディスクを支持するためのスピンドルやク
ランパ等を介して印加することができる。また絶縁性基
板２（第１図参照）としてシリコンを用いる場合にはト
ラッキング信号源との接続はIC製造技術を利用して形成
したポリシリコンなどの導電性のパターンを形成した
り、半導体でパターンを形成して行なうことも可能であ
る。またその場合には、情報記録媒体上に電子回路を形
成することもできるため必要な信号は情報記録媒体上の
電子回路によって発生させることも可能である。3 and 4, the connection between the conductor layer 3 (see FIG. 1) constituting each track and the tracking signal source is not shown, but for example, vapor deposition, sputtering, ion beam This can be performed by selectively forming a conductive pattern on the surface or inside of the insulating substrate by irradiation or the like. Further, the tracking signal may be applied from a connector contact or the like prepared in advance when the information recording medium is a card, or via a spindle or a clamper for supporting the disc when the information recording medium is a disk. it can. When silicon is used as the insulating substrate 2 (see FIG. 1), the connection with the tracking signal source is to form a conductive pattern such as polysilicon formed by using the IC manufacturing technique, or a semiconductor pattern. Can also be formed. Further, in that case, since an electronic circuit can be formed on the information recording medium, a necessary signal can be generated by the electronic circuit on the information recording medium.
なおここではトラッキング信号として周波数の異なる
信号源を用いたが、たとえば他のトラックと異なるパル
スタイミングでパルスが発生する信号などでも良く、要
は隣接するトラックのトラッキング信号と区別ができる
信号であれば良い。Although a signal source having a different frequency is used as the tracking signal here, for example, a signal in which a pulse is generated at a pulse timing different from that of another track may be used. good.
第５図、第６図はそれぞれ本発明における情報記録媒
体の別の実施例の断面を示す図であり、共に情報記録媒
体１のトラックと垂直方向の断面図である。情報記録媒
体１は先きの実施例で既に説明したように、絶縁性基板
２の表面に導電体層３を設け、更にその上に情報記録層
４を設けたものである。情報記録層４は記録時のトンネ
ル電流によりその性質としての仕事関数が変化し、その
状態が保持される物質であるか、または記録時のトンネ
ル電流によりその表面の形状が変化し、その状態が保持
される物質であればよい。その変化した部分（記録個
所）をＳと表示してある。5 and 6 are cross-sectional views of another embodiment of the information recording medium of the present invention, both of which are cross-sectional views of the information recording medium 1 in the direction perpendicular to the tracks. The information recording medium 1 is the one in which the conductor layer 3 is provided on the surface of the insulating substrate 2 and the information recording layer 4 is further provided thereon, as already described in the previous embodiment. The information recording layer 4 is a substance whose work function as a property is changed by the tunnel current at the time of recording and maintains its state, or the surface shape is changed by the tunnel current at the time of recording and its state is changed. Any substance that can be retained may be used. The changed portion (recorded portion) is indicated by S.
第５図の実施例と第６図の実施例の相違点は、第６図
の実施例では導電体層３が絶縁性基板２の上に形成され
ているのに対して、第５図の実施例では導電体層３が絶
縁性基板２の中に埋め込まれている点である。The difference between the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG. 6 is that the conductor layer 3 is formed on the insulating substrate 2 in the embodiment of FIG. In the embodiment, the conductor layer 3 is embedded in the insulating substrate 2.
第７図、第８図はそれぞれ本発明における情報記録媒
体の更に別の実施例の断面を示す図であり、共に情報記
録媒体１のトラックと垂直方向の断面図である。7 and 8 are cross-sectional views of yet another embodiment of the information recording medium according to the present invention, both of which are cross-sectional views of the information recording medium 1 in the direction perpendicular to the tracks.
