(57)【要約】【課題】高密度光記録／再生装置において、安定かつ高精度にトラッキングを行うことのできる装置並びに再生方法を提供すること。【解決手段】微粒子１０２と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃを、トラックに垂直な方向に位置をずらして金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃ間の距離を固定して配置したスライダ１０４と、半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃと、導波路１０９と、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃ近傍に発生する近接場光を個別に検出する受光素子１１０ａ、ｂ、ｃとを備え、金属アンテナ１０８ｂ、ｃに対応する受光素子１１０からの検出信号からトラッキング信号を生成し、金属アンテナ１０８ａを微粒子１０２に対して安定かつ高精度にトラッキングすることを特徴とする情報記録媒体の記録／再生装置。【選択図】図２
2014112453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体の記録／再生を行う装置において、
前記情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する少なくとも２つ以上の共鳴素子と、
前記複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ前記複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、
光源と、
前記複数の共鳴素子に前記光源からの光を導く光学素子と、
前記複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子と、
前記共鳴状態の変化をもとにトラッキング信号を得る演算回路と、
前記トラッキング信号に応じて前記保持素子をトラックに垂直な方向に移動させる駆動素子と、
を備えていることを特徴とする情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項２】
前記複数の共鳴素子を前記情報記録媒体に対して垂直な方向に移動させる素子をさらに備え、
前記素子がばね素子とスライダからなり、
前記スライダと前記情報記録媒体の間を流れる気流の力により前記情報記録媒体と前記スライダの距離を一定に保持することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項３】
前記複数の共鳴素子を前記情報記録媒体に対して垂直な方向に移動させる素子をさらに備え、
前記素子がばね素子とスライダからなり、
前記スライダと前記情報記録媒体が常に接触するように保持することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項４】
前記駆動素子は、前記複数の共鳴素子を前記情報記録媒体に対して垂直な方向に移動させ、
前記複数の共鳴素子と前記情報記録媒体の距離を検出する第２の検出素子からの検出信号に応じて前記駆動素子を駆動し、
前記複数の共鳴素子と前記情報記録媒体の距離を一定に保持することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項５】
前記複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する前記検出素子が、複数の受光素子と、前記複数の共鳴素子からの光を前記複数の受光素子に導く複数の導波路である請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項６】
前記光源が波長の異なる複数の光源であり、
前記複数の共鳴素子がそれぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子からなり、
前記複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する前記検出素子が、
複数の受光素子と、前記複数の共鳴素子からの周波数の異なる光を分離して対応する前記複数の受光素子に導く第２の光学素子である請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項７】
前記複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する前記検出素子が、対応する前記複数の共鳴素子の近接場光を検出できる範囲に配置された複数の受光素子である請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項８】
情報が列状に記録された前記トラックが微粒子により構成されている請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項９】
情報が列状に記録された前記トラックがグルーブにより構成されている請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１０】
前記複数の共鳴素子間のトラックに垂直な方向に対する距離がトラックピッチの半分である請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１１】
前記複数の共鳴素子が共鳴する入射光の偏光方向が情報記録媒体の表面に対して垂直な方向である請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１２】
前記複数の共鳴素子が共鳴する入射光の偏光方向が情報記録媒体の表面に対して平行な方向である請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１３】
前記複数の共鳴素子がトラック方向に位置をずらして配置されている請求項１に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１４】
前記複数の共鳴素子が共鳴する入射光の偏光方向が情報記録媒体の表面に対して垂直な方向であって、前記複数の共鳴素子間のトラック方向の位置ずれが前記複数の共鳴素子の厚さ以上である請求項１３に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１５】
前記複数の共鳴素子が共鳴する入射光の偏光方向が情報記録媒体の表面に対して平行かつトラックに対して平行な方向であって、前記複数の共鳴素子間のトラック方向の位置ずれが前記複数の共鳴素子の長さ以上である請求項１３に記載の情報記録媒体の記録／再生装置。
【請求項１６】
情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体の記録／再生を行う装置におけるトラッキング方法であって、
前記記録／再生を行う装置は、
前記情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する少なくとも２つ以上の共鳴素子と、
前記複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、
光源と、を備え、
前記複数の共鳴素子に前記光源からの光を入射するステップと、
前記複数の共鳴素子の共鳴状態の変化を個別に検出して、検出信号として出力するステップと、
前記検出信号の差をトラッキング信号として出力するステップと、
前記トラッキング信号に応じて前記保持素子をトラックに垂直な方向に移動させるステップと、
を包含するトラッキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報の記録または再生を行う光情報記録／再生装置、及びそのトラッキング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光情報記録の分野で近接場光を応用して光の回折限界を超えた高密度光記録／再生を行う技術が注目されている。近接場光を用いて記録の高密度化を達成する方法として、特許文献１に記載されている従来の技術について添付図面を用いて説明する。図１８ａ、ｂは従来技術による近接場光ヘッドの構成を示す上面図及び側面図である。
【０００３】
図１８ａ、ｂにおいて、８０１は情報記録媒体である光ディスク、８０２は光源、８０３は光源８０２の放射光ＬＢを透過するプリズム、８０４はＬＢの入射により近接場光ＮＬを発生する共鳴素子である。光源８０２には放熱材８０５が固定され光源８０２で発生した熱を放熱する。また、８０６は光ディスク８０１からの再生光を検出する検出素子である。光源８０２、プリズム８０３、散乱体８０４、放熱材８０５及び検出素子８０６はスライダ８０７により保持されており、スライダ８０７はサスペンション８０８により光ディスク８０１と散乱体８０４の距離が一定になるように保持されている。
【０００４】
