(57)【要約】【課題】プローブ等の針状部材を用いて、耐ノイズ性能に優れたデータの記録・読取を実現する。【解決手段】記録媒体に記録すべきデータを直接拡散してから、プローブ等の針状部材を介して記録媒体に記録する。データを再生するときには、記録媒体から読み取ったデータを逆拡散し、再生する。【選択図】      図１
2005004890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記録媒体に記録し、かつ前記記録媒体に記録された前記データを読み取る記録再生装置であって、
針状部材と、
拡散符号を用いて前記データに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散手段と、
前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段と、
前記記録手段により記録された前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、
前記拡散符号または前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段と
を備えていることを特徴とする記録再生装置。
【請求項２】
前記記録媒体は、強誘電体からなる記録層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項３】
前記読取手段は、
前記記録媒体に交番電界を加える交番電界印加手段と、
リターン電極と、
前記針状部材と前記リターン電極との間の容量に含まれかつ前記針状部材の先端直下に位置する前記強誘電体の非線形誘電率に対応する容量に従って周波数が変化する周波数変調信号を生成する発振手段と、
前記発振手段により生成された周波数変調信号を周波数−電圧変換する変換手段と
を備えていることを特徴とする請求項２に記載の記録再生装置。
【請求項４】
前記リターン電極は、前記針状部材と共に前記記録媒体の一方の面側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の記録再生装置。
【請求項５】
前記交番電界印加手段に代えて、前記記録媒体に直流バイアス電圧を加えるバイアス電圧印加手段を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の記録再生装置。
【請求項６】
前記逆拡散手段が前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行うことによって得られた信号から、前記データを抽出する信号処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の記録再生装置。
【請求項７】
前記信号処理手段は、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器を含むことを特徴とする請求項６に記載の記録再生装置。
【請求項８】
前記信号処理手段は、所定周波数帯域のみの通過を許すフィルタを含むことを特徴とする請求項６に記載の記録再生装置。
【請求項９】
前記拡散符号はＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ）符号であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の記録再生装置。
【請求項１０】
データを記録媒体に記録し、かつ前記記録媒体に記録された前記データを読み取る記録再生装置であって、
複数の針状部材と、
前記データのそれぞれのビットに、相互に異なる複数の拡散符号をそれぞれ乗算することにより前記データに対し直接拡散処理を行い、拡散データを生成する拡散手段と、
前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段と、
前記記録手段により記録された前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、
前記複数の拡散符号、または前記複数の拡散符号にそれぞれ対応する複数の逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段と
を備えていることを特徴とする記録再生装置。
【請求項１１】
前記拡散手段は、前記データのビットとこれらのビットにそれぞれ対応する前記複数の拡散符号とをそれぞれ乗算することにより、前記データのビットにそれぞれ対応する複数の拡散ビット列を生成し、
前記記録手段は、前記複数の拡散ビット列を、拡散ビット列ごとに前記複数の針状部材にそれぞれ分配供給し、前記記録媒体にそれぞれ記録することを特徴とする請求項１０に記載の記録再生装置。
【請求項１２】
前記記録媒体は、強誘電体からなる記録層を備えていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の記録再生装置。
【請求項１３】
前記読取手段は、
前記記録媒体に交番電界を加える交番電界印加手段と、
リターン電極と、
前記複数の針状部材のそれぞれと前記リターン電極との間の容量に含まれかつ前記複数の針状部材のそれぞれの先端直下に位置する前記強誘電体の非線形誘電率に対応する容量に従って周波数が変化する周波数変調信号を生成する発振手段と、
前記発振手段により生成された周波数変調信号を周波数−電圧変換する変換手段と
を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の記録再生装置。
【請求項１４】
前記リターン電極は、前記複数の針状部材と共に前記記録媒体の一方の面側に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の記録再生装置。
【請求項１５】
前記交番電界印加手段に代えて、前記記録媒体に直流バイアス電圧を加えるバイアス電圧印加手段を備えたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の記録再生装置。
【請求項１６】
前記逆拡散手段が前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行うことによって得られた信号から、前記データを抽出する信号処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の記録再生装置。
【請求項１７】
前記信号処理手段は、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器を含むことを特徴とする請求項１６に記載の記録再生装置。
【請求項１８】
前記信号処理手段は、所定周波数帯域のみの通過を有するフィルタを含むことを特徴とする請求項１６に記載の記録再生装置。
【請求項１９】
前記複数の拡散符号は、それぞれＰＮ符号であることを特徴とする請求項１０ないし１８のいずれかに記載の記録再生装置。
【請求項２０】
データを記録媒体に記録する記録装置であって、
針状部材と、
拡散符号を用いて前記データに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散手段と、
前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段と
を備えていることを特徴とする記録装置。
【請求項２１】
前記拡散符号はＰＮ符号であることを特徴とする請求項２０に記載の記録装置。
【請求項２２】
データを記録媒体に記録する記録装置であって、
複数の針状部材と、
前記データのそれぞれのビットに、相互に異なる複数の拡散符号をそれぞれ乗算することにより前記データに対し直接拡散処理を行い、拡散データを生成する拡散手段と、
前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段と
を備えていることを特徴とする記録装置。
【請求項２３】
前記拡散手段は、前記データのビットとこれらのビットにそれぞれ対応する前記複数の拡散符号とをそれぞれ乗算することにより、前記データのビットにそれぞれ対応する複数の拡散ビット列を生成し、
前記記録手段は、前記複数の拡散ビット列を、拡散ビット列ごとに前記複数の針状部材にそれぞれ分配供給し、前記記録媒体にそれぞれ記録することを特徴とする請求項２２に記載の記録装置。
【請求項２４】
前記複数の拡散符号は、それぞれＰＮ符号であることを特徴とする請求項２２または２３に記載の記録装置。
【請求項２５】
拡散符号を用いてデータに対し直接拡散処理を行うことにより生成された拡散データが記録された記録媒体から前記データを再生する再生装置であって、
針状部材と、
前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、