情報記録媒体１、絶縁性基板２および導電体層３は先
きの実施例と同じでディスク状あるいはカード状に成形
されている。導電体層３は記録時のトンネル電流により
その性質としての仕事関数が変化し、その状態が保持さ
れる物質であるか、または記録時のトンネル電流により
その表面の形状が変化し、その状態が保持される物質で
あればよい。第７図の実施例と第８図の実施例の相違点
は、第５図の実施例と第６図の実施例との相違と同様
で、第８図の実施例では導電体層３が絶縁性基板２の上
に形成されているのに対して、第７図の実施例では導電
体層３が絶縁性基板２の中に埋め込まれている点であ
る。The information recording medium 1, the insulating substrate 2 and the conductor layer 3 are formed in a disk shape or a card shape as in the previous embodiment. The conductor layer 3 is a substance whose work function as a property changes due to the tunnel current at the time of recording, and its state is maintained, or the surface shape changes due to the tunnel current at the time of recording, and its state changes. Any substance that can be retained may be used. The difference between the embodiment of FIG. 7 and the embodiment of FIG. 8 is the same as the difference between the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG. 6, and in the embodiment of FIG. In contrast to being formed on the insulating substrate 2, the conductor layer 3 is embedded in the insulating substrate 2 in the embodiment of FIG.
なお第１図、第２図の実施例では第５図に示した情報
記録媒体を用いるものとして説明したが、これに限るも
のではなく、他の図に示した情報記録媒体を同様に用い
得るものであることは勿論である。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the information recording medium shown in FIG. 5 is used. However, the present invention is not limited to this, and the information recording medium shown in other figures may be used similarly. Of course, it is a thing.
本発明によれば、１ビットの記憶に必要な面積が分子
レベルの高記録密度をもち、かつ情報転送速度の速い情
報記録再生装置を実現することが可能になるという利点
がある。According to the present invention, there is an advantage that it is possible to realize an information recording / reproducing apparatus in which an area required for 1-bit storage has a high recording density on a molecular level and has a high information transfer rate.
第１図、第２図はそれぞれ本発明における情報記録再生
装置の一実施例の構成を示すブロック図、第３図、第４
図はそれぞれ本発明における情報記録媒体の一実施例の
トラッキング信号源を示す断面図、第５図乃至第８図は
それぞれ本発明における情報記録媒体の構成を示す断面
図、である。 符号の説明 １……情報記録媒体、２……絶縁性基板、３……導電体
層、４……情報記録層、５……トラック、６……トラッ
キング信号、７……トラック、８……トラッキング信
号、９……トラック、10……トラッキング信号、11……
トラック、12……トラットキング信号、13……トラッ
ク、14……トラッキング信号、15……ピックアップとし
ての導電性針、16……トンネル電流、17……ローパスフ
ィルタ、18……ハイパスフィルタ、19……トラック、20
……トラッキング信号、21……トラック、22……トラッ
ク、23……トラッキング信号、24……トラッキング信
号、25……バンドパスフィルタ、26……検波器、27……
ウォブリング信号源、28……演算増幅器、29……トラッ
キング制御信号、30……トラック、31……トラッキング
信号、32……トラック、33……トラック、34……トラッ
キング信号、35……トラッキング信号、36……スイッ
チ、37……電流電圧変換増幅器、38……間隔制御信号、
39……位相補償回路、40……アクチュエータ、41……バ
イアス電圧、42……検出信号、43……信号処理回路、45
……圧電セラミック、46……電極、47……絶縁体、48…
…基台、49……前置ホールド回路、50……ホールド制御
信号1 and 2 are block diagrams showing the configuration of an embodiment of the information recording / reproducing apparatus of the present invention, FIG. 3, and FIG.
FIG. 5 is a sectional view showing a tracking signal source of an embodiment of the information recording medium of the present invention, and FIGS. 5 to 8 are sectional views showing the structure of the information recording medium of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information recording medium, 2 ... Insulating substrate, 3 ... Conductor layer, 4 ... Information recording layer, 5 ... Track, 6 ... Tracking signal, 7 ... Track, 8 ... Tracking signal, 9 ... Track, 10 ... Tracking signal, 11 ...