情報の記録は、散乱体８０４により発生する近接場光ＮＬのよって相変化材料である光ディスク８０１の結晶相をアモルファス相に変化させることにより記録マークを形成する。一方、情報の再生は、近接場光ＮＬが光ディスク８０１により散乱される割合が記録マークの有無により変化するので、光ディスク８０１にから戻ってくる散乱光の強度変化を検出して行う。
【０００５】
特許文献１によると、光源８０２、プリズム８０３、散乱体８０４、放熱材８０５及び検出素子８０６はスライダ８０７に保持されて、いわゆる近接場光プローブスライダを構成するので、きわめて小型化を図った上で、光ディスク８０１に近接場光ＮＬを用いて高密度に情報を記録または再生する近接場光ヘッド装置を実現できる。
【０００６】
上記のように近接場光を利用して回折限界を超えた高密度光記録／再生を行う技術が徐々に具体化されつつある。しかしながら、こうした高密度光記録／再生装置の実用化には記録／再生技術だけでなく、数十ｎｍサイズのトラック状の情報に対してトラッキングを行う高精度なトラッキング手段が必要になる。
【０００７】
高精度なトラッキングを行う方法として、特許文献２に記載されている従来の技術について添付図面を用いて説明する。図１９及び図２０は従来技術による高密度プローブメモリー再生装置の概略図とプローブの取り付け状態並びに変形状態を示す要部斜視図である。
【０００８】
図１９において、情報記録媒体９０１は情報９０２がトラック状に形成されており、回転素子９０３によって回転される。複数のプローブ９０４はスライダ９０５とサスペンション９０６によってひとつの情報９０２に対して接触可能な範囲に保持されており、複数のプローブ９０４は情報９０２と接触することによって図２０に示すように位置変化する。サスペンション９０６は駆動素子９０７によって保持され、トラックに垂直な方向に駆動される。図示しない光源からの入射光９０８を複数のプローブ９０４に照射し、プローブからの反射光９０９を複数の検出素子９１０で検出することで複数のプローブ９０４の変位を検出する。得られた複数の検出情報から演算回路９１１により再生信号とトラッキング信号が計算され、出力される。前記トラッキング信号は、駆動素子９０７に入力され複数のプローブ９０４のトラッキングを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１１３０４号
【特許文献２】特開平９−１６１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の複数プローブを用いたトラッキング方法では、プローブの位置変化を検出するため、情報との接触によりプローブの位置が変位しなくてはならない。そのため、プローブと情報との距離複数のプローブと情報との相対的な位置が変化してしまい、検出信号は情報からのトラックに垂直な方向の距離のみを反映しているとは言いがたいという問題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、回折限界を超えた高密度光記録／再生装置において、安定かつ高精度にトラッキングを行うことのできる装置並びにトラッキング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体の記録／再生を行う装置において、前記情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する少なくとも２つ以上の共鳴素子と、前記複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ前記複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、光源と、前記複数の共鳴素子に前記光源からの光を導く光学素子と、前記複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子と、前記共鳴状態の変化をもとにトラッキング信号を得る演算回路と、前記トラッキング信号に応じて前記保持素子をトラックに垂直な方向に移動させる駆動素子と、を備えている構成とした。
【００１３】
また、本発明は、情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体の記録／再生を行う装置におけるトラッキング方法であって、前記記録／再生を行う装置は、前記情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する少なくとも２つ以上の共鳴素子と、前記複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ前記複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、光源と、を備え、前記複数の共鳴素子に前記光源からの光を入射するステップと、前記複数の共鳴素子の共鳴状態の変化を個別に検出して、検出信号として出力するステップと、前記検出信号の差をトラッキング信号として出力するステップと、前記トラッキング信号に応じて前記保持素子をトラックに垂直な方向に移動させるステップと、を包含するトラッキング方法を採用した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、トラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ前記複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する構成にした。これにより、相互作用により複数の共鳴素子と情報との相対的な位置が変化することがない。このため、トラック位置からの変位にのみ依存した安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができるという効果を有する。さらに、共鳴状態は共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応する。このため、情報が表面形状変化を伴わない情報であっても安定かつ高精度にトラッキングすることができるという効果を有する。
【００１５】
また、本発明は、複数の共鳴素子の共鳴状態の変化を複数の検出素子で個別に検出して出力し、検出信号の差をトラッキング信号として出力するトラッキング方法を採用した。これにより、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小なトラッキング位置ずれに対して変調度の高いトラッキング信号が得られる。このため、安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における光情報記録／再生装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるスライダの斜視図、側面図及び上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における金属アンテナの拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるトラックからの距離に対する検出信号の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施の形態におけるスライダの駆動方法の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における光情報記録／再生装置の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるスライダの斜視図、側面図及び上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるトラックからの距離に対する検出信号の変化を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施の形態における金属アンテナの配置方法の一例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態におけるモータとアームを用いてスライダを駆動させる構成の上面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態における金属アンテナの形状の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における光情報記録／再生装置の概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における金属アンテナ周辺の斜視図及び上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３におけるトラックからの距離に対する検出信号の変化を示すグラフである。