前記拡散符号または前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段と
を備えていることを特徴とする再生装置。
【請求項２６】
前記記録媒体は、強誘電体からなる記録層を備えていることを特徴とする請求項２５に記載の再生装置。
【請求項２７】
前記読取手段は、
前記記録媒体に交番電界を加える交番電界印加手段と、
リターン電極と、
前記針状部材と前記リターン電極との間の容量に含まれかつ前記針状部材の先端直下に位置する前記強誘電体の非線形誘電率に対応する容量に従って周波数が変化する周波数変調信号を生成する発振手段と、
前記発振手段により生成された周波数変調信号を周波数−電圧変換する変換手段と
を備えていることを特徴とする請求項２６に記載の再生装置。
【請求項２８】
前記リターン電極は、前記針状部材と共に前記記録媒体の一方の面側に配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の再生装置。
【請求項２９】
前記交番電界印加手段に代えて、前記記録媒体に直流バイアス電圧を加えるバイアス電圧印加手段を備えたことを特徴とする請求項２７または２８に記載の再生装置。
【請求項３０】
前記逆拡散手段が前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行うことによって得られた信号から、前記データを抽出する信号処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２６ないし２９のいずれかに記載の再生装置。
【請求項３１】
前記信号処理手段は、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器を含むことを特徴とする請求項３０に記載の再生装置。
【請求項３２】
前記信号処理手段は、所定周波数帯域のみの通過を許すフィルタを含むことを特徴とする請求項３０に記載の再生装置。
【請求項３３】
前記拡散符号はＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ）符号であることを特徴とする請求項２５ないし３２のいずれかに記載の再生装置。
【請求項３４】
データのそれぞれのビットに相互に異なる複数の拡散符号を乗算することによって直接拡散処理を行い、これにより生成された拡散データが記録された記録媒体から前記データを再生する再生装置であって、
複数の針状部材と、
前記記録手段により記録された前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、
前記複数の拡散符号、または前記複数の拡散符号にそれぞれ対応する複数の逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段と
を備えていることを特徴とする再生装置。
【請求項３５】
前記記録媒体は、強誘電体からなる記録層を備えていることを特徴とする請求項３４に記載の再生装置。
【請求項３６】
前記読取手段は、
前記記録媒体に交番電界を加える交番電界印加手段と、
リターン電極と、
前記複数の針状部材のそれぞれと前記リターン電極との間の容量に含まれかつ前記複数の針状部材のそれぞれの先端直下に位置する前記強誘電体の非線形誘電率に対応する容量に従って周波数が変化する周波数変調信号を生成する発振手段と、
前記発振手段により生成された周波数変調信号を周波数−電圧変換する変換手段と
を備えていることを特徴とする請求項３５に記載の再生装置。
【請求項３７】
前記リターン電極は、前記複数の針状部材と共に前記記録媒体の一方の面側に配置されていることを特徴とする請求項３６に記載の再生装置。
【請求項３８】
前記交番電界印加手段に代えて、前記記録媒体に直流バイアス電圧を加えるバイアス電圧印加手段を備えたことを特徴とする請求項３６または３７に記載の再生装置。
【請求項３９】
前記逆拡散手段が前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行うことによって得られた信号から、前記データを抽出する信号処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３５ないし３８のいずれかに記載の再生装置。
【請求項４０】
前記信号処理手段は、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器を含むことを特徴とする請求項３９に記載の再生装置。
【請求項４１】
前記信号処理手段は、所定周波数帯域のみの通過を許すフィルタを含むことを特徴とする請求項３９に記載の再生装置。
【請求項４２】
前記複数の拡散符号は、それぞれＰＮ符号であることを特徴とする請求項３４ないし４１のいずれかに記載の再生装置。
【請求項４３】
針状部材を介してデータを記録媒体に記録し、かつ前記記録媒体に記録された前記データを前記針状部材を介して読み取りそれを再生する記録再生方法であって、
拡散符号を用いて前記データに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散工程と、
前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録工程と、
前記記録工程において記録された前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取工程と、
前記拡散符号または前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散工程と、
を備えていることを特徴とする記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブまたはカンチレバー等の針状部材を用いてデータを記録媒体に高密度に記録し、および記録媒体に高密度に記録されたデータを、針状部材を用いて読み取りそれを再生する記録再生装置および記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データを記録媒体に記録する技術分野においては、データの記録密度の向上が求められる。データの記録密度の向上を目指して、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の技術を応用して、データの超高密度記録・再生を実現する技術の開発が進められている。
【０００３】
例えば、ナノスケールの鋭利な先端部を持つカンチレバーで、薄いプラスチックフィルムに微細な穴を形成することによってデータを記録する技術が知られている。この技術を適用した記録媒体はまだ市場に出回ってはいない。しかし、近い将来、実用化されることが期待されている。
【０００４】
また、走査型非線形誘電率顕微鏡（ＳＮＤＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の技術を用いて、強誘電体薄膜に記録されたデータを再生する技術が知られている。この技術においては、強誘電体からなる薄膜に、プローブを介して局所的に抗電界以上の電界を加え、これにより、強誘電体の分極方向を局所的に変化させることによってデータを記録する。そして、強誘電体薄膜に記録されたデータを、プローブを介して読み取り、これを再生する（特許文献１参照）。
【０００５】
カンチレバーまたはプローブ等の針状部材の先端部の直径はナノメートルオーダである。したがって、データをビット単位で、ナノメートルオーダの間隔で記録することが可能であり、これにより超高密度記録を実現することができる。実際に、６．４５平方センチメートル（１平方インチ）あたり１テラビット以上のデータ記録密度を実現した例が報告されている（例えば、Ｙａｓｕｏ  Ｃｈｏ  ｅｔ  ａｌ．  ”Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．８１，  Ｎｏ．２３  （２００２）  ４４０１−４４０３参照）。
【０００６】
一方、データを記録媒体に記録する技術分野においては、データの記録密度の向上だけでなく、データの記録および読取の速度の向上が求められる。データの記録および読取の速度の向上を目指して、マルチプローブ型の記録再生装置の開発が進められている。マルチプローブ型の記録再生装置においては、データの記録および読取に用いるヘッドに多数のプローブまたはカンチレバーを配列し、これらプローブまたはカンチレバーを介して、多数のビットデータをほぼ同時に記録しまたは読み取る。実際に、１個のヘッドに数百ないし数千のカンチレバーを配列して、データの記録および読取を高速に行う例が報告されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−０８５９６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、データを記録媒体に記録する技術分野においては、データの記録密度の向上およびデータの記録および読取速度の向上のほかに、データの記録および読取の信頼性の向上が求められる。データの記録および読取の信頼性の向上を実現するためには、データの記録時または読取時における耐ノイズ性能を向上させることが望ましい。