Track, 12 ... Trucking signal, 13 ... Track, 14 ... Tracking signal, 15 ... Conductive needle as pickup, 16 ... Tunnel current, 17 ... Low pass filter, 18 ... High pass filter, 19 ... … Truck, 20
...... Tracking signal, 21 …… Track, 22 …… Track, 23 …… Tracking signal, 24 …… Tracking signal, 25 …… Band pass filter, 26 …… Detector, 27 ……
Wobbling signal source, 28 ... Operational amplifier, 29 ... Tracking control signal, 30 ... Track, 31 ... Tracking signal, 32 ... Track, 33 ... Track, 34 ... Tracking signal, 35 ... Tracking signal, 36 …… switch, 37 …… current / voltage conversion amplifier, 38 …… interval control signal,
39 …… Phase compensation circuit, 40 …… Actuator, 41 …… Bias voltage, 42 …… Detection signal, 43 …… Signal processing circuit, 45
...... Piezoelectric ceramics, 46 …… Electrodes, 47 …… Insulators, 48 ……
… Base, 49 …… Front hold circuit, 50… Hold control signal
Claims (8)
わせて成る記録媒体における前記導電体層を、前記信号
記録層を介して、ピックアップとしての導電性針に対し
て微小間隔をへだてるように接近させたときに、前記導
電体層と導電性針との間で前記信号記録層を介して流れ
るトンネル電流を利用し、記録時には、トンネル電流を
強めて前記信号記録層に、該記録層の仕事関数の変化ま
たは表面形状の変化を起こさせて記録を行い、再生時に
は、前記信号記録層における仕事関数の変化または表面
形状の変化に起因して前記導電体層とピックアップとし
ての導電性針との間に前記信号記録層を介して流れるト
ンネル電流に変化を起こさせて再生を行う情報記録再生
装置において、 再生時には、前記導電性針と導電体層との間の間隔を、
前記トンネル電流が記録の有無により変動するのを平均
化させたトンネル電流平均値を基準として、該基準値が
得られるように維持、制御するサーボ制御手段と、 記録時には、前記導電性針と導電体層との間の間隔を、
記録のためにトンネル電流を強める前の時点における該
トンネル電流の平均値を基準として保持しておき、該基
準値が得られるように維持、制御するサーボ制御手段
と、を具備したことを特徴とする情報記録再生装置。1. A conductive layer in a recording medium having at least a conductive layer and a signal recording layer superposed on each other, with a minute gap between the conductive layer as a pickup and the signal recording layer. The tunnel current flowing through the signal recording layer between the conductor layer and the conductive needle when being approached is used, and at the time of recording, the tunnel current is strengthened and the recording is performed on the signal recording layer. Recording is performed by causing a change in the work function of the layer or a change in the surface shape, and during reproduction, due to the change in the work function or the surface shape in the signal recording layer, the conductivity of the conductor layer and the pickup is increased. In an information recording / reproducing apparatus for reproducing by changing a tunnel current flowing through the signal recording layer between the needle and the needle, at the time of reproducing, the distance between the conductive needle and the conductor layer is
Servo control means for maintaining and controlling the tunnel current average value obtained by averaging the fluctuation of the tunnel current depending on the presence or absence of recording, so as to obtain the reference value; The distance between the body layers
A servo control unit that holds an average value of the tunnel current as a reference at the time before the tunnel current is strengthened for recording, and maintains and controls so that the reference value is obtained. Information recording / reproducing apparatus.
