JPH02214045A

JPH02214045A - 演算回路素子

Info

Publication number: JPH02214045A
Application number: JP3276089A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Toda; 戸田　明敏; Ryohei Shimizu; 良平清水; Hiroko Ota; 大田　浩子; Hiroshi Kajimura; 梶村　宏; Yoshiyuki Mimura; 三村　義行; Yasuo Isono; 磯野　靖雄; Toshihito Kawachi; 河内　利仁
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-08-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、たとえばＩＣプロセスにより構成されたＺ
　ｎ　２．　Ｏを圧電体とする、２０μｍ×２００μｍ
　Ｘ　５μｍサイズの圧電体駆動カンチレバーの先端に
、同じＩＣプロセスで小孔をマスクとして蒸若積体であ
る先鋭な探針を構成してなるカンチレバータイプの走査
型トンネル顕微鏡を用いた一時記憶領域を有する回路、
特にサンプリング回路、遅延回路、シフトレジスタ、ビ
ット反転回路などに用いられる演算回路素子に関する。

（従来の技術）周知のように、従来より、電子回路を構成する各種の素
子が提案されている。これらは、それぞれに高機能化、
小型化、低価格化、および安定化などの改良がなされて
いる。

一方、近年では、ＢＢｌｌｍｌｌｌｎとＲｏｈｒｅｒ等
によって発明された走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ；Ｓ
ｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍｌｃｒｏｓｃ
ｏｐｅ）（Ｇ、Ｂｉｎｎｌｎｇ。

Ｈ，Ｒｏｈｒｅｒ、　　Ｃｈ、Ｇｅｒｂｏｒ　　ａｎｄ
　　Ｅ、曾ｃｌｂｏｌ：　　５ｕｒｆａｃｅＳｔｕｄｉ
ｏｓ　　ｂｙ　　Ｓｅａｎｎｌｎｇ　　Ｔｕｎｎｅｌｉ
ｎｇ　　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ。

Ｐｈｙｓ、Ｒｏｖ、ＬｏＬｔ、、　４９，１．（１９’
ａ２））の５各種方面への応用が検討されている。特に
、最近では、米国特許ｆｆ１４，５７５，８２２号に開
示されるように、記ｉａｘ子への応用なども提案されて
いる。このＳＴＭによれば、比類ない記録密度を達成で
きるので、情報を記録する記録媒体を従来の記録媒体に
比べ、非常に小さくすることが可能である。しかしなが
ら、探針を走査するための機構はまだ大がかりなもので
あったため、電子回路を構成する各種素子への応用は試
みられていなかった。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、従来のＳＴＭは大型の構造物であった
ため、回路を構成する素子として上記ＳＴＭを用いるこ
とは実質的に不可能であった。

ところが、現在では、半導体ＩＣのブレーナ技術を応用
し、探針およびその走査部を桁違いに小型化したマイク
ロＳＴＭが開発されている。このマイクロＳＴＭは、ス
タンフォード大学のＣ，Ｆ。

クェート、ドブリック、アルバート等によって開発され
、ＩＣプロセスにより構成されたＺｎ２０を圧電体どす
る、２０μｍＸ２００μｍＸ５μｍサイズの圧電体駆動
カンチレバーの先端に、同（ＩＣプロセスで小孔をマス
クとして蒸若積体である先鋭な探針を構成してなる。こ
のカンチレバータイプのマイクロＳＴＭの場合、回路を
構成する素子として応用するに十分な大きさである。

そこで、この発明は、ＳＴＭによる比類ない記録密度の
大きさを利用し、大きな一時記憶領域を有する回路を構
成する演算回路素子を提供することを目ｆ白としている
。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明の演算回路素子に
あっては、マイクロＳＴＭを記録装置として用い、この
装置が−１える記録媒体に入力情報を一時記憶させる構
成とした。

（作用）上記のように、マイクロＳＴＭの記録媒体に入力情報を
一時記憶させることにより、従来の電子回路における各
種の演算素子のうち、入力情報を一時記憶さ番る過程を
含む回路の多くと同様な動作を行い得るようにしたもの
である。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は、この発明の演算回路素子により構成される、
たとえばサンプリング回路を示すものである。第１図に
おいて、１０は情報を再書込み可能な記録媒体である。