【０００９】
また、マルチプローブ型の記録再生装置においては、多数のプローブまたはカンチレバーを介して同時に読み取った多数のビットデータを、正確かつ迅速に分離し、データの内容を確実に再生する必要がある。これを実現するためには、多数のプローブまたはカンチレバーを介して同時に読み取った多数のビットデータを、プローブまたはカンチレバーごとに高精度に識別する技術が求められる。
【００１０】
本発明は上記に例示したような要請に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、針状部材を介して耐ノイズ性能の優れたデータ記録および読取を実現することができるデータ記録再生装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の課題は、多数の針状部材を介して読み取ったデータを高精度に識別・分離でき、データの再生性能を向上させることができるデータ記録再生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の記録再生装置は、データを記録媒体に記録し、かつ前記記録媒体に記録された前記データを読み取る記録再生装置であって、針状部材と、拡散符号を用いて前記データに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散手段と、前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段と、前記記録手段により記録された前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、前記拡散符号または前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段とを備えている。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項１０に記載の記録再生装置は、データを記録媒体に記録し、かつ前記記録媒体に記録された前記データを読み取る記録再生装置であって、複数の針状部材と、前記データのそれぞれのビットに、相互に異なる複数の拡散符号をそれぞれ乗算することにより前記データに対し直接拡散処理を行い、拡散データを生成する拡散手段と、前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段と、前記記録手段により記録された前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、前記複数の拡散符号、または前記複数の拡散符号にそれぞれ対応する複数の逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段とを備えている。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項２０に記載の記録装置は、データを記録媒体に記録する記録装置であって、針状部材と、拡散符号を用いて前記データに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散手段と、前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段とを備えている。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項２２に記載の記録装置は、データを記録媒体に記録する記録装置であって、複数の針状部材と、前記データのそれぞれのビットに、相互に異なる複数の拡散符号をそれぞれ乗算することにより前記データに対し直接拡散処理を行い、拡散データを生成する拡散手段と、前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録手段とを備えている。
【００１６】
上記課題を解決するために請求項２５に記載の再生装置は、拡散符号を用いてデータに対し直接拡散処理を行うことにより生成された拡散データが記録された記録媒体から前記データを再生する再生装置であって、針状部材と、前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、前記拡散符号または前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段とを備えている。
【００１７】
上記課題を解決するために請求項３４に記載の再生装置は、データのそれぞれのビットに相互に異なる複数の拡散符号を乗算することによって直接拡散処理を行い、これにより生成された拡散データが記録された記録媒体から前記データを再生する再生装置であって、複数の針状部材と、前記記録手段により記録された前記拡散データを、前記複数の針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取手段と、前記複数の拡散符号、または前記複数の拡散符号にそれぞれ対応する複数の逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散手段とを備えている。
【００１８】
上記課題を解決するために請求項４３に記載の記録再生方法は、針状部材を介してデータを記録媒体に記録し、かつ前記記録媒体に記録された前記データを前記針状部材を介して読み取りそれを再生する記録再生方法であって、拡散符号を用いて前記データに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散工程と、前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体に記録する記録工程と、前記記録工程において記録された前記拡散データを、前記針状部材を介して前記記録媒体から読み取る読取工程と、前記拡散符号または前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて、前記記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散工程とを備えている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態の説明に用いる図は、本発明の実施形態の構成要素等を、その技術思想を説明する限りにおいて具体化したものであり、各構成要素等の形状、大きさ、位置、接続関係などは、これに限定されるものではない。
【００２０】
（記録再生装置の第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態である記録再生装置１０の構成を示している。図１に示すように、記録再生装置１０は、データを記録媒体１に記録し、かつ記録媒体１に記録されたデータを読み取る装置である。記録再生装置１０は、針状部材１１を有しており、針状部材１１を介してデータの記録媒体１への記録、および記録媒体１に記録されたデータの読取を行う。針状部材１１を介して記録媒体１に対しデータの記録または再生を行う方式は様々ある。例えば、記録媒体１として強誘電体を用い、針状部材１１を介して記録媒体１に電界を印加することによって強誘電体の分極方向を変化させ、これによりデータを記録する方式がある。また、記録媒体１としてプラスチックフィルム、ポリマーフィルムまたは相変化材料を用い、熱を帯びた針状部材１１により記録媒体１に穴を開け、またはマークをつけることによってデータを記録する方式がある。記録再生装置１０に適用する方式は、これらいずれの方式でもよいし、他の方式でもよい。
【００２１】
針状部材１１は、細く尖った先端部を有する部材である。細く尖った先端部を有する部材であれば、針状部材１１の全体的な形状は問わない。例えば、針状部材１１は、プローブでも、カンチレバーでもよい。データを高密度に記録するためには、単位データ量あたりの記録領域の面積を小さくすることが望ましい。かかる要請等から、針状部材１１の先端部は、その直径がナノオーダないしサブミクロンオーダであることが望ましい。針状部材１１を構成する材料は、記録媒体１の種類または記録方式との関係で適宜選択することができる。記録媒体１として強誘電体を用い、記録媒体１に電界を印加することによってデータを記録する記録方式を採用した場合には、針状部材１１の少なくとも先端部の表面は、導電体であることが望ましい。この導電体として、例えばタングステンを用いることができる。また、針状部材１１の先端部の直径をナノメートルオーダとする場合には、高ドープシリコンまたは導電性ダイヤモンドのカンチレバー、あるいはカーボンナノチューブを用いることが望ましい。