わせて成る記録媒体における前記導電体層を、前記信号
記録層を介して、ピックアップとしての導電性針に対し
て微小間隔をへだてるように接近させたときに、前記導
電体層と導電性針との間で前記信号記録層を介して流れ
るトンネル電流を利用し、記録時には、トンネル電流を
強めて前記信号記録層に、該記録層の仕事関数の変化ま
たは表面形状の変化を起こさせて記録を行い、再生時に
は、前記信号記録層における仕事関数の変化または表面
形状の変化に起因して前記導電体層とピックアップとし
ての導電性針との間に前記信号記録層を介して流れるト
ンネル電流に変化を起こさせて再生を行う情報記録再生
装置において、 前記記録媒体上のトラックにトラッキング信号を印加す
る信号源と、該信号源からの信号電流を前記トンネル電
流を利用して前記導電性針により検出して該針をトラッ
キング制御するトラッキング制御手段と、を具備したこ
とを特徴とする情報記録再生装置。2. A conductive layer in a recording medium having at least a conductive layer and a signal recording layer superposed on each other, with a minute gap between the conductive layer as a pickup and the signal recording layer. The tunnel current flowing through the signal recording layer between the conductor layer and the conductive needle when being approached is used, and at the time of recording, the tunnel current is strengthened and the recording is performed on the signal recording layer. Recording is performed by causing a change in the work function of the layer or a change in the surface shape, and during reproduction, due to the change in the work function or the surface shape in the signal recording layer, the conductivity of the conductor layer and the pickup is increased. In an information recording / reproducing apparatus which performs reproduction by changing a tunnel current flowing through the signal recording layer between the needle and a needle, a tracking signal is applied to a track on the recording medium. An information recording / reproducing apparatus comprising: a signal source; and tracking control means for detecting a signal current from the signal source by the conductive needle by using the tunnel current and performing tracking control of the needle. .
装置において、前記信号源はトラック毎に異なる信号を
印加する複数の信号源から成り、前記トラッキング制御
手段は目標トラックに対応する信号源からの信号を導電
性針により検出してそれが最大となるように該針をトラ
ッキング制御する手段から成ることを特徴とする情報記
録再生装置。3. The information recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the signal source is composed of a plurality of signal sources for applying different signals for each track, and the tracking control means is a signal corresponding to a target track. An information recording / reproducing apparatus comprising a means for detecting a signal from a source by a conductive needle and performing tracking control of the needle so that it becomes maximum.
装置において、前記信号源はトラック毎に異なる信号を
印加する複数の信号源から成り、前記トラッキング制御
手段は、目標トラックに隣接する２つのトラックに対応
する２つの信号源からの２つの信号をそれぞれ導電性針
により検出してそれら両信号の大きさが略等しくなるよ
うに該針をトラッキング制御する手段から成ることを特
徴とする情報記録再生装置。4. The information recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the signal source comprises a plurality of signal sources for applying different signals for each track, and the tracking control means is adjacent to the target track. It is characterized in that it comprises means for detecting two signals from two signal sources corresponding to two tracks by a conductive needle and performing tracking control of the needles so that the magnitudes of the two signals become substantially equal. Information recording / reproducing apparatus.
体層上に信号記録層を有し、該信号記録層は、該信号記
録層を介して前記導電体層に流すトンネル電流により、
その仕事関数の変化または表面形状の変化を起こす如き
材料から成り、かつ前記導電体層にトラッキング信号を
印加する信号源を有することを特徴とする情報記録媒
体。5. A tunnel having an electric conductor layer on an insulating substrate and further having a signal recording layer on the electric conductor layer, the signal recording layer passing through the signal recording layer to the electric conductor layer. Depending on the current
An information recording medium comprising a material that causes a change in its work function or a surface shape and having a signal source for applying a tracking signal to the conductor layer.
において、前記導電体層は同心円状或いはらせん状のト
ラックを構成していることを特徴とする情報記録媒体。6. The information recording medium according to claim 5, wherein the conductor layer forms a concentric circular or spiral track.
において、前記信号源は、或るトラックとその近傍のト
ラックとでは異なる信号を出力する異なる信号源から成
ることを特徴とする情報記録媒体。7. The information recording medium according to claim 5, wherein the signal source comprises different signal sources for outputting different signals on a certain track and a track in the vicinity thereof. recoding media.
において、前記信号源は、或るトラックとその隣接する
２つのトラックとでは異なる信号を出力する異なる３つ
の信号源から成ることを特徴とする情報記録媒体。8. The information recording medium according to claim 5, wherein the signal source comprises three different signal sources that output different signals on a certain track and two adjacent tracks. Characteristic information recording medium.
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