この記録媒体１０は、トンネル電流探針１１によって、
情報の書込みまたは読出し、さらには消去が行われるよ
うになっている。

上記トンネル電流探針１１は、前記記ｔｉ＃ＪＡ体１０
との間の距離を一定とし、図示矢印方向に走査可能に設
けられている。上記探針１１は、切換えスイッチ（ＳＷ
）１２の可動接片が書込み（Ｗ）側に接続されて信号源
１３と接続されることにより、その走査中に情報をトン
ネル電流の変化として書込むようになっている。また、
上記探針１１は、切換えスイッチ（ＳＷ）１２の可動接
片が読出しくＲ）側に接続されて記録情報読出し回路１
４と接続されることにより、その走査中に前記記録媒体
１０に記録されている情報をトンネル電流の変化として
読出すようになっている。さらに、上記探針１１は、切
換えス・イッチ（ＳＷ）１２の可動接片が消去（Ｅ）側
に接続されて交流ｍ源１５と接続されることにより、そ
の走査中に前記記録媒体１０に記録されている情報を消
去するようになっている。なお、情報を消去する場合に
は、書込み時と逆の電圧を印加するようにしても良い。

第２図は、上記した構成におけるサンプリング回路によ
ってアナログ信号をサンプリングした場合を鍔に示すも
のである。この図からも明らかなように、たとえば探針
１１が記録媒体１０の左端から右端方向へ走査する際の
所定のタイミング（同図（ｂ）参照）で、情報の書込み
（同図（ｃ）参照）、読出しく同図（ｄ）参照）および
消去（同図（ｅ）参照）を繰返すことにより、元信号（
同図（ａ）参照）の要所をサンプリング情報（同図（ｆ
）参照）として抽出できる。すなわち、元信号の部分的
情報をトンネル電流探針１１により記録媒体１０上に一
時記憶させることで、マイクロＳＴＭを使用したサンプ
リング回路が構成できる。

また、繰返し信号の入力に対しては、探針１１の走査を
入力信号に同期させることも考えられる。

第３図は、上記した構成の回路をシフトレジスタ回路と
して動作させた場合を例に示すものである。この場合、
同図（ａ）に示す如く、書込まれた情報の前後部にそれ
ぞれダミーの情報がセットされるようになっている。そ
して、上記情報の書込み位置に対して、情報の読出し位
置が左または右にずらされる。これにより、同図（ｂ）
に示す如く、書込み情報の左シフトまたは右シフトが可
能となる。したがって、情報の読出し位置の変更を、た
とえばクロックによってそのシフト量をカウントしてお
くことにより、任意のシフト量で情報を読出すことが可
能なシフトレジスタ回路を構成できる。

第４図は、第１図と同様の回路により情報反転回路を構
成した場合を例に示すものである。この場合、同図（ａ
）に示す如く、情報の書込みの方向と上記情報の読出し
の方向とが逆に設定される。これにより、同図（ｂ）に
示す如く、書込み情報と読出し情報とでそれぞれの最上
位ビット（ＭＳＢ）側と最下位ビット（Ｌ　Ｓ　Ｂ、）
側とが逆転され、結果的に情報の反転が可能となる。

上述したように、探針１１の走査をプログラマブルにし
ておくことにより、サンプリング回路、シフトレジスタ
回路または情報反転回路が第１図に示した回路を共通回
路として構成できる。

第５図は、マイクロＳＴＭを用いて遅延回路を構成した
場合を例に示すものである。第５図（ａ）および（ｂ）
において、２０は情報を再書込み可能なｔ２録媒体であ
り、たとえば静電モータ１こより図示矢印方向に回転自
在に設けられている。、この記録媒体２０は、トンネル
電流探針２１によって情報の書込みが、トンネル電流探
針２２，２３゜２４によって情報の読出しが、さらにト
ンネル電流探針２５によって情報の消去がそれぞれ行わ
れるようになっている。

上記トンネル電流探針２１，２２，２３，２４゜２５は
、前記記録媒体１０との間の距離が常に一定に保持され
て、情報トラック２Ｏａ上をそれぞれ走査するように配
置されている。そして、回転される記録媒体２０に対し
て、それぞれの位置で情報の書込みまたは読出し、さら
には消去を行うようになっている。

上記トンネル電流探針２１は信号源２６に接続されてお
り、この信号源２６からの情報をトンネル電流の変化と
して前記記録媒体２０上の情報トラック２０ａの所定位
置に書込むようになっている。

上記トンネル電流探針２５は交流電源２７に接続されて
おり、前記記録媒体１０に記録されている情報を消去す
るようになっている。

上記トンネル電流探針２２．２３．２４は、前記書込み
用の探針２１に対して、それぞれφ／４゜φ／２．＜３
φ）／４の位置に配置されており、切換えスイッチ２８
を介して記録情報読出し回路２９と選択的に接続される
ようになっている。