【００２２】
記録再生装置１０は、図１に示すように、拡散手段１２、記録手段１３、読取手段１４および逆拡散手段１５を備えている。
【００２３】
拡散手段１２は、拡散符号を用いて、記録媒体１に記録すべきデータに対し、直接拡散（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｐｒｅａｄ）処理を行い、これにより拡散データを生成する手段である。この直接拡散処理には、一般の直接拡散方式を採用することができる。拡散符号としては、疑似ランダム性、周期性および直交性を有する符号であることが望ましく、ＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ）符号を用いることが望ましい。図２は、拡散手段１２における直接拡散処理の一例を示している。図２に示すように、記録媒体１に記録すべきデータＤｐの各ビットに、拡散符号Ｐ１ないしＰｎのいずれかを乗算し、拡散データＤｓを生成する。
【００２４】
なお、拡散符号は、疑似ランダム性、周期性および直交性を有する符号であることが望ましいが、必ずしも、疑似ランダム性、周期性、直交性のすべてを備えている必要はない。例えば、針状部材が１個の場合で、生じ得るノイズの量が少ない場合には、拡散符号は、個性的な一定の波形を有する短い周期のパルス列で十分である。一方、針状部材の個数が数百ないし数千であり、このような多数の針状部材を用いてデータを一度に記録し、かつ一度に読み取るといった構成の場合には、拡散符号は、疑似ランダム性、周期性、直交性を有する符号であることが望ましい。なぜなら、多数の針状部材で一度に読み取ったデータを高精度に分離する必要があるからである。
【００２５】
図１に戻り、記録手段１３は、拡散データを、針状部材１１を介して記録媒体１に記録する手段である。記録手段１３の具体的な構成は、記録媒体１の種類または記録方式によって異なる。記録媒体１として強誘電体を用い、針状部材１１を介して記録媒体１に電界を印加することによってデータを記録する記録方式を採用した場合には、記録手段１３は、例えば、拡散データを針状部材１１に供給する線路のほか、針状部材１１と記録媒体１との間の位置関係を制御する機構等を備えている。一方、記録媒体１としてプラスチックフィルムまたは相変化材料のような熱変形可能な材料を用い、熱を帯びた針状部材１１によって記録媒体１に穴を開けまたはマークをつけることによりデータを記録する記録方式を採用した場合には、記録手段１３は、例えば、拡散データに基づいて針状部材１１の先端部の移動を制御するアクチュエータ等を備えている。
【００２６】
読取手段１４は、記録手段１３により記録媒体１に記録された拡散データを、針状部材１１を介して記録媒体１から読み取る手段である。読取手段１４の具体的な構成は、記録媒体１の種類または再生方式によって異なる。
【００２７】
逆拡散手段１５は、拡散符号、または拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて、記録媒体１から読み取られた拡散データに対し、逆拡散処理を行う手段である。逆拡散手段１５における逆拡散処理は、拡散手段１２の直接拡散処理によって拡散された拡散データから、この直接拡散処理によって拡散される前の元のデータを取得する処理である。図３は、逆拡散手段１５における逆拡散処理の一例を示している。図３に示すように、読取手段１４により記録媒体１から読み取られた拡散データＤｓに、逆拡散符号Ｑ１ないしＱｎを乗算し、元のデータＤｐを生成する。なお、図３に示す例では、逆拡散符号Ｑ１ないしＱｎは、拡散符号Ｐ１ないしＰｎと同じ符号である。
【００２８】
記録再生装置１０において、記録媒体１に記録すべきデータは、直接拡散されて記録媒体１に記録される。そして、記録媒体１から読み取られたデータ（拡散データ）は、逆拡散され、再生される。このように、データを直接拡散することにより、データに冗長度を持たせることができ、データの耐ノイズ性能を高めることができる。この結果、データ再生のＳＮ比を向上させることができ、データの記録および再生の信頼性を高めることができる。例えば、拡散符号として、ＭビットのＰＮ符号を用いた場合には、データ再生のＳＮ比は２Ｍ倍に向上させることができる。
【００２９】
（第１実施形態の具体的な態様）
記録再生装置１０のより具体的な一態様について説明する。図４は、記録媒体１、および記録再生装置１０の読取手段１４のより具体的な構成の一例を示している。
【００３０】
記録再生装置１０において、記録媒体１として強誘電体を用い、この強誘電体に対し、針状部材１１を介して局所的に抗電界以上の電界を加え、これにより、強誘電体の分極方向を局所的に変化させることによってデータ（拡散データ）を記録する記録方式を採用することができる。この場合には、再生方式として、ＳＮＤＭの原理を応用した再生方式（以下、「ＳＮＤＭ再生方式」という。）を用いることが望ましい。
【００３１】
ＳＮＤＭ再生方式は、概ね、以下のとおりである。強誘電体の抗電界に達しない強度の交番電界を強誘電体に印加し、これにより誘電体の微分容量が交番的に変化する状況を作り出す。この微分容量の変化は、強誘電体の非線形誘電率に従って異なる。そして、強誘電体の非線形誘電率は、強誘電体の分極方向に従って異なる。この結果、微分容量の変化を検出することにより、強誘電体の分極方向を計測することができる。データは、強誘電体の分極方向として記録されているので、強誘電体の分極方向を計測することにより、データを再生することができる。ＳＮＤＭ再生方式について、詳しくは、上述した特許文献１に記載されている。また、ＳＮＤＭの原理については、「応用物理」、応用物理学会、１９９８、第６７巻、第３号、ｐ．３２７−３３１に記載されている。
【００３２】
このようなＳＮＤＭ再生方式を用いた場合、記録媒体１は、図４に示すように、強誘電体からなる記録層１Ａを備えていることが望ましい。記録層１Ａの強誘電体としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３  ）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３  ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）等の強誘電体材料を用いることができる。なお、強誘電体は、電圧を加えることによって自発分極の方向が変化し、かつ電圧がゼロのときでも、その分極方向が持続する誘電体である。記録媒体１の形状は板状であっても、ディスク状であってもよい。
【００３３】
さらに、ＳＮＤＭ再生方式を用いた場合には、読取手段１４は、図４に示すように、交番電界印加手段１６、リターン電極１７、発振手段１８および変換手段１９を有する構成とすることが望ましい。
【００３４】
交番電界印加手段１６は、記録媒体１に交番電界を加える手段である。交番電界は、針状部材１１を介して記録媒体１に加えてもよいし、他の電極を介して記録媒体１に加えてもよい。例えば、図４に示すように、記録媒体１の背面に電極１Ｂを設け、電極１Ｂを介して交番電界を加えてもよい。
【００３５】
リターン電極１７は、針状部材１１の近傍に設けられた電極である。リターン電極１７を設けることにより、針状部材１１の先端から放たれた信号が針状部材１１の先端直下の記録層１Ａを通過してリターン電極１７に戻る経路が形成される（図４中の矢示Ｓ参照）。この経路は、後述する発振回路の帰還の一部となる。
【００３６】
リターン電極１７は、針状部材１１と共に記録媒体の一方の面１Ｃ側に配置することが望ましい。これにより、信号が針状部材１１から記録層１Ａを通過してリターン電極に戻る経路を短くすることができる。記録層１Ａの強誘電体の非線形誘電率に対応する容量の変化は微弱であり、かかる微弱な容量変化を高精度に検出するためには、浮遊容量などの影響をできる限り避ける必要がある。針状部材１１からリターン電極１７に至る経路を短くすることにより、浮遊容量の影響を減少させることができる。図４では、リターン電極１７は、リング状に形成され、針状部材１１を包囲するように配置されている。なお、リターン電極１７の形状は、リング状に限定されない。
【００３７】
発振手段１８は、針状部材１１とリターン電極１７との間の容量に含まれ、かつ、針状部材１１の先端直下に位置する強誘電体（記録層１Ａ）の非線形誘電率に対応する容量Ｃｓに従って周波数が変化する周波数変調信号を生成する手段である。発振手段１８の具体的な構成は様々考えられる。例えば、図４に示すように、発振器１８Ａ、インダクタ１８Ｂ、針状部材１１およびリターン電極１４Ｂから構成される発振回路を形成し、これを発振手段１８としてもよい。