【図１５】本発明の他の実施の形態における金属アンテナの形状の一例を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態における金属アンテナの配置方法の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態４におけるトラッキング方法のフローチャートである。
【図１８】従来技術による近接場光ヘッドの構成を示す上面図及び側面図である。
【図１９】従来技術による高密度プローブメモリー再生装置の概略図である。
【図２０】従来技術による高密度プローブメモリー再生装置のプローブ取り付け状態並びに変形状態を示す要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光情報記録／再生装置の概略図である。
【００１９】
図１において、情報記録媒体であるディスク１０１は情報が記録または再生される相変化材料で構成された微粒子１０２が列状に配置されたトラックを有している。ディスク１０１は、ディスク１０１を保持して回転させるモータ１０３により回転される。微粒子１０２を構成する相変化材料としては、例えば、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏなどの合金からなる材料が考えられる。
【００２０】
ディスク１０１上には共鳴素子を保持する保持素子としてのスライダ１０４が配置されている。保持素子であるスライダ１０４は、複数の共鳴素子（金属アンテナ１０８ｂ、ｃ）を、トラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する。スライダ１０４はばね素子としてのサスペンション１０５により常にディスク１０１と接するように押し付けられることで、共鳴素子をディスク１０１に垂直な方向に移動させる素子としても働く。
【００２１】
サスペンション１０５が駆動素子としてのアクチュエータ１０６によってトラックに垂直な方向に駆動されることで、スライダ１０４はトラックに垂直な方向に駆動される。すなわち、駆動素子であるアクチュエータ１０６は、トラッキング信号に応じて保持素子（スライダ１０４）をトラックに垂直な方向に移動させる。ディスク１０１が回転することにより、スライダ１０４はディスク１０１上を滑走しながら走査する。
【００２２】
以上のように、本実施形態１の光情報記録／再生装置においては、複数の共鳴素子を情報記録媒体に対して垂直な方向に移動させる素子が、ばね素子とスライダとを含んでいる。このとき、スライダと情報記録媒体が常に接触するように保持されている。
【００２３】
図２ａ、ｂ、ｃにスライダ１０４の斜視図、側面図及び上面図を示す。
【００２４】
図２ａ、ｂ、ｃにおいて、１０７ａ、ｂ、ｃは、光源を示し、本実施の形態では、例えば半導体レーザ素子を用いることができ、その偏光方向はディスク１０１の表面に対して垂直な方向である。
【００２５】
また、１０８ａ、ｂ、ｃは、半導体レーザ素子１０７の光によりプラズモン共鳴を励起する共鳴素子としての金属アンテナである。共鳴素子である金属アンテナ１０８ｂ、ｃは、情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて、その共鳴状態が変化する。
【００２６】
スライダ１０４には、トラッキング用金属アンテナ１０８ｂ、ｃが記録／再生用の金属アンテナ１０８ａを中心にして、トラックに垂直な方向にそれぞれ距離Ｐだけ離れた位置に配置される。トラック周期（トラックピッチ）をＴｐとし、ＰはＴｐの４分の１とする。このとき金属アンテナ１０８ｂ、ｃのトラックに垂直な方向の距離２Ｐはトラック周期Ｔｐの２分の１に固定される。
【００２７】
３つの半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃから照射された光は、光を導く光学素子としての３つの導波路１０９によりそれぞれ個別に３つの金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃに導かれ、プラズモン共鳴を励起する。３つの導波路１０９は導波モード結合を抑制するために互いに非平行に配置され、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃから離れるにつれ導波路１０９間の距離が広がるように配置されている。
【００２８】
金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃの頂点部分にはそれぞれ検出素子としての受光素子１１０ａ、ｂ、ｃが取り付けられており、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃの近接場光強度を個別に検出する。すなわち、検出素子である受光素子１１０ｂ、ｃは、複数の共鳴素子（金属アンテナ１０８ｂ、ｃ）の各々の共鳴状態の変化を、個別に検出して出力する。
【００２９】
以上のように、本実施形態１の光情報記録／再生装置においては、複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子は、対応する複数の共鳴素子の近接場光を検出できる範囲に配置された複数の受光素子である。
【００３０】
金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃの形状は、例えば図３に示すような金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどの三角平板形状である。図３において、金属アンテナ１０８ａは三角形の頂点が微粒子１０２表面にもっとも近接するように配置されており、プラズモン共鳴が励起されることにより三角形の頂点近傍に強い近接場光を発生する。非特許文献１（Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ｐｌａｓｍｏｎｓ  ｉｎ  ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｉｌｖｅｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｐａｉｒｓ：  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｓｔｒｏｎｇ  ｉｎｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，  Ｌ．  Ｇｕｎｎａｒｓｓｏｎ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ，  ２００５，  １０９，  １０７９−１０８７）によると、２つの金属粒子間の相互作用は金属粒子間の距離が数十ｎｍ以下であるときに顕著に現れ、数ｎｍでさらに顕著になる。つまり、金属アンテナ１０８ａと微粒子１０２表面との距離は数十ｎｍ以下であることが好ましく、数ｎｍであることがより好ましい。なお、図３では特に図示していないが、金属アンテナ１０８ｂ、ｃについても金属アンテナ１０８ａと同様に配置され、三角形の頂点近傍に強い近接場光を発生する。
【００３１】
図４ａは金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃのトラックからの距離に対する近接場光強度の変化を示すグラフである。図４ｂは受光素子１１０ｂからの検出信号ｔｅ１と受光素子１１０ｃからの検出信号ｔｅ２の変化を示すグラフである。図４ｃはオペアンプ１１１により出力されるｔｅ１とｔｅ２の差としてのトラッキング信号ＴＥの変化を示すグラフである。一般に、プラズモン共鳴の共鳴条件は共鳴素子の周囲の媒質の誘電率に大きく依存する。そのため、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃの形状を、半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃの光の周波数に対して微粒子１０２上にてプラズモン共鳴条件が満たされるように設計すれば、発生する近接場光強度は図４ａのようにトラック位置で最大となり、トラック位置からの距離がトラック周期の半分となる位置で最小となる。
【００３２】
受光素子１１０ａの検出信号は再生信号となり、受光素子１１０ｂ、ｃの検出信号ｔｅ１及びｔｅ２は演算回路として機能するオペアンプ１１１に入力され、検出信号ｔｅ１とｔｅ２の差がトラッキング信号ＴＥとして出力される。このように、演算回路であるオペアンプ１１１は、複数の共鳴素子（金属アンテナ１０８ｂ、ｃ）の各々の共鳴状態の変化を基にトラッキング信号を得る。
【００３３】
本実施の形態では、トラッキング用金属アンテナ１０８ｂ、ｃを記録／再生用金属アンテナ１０８ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラッキング周期Ｔｐの４分の１だけ離して設置しているため、検出信号ｔｅ１とｔｅ２の差を最大とすることができ、高精度なトラッキング信号を得ることができる。
【００３４】
出力されたトラッキング信号ＴＥはアクチュエータ１０６に入力され、トラッキング信号ＴＥに対応してアクチュエータ１０６がスライダ１０４をトラックに垂直な方向に駆動する。かかる構成により、記録／再生用金属アンテナ１０８ａを微粒子１０２に対して、安定かつ高精度にトラッキングすることができる。
【００３５】
このように、本実施の形態１では、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃがディスク１０１に対して垂直に配置されており、ディスク１０１に対して垂直な偏光の光でプラズモン共鳴を励起する。このため、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃと相互作用するディスク１０１上の面積が狭く、高い分解能を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態１では、複数の導波路１０９を用いて半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃからの光を個別に金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃに入射し、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃに取り付けられた受光素子１１０ａ、ｂ、ｃでそれぞれの金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃの近接場光強度を個別に直接検出する。このため、高精度で高効率なトラッキング信号を得ることができる。
【００３７】
また、本実施の形態１では、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃと微粒子１０２のディスク１０１表面に垂直な方向の距離を変化させることがない。このため、トラックに垂直な方向の変位にのみ依存した安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態１では、スライダ１０４がディスク１０１上を滑走する構成である。このため、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃとディスク１０１表面の距離を複雑な構成を用いずに常に一定値に保つことができる。このため、安定したトラッキングを行うことができる。
【００３９】
なお、本実施の形態１では、情報記録媒体としてディスクを用いたが、スライダがディスク全域を移動する構成であればよく、情報記録媒体の形状は円形に限定されない。
【００４０】
また、本実施の形態１では、ディスクをモータで回転させて、スライダがディスク上を走査する構成としたが、スライダが情報記録媒体全域を移動する構成であれば、図５に示すように、固定された情報記録媒体上をスライダが駆動素子によって駆動され情報記録媒体上全域を走査する構成であっても、本発明の主旨が損なわれるものではない。
【００４１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における光情報記録／再生装置について説明する。
【００４２】
図６は本発明の実施の形態２における光情報記録／再生装置の概略図である。図６において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４３】
図６において、トラック状に並んだ微粒子１０２を有するディスク１０１がモータ１０３に固定されて保持されている。
【００４４】
また、１２４は共鳴素子としての金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃを金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃ間の距離を一定に固定して配置する保持素子としてのスライダである。
【００４５】
共鳴素子である金属アンテナ１２８ｂ、ｃは、情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて、その共鳴状態が変化する。
【００４６】
１３２は金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃをディスク１０１に対して垂直な方向に移動させる素子としてのエアスライダである。１２５はばね素子としてのサスペンションである。スライダ１２４とエアスライダ１３２はサスペンション１２５によってディスク１０１に対向して保持されており、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いてスライダ１２４とディスク１０１の距離が一定になるように保たれている。
【００４７】
以上のように、本実施形態２の光情報記録／再生装置においては、複数の共鳴素子を情報記録媒体に対して垂直な方向に移動させる素子が、ばね素子とスライダとを含んでいる。このとき、スライダと情報記録媒体の間を流れる気流の力により、情報記録媒体とスライダの距離を一定に保持する。
【００４８】
サスペンション１２５はアクチュエータ１０６によってトラックに垂直な方向に駆動される。これにより、駆動素子であるアクチュエータ１０６は、トラッキング信号に応じて保持素子（スライダ１２４）をトラックに垂直な方向に移動させる。ディスク１０１が回転することにより、スライダ１２４はディスク１０１上を走査する。
【００４９】
金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃは、実施の形態１における金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃと同様に、例えば金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどの三角平板であり、三角形の頂点が微粒子１０２表面にもっとも近接するように配置され、プラズモン共鳴が励起されることにより三角形の頂点近傍に強い近接場光を発生する。また、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃと同様に金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃと微粒子１０２表面との距離は数十ｎｍ以下であることが好ましく、数ｎｍであることがより好ましい。
【００５０】
図７ａ、ｂ、ｃにスライダ１２４の斜視図、側面図及び上面図を示す。図７ａ、ｂ、ｃにおいて、スライダ１２４はトラック方向の端面にトラックに垂直な方向に階段状の段差を有する。本実施の形態では、階段状の端面はトラック方向に位置の異なる３つの面を有する構成とした。
【００５１】
１２９は半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃからの光を金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃに個別に導く光学素子としての導波路である。導波路１２９は、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃからの反射光を個別に受光素子１２０ａ、ｂ、ｃに導く導波路でもある。
【００５２】
また、  １２０ａ、ｂ、ｃは金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃの各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子としての受光素子であり、複数の導波路１２９にそれぞれ１つずつ取り付けられており、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃからの反射光をそれぞれ個別に検出する。
【００５３】
以上のように、本実施形態２の光情報記録／再生装置においては、複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子は、複数の受光素子と、複数の共鳴素子からの光を複数の受光素子に導く複数の導波路である。
【００５４】
スライダ１２４の階段状の端面には、それぞれ１つずつ合計３つの金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃが固定されており、複数の導波路１２９により導かれた半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃからの光によりプラズモン共鳴が励起される。非特許文献１（Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ｐｌａｓｍｏｎｓ  ｉｎ  ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｉｌｖｅｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｐａｉｒｓ：  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｓｔｒｏｎｇ  ｉｎｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，  Ｌ．  Ｇｕｎｎａｒｓｓｏｎ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ，  ２００５，  １０９，  １０７９−１０８７）によると、２つの金属粒子間の相互作用は金属粒子間の距離が数十ｎｍ以下であるときに顕著に現れる。そのため、段差の大きさＬを金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃ間の距離がトラック方向に数十ｎｍ以上離れるような値とすることで、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃ間での相互作用を抑制することができ、金属アンテナａ、ｂ、ｃの形状の自由度が高くなる。
【００５５】
一方で、トラックに垂直な方向に対して、トラッキング用金属アンテナ１２８ｂ、ｃは記録／再生用の金属アンテナ１２８ａを中心に、トラックに垂直な方向にそれぞれ距離Ｐだけ離れた位置に配置される。トラック周期（トラックピッチ）をＴｐとし、ＰはＴｐの４分の１とする。このとき金属アンテナ１２８ｂ、ｃのトラックに垂直な方向の距離２Ｐはトラック周期Ｔｐの２分の１に固定される。
【００５６】
図８ａ、ｂ、ｃはそれぞれトラックからの距離に対する金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃからの反射光強度の変化と、トラッキング用受光素子１２０ｂ、ｃからの検出信号ｔｅ１及びｔｅ２の強度変化と、オペアンプ１１１により出力されるｔｅ１とｔｅ２の差としてのトラッキング信号ＴＥの強度変化を示すグラフである。金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃからの反射光強度は金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃで励起されるプラズモン共鳴の大きさにより変化する。プラズモン共鳴が励起されると、入射光のエネルギーがプラズモン共鳴を励起するために消費されるため、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃからの反射光強度は低下する。一般にプラズモン共鳴の共鳴条件は共鳴素子の周囲の媒質の誘電率に大きく依存する。そのため、金属アンテナの形状を、半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃの光の周波数に対して微粒子１０２上にてプラズモン共鳴条件が満たされるように設計すれば、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃからの反射光強度は図８ａに示すようにトラック位置で最小となり、トラック位置からの距離がトラック周期の半分となる位置で最大となる。
【００５７】
受光素子１２０ｂ、ｃの検出信号ｔｅ１、ｔｅ２は演算回路として機能するオペアンプ１１１に入力され、検出信号ｔｅ１とｔｅ２の差がトラッキング信号ＴＥとして出力される。このように、演算回路であるオペアンプ１１１は、複数の共鳴素子（金属アンテナ１２８ｂ、ｃ）の各々の共鳴状態の変化を基にトラッキング信号を得る。
【００５８】
本実施の形態２では、トラッキング用金属アンテナ１２８ｂ、ｃを記録／再生用金属アンテナ１２８ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラッキング周期の４分の１の距離だけ離して設置している。このため、図８ｂ及びｃに示すように、ｔｅ１とｔｅ２の差を最大にすることができ、高精度なトラッキング信号を得ることができる。
【００５９】
出力されたトラッキング信号ＴＥはアクチュエータ１０６に入力され、トラッキング信号ＴＥに対応してアクチュエータ１０６がスライダ１２４をトラックに垂直な方向に駆動する。かかる構成により、記録／再生用金属アンテナ１２８ａを微粒子１０２に対して、安定かつ高精度にトラッキングすることができる。
【００６０】
このように、本実施の形態２では、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いることで、スライダ１２４とディスク１０１が接触することなくディスク１０１上数ｎｍ〜数十ｎｍの位置を走査できるため、ディスク１０１とスライダ１２４が磨耗を起こさずに精密なギャップ制御を行うことができる。
【００６１】
また、本実施の形態２では、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃをトラック方向に位置をずらして配置することで隣接する金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃの間の相互作用を抑制でき、金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃの形状の自由度が高くなる。
【００６２】
さらに、複数の共鳴素子間のトラック方向の位置ずれが、複数の共鳴素子の厚さ以上であっても良い。これにより、複数の共鳴素子間の相互作用をより抑制できる。
【００６３】
さらに、本実施の形態２では、近接場光ではなく反射光を検出することで金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃ直近に微小な受光素子１１０ａ、ｂ、ｃを作製する必要がなくなり作製が容易になる。
【００６４】
また、本実施の形態２では、受光素子１２０ａ、ｂ、ｃが金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃと相互作用することがない。このため、効率よく金属アンテナ１２８ａ、ｂ、ｃとディスク１０１を相互作用させることができ、効率よくトラッキング及び情報の記録／再生を行うことができる。
【００６５】
なお、本実施の形態２では半導体レーザ素子と受光素子のペアが１本の導波路に隣接して配置する構成としたが、例えば、Ｙ字導波路を用いて一方に半導体レーザ素子を配置し、もう一方に受光素子を配置して入射位置と反射光の検出位置を分離する構成にしても本発明の主旨が損なわれるものではない。
【００６６】
また、本実施の形態２では、スライダ端面に階段状の段差を形成して金属アンテナを配置する構成をとったが、金属アンテナが互いに相互作用しないように、トラック方向にずれた構成であれば、例えば図９ａ、ｂに示すような金属アンテナのみがトラック方向にずれた凸型もしくは凹型の構成でもよい。
【００６７】
また、本実施の形態２では、スライダとエアスライダを別々の構成としたが、スライダを大きくして、スライダにディスクに垂直な方向にスライダを駆動するエアスライダの機能を兼ねさせた構成であっても本発明の主旨が損なわれるものではない。
【００６８】
また、実施の形態１及び２では、アクチュエータでサスペンションをトラックに垂直な方向に駆動する構成としたが、図１０に示すようにアクチュエータの代わりにモータを用いて、サスペンションをアームとして回転させ、ハードディスクドライブのようにスライダをトラックに垂直な方向に駆動してもよい。
【００６９】
また、実施の形態１及び２では、情報の記録／再生を行うために微粒子を相変化材料とする構成としたが、例えばＲＯＭのような再生のみを行う光情報再生装置の場合は、微粒子の代わりに、ピットなどの表面形状の凹凸や金属パターンなどを用いてもよい。
【００７０】
また、実施の形態１及び２では、金属アンテナの形状として三角平板を用いたが、その形状は上記の例に特に限定されず、例えば三角平板以外にも図１１ａ乃至ｃに示すような形状も考えられ、微粒子上でプラズモン共鳴し、トラックからの距離に応じて効率よくプラズモン共鳴状態が変化するものであれば、特に限定されるものではない。図１１ａのような四角平板を用いれば、上下対象であるため三角平板と比較して解析が容易である。また、図１１ｂのような円板であればパターンの作製が三角平板に比べて容易である。また、図１１ｃのようなプローブ型の金属アンテナを用いればより効率的にプローブ先端に近接場光を発生させることができる。
【００７１】
また、実施の形態１及び２では、トラッキング用金属アンテナを２つとし、トラックに垂直な方向にトラック周期Ｔｐの２分の１だけずらした構成としたが、トラック位置において複数のトラック用金属アンテナからの検出信号の差が０となり、トラック位置ずれによって検出信号の差が得られるものであれば、金属アンテナの本数及び配置方法は、本実施の形態１及び２として示した構成に特に限定されるものではない。
【００７２】
また、実施の形態１及び２では、導波モード結合を抑制するために複数の導波路を互いに非平行に配置したが、導波モード結合が起こらない構成であれば、複数の導波路を互いに平行に配置しても本発明の主旨が損なわれるものではない。
【００７３】
また、実施の形態１及び２では、半導体レーザ素子と金属アンテナ及び受光素子をスライダの端面に配置する構成としたが、スライダまたはスライダ内部にこれらの素子を配置したり、ワンチップにこれらの素子を集積化して作製したりしてもよく、特に限定されるものではない。
【００７４】
また、実施の形態１及び２では半導体レーザ素子を用いたが、ひとつの光源を導波路により３方向に分離したり、記録／再生用とトラッキング用光源を配置し、トラッキング用光源のみをＹ字導波路で分離したりして金属アンテナに光を入射する構成であっても本発明の主旨が損なわれるものではない。
【００７５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における光情報記録／再生装置について説明する。
【００７６】
図１２は本発明の実施の形態３における光情報記録／再生装置の概略図である。図１２において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７７】
図１２において、２２１は情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体としてのディスクである。２０１はトラックとして機能するディスク２２１に形成されたグルーブであり、情報はグルーブ２０１上に記録されている。
【００７８】
２０２ａ、ｂ、ｃ、ｄは出力波長の異なる複数光源であり、本実施例では例えば２０２ａ、ｂ、ｃ、ｄとして順に７８０ｎｍ、６３０ｎｍ、８３０ｎｍ、４００ｎｍの波長の光を出射する半導体レーザ素子を用いることができ、その偏光は直線偏光とする。半導体レーザ素子２０２ａは情報の記録／再生に用いられ、半導体レーザ素子２０２ｂ、ｃはトラッキング用光源として用られ、半導体レーザ素子２０２ｄはギャップ検出用光源として用いられる。
【００７９】
２２８ａ、ｂ、ｃは、それぞれ半導体レーザ素子２０２ａ、ｂ、ｃの光によりプラズモン共鳴を励起する共鳴素子であり、図１３ａに示すように、例えば金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどの三角平板形状を有する金属アンテナである。金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃはディスク２２１表面に平行に配置されており、ディスク２２１表面に平行な偏光の光が入射することにより、プラズモン共鳴が励起され、三角形の頂点近傍に強い近接場光を発生する。共鳴素子である金属アンテナ２２８ｂ、ｃは、情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて、その共鳴状態が変化する。金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃはそれぞれ半導体レーザ素子２０２ａ、ｂ、ｃの出射光に対してトラック中心上で最大のプラズモン共鳴が得られるように形状または材質が異なる。
【００８０】
また、図１３ｂに示すように、トラッキング用金属アンテナ２２８ｂ、ｃは記録／再生用の金属アンテナ２２８ａを中心に、トラックに垂直な方向にそれぞれ距離Ｐだけ離れた位置に配置される。トラック周期（トラックピッチ）をＴｐとし、ＰはＴｐの４分の１とする。このとき金属アンテナ２２８ｂ、ｃのトラックに垂直な方向の距離２Ｐはトラック周期Ｔｐの２分の１に固定される。
【００８１】
一方、トラック方向には互いに相互作用することを避けるために金属アンテナ２２８ａの頂点と金属アンテナ２２８ｂの底辺がトラック方向に重ならないようにトラック方向にずらして配置されており、同様に金属アンテナ２２８ａの底辺と金属アンテナ２２８ｃの頂点もトラック方向に重ならないようにトラック方向にずらして配置されている。半導体レーザ素子２０２ａ、ｂ、ｃの偏光方向は、共鳴周波数の異なる共鳴素子として機能する金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃの共鳴方向と一致するようにする。
【００８２】
以上のように、本実施形態３の光情報記録／再生装置においては、複数の共鳴素子が共鳴する入射光の偏光方向が情報記録媒体の表面に対して平行、かつ、トラックに対して平行な方向である。このとき、複数の共鳴素子間のトラック方向の位置ずれが、複数の共鳴素子の長さ以上である。
【００８３】
また、図１２において、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７はレンズである。２０８、２０９はハーフミラーである。２１０は波長５００ｎｍ以下の光を反射するダイクロイックミラーである。２１１は半導体レーザ素子２０２ｄの光に対する４分の１波長板である。２１２は半導体レーザ素子２０２ｄの偏光方向と同じ偏光の光を透過する検光子である。２１３は中央部分の光を遮光して周辺部分の光のみを透過する遮光板である。２１４は回折格子である。
【００８４】
２１５ａ、ｂ、ｃは金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃの各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子として機能し、それぞれ金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃからの散乱光を個別に検出する受光素子である。
【００８５】
２１５ｄは金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃとディスク２２１の距離を検出する検出素子として機能する受光素子である。
【００８６】
２１６は底面に金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃが形成された金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃの保持素子としてのソリッドイマージョンレンズである。保持素子であるソリッドイマージョンレンズ２１６は、複数の共鳴素子（金属アンテナ２２８ｂ、ｃ）を、トラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する。
【００８７】
２１７はソリッドイマージョンレンズ２１６とレンズ２０７の位置を相対的に固定して保持するレンズホルダである。
【００８８】
２１８はギャップ信号ＧＴ及びトラッキング信号ＴＥを基にレンズホルダ２１７をトラック方向及びディスク２２１表面に垂直な方向に駆動する駆動素子としてのアクチュエータである。すなわち、駆動素子であるアクチュエータ２１８は、トラッキング信号に応じて保持素子（ソリッドイマージョンレンズ２１６）をトラックに垂直な方向に移動させる。
【００８９】
本実施形態３においては、レンズ２０４、ハーフミラー２０９、レンズ２０７などが、複数の共鳴素子（金属アンテナ２２８ｂ、ｃ）に、光源からの光を導く光学素子として機能する。
【００９０】
本実施の形態３における光情報記録／再生装置の動作について、まず、ギャップ検出方法について説明する。
【００９１】
半導体レーザ素子２０２ｄから出射された光はレンズ２０３によりコリメートされ、ハーフミラー２０８を透過後、４分の１波長板２１１により円偏光に変換され、ダイクロイックミラー２１０により反射されてレンズ２０７とソリッドイマージョンレンズ２１６により集光される。ディスク２２１とソリッドイマージョンレンズ２１６の距離が遠い場合には、ＮＡの高い成分の光はソリッドイマージョンレンズ２１６の底面で全反射される。全反射された光は全反射前に比べて反射面に垂直な偏光の光と反射面に並行な偏光の光の位相がずれるため、レンズ２０７を透過後、ダイクロイックミラー２１０で反射され、再び４分の１波長板２１１を透過後も半導体レーザ素子２０２ｄの出射光と同じ偏光の光を含む。その後、ハーフミラー２０８で反射され、検光子２１２によって半導体レーザ素子２０２ｄの出射光と同じ偏光の光だけが透過され、レンズ２０５により集光されて受光素子２１５ｄにより検出される。一方で、全反射ではない反射により反射されて戻ってくる低ＮＡ成分の光は、反射面に垂直な偏光の光と反射面に平行な偏光の光の位相差が変化しないため、４分の１波長板２１１を２度透過することで偏光方向が半導体レーザ素子２０２ｄの偏光方向に対して９０度傾いた方向になり、偏光子２１２により遮光される。ソリッドイマージョンレンズ２１６とディスク２２１の距離が波長の半分程度まで近づくと、ソリッドイマージョンレンズ２１６底面に発生する近接場光とディスク２２１が相互作用し、高ＮＡ成分の光がソリッドイマージョンレンズ２１６の底面で全反射されずにディスク２２１内に結合する。このため、ソリッドイマージョンレンズ２１６底面における全反射光の強度はソリッドイマージョンレンズ２１６とディスク２２１の距離が近づくにつれ弱くなる。前述した構成により、ソリッドイマージョンレンズ２１６底面にて全反射される光の強度を検出することによってギャップ信号を生成し、アクチュエータ２１８に入力することでギャップ制御を行う。
【００９２】
このように、本実施形態３の光情報記録／再生装置においては、アクチュエータ２１８は、複数の共鳴素子を情報記録媒体に対して垂直な方向に移動させる。このとき、本実施形態３の光情報記録／再生装置においては、複数の共鳴素子と情報記録媒体の距離を検出する第２の検出素子からの検出信号に応じて、駆動素子を駆動し、複数の共鳴素子と情報記録媒体の距離を一定に保持する。
【００９３】
続いて、トラッキング検出および情報の記録／再生方法について説明する。
【００９４】
半導体レーザ素子２０２ａ、ｂ、ｃから出射された光はレンズ２０４によりコリメートされ、ハーフミラー２０９で反射された後にレンズ２０７とソリッドイマージョンレンズ２１６により集光され、ソリッドイマージョンレンズ底面に形成された金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃに入射され対応する金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃにプラズモン共鳴を励起する。励起されたプラズモン共鳴はそれぞれ対応する波長の散乱光を発生し、散乱光はソリッドイマージョンレンズ２１６とレンズ２０７によってコリメートされ、ハーフミラー２０９を透過後、遮光板２１３を透過する。遮光板２１３は中央部分が遮光されており、反射された入射光を含む中央部分の光を遮光することで、周辺部分を形成している散乱光のみを透過する。遮光板２１３を透過後、散乱光は回折格子２１４により、波長ごとに異なる角度に回折され、レンズ２０６で対応する受光素子２１５ａ、ｂ、ｃに集光されて検出される。
【００９５】
以上のように、本実施形態３においては、光源が、波長の異なる複数の光源である。また、複数の共鳴素子が、それぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子からなる。このとき、複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子が、複数の受光素子と、複数の共鳴素子からの周波数の異なる光を分離して対応する複数の受光素子に導く第２の光学素子（回折格子２１４）である。
【００９６】
金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃからの散乱光強度は図１４ａに示すようにトラック位置で最大となり、トラック位置からの距離がトラック周期の半分となる位置で最小となる。受光素子２１５ａの検出信号は再生信号として利用される。
【００９７】
受光素子２１５ｂ、ｃの検出信号ｔｅ１、ｔｅ２は図１４ｂのように変化するので、演算回路として機能するオペアンプ１１１に入力することで、トラックからの距離に対して検出信号ｔｅ１とｔｅ２の差がトラッキング信号ＴＥとして図１４ｃに示すように出力される。このように、演算回路であるオペアンプ１１１は、複数の共鳴素子（金属アンテナ２２８ｂ、ｃ）の各々の共鳴状態の変化を基にトラッキング信号を得る。
【００９８】
本実施の形態３では、トラッキング用金属アンテナ２２８ｂ、ｃを記録／再生用金属アンテナ２２８ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラッキング周期の４分の１の距離だけ離して設置しているため、ｔｅ１とｔｅ２の差を最大にすることができ、高精度なトラッキング信号を得ることができる。
【００９９】
このように、本実施の形態３では、波長の違いを利用して金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃの個々の共鳴状態を検出する。このため、光源、検出素子、導波路、共鳴素子を微小領域に集積化する必要がなく、デバイスの作製が容易である。
【０１００】
また、本実施の形態３では、金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃがディスク２２１表面に対して平行になるように配置し、ディスク２２１表面に平行な偏光方向を持つ入射光でプラズモン共鳴を励起する。このため、金属アンテナ２２８ａ、ｂ、ｃをディスクに対して垂直に保持する必要がなく、作製が容易である。
【０１０１】
また、本実施の形態３では、ディスク２２１にグルーブ２０１を形成している。このため、微粒子を配列した情報記録媒体と比較して大きなトラッキング信号が得られる。
【０１０２】
さらに、本実施の形態３では、反射光の強度の変化を検出してギャップ制御を行う。このため、従来の光ピックアップに用いられていた技術の応用が容易であると同時に、リムーバブルな情報記録媒体への応用の可能性もあるという利点がある。
【０１０３】
なお、本実施の形態３では、情報記録媒体としてトラックを有するディスクを用いる構成としたが、トラックを形成する代わりに実施の形態１及び２で用いたような微粒子がトラック状に配置された構成を用いても良い。
【０１０４】
また、本実施の形態３では、金属アンテナの形状として三角平板を用いたが、その形状は上記の例に特に限定されず、例えば三角平板以外にも図１５ａ乃至ｃに示すような形状も考えられ、トラック上でプラズモン共鳴し、トラックからの距離に応じて効率よくプラズモン共鳴状態が変化するものであれば、特に限定されるものではない。図１５ａのような扇板では三角平板に比べて底辺部分での寄生光の影響が緩和される。また、図１５ｂのようなボウタイ型では、金属アンテナの頂点が向かい合っている部分において、三角平板と比べて効率よく近接場光を発生させることができる。また、図１５ｃのようなナノビーク構造を用いれば、三次元的に近接場光を集光することができ、効率よく近接場光を発生させることができる。
【０１０５】
また、本実施の形態３では、記録／再生用金属アンテナをトラッキング用金属アンテナの中央に配置する構成としてが、例えば図１６ａに示すような構成を用いて、記録／再生用金属アンテナを独立させ、トラッキング用金属アンテナが近づくように配置してもよい。図１６ａのような構成では、トラッキング用アンテナの相対距離が近づくため、トラッキング精度が向上する。
【０１０６】
また、本実施の形態３では、金属アンテナをすべて同じ向きに配置する構成としたが、図１６ｂに示すようなトラッキング用金属アンテナがトラック方向に対して反対を向いており、トラッキング用金属アンテナのトラック方向の頂点の位置が近づくような構成としてもよい。図１６ｂのような構成では、トラッキング用アンテナのトラック方向の検出位置が一致しているため、トラッキング精度が向上する。
【０１０７】
また、本実施の形態３では、金属アンテナの共鳴状態を散乱光の波長の違いを用いて分離する構成としたが、図１６ｃに示すように、記録／再生用金属アンテナとトラッキング用金属アンテナの向きが互いに直交するように配置し、記録／再生用金属アンテナとトラッキング用金属アンテナの散乱光を偏光方向の違いを用いて分離する構成としても良い。図１６ｃのような構成を用いれば、波長の異なる光源の数を減らすことができる。
【０１０８】
以上、実施の形態１、実施の形態２、および、実施の形態３において説明した記録／再生装置の主な構成を下記に示す。
【０１０９】
実施の形態１、実施の形態２、および、実施の形態３において説明した記録／再生装置は、情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体の記録／再生を行う装置において、情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する少なくとも２つ以上の共鳴素子と、複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、光源と、複数の共鳴素子に光源からの光を導く光学素子と、複数の共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子と、共鳴状態の変化を基にトラッキング信号を得る演算回路と、トラッキング信号に応じて保持素子をトラックに垂直な方向に移動させる駆動素子と、を備えている。
【０１１０】
以上のように、記録／再生装置は、トラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ前記複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する構成である。これにより、相互作用により複数の共鳴素子と情報との相対的な位置が変化することがない。このため、トラック位置からの変位にのみ依存した安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができるという効果を有する。さらに、共鳴状態は共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応する。このため、情報が表面形状変化を伴わない情報であっても安定かつ高精度にトラッキングすることができるという効果を有する。
【０１１１】
また、記録／再生装置は、複数の共鳴素子の共鳴状態の変化を複数の検出素子で個別に検出して出力し、検出信号の差をトラッキング信号として出力する。これにより、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小なトラッキング位置ずれに対して変調度の高いトラッキング信号が得られる。このため、安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができるという効果を有する。
【０１１２】
（実施の形態４）
次に、本発明のトラッキング方法について実施の形態１における光情報記録／再生装置を用いて説明する。
【０１１３】
図１７は本発明の実施の形態１におけるトラッキング方法のフローチャートを示している。
【０１１４】
図１７のフローチャートに沿って実施の形態１におけるトラッキング方法を説明する。
【０１１５】
第１のステップ３０１では、共鳴素子としての金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃに光源である半導体レーザ素子１０７ａ、ｂ、ｃからの光を入射してプラズモン共鳴を励起する。金属アンテナａ、ｂ、ｃは微粒子上でプラズモン共鳴条件が満たされるように設計されており、トラック位置からのずれが大きくなるにつれてプラズモン共鳴が弱まる。
【０１１６】
第２のステップ３０２では、金属アンテナ１０８ａ、ｂ、ｃの周辺に発生する近接場光を受光素子１１０  ａ、ｂ、ｃで個別に検出して再生信号及びｔｅ１、ｔｅ２を出力する。プラズモン共鳴により発生する近接場光の強度はプラズモン共鳴が強いほど大きくなる。このため、金属アンテナ１０８周辺に発生する近接場光の強度を受光素子１１０ａ、ｂ、ｃで個別に検出することで、個々の金属アンテナａ、ｂ、ｃの共鳴状態の変化を検出することができる。プラズモン共鳴により発生する近接場光の強度は、トラックからの距離に対して図４ａのような変化を示し、トラック位置で最大値をとり、トラック位置からトラック周期Ｔｐの半分だけ離れた位置で最小値をとる。実施の形態１では、トラッキング用金属アンテナ１０８ｂ、ｃを記録／再生用金属アンテナ１０８ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラッキング周期の４分の１の距離だけ離して設置しているため、図４ｂに示すように受光素子ｂ、ｃの検出信号ｔｅ１及びｔｅ２が得られる。
【０１１７】
第３のステップ３０３では、検出信号ｔｅ１及びｔｅ２を演算回路としてのオペアンプ１１１に入力し、ｔｅ１とｔｅ２の差を増幅してトラッキング信号ＴＥとして出力する。実施の形態１の構成では、トラッキング用金属アンテナ１０８ｂ、ｃを記録／再生用金属アンテナ１０８ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラッキング周期Ｔｐの４分の１だけ離して設置している。このため、トラック位置からの位置ずれがトラック周期Ｔｐの４分の１となる位置でトラッキング信号ＴＥは最大もしくは最小の値をとり、トラック位置からの位置ずれがトラック周期Ｔｐの２分の１となる位置で０となる。
【０１１８】
第４のステップ３０４では、得られたトラッキング信号ＴＥをアクチュエータ１０６に入力し、トラッキング信号ＴＥに応じてサスペンション１０５を駆動してスライダ１０４をトラックに垂直な方向に移動させる。実施の形態１では、トラッキング信号ＴＥが正の値の場合はスライダ１０４が金属アンテナ１０８ｂの方へ移動するようにサスペンション１０５を駆動し、また、トラッキング信号ＴＥが負の値の場合はスライダ１０４が金属アンテナ１０８ｃの方へ移動するようにサスペンション１０５を駆動する。
【０１１９】
上記ステップ３０２乃至３０４を繰り返すことにより、記録／再生用金属アンテナ１０８ａを微粒子１０２に対して、常に安定かつ高精度にトラッキングすることができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態４では、受光素子からの検出信号ｔｅ１、ｔｅ２の差をオペアンプで増幅してトラッキング信号ＴＥを作成したが、オペアンプからの出力をローパスフィルタに入力することで高周波成分を除去して、ｔｅ１及びｔｅ２の差の平均値をトラッキング信号ＴＥとして用いてもよい。
【０１２１】
以上のように、本実施形態４のトラッキング方法は、情報が列状に記録されたトラックを有する情報記録媒体の記録／再生を行う装置におけるトラッキング方法である。当該記録／再生を行う装置は、情報記録媒体と相互作用しトラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する少なくとも２つ以上の共鳴素子と、複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、光源と、を備える。このとき、本実施形態４のトラッキング方法は、複数の共鳴素子に光源からの光を入射するステップと、複数の共鳴素子の共鳴状態の変化を個別に検出して、検出信号として出力するステップと、検出信号の差をトラッキング信号として出力するステップと、トラッキング信号に応じて保持素子をトラックに垂直な方向に移動させるステップと、を包含する。
【０１２２】
以上のように、記録／再生を行う装置は、トラックからの距離に応じて共鳴状態の変化する複数の共鳴素子をトラックに垂直な方向に位置をずらし、かつ前記複数の共鳴素子間の距離を一定に固定して配置する構成である。これにより、相互作用により複数の共鳴素子と情報との相対的な位置が変化することがない。このため、トラック位置からの変位にのみ依存した安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができるという効果を有する。さらに、共鳴状態は共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応する。このため、情報が表面形状変化を伴わない情報であっても安定かつ高精度にトラッキングすることができるという効果を有する。
【０１２３】
また、本実施形態４のトラッキング方法では、複数の共鳴素子の共鳴状態の変化を複数の検出素子で個別に検出して出力し、検出信号の差をトラッキング信号として出力する。これにより、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小なトラッキング位置ずれに対して変調度の高いトラッキング信号が得られる。このため、安定かつ高精度なトラッキング信号を得ることができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明にかかる光情報記録／再生装置は、回折限界を超えた高密度光情報記録／再生装置において高精度にトラッキング制御を行うことが可能になり、高密度大容量光情報記録／再生装置の実現に有用である。こうした高密度大容量光情報記録／再生装置は、光ディスクプレーヤ／レコーダ、コンピュータ、データサーバなど多くの用途に応用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０１，２２１    ディスク
１０２    微粒子
１０４，１２４    スライダ
１３２    エアスライダ
１０５，１２５    サスペンション
１０６，２１８    アクチュエータ
１０７ａ，ｂ，ｃ，２０２ａ，ｂ，ｃ    半導体レーザ素子
１０８ａ，ｂ，ｃ，１２８ａ，ｂ，ｃ，２２８ａ，ｂ，ｃ    金属アンテナ
１０９，１２９    導波路
１１０ａ，ｂ，ｃ，１２０ａ，ｂ，ｃ，２１５ａ，ｂ，ｃ，ｄ    受光素子
１１１    オペアンプ
２０１    グルーブ
２１３    遮光板
２１４    回折格子
２１６    ソリッドイマージョンレンズ
【図１】
2014112453.tif 000003
【図２】
2014112453.tif 000004
【図３】
2014112453.tif 000005
【図４】
2014112453.tif 000006
【図５】
2014112453.tif 000007
【図６】
2014112453.tif 000008
【図７】
2014112453.tif 000009
【図８】
2014112453.tif 000010
【図９】
2014112453.tif 000011
【図１０】
2014112453.tif 000012
【図１１】
2014112453.tif 000013
【図１２】
2014112453.tif 000014
【図１３】
2014112453.tif 000015
【図１４】
2014112453.tif 000016
【図１５】
2014112453.tif 000017
【図１６】
2014112453.tif 000018
【図１７】
2014112453.tif 000019
【図１８】
2014112453.tif 000020
【図１９】
2014112453.tif 000021
【図２０】
2014112453.tif 000022