(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光を出射する光源と、
対象物体に近接して配置され、前記対象物体との間でプラズモン共鳴を引き起こす散乱体と、
前記出射光を前記散乱体へ導き、前記散乱体から反射した第１反射光を生じさせる導光部と、
前記第１反射光の位相の状態を検出する検出部と、を備え、
前記導光部は、前記出射光を前記対象物体へ導き、前記対象物体から反射した第２反射光を生じさせ、
前記検出部は、前記第２反射光の位相の状態を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記プラズモン共鳴の強度は、前記対象物体の状態に応じて変化し、
前記位相の前記状態は、前記プラズモン共鳴の前記強度の変化に応じて変化することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記対象物体は、情報記録媒体上に形成された構造体であり、
記録動作を受けた前記構造体は記録状態となり、前記記録動作を受けない前記構造体は、未記録状態となり、
前記プラズモン共鳴の前記強度は、前記構造体が前記記録状態であるか前記未記録状態であるかに応じて変化し、
前記検出部は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記構造体が前記記録状態であるか前記未記録状態であるかを検出する
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
参照光を生成する参照光生成部を更に備え、
前記検出部は、前記参照光及び前記第１反射光を干渉させ、干渉光を生成する干渉光学系と、前記干渉光を検出する受光部と、を含み、
前記受光部は、前記干渉光に応じた出力信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記第１反射光と前記第２反射光とを合成し、合成波を生成する合成部と、前記合成波の光軸の傾斜量を検出する傾斜検出部と、を含み、
該傾斜検出部は、前記傾斜量に基づいて、前記位相の前記状態を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項６】
前記構造体は、結晶状態と非結晶状態との間で相変化する相変化材料を含み、
前記結晶状態及び前記非結晶状態のうち一方は、前記記録状態に対応し、他方は、前記未記録状態に対応する
請求項３に記載の検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出装置と、
情報記録媒体を駆動する駆動部と、
前記検出装置が出力した出力信号に応じて、前記駆動部及び前記検出装置を制御する制御部と、を備える
駆動装置。
【請求項８】
請求項３又は６に記載の検出装置を備え、
前記検出装置を用いて、前記構造体が前記記録状態であるか前記未記録状態であるかを検出することによって、前記情報記録媒体に記録された情報を再生する
情報再生装置。
【請求項９】
請求項２に記載の検出装置を備え、
前記プラズモン共鳴の前記強度は、前記対象物体の形状に応じて変化し、
前記検出装置は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記対象物体の前記形状を検出する
センサ。
【請求項１０】
請求項２に記載の検出装置を備え、
前記プラズモン共鳴の前記強度は、前記対象物体が特定の材料を含むか否かに応じて変化し、
前記検出装置は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記対象物体が前記特定の材料を含むか否かを検出する
センサ。
【請求項１１】
前記検出装置は、ホモダイン法に従って、前記位相の前記状態に応じた出力信号を出力する
請求項９又は１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
出射光を出射する工程と、
前記出射光を対象物体に近接して配置された散乱体に導き、前記散乱体に前記出射光を反射させ、第１反射光を生成する工程と、
前記出射光を前記対象物体へ導き、前記対象物体から反射した第２反射光を生成する工程と、