【００３８】
以下、図４に示す発振手段１８における発振回路の動作を説明する。拡散データは、記録媒体１の記録層１Ａの強誘電体の分極方向として記録されている。図４中の矢印Ｐは、強誘電体の分極方向を示している。この拡散データを読み取るときには、交番電界印加手段１６により記録層１Ａに交番電界を加えた状態で、発振回路を駆動する。これにより、矢示Ｓに示すように、高周波信号が、針状部材１１の先端から記録層１Ａを通過して、リターン電極１７に戻るようにして流れる。そして、発振回路は、インダクタ１８ＢのインダクタンスＬおよび針状部材１１直下の容量Ｃｓにより決まる発振周波数で発振する。強誘電体の分極方向の相違が強誘電体の非線形誘電率の相違となって現れ、この非線形誘電率の相違が容量Ｃｓの変化となって現れる。そして、容量Ｃｓの変化によって発振回路の発振周波数が変化し、この結果、周波数変調信号が生成される。容量Ｃｓは、図４に示すように、針状部材１１の先端直下に位置する強誘電体の容量である。したがって、針状部材１１の先端の直径を小さくすれば（例えばナノオーダ）、極めて微小な領域における容量Ｃｓを検出することができる、これにより、極めて高分解能のデータ読取が可能となる。なお、発振手段１８における周波数変調信号の周波数は、例えば平均して１ＧＨｚ程度に設定し、交番電界印加手段１６における交番電界の周波数は、例えば５ｋＨｚ程度に設定することが望ましい。
【００３９】
変換手段１９は、発振手段１８により生成された周波数変調信号を周波数−電圧変換する手段である。変換手段１９により、周波数変調信号の周波数の変化が、電圧の変化に変換される。この信号は、記録層１Ａの強誘電体の分極方向の変化として記録された拡散データに対応して電圧が変化する信号である。この信号は、変換手段１９から逆拡散手段１５に供給される。
【００４０】
このような構成を有する読取手段１４によれば、ＳＮＤＭ再生方式によるデータの再生を実現することができる。そして、ＳＮＤＭ再生方式によれば、データ読取の分解能を高めることができ、かつ、データの読取の高速化が可能である。したがって、ＳＮＤＭ再生方式により、データの超高密度記録およびデータの高速読取を実現でき、かつ、拡散手段１２および逆拡散手段１５によるデータの直接拡散および逆拡散により、データの優れた耐ノイズ性能を実現することができる。すなわち、データの記録密度、読取速度および信頼性を同時に向上させることができる。
【００４１】
なお、この記録再生装置１０の一態様において、交番電界印加手段１６に代えて、記録媒体１に直流バイアス電圧を加えるバイアス電圧印加手段を備える構成としてもよい。交番電界印加手段１６を用いた場合には、データ再生の処理速度が交番電界の周波数に拘束されるが、これに代えて直流バイアス電圧印加手段を用いた場合には、このような拘束がない。かかる点で、直流バイアス電圧印加手段を用いる方が、データ再生の処理速度を向上させることが容易である。
【００４２】
また、再生方式としてＳＮＤＭ再生方式を用いる場合には、記録再生装置には、逆拡散手段１５が記録媒体１から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行うことによって得られた信号から、元のデータを抽出する信号処理手段をさらに備えることが望ましい。信号処理手段を設けることにより、強誘電体の非線形誘電率に対応する微弱な静電容量の変化を高精度に抽出することができ、元のデータの再生を実現することができる。信号処理手段としては、例えば、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器、または所定周波数帯域のみを通過を許すフィルタ（例えばバンドパスフィルタあるいはローパスフィルタ）を用いることができる。交番電界印加手段１６により、記録媒体１に交番電界を加える構成とした場合には、信号処理手段としてＰＳＫ復調器を用いることが望ましい。この場合には、交番電界を付与するために交番電界印加手段１６から出力される交流信号を、記録媒体１だけでなく、ＰＳＫ復調器にも供給する。ＰＳＫ復調器は、逆拡散手段１５により逆拡散処理が行われることによって得られた信号から、元のデータを抽出する作業をするときに、交番電界印加手段１６から出力された交流信号を参照する。これにより、元のデータを高精度に抽出することができる。
【００４３】
一方、交番電界印加手段１６に代えて、バイアス電圧印加手段を設け、バイアス電圧印加手段により、記録媒体１に直流バイアス電圧を加える構成とした場合には、信号処理手段としてバンドパスフィルタを用いることもできる。
【００４４】
（記録再生装置の第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態である記録再生装置２０の構成を示している。図５に示すように、記録再生装置２０は、データを記録媒体１に記録し、かつ記録媒体１に記録されたデータを読み取る装置である。記録再生装置２０は、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎ、拡散手段２２、記録手段２３、読取手段２４、逆拡散手段２５を備えている。
【００４５】
記録再生装置２０の基本的な構成は、記録再生装置１０とほぼ同様である。しかし、記録再生装置１０では、針状部材１１が１個だったのに対し、記録再生装置２０は、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを有する。針状部材２１Ａないし２１Ｎの個々の構成は、記録再生装置１０の針状部材１１と同様である。記録再生装置２０の針状部材の個数は特に限定されない。マイクロマシニング技術またはナノマシニング技術を用いれば、数個から数千個の針状部材を１個の基板（ヘッド）上に形成することが可能である。
【００４６】
拡散手段２２は、データのそれぞれのビットに、相互に異なる複数の拡散符号をそれぞれ乗算することにより、データに対し直接拡散処理を行い、これにより拡散データを生成する手段である。拡散符号には、ＰＮ符号等を用いることが望ましい。記録手段２３は、拡散データを、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを介して記録媒体１に記録する手段である。読取手段２４は、記録手段２３により記録された拡散データを、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを介して記録媒体１から読み取る手段である。逆拡散手段２５は、複数の拡散符号、または複数の拡散符号にそれぞれ対応する複数の逆拡散符号を用いて、記録媒体１から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う手段である。
【００４７】
記録再生装置２０において、データを記録媒体１に記録するとき、例えば、拡散手段２３は、データのビットとこれらのビットにそれぞれ対応する複数の拡散符号とをそれぞれ乗算することにより、データのビットにそれぞれ対応する複数の拡散ビット列を生成する。記録手段２４は、複数の拡散ビット列を、拡散ビット列ごとに複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎにそれぞれ分配供給し、記録媒体１にそれぞれ記録する。針状部材２１Ａないし２１Ｎは、記録媒体１の記録面上に分散して配置されている。この結果、針状部材２１Ａないし２１Ｎに分配供給された拡散ビット列は、記録媒体１の記録面上に分散して記録される。複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを介してデータの記録を行うことにより、データの記録速度を高めることができる。
【００４８】
記録媒体１に記録された拡散データ（拡散ビット列）を再生するとき、読取手段２４は、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを介して、記録媒体１の記録面上に分散して記録された拡散ビット列を読み取る。逆拡散手段２５は、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを介して読み取られた複数の拡散ビット列のそれぞれに対し、複数の拡散符号または逆拡散符号を用いて、逆拡散処理を行う。ここで用いられる複数の拡散符号または逆拡散符号は、拡散手段２５で用いられた複数の拡散符号と同様のもの、または拡散手段２５で用いられた複数の拡散符号にそれぞれ対応するものである。よって、複数の拡散符号または逆拡散符号は相互に異なる符号である。相互に異なる複数の拡散符号または逆拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことにより、複数の拡張ビット列を高精度に識別・分離することができる。そして、逆拡散処理の結果、それぞれの拡張ビット列に対応するデータ（すなわち、元のデータのビット）を確実に再生することができる。