しかして、この実施例の場合、切換えスイッチ２８によ
って上記探針２２と記録情報読出し回路２９とが接続さ
れると、探針２１により記録された情報がφ／４だけ遅
延されて探針２２によって読出されることになる。同様
にして、探針２３の場合にはφ／２だけ、探針２４の場
合・には（３φ）／４だけ、それぞれ記録情報が遅延さ
れて読出される。

このように、読出し用の探針を配設する位置を適宜選択
することにより、情報を読出すタイミング（遅延ｍ）を
任意に変更または設定可能な遅延回路を、上述のマイク
ロＳＴＭにより構成できる。

第６図は、クロック信号を備える演算回路素子の一例を
示すものである。この場合、少なくとも２本のトンネル
電流探針３．１．３２を有し、その１本の探針３１をク
ロック信号の読取り用として使用し、もう１本の探針３
２を情報の書込みまたは読出し、さらには消去用として
使用するものである。

また、記録媒体３３側には、前記探針３１に対応して、
°スタートビット、クロックビット、エンドビットの順
にクロック信号が設けられているとともに、前記探針３
２に対応する上記クロックビットの位置には情報書込み
領域が設けられている。

そして、上記２本の探針３１．３２を同時に動作させ、
探針３１の走査により読取られるクロックビットにした
がって、探針３２の走査中に情報書込み領域への情報の
書込みが行わ°れる。また、情報の読出しおよび情報を
消去する場合にも同様にして行われる。

なお、情報の書込みなどを行うための探針を複数用意し
、上記スタートビットに続くクロックビットにしたがり
て複数の領域に対する情報の書込み、読出し、または消
去をパラに行うことも可能である。

上記したように、マイクロＳＴＭを記録装置として使用
し、その記録媒体に情報を一時記憶させるように構成す
ることにより、情報を一時記憶させる過程を含む回路の
多くを実現できる。

なお、上記実施例においては、マイクロＳＴＭを用いた
一時記憶領域を有する回路としてサンプリング回路、シ
フトレジスタ回路、情報反転回路、および遅延回路を例
に説明したが、これに限らず、たとえば演算処理前段の
バッファ回路、デュアルポートＲＡＭなども構成可能で
ある。

その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。

（発明の効果）以上、詳述したようにこの発明によれば、マイクロＳＴ
Ｍを記録装置として用い、この装置が備える記録媒体に
情報を一時記憶させる構成とすることにより、ＳＴＭに
よる比類ない記録密度の大きさを利用して、大きな一時
記憶領域を有する回路を構成することが可能な演算回路
素子を提ａ（できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を概略的に示す構成図、ｆ
ｆ１２図はサンプリング回路の動作を説明するために示
すタイミングチャート、第３図乃至第６図はこの発明の
他の実施例を示すもので、第３図はシフトレジスタ回路
の動作を説明するために示す図、第４ｗＪは情報反転回
路の動作を説明するために示す図、第５ＦｌｌＪは遅延
回路の一構成列を概略的に示す図、第６図はクロック信
号を備えて構成される演算回路素子の一例を示す図であ
る。１０．２０．３３・・・記録媒体、１１．２１゜２２．
２３，２４，２５，３１．３２・・・トンネル電流探針
、１２．２８・・・切換えスイッチ、１’；３．２６・
・・信号源、１４．２９・・・記録情報読出し回路、１
５．２７・・・交流電源。第１図出願人代理人　弁理士　坪井　　淳第３図第４図（ａ）（ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）情報を再書込み可能な記録媒体と、この記録媒体上に前記情報をトンネル電流の変化として
一時記憶する処理手段とを具備し、前記処理手段は探針
を有し、かつこの探針および前記記録媒体間の位置関係
を変化させる走査機構を備えることを特徴とする演算回
路素子。
（２）前記探針は、１つまたは複数であることを特徴と
する請求項（１）記載の演算回路素子。
（３）前記複数の探針のうち、少なくとも１つは情報の
書込み用、少なくとも１つは情報の読出し用であること
を特徴とする請求項（２）記載の演算回路素子。
（４）前記複数の探針のうち、少なくとも１つは情報の
消去用であることを特徴とする請求項（２）または（３
）記載の演算回路素子。
（５）前記複数の探針のうち、少なくとも１つはクロッ
ク信号の読取用であることを特徴とする請求項（２）ま
たは（３）記載の演算回路素子。