前記対象物体と前記散乱体との間でのプラズモン共鳴に応じた前記第１反射光及び前記第２反射光の位相の状態を検出する工程と、を含む
検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズモン共鳴を利用し、物性や形状といった様々な特性の検出を可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズモンは、金属といった材料中の自由電子の振動量子である。例えば、光が、ナノスケールの微小金属（金属ナノ構造体）に照射されるならば、光は、金属中の自由電子の集団振動を引き起こす。この結果、プラズモンが励起される。【０００３】
プラズモンの励起の結果、局所的に高い強度を有する電磁場が発生する。プラズモンの励起によって生ずる電磁場のエネルギは、様々な用途に潜在的に利用され得る。【０００４】
潜在的な用途として、情報を非常に高密度で光学的に記録を行う技術が例示される（特許文献１を参照）。上述の如く、散乱体に入射された光は、局在プラズモンを励起する。局在プラズモンの励起の結果、散乱体の近傍の光電場は、局所的に増強される。散乱体の近傍の光を利用して、回折限界を超えたナノメートルオーダの微小領域に情報が記録される。【０００５】
図２６は、特許文献１に開示された従来の光ピックアップ装置９００の概略図である。図２６を参照して、従来の光ピックアップ装置９００が説明される。【０００６】
光ピックアップ装置９００は、プラズモンを用いて、記録媒体９１０に情報を記録し、又は、記録媒体９１０から情報を再生する。光ピックアップ装置９００は、レーザ光源９２０と、ミラー９３０と、レンズ９４０と、基板９５０と、散乱体９６０と、を備える。レーザ光源９２０は、レーザ光ＬＢをミラー９３０に向けて出射する。ミラー９３０は、レンズ９４０に向けてレーザ光ＬＢを反射させる。レンズ９４０は、基板９５０に向けて、レーザ光ＬＢを集光する。【０００７】
基板９５０は、レーザ光ＬＢに対して透明な材料から形成される。基板９５０は、レンズ９４０に対向する第１対向面９５１と、記録媒体９１０に対向する第２対向面９５２と、を含む。散乱体９６０は、第２対向面９５２に形成される。レンズ９４０を通過したレーザ光ＬＢは、第１対向面９５１を通過し、散乱体９６０に集光される。【０００８】
基板９５０は、記録媒体９１０上を移動する。散乱体９６０は、第２対向面９５２に埋設される。この結果、散乱体９６０は、記録媒体９１０上での基板９５０の移動を妨げない。特許文献１によれば、基板９５０の第２対向面９５２には、直径約５０ｎｍ、深さ約１００ｎｍの円柱状の穴が形成される。散乱体９６０は、円柱状の穴に埋め込まれた金である。【０００９】
光ピックアップ装置９００は、レンズ９４０を基板９５０に対して離接させるための位置調整機構（図示せず）を備える。位置調整機構は、レンズ９４０を上下に微動させる。レーザ光ＬＢの焦点が、散乱体９６０の中心に一致するように、位置調整機構は、レンズ９４０の位置を調整並びに固定する。【００１０】
レンズ９４０に対する適切な位置調整の下、レーザ光ＬＢが散乱体９６０に入射されるならば、散乱体９６０で局在プラズモンが励起される。この結果、散乱体９６０の近傍において、光電場の強度が増強される。【００１１】
特許文献１によれば、散乱体９６０は、円柱形状の微小な金属である。散乱体９６０の底面は、記録媒体９１０に対向する第２対向面９５２に対して略面一である。したがって、増強された光電場は、散乱体９６０の底面に略等しい領域（即ち、直径約５０ｎｍの円形領域）で広がる。【００１２】
光ピックアップ装置９００は、記録装置又は再生装置に搭載されることができる。記録装置又は再生装置は、散乱体９６０と記録媒体９１０との間の距離を制御する機能を有してもよい。散乱体９６０が記録媒体９１０から所定の距離になるまで接近されるならば、増強された光電場の領域のスポット径に相当する領域において、情報（以下、スポット情報と称される）が記録される。【００１３】
記録媒体９１０に記録されたスポット情報を再生するために、記録動作に用いられた光よりも小さな強度の光が用いられる。光ピックアップ装置９００は、散乱体９６０から反射した反射光或いは散乱体９６０を透過した透過光を検出する。この結果、回折限界以下の微小領域に書き込まれた情報が再生される。【００１４】
局在プラズモン共鳴が引き起こされる条件を満たすために、図２６に示される従来の光ピックアップ装置９００に利用される散乱体９６０の寸法は、レーザ光ＬＢの波長以下に設計される。散乱体９６０は、数百ｎｍ以下の大きさになるので、記録された情報を再生するのに用いられる再生光（散乱体９６０から反射した反射光或いは散乱体９６０を透過した透過光）は、非常に微弱となる。したがって、従来の光ピックアップ装置９００は、微弱な再生光を検出するための非常に高感度な光検出器を必要とする。【００１５】
高感度な光検出器として、光電子倍増管やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）といった光学装置が例示される。光電子倍増管に関して、大きすぎる素子サイズが課題となる。したがって、光電子倍増管を用いて、実用的な光ピックアップ装置を製造することは物理的に困難である。加えて、光電子倍増管の素子は高価であるので、製造コストの観点からも、実用的な光ピックアップ装置を製造することは困難である。アバランシェフォトダイオードが用いられるならば、素子の温度ドリフトを低減させるための温度制御系や高電圧を取り扱うための制御回路が必要とされる。結果として、アバランシェフォトダイオードの使用は、再生光の検出システムを複雑化する。【００１６】
上述の如く、レンズ９４０は、散乱体９６０に向けて集光し、集光スポットを作り出す。光の回折限界のため、レンズ９４０は、光の波長よりも小さな集光スポットを形成することは原理的にできない。したがって、集光スポットは、散乱体９６０よりも大きくなる。【００１７】
散乱体９６０より大きな集光スポットの結果、レンズ９４０が散乱体９６０に集光したとしても、散乱体９６０からはみ出る光成分が発生することとなる。散乱体９６０からはみ出た光成分は、散乱体の周囲で散乱又は反射する。したがって、信号再生のために用いられる散乱体９６０からの反射光に、散乱体９６０からはみ出た光成分がノイズ光として重畳されることもある。上述の如く、再生光は非常に微弱であり、且つ、ノイズ光が重畳されるので、プラズモンを利用した従来の光ピックアップ装置９００を用いて、信号雑音比（ＳＮ比）において優れた再生信号を得ることは非常に困難である。【００１８】
上述の課題は、プラズモン共鳴を利用した様々な装置にも共通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−８２３５号公報
【発明の概要】
【００２０】
本発明は、ノイズからの影響をほとんど受けることなく対象物体の状態を検出することを可能にする技術を提供する。
【００２１】
本発明の一局面に係る検出装置は、出射光を出射する光源と、対象物体に近接して配置され、前記対象物体との間でプラズモン共鳴を引き起こす散乱体と、前記出射光を前記散乱体へ導き、前記散乱体から反射した第１反射光を生じさせる導光部と、前記第１反射光の位相の状態を検出する検出部と、を備える。
【００２２】
本発明の他の局面に係る情報再生装置は、上述の検出装置を備える。情報再生装置は、該検出装置を用いて、構造体が記録状態であるか未記録状態であるかを検出することによって、前記情報記録媒体に記録された情報を再生する。
【００２３】
本発明の他の局面に係る駆動装置は、上述の検出装置と、情報記録媒体を駆動する駆動部と、前記検出装置が出力した出力信号に応じて、前記駆動部及び前記検出装置を制御する制御部と、を備える。
【００２４】
本発明の他の局面に係るセンサは、上述の検出装置を備える。プラズモン共鳴の前記強度は、対象物体が特定の材料を含むか否かに応じて変化する。前記検出装置は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記対象物体が前記特定の材料を含むか否かを検出する。
【００２５】
本発明の他の局面に係るセンサは、上述の検出装置を備える。プラズモン共鳴の前記強度は、対象物体の形状に応じて変化する。前記検出装置は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記対象物体の前記形状を検出する。
【００２６】
本発明の他の局面に係る検出方法は、出射光を出射する工程と、前記出射光を対象物体に近接して配置された散乱体に導き、前記散乱体に前記出射光を反射させ、第１反射光を生成する工程と、前記対象物体と前記散乱体との間でのプラズモン共鳴に応じた前記第１反射光の位相の状態を検出する工程と、を含む。
【００２７】
本発明は、ノイズからの影響をほとんど受けることなく対象物体の状態を検出することを可能にする。
【００２８】
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に従う検出装置の概略図である。
【図２】第２実施形態に従う検出装置として例示される光ピックアップ装置の概略図である。
【図３】例示的な散乱体の概略的な斜視図である。
【図４】図３に示される散乱体の長さの変化に応じた反射光の位相変化と散乱体での光強度のピーク値の変化とを表すグラフである。
【図５】導光部として例示される集光光学系の概略図である（第３実施形態）。
【図６】導光部として例示される他の集光光学系の概略図である（第４実施形態）。
【図７】例示的な散乱体の概略的な斜視図である（第５実施形態）。
【図８】他の例示的な散乱体の概略的な斜視図である（第５実施形態）。
【図９】更に他の例示的な散乱体の概略的な斜視図である（第５実施形態）。
【図１０】第６実施形態に従う検出装置として例示される光ピックアップ装置の概略図である。
【図１１】図１０に示される光ピックアップ装置の散乱体の概略図である。
【図１２】図１０に示される光ピックアップ装置とともに用いられる記録媒体上の例示的な記録パターンの概略図である。
【図１３】散乱体からの反射光の位相と散乱体の長さとの間の関係を表す概略的なグラフである。
【図１４】第７実施形態に従う検出装置として例示される光ピックアップ装置の概略図である。
【図１５Ａ】図１４に示される光ピックアップ装置中で生成される合成波の光軸の傾斜量の検出技術の概略図である。
【図１５Ｂ】図１４に示される光ピックアップ装置中で生成される合成波の光軸の傾斜量の検出技術の概略図である。
【図１６Ａ】図１５Ａに示される合成波の集光スポットの概略図である。
【図１６Ｂ】図１５Ｂに示される合成波の集光スポットの概略図である。
【図１７】第８実施形態に従う検出装置として例示される光ピックアップ装置の概略図である。
【図１８Ａ】散乱体及び記録媒体の概略的な正面図である。
【図１８Ｂ】散乱体及び記録媒体の概略的な側面図である。
【図１９】第９実施形態に従う検出装置として例示される光ピックアップ装置の概略図である。
【図２０】第１０実施形態に従う駆動装置として例示される光ディスクドライブ装置の概略図である。
【図２１】第１１実施形態に従う駆動装置として例示される光ディスクドライブ装置の概略図である。
【図２２】第１２実施形態に従う例示的な光情報処理装置の概略図である。
【図２３】第１３実施形態に従う例示的な情報再生装置の概略図である。
【図２４】第１４実施形態に従う例示的なセンサの概略図である。
【図２５】図２４に示される用途とは異なる用途に用いられるセンサの概略図である。
【図２６】従来の光ピックアップ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
プラズモン共鳴を利用した様々な装置が図面を参照して説明される。尚、以下に説明される実施形態において、同様の構成要素に対して同様の符号が付されている。また、装置の概念の明瞭化のため、必要に応じて、重複する説明は省略される。図面に示される構成、配置或いは形状並びに図面に関連する記載は、単に本実施形態の原理を容易に理解させることを目的とする。したがって、本実施形態の原理は、これらに何ら限定されるものではない。
【００３１】
＜第１実施形態＞
（検出装置）
図１は、検出装置１００の概略図である。図１を参照して、検出装置１００が説明される。
【００３２】
検出装置１００は、対象物体ＴＯの近傍で生じたプラズモン共鳴を利用して様々な特性を検出することができる。対象物体ＴＯが、情報が記録された記録媒体であるならば、検出装置１００は、記録媒体から情報を検出及び再生することができる。検出装置１００は、対象物体ＴＯの検査に用いられてもよい。検出装置１００は、対象物体ＴＯが特定の材料を含有するか否かを検出するために用いられてもよい。代替的に、検出装置１００は、対象物体ＴＯの形状を検出するために用いられてもよい。例えば、検出装置１００は、対象物体ＴＯの表面の形状的な特性を正確に検出することができる。
【００３３】
検出装置１００は、光源１１０と、導光部１２０と、散乱体１３０と、検出部１４０と、を備える。本実施形態において、光源１１０は、レーザ光ＬＢを出射する。代替的に、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間でプラズモン共鳴を引き起こすことができる光を出射することができる光学素子が光源１１０として用いられてもよい。本実施形態において、レーザ光ＬＢは、出射光として例示される。
【００３４】
光源１１０は、導光部１２０に向けてレーザ光ＬＢを出射する。導光部１２０は、散乱体１３０へレーザ光ＬＢを導く。導光部１２０は、コリメートレンズ、ミラーや対物レンズユニットを用いて形成された光学系であってもよい。代替的に、導光部１２０は、導波路や、レーザ光ＬＢを散乱体１３０に向けて案内することができる他の光学的構造体であってもよい。
【００３５】
散乱体１３０は、対象物体ＴＯに近接して配置される。本実施形態において、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間の距離は、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間でプラズモン共鳴が生ずるように設定される。導光部１２０が、レーザ光ＬＢを散乱体１３０へ導くと、対象物体ＴＯと散乱体１３０との間で、プラズモン共鳴が引き起こされる。散乱体１３０は、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。本実施形態において、反射光ＲＦ１は、第１反射光として例示される。
【００３６】
検出部１４０は、反射光ＲＦ１を受光し、反射光ＲＦ１の位相の状態を検出する。検出部１４０は、位相の変化を、位相の状態として検出してもよい。代替的に、検出部１４０は、所定の閾値よりも大きな或いは小さな位相の値を、位相の状態として検出してもよい。反射光ＲＦ１の位相の状態は、プラズモン共鳴の強度の変化に応じて変動する。プラズモン共鳴の強度は、対象物体ＴＯの状態に応じて変化する。したがって、検出装置１００は、反射光ＲＦ１の位相の状態を検出することによって、対象物体ＴＯの状態に関する情報を取得することができる。
【００３７】
検出部１４０は、干渉光学系を含んでもよい。干渉光学系は、光源１１０から出射されたレーザ光ＬＢの一部を分離し、参照光を生成してもよい。干渉光学系は、参照光と散乱体１３０からの反射光ＲＦ１とを干渉させ、干渉光を生成してもよい。検出部１４０は、干渉光を受ける受光部を含んでもよい。受光部は、干渉光を検出し、反射光ＲＦ１の位相の状態を見極めてもよい。受光部は、反射光ＲＦ１の位相の状態に応じた出力信号を生成及び出力してもよい。したがって、検出装置１００は、干渉光学系から得られた干渉光を検出することによって、反射光ＲＦ１の位相の状態に関する情報を取得することができる。
【００３８】
検出部１４０が、干渉光学系及び受光部を備えるならば、検出装置１００は、干渉光の強度の変化に基づいて、反射光ＲＦ１の位相の状態を、精度よく且つ容易に検出することができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
（光ピックアップ装置の構成）
図２は、検出装置として例示される光ピックアップ装置２００の概略図である。光ピックアップ装置２００は、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００の原理に従って、構築されている。図１及び図２を参照して、光ピックアップ装置２００が説明される。
【００４０】
光ピックアップ装置２００は、レーザ光源２１０と、コリメートレンズ２２１と、ミラー２２２と、集光レンズ２２３と、受光素子２２４と、ビームスプリッタ２２５と、ミラー２２６と、検出レンズ２４８と、光検出素子２４９と、信号処理部２５０と、対物レンズユニット２６０と、を備える。対物レンズユニット２６０は、対物レンズ２２９と、基板２７０と、基板２７０に取り付けられた散乱体２３０と、を含む。レーザ光源２１０は、第１実施形態に関連して説明された光源１１０に対応する。対物レンズ２２９は、第１実施形態に関連して説明された導光部１２０に対応する。図２に示される散乱体２３０は、図１を参照して説明された散乱体１３０に対応する。検出レンズ２４８及び光検出素子２４９は、第１実施形態に関連して説明された検出部１４０に対応する。
【００４１】
本実施形態において、光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭに記録された情報を再生する。或いは、光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭに情報を光学的に記録することができる。記録媒体ＲＭは、第１実施形態に関連して説明された対象物体ＴＯに対応する。
【００４２】
レーザ光源２１０は、レーザ光ＬＢをコリメートレンズ２２１に向けて出射する。本実施形態において、レーザ光ＬＢは、出射光として例示される。
【００４３】
コリメートレンズ２２１は、レーザ光ＬＢを平行光にする。その後、レーザ光ＬＢは、ミラー２２２に向かう。ミラー２２２は、レーザ光ＬＢの一部をビームスプリッタ２２５に向けて反射する。ミラー２２２は、レーザ光ＬＢの他の一部を透過させる。ミラー２２２を透過したレーザ光ＬＢは、集光レンズ２２３によって、受光素子２２４に集光される。受光素子２２４は、受光に応じて、信号を出力する。受光素子２２４が出力した信号は、光ピックアップ装置２００の駆動制御に用いられてもよい。
【００４４】
ミラー２２２によって反射されたレーザ光ＬＢは、ビームスプリッタ２２５に入射する。ビームスプリッタ２２５は、レーザ光ＬＢの一部をミラー２２６に向けて反射させ、参照光ＲＬを生成する。ビームスプリッタ２２５は、レーザ光ＬＢの他の一部を透過させる。本実施形態において、ビームスプリッタ２２５は、参照光生成部として例示される。
【００４５】
本実施形態において、レーザ光ＬＢの一部が、参照光として利用される。代替的に、参照光の生成に専ら用いられる光源が用意されてもよい。したがって、参照光生成部は、導光部１２０の一部として形成されてもよく、或いは、導光部１２０とは異なる光学系として形成されてもよい。
【００４６】
ビームスプリッタ２２５を透過したレーザ光ＬＢは、対物レンズ２２９に入射する。基板２７０は、対物レンズ２２９に対向する第１対向面２７１と、第１対向面２７１とは反対側の第２対向面２７２と、を含む。第２対向面２７２は、記録媒体ＲＭに対向する。散乱体２３０は、第２対向面２７２に取り付けられる。対物レンズ２２９は、散乱体２３０に向けてレーザ光ＬＢを集光する。
【００４７】
散乱体２３０は、金、銀、プラチナ、アルミニウム、クロムといった金属材料であってもよい。代替的に、散乱体２３０は、金、銀、プラチナ、アルミニウム、クロムといった金属材料を含有する合金であってもよい。更に代替的に、散乱体２３０は、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブ、又は、記録媒体ＲＭと協働してプラズモン共鳴を発生させることができる他の材料から形成されてもよい。
【００４８】
本実施形態において、第２対向面２７２に穴部が穿設される。散乱体２３０は、第２対向面２７２に形成された穴部に埋設される。この結果、対物レンズユニット２６０が記録媒体ＲＭ上で移動する際に、散乱体２３０は、記録媒体ＲＭと接触しにくくなる。したがって、散乱体２３０は、破損しにくくなり、且つ、第２対向面２７２から剥離しにくくなる。
【００４９】
散乱体２３０にレーザ光ＬＢが照射されると、散乱体２３０において、局在プラズモンが励起される。この結果、散乱体２３０の近くにおいて、光電場の強度が上昇する。
【００５０】
本実施形態において、散乱体２３０として、直径約５０ｎｍの円柱体が用いられる。このとき、増強された光電場の領域は、円柱体の底面に対応する約５０ｎｍの直径の円形領域になる。
【００５１】
散乱体２３０と記録媒体ＲＭとの距離が、所定の値となるまで、散乱体２３０が記録媒体ＲＭに近接されるならば、増強された光電場の円形領域において、情報が記録されることとなる。