【００４９】
このように、記録再生装置２０においては、データを直接拡散して記録媒体１に記録し、再生時には記録媒体１から読み取った拡散データ（拡散ビット列）を逆拡散して再生することにより、データの耐ノイズ性能を高めることができるだけでなく、複数の針状部材２１Ａないし２１Ｎを介して読み取られた複数のデータを高精度に識別・分離することが可能となる。これにより、データの高速記録・高速読取を実現するために、針状部材の個数を増やしても、データの再生の精度が低下するのを防止することができる。したがって、データの記録・読取の高速化と、データの再生の確実性の向上とを同時に図ることができる。
【００５０】
（第２実施形態の具体的な態様）
記録再生装置２０のより具体的な一態様について説明する。記録再生装置２０の読取手段２４においても、記録再生装置１０の読取手段１４とほぼ同様に、ＳＮＤＭ再生方式を採用することができる。この場合、記録媒体および読取手段を以下のような構成とすることが望ましい。
【００５１】
記録媒体１は、強誘電体からなる記録層を備えた強誘電体記録媒体とする。読取手段２４は、記録媒体に交番電界を加える交番電界印加手段と、リターン電極と、複数の針状部材のそれぞれとリターン電極との間の容量に含まれ、かつ複数の針状部材のそれぞれの先端直下に位置する強誘電体の非線形誘電率に対応する容量に従って周波数が変化する周波数変調信号を生成する発振手段と、発振手段により生成された周波数変調信号を周波数−電圧変換する変換手段とを備える。このような構成によれば、データの記録・読取のより一層の高速化、データの耐ノイズ性能の向上、データ再生の確実性の向上を同時に図ることができる。なお、交番電界印加手段に代えて、記録媒体に直流バイアス電圧を加えるバイアス電圧印加手段を備えてもよい。
【００５２】
また、再生方式としてＳＮＤＭ再生方式を用いる場合には、記録再生装置には、逆拡散手段２５が記録媒体１から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行うことによって得られた信号から、元のデータを抽出する信号処理手段をさらに備えることが望ましい。信号処理手段を設けることにより、強誘電体の非線形誘電率に対応する微弱な静電容量の変化を高精度に抽出することができ、元のデータの再生を実現することができる。信号処理手段としては、例えば、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器を用いることができる。交番電界印加手段により、記録媒体１に交番電界を加える構成とした場合には、交番電界を付与するために交番電界印加手段から出力される交流信号を、記録媒体１だけでなく、ＰＳＫ復調器にも供給する。ＰＳＫ復調器は、逆拡散手段２５により逆拡散処理が行われることによって得られた信号から、元のデータを抽出する作業をするときに、交番電界印加手段から出力された交流信号を参照する。これにより、元のデータを高精度に抽出することができる。特に、ＰＳＫ復調器は、針状部材２１Ａないし２１Ｎの個数に対応するように複数個設けることが望ましい。さらに、この場合には、交番電界印加手段を、針状部材２１Ａないし２１Ｎの個数に対応するように複数個設け、それぞれの交番電界印加手段から出力される交流信号の周波数を相互に異ならしめる構成としてもよい。これにより、針状部材２１Ａないし２１Ｎを介してそれぞれ読み取られた個々の拡散データ中から、元のデータを高精度に抽出することが可能となる。
【００５３】
なお、上述した記録再生装置１０および２０は、それぞれ、データの記録媒体１への記録を実現するための構成と、記録媒体１に記録されたデータの読取・再生を実現するための構成との双方を備えている。しかし、本発明の実施の形態はこれに限られない。例えば、記録再生装置１０または２０のうち、データの記録媒体１への記録を実現するための構成（針状部材、拡散手段および記録手段）のみを抜き出して、記録装置としてもよい。また、記録再生装置１０または２０のうち、記録媒体１に記録されたデータの読取・再生を実現するための構成（針状部材、読取手段および逆拡散手段）のみを抜き出して、再生装置としてもよい。
【００５４】
（記録再生方法の実施形態）
本発明の記録再生方法の実施形態について説明する。本発明の記録再生方法は、針状部材を介してデータを記録媒体に記録し、かつ記録媒体に記録されたデータを針状部材を介して読み取りそれを再生する方法である。
【００５５】
この記録再生方法は、拡散符号を用いてデータに対し直接拡散処理を行うことにより拡散データを生成する拡散工程と、拡散データを、針状部材を介して記録媒体に記録する記録工程と、記録工程において記録された拡散データを、針状部材を介して記録媒体から読み取る読取工程と、拡散符号または拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて、記録媒体から読み取られた拡散データに対し逆拡散処理を行う逆拡散工程とを備えている。
【００５６】
この記録再生方法において、データの記録は、拡散工程および記録工程により実現される。これらの工程により、データは直接拡散され、拡散データとなって記録媒体に記録される。データの再生は、読取工程および逆拡散工程により実現される。これらの工程により、記録媒体に記録された拡散データは、記録媒体から読み取られた後、逆拡散され、これにより元のデータが再生される。データを直接拡散することにより、データの耐ノイズ性能を高めることができる。したがって、この記録再生方法を、ＳＮＤＭ再生方式を採用した記録再生装置に適用すれば、データの高速記録・高速再生と同時に、データ再生の信頼性の向上をはかることができる。
【００５７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。以下の実施例は、本発明の記録再生装置を、ＳＮＤＭ再生方式を採用したマルチプローブ型の記録再生装置に適用した例である。
【００５８】
（第１実施例）
図６は、本発明の第１実施例である記録再生装置１００の構成を示している。記録再生装置１００は、データを強誘電体記録媒体５０に記録し、かつ強誘電体記録媒体５０に記録されたデータを読み取る装置である。また、記録再生装置１００は、ＳＮＤＭ再生方式を採用している。
【００５９】
強誘電体記録媒体５０は、図６に示すように、記録層５１および背面電極５２を備えている。
【００６０】
記録層５１は強誘電体材料からなる。強誘電体材料としては、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）が用いられる。記録層５１は薄膜状に形成されており、その一方の表面には記録面５１Ａが形成されている。
【００６１】
背面電極５２は、導電体であり、記録層５１の記録面５１Ａと反対の面上に設けられている。背面電極５２は、接地されている。
【００６２】
記録再生装置１００は、拡散処理部６０、交番電界発生器７１、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎ、第１インダクタ７３Ａないし７３Ｎ、プローブ７４Ａないし７４Ｎ、リターン電極７５、第２インダクタ７６、発振器７７、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調器７８、逆拡散処理部８０、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）復調器９１Ａないし９１Ｎ、および再生処理回路９２を備えている。
【００６３】
拡散処理部６０は、分割器６１、拡散符号生成器６２および乗算器６３Ａないし６３Ｎを備えている。
【００６４】
分割器６１は、強誘電体記録媒体５０に記録すべきデータ（以下、「記録データ」という。）が入力されたとき、その記録データを受け取り、その記録データをビットごとに分割し、分割したビット（以下、「記録ビット」という）を乗算器６３Ａないし６３Ｎにそれぞれ分配して供給する。すなわち、第１の記録ビットを乗算器６３Ａに、第２の記録ビットを乗算器６３Ｂに、というように供給する。
【００６５】
拡散符号生成器６２は、拡散符号を生成する。拡散符号は、ＰＮ符号である。より具体的には、拡散符号として、例えばＭ系列またはＧｏｌｄ系列といった一般的なＰＮ符号系列が用いられる。拡散符号のビット数ｍは、プローブ７４Ａないし７４Ｎの個数ｎを考慮して決定される。すなわち、拡散符号のビット数ｍは、２ｍ≧ｎを充たすように決定される。これにより、拡散符号生成器６２においては、相互に異なる少なくともｎ通りの拡散符号が生成される。また、拡散符号は、記録データのそれぞれのビットに乗算して記録データを直接拡散するのに用いられるものである。このため、拡散符号を生成するためのＰＮ符号系列のビットレートは、記録データのビットレートよりも速い。拡散符号生成器６２は、このような拡散符号を生成するためのシフトレジスタおよび加算器等を備えている。拡散符号生成器６２により生成されたｎ通りの拡散符号は、それぞれ、乗算器６３Ａないし６３Ｎに供給される。すなわち、第１の拡散符号は乗算器６３Ａに、第２の拡散符号は乗算器６３Ｂにというように供給される。
【００６６】
乗算器６３Ａないし６３Ｎは、それぞれ、拡散符号と記録ビットとを乗算し、これにより拡散ビット列を生成する。乗算器６３Ａないし６３Ｎの個数は、プローブ７４Ａないし７４Ｎの個数と同じである。乗算器６３Ａないし６３Ｎによりそれぞれ生成された拡散ビット列は、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎの第１の入力端子にそれぞれ供給される。
【００６７】
交番電界発生器７１は、交流信号を発生させる。交流信号の周波数は、例えば５ｋＨｚ程度である。また、交流信号の強度は、強誘電体記録媒体５０の記録層５１を構成する強誘電体の抗電界に達しない程度に設定されている。交番電界発生器７１により生成された交流信号は、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎの第２の入力端子にそれぞれ供給される。この交流信号は、強誘電体記録媒体５０に記録された記録データを再生するときに、記録層５１の強誘電体に交番電界を発生させるのに用いられる。
【００６８】
切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎは、それぞれ、第１の入力端子に入力された拡張ビット列をプローブ７４Ａないし７４Ｎ側に供給するか、第２の入力端子に入力された交流信号をプローブ７４Ａないし７４Ｎ側に供給するかを切り換えるスイッチである。記録データを強誘電体記録媒体５０に記録するときには、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎは、第１の入力端子に入力された拡張ビット列がプローブ７４Ａないし７４Ｎに供給されるように、それぞれ切り換えられる。一方、強誘電体記録媒体５０に記録された記録データを再生するときには、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎは、第２の入力端子に入力された交流信号がプローブ７４Ａないし７４Ｎに供給されるように、それぞれ切り換えられる。なお、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎの切換は、記録再生装置５０内に設けられた制御回路（図示せず）により制御される。拡散ビット列または交流信号は、切換スイッチ７２Ａないし７２Ｎおよび第１インダクタ７３Ａないし７３Ｎを介してプローブ７４Ａないし７４Ｎにそれぞれ供給される。
【００６９】
プローブ７４Ａないし７４Ｎは、それぞれ、その先端部の直径が数ナノメートルである針状の部材であり、例えばカーボンナノチューブにより構成されている。プローブ７４Ａないし７４Ｎの個数は、数十ないし数百である。プローブ７４Ａないし７４Ｎの基端側は、ヘッド基板に固定されている。プローブ７４Ａないし７４Ｎは、それぞれ、ヘッド基板上に、所定の間隔をもってマトリクス状に配置されている。なお、図６では、ヘッド基板およびプローブ７４Ａないし７４Ｎの正確な配置については図示を省略している。ヘッド基板は、強誘電体記録媒体５０の記録面５１Ａの上側に空間をもって配置されており、プローブ７４Ａないし７４Ｎは、ヘッド基板から記録面５１Ａに向けて突き出るように設けられている。記録データの記録または読取を行うときには、プローブ７４Ａないし７４Ｎの先端を記録面５１Ａに接近させる。このときのプローブ７４Ａないし７４Ｎの先端と記録面５１Ａとの間の間隔は、例えば数ナノメートルである。また、ヘッド基板または強誘電体記録媒体５０は、記録面５１Ａと平行な方向および垂直な方向に移動することができ、この移動は、記録再生装置５０内に設けられた制御回路（図示せず）により制御される。
【００７０】
記録データを強誘電体記録媒体５０に記録するときには、記録再生装置５０内の制御回路による制御により、ヘッド基板または強誘電体記録媒体５０が記録面５１Ａと垂直の方向に移動し、プローブ７４Ａないし７４Ｎの先端が記録面５１Ａに接近する。この状態で、プローブ７４Ａないし７４Ｎのそれぞれに拡張ビット列が供給される。拡張ビット列は、記録層５１の強誘電体の抗電界以上の強度を有する信号として供給される。このとき、ヘッド基板または強誘電体記録媒体５０は、記録再生装置５０内の制御回路による制御により、記録面５１Ａと平行な方向に所定の速度で移動する。これにより、プローブ７４Ａないし７４Ｎの直下の記録層５１の強誘電体の分極方向が、拡張ビット列のビット状態に対応して変化（反転）する。この結果、拡張ビット列が強誘電体の分極方向として記録される。
【００７１】
リターン電極７５は、記録面５１Ａの上側に空間を介して配置され、かつ、プローブ７４Ａないし７４Ｎを周囲に配置されている。リターン電極７５は、接地されている。データの読取・再生を行うために、発振器７７等により強誘電体記録媒体５０に印加された高周波電界は、リターン電極７５を介して接地側に戻る（図４参照）。
【００７２】
第２インダクタ７６は、プローブ７４Ａないし７４Ｎの先端直下の容量ＣｓａないしＣｓｎと共に、共振回路を形成している。第２インダクタ７５のインダクタンスＬと容量ＣｓａないしＣｓｎとにより、共振周波数が定まる。
【００７３】
発振器７７は、インダクタンスＬと容量ＣｓａないしＣｓｎとにより定まる共振周波数で発振する高周波信号を生成する。高周波信号の平均的な周波数は１ＧＨｚ程度である。
【００７４】
強誘電体記録媒体５０に記録された記録データを再生するときには、記録再生装置５０内の制御回路による制御により、ヘッド基板または強誘電体記録媒体５０が記録面５１Ａと垂直の方向に移動し、プローブ７４Ａないし７４Ｎの先端が記録面５１Ａに接近する。この状態で、プローブ７４Ａないし７４Ｎのそれぞれに、交番電界発生器７１により生成された交流信号が供給される。これにより、記録層５１の強誘電体に交番電界が作り出され、容量ＣｓａないしＣｓｎが交番電界に基づいて変化する。これにより、インダクタンスＬと容量ＣｓａないしＣｓｎとによって定まる共振周波数が変化するので、発振器７７により生成される高周波信号の周波数が変化する。このとき、容量ＣｓａないしＣｓｎの変化の仕方（すなわち、それぞれの微分容量の変化）は、プローブ７４Ａないし７４Ｎ直下に位置する記録層５１の強誘電体の非線形誘電率によって異なる。さらに、これら強誘電体の非線形誘電率は、プローブ７４Ａないし７４Ｎ直下に位置する強誘電体の分極方向によって異なる。このため、プローブ７４Ａないし７４Ｎ直下において、強誘電体の分極方向として記録された拡張ビット列のビット状態が、容量ＣｓａないしＣｓｎの変化の仕方（すなわち、それぞれの微分容量の変化）の違いとなって現れる。そして、この微分容量の変化の違いは、そのまま高周波信号の周波数の変化に変換される。これは、強誘電体記録媒体５０に記録された拡張ビット列に従って、発振器７７により生成される高周波信号が周波数変調されることを意味する。このように交番電界発生器７１により生成された交流信号を記録層５１に印加しながら、ヘッド基板または強誘電体記録媒体５０は、記録再生装置１００内の制御回路の制御により、記録面５１Ａと平行な方向に所定の速度で移動する。これにより、強誘電体記録媒体５０に記録された拡張ビット列に従って、高周波信号の周波数が次々に変化する。このようにして強誘電体記録媒体５０に記録された拡張ビット列が読み取られるのである。
【００７５】
ＦＭ復調器７８は、発振器７７から出力された高周波信号を、周波数−電圧変換する。これにより、高周波信号の周波数の変化が電圧の変化に変換される。この結果、強誘電体記録媒体５０に記録された拡張ビット列に従って電圧が変化する信号（以下、「拡張ビット列信号」という）が得られる。拡張ビット列信号は、逆拡散処理部８０の乗算器８２Ａないし８２Ｎにそれぞれ供給される。
【００７６】
逆拡散処理部８０は、逆拡散符号生成器８１および乗算器８２Ａないし８２Ｎを備えている。
【００７７】
逆拡散符号生成器８１は、逆拡散符号を生成する。逆拡散符号は、拡散符号生成器６２により生成された拡散符号と対応している。拡散符号がｎ通りあるので、ｎ通りの逆拡散符号が生成される。これら逆拡散符号は、乗算器８２Ａないし８２Ｎにそれぞれ供給される。すなわち、第１の逆拡散符号は乗算器８２Ａに、第２の逆拡散符号は乗算器８２Ｂというように供給される。
【００７８】
乗算器８２Ａないし８２Ｎは、それぞれ、逆拡散符号と拡張ビット列信号とを乗算し、これにより元の記録データの記録ビットを再生する。乗算器６３Ａないし６３Ｎの個数は、プローブ７４Ａないし７４Ｎの個数と同じである。乗算器８２Ａないし８２Ｎにより再生された記録ビットは、ＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎにそれぞれ供給される。
【００７９】
ＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎは、それぞれ、乗算器８２Ａないし８２Ｎから出力された信号中から記録ビットを抽出する。すなわち、各乗算器８２Ａないし８２Ｎにおいて記録ビットが再生されるものの、記録ビットは種々のノイズを含んだ信号の中に埋まっている。各ＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎは、このノイズを含んだ信号の中から記録ビットを抽出する。ＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎは、それぞれ、例えばロックインアンプである。記録ビットを抽出するときには、交番電界発生器７１により生成された交流信号が参照信号として用いられる。ＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎにより抽出された記録ビットは、再生処理回路９２にそれぞれ供給される。
【００８０】
再生処理回路９２は、ＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎから供給された記録ビットを結合して、元の記録データを再生する。
【００８１】
以上より、記録再生装置１００において、記録データを強誘電体記録媒体５０に記録するときには、記録データは、ビットごとに分割され、これらビットに、相互に異なるｎ通りの拡散符号がそれぞれ乗算される。これにより、記録データのビットにそれぞれ対応した拡散ビット列が生成される。これら拡散ビット列は、プローブ７４Ａないし７４Ｎにそれぞれ分配して供給され、プローブ７４Ａないし７４Ｎを介して強誘電体記録媒体５０にそれぞれ記録される。プローブ７４Ａないし７４Ｎは、ヘッド基板上にマトリクス状に配置されているので、拡張ビット列は、強誘電体記録媒体５０の記録面５１Ａ上にマトリクス状に分散して記録される。
【００８２】
一方、強誘電体記録媒体５０に記録された記録データ（拡張ビット列）を再生するときには、記録層５１の強誘電体に交番電界が生成され、これにより、強誘電体記録媒体５０に記録された拡張ビット列が、プローブ７４Ａないし７４Ｎ直下の容量ＣｓａないしＣｓｎの変化（正確にはそれぞれの微分容量の変化）としてそれぞれ読み取られ、それらが高周波信号の周波数変化に変換され、さらに、それが拡張ビット列信号の電圧変化に変換される。さらに、拡張ビット列信号にｎ通りの逆拡散符号が乗算され、記録ビットがそれぞれ生成される。最後に、これら記録ビットが結合され、元の記録データが再生される。
【００８３】
このように、記録再生装置１００では、記録データを直接拡散して強誘電体記録媒体５０に記録し、再生時には、強誘電体記録媒体５０に記録された記録データ（拡張ビット列）を読み取り、逆拡散して、再生する。これにより、強誘電体記録媒体５０の記録面５１Ａ上のディフェクト、記録データの読取時に生じるノイズ、読み取った記録データを再生するときに生じるノイズなど、種々のノイズを逆拡散処理によって広範囲に拡散させることができ、再生すべき記録データのみを高精度に抽出することができる。これにより、データの耐ノイズ性能を向上させることができ、データ再生の信頼性を高めることができる。
【００８４】
また、記録再生装置１００では、記録データのそれぞれのビットに相互に異なる拡散符号を乗算して拡張ビット列をそれぞれ生成し、これらをプローブ７４Ａないし７４Ｎを介して分散させてそれぞれ記録する。そして、再生時には、プローブ７４Ａないし７４Ｎを介してそれぞれ読み取った拡張ビット列を、相互に異なる逆拡散符号を乗算して、元の記録データのビットを再生する。これにより、プローブ７４Ａないし７４Ｎを介して同時にそれぞれ読み取られた拡張ビット列に基づいて、記録データの記録ビットを高精度にそれぞれ分離・抽出することができる。例えば、１個のプローブを介して読み取られた信号中には、そのプローブの周囲に配置されている他のプローブを介して読み取られた信号成分がノイズとして含まれる場合がある。このような場合でも、逆拡散処理により、当該ノイズを広範囲に拡散させることができ、そのプローブで読み取るべき情報のみを確実に抽出することができる。したがって、多数のプローブによるデータの高速読取と、データ再生の信頼性・確実性の向上とを同時に実現することができる。
【００８５】
（第２実施例）
図７は、本発明の第２実施例である記録再生装置２００の構成を示している。記録再生装置２００は、記録再生装置１００におけるＰＳＫ復調器９１Ａないし９１Ｎに代えて、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０１Ａないし２０１Ｎを備えている。バンドパスフィルタ２０１Ａないし２０１Ｎは、それぞれ、乗算器８２Ａないし８２Ｎから出力された信号から記録データの記録ビットを抽出する。
【００８６】
このような構成を有する記録再生装置２００によっても、記録再生装置１００と同様に、データの再生の信頼性・確実性を向上させることができる。
【００８７】
（第３実施例）
図８は、本発明の第３実施例である記録再生装置３００の構成を示している。記録再生装置３００は、記録再生装置２００における交番電界発生器７１に代えて、直流バイアス電圧発生器３０１を備えている。直流バイアス電圧発生器３０１は、強誘電体記録媒体５０に記録された拡張ビット列を再生するときに、強誘電体記録媒体５０に、直流バイアス電圧を供給する。なお、直流バイアス電圧発生器３０１により供給される直流バイアス電圧により、記録層１Ａの強誘電体に作り出される電界は、強誘電体の抗電界よりも小さい。
【００８８】
このような構成を有する記録再生装置３００によっても、記録再生装置１００および２００と同様に、データの再生の信頼性・確実性を向上させることができる。また、記録再生装置１００および２００では、データ再生に交流信号を用いるのに対し、記録再生装置３００では、データ再生に直流バイアス電圧を用いる。このため、記録再生装置１００および２００では、データ再生の処理速度が交流信号の周波数に拘束されるのに対し、記録再生装置３００では、かかる拘束がない。この点で、記録再生装置３００は、データ再生の処理速度を比較的容易に高めることができる。
【００８９】
なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う記録再生装置および記録再生方法並びにこれらの機能を実現するコンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である記録再生装置を示す回路図である。
【図２】直接拡散処理を示す波形図である。
【図３】逆拡散処理を示す波形図である。
【図４】本発明の第１実施形態である記録再生装置の具体的な一態様を示す回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態である記録再生装置を示す回路図である。
【図６】本発明の第１実施例である記録再生装置を示す回路図である。
【図７】本発明の第２実施例である記録再生装置を示す回路図である。
【図８】本発明の第３実施例である記録再生装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１、５０…記録媒体
１０、２０、１００、２００…記録再生装置
１１、２１Ａ〜２１Ｎ…針状部材
１２、２２…拡張手段
１３、２３…記録手段
１４、２４…読取手段
１５、２５…逆拡散手段
６０…拡散処理部
７４Ａ〜７４Ｎ…プローブ
７５…リターン電極
７６…インダクタ
７７…発振器
７８…ＦＭ復調器
８０…逆拡散処理部
９１Ａ〜９１Ｎ…ＰＳＫ復調器
【図１】
2005004890.tif 000003
【図２】
2005004890.tif 000004
【図３】
2005004890.tif 000005
【図４】
2005004890.tif 000006
【図５】
2005004890.tif 000007
【図６】
2005004890.tif 000008
【図７】
2005004890.tif 000009
【図８】
2005004890.tif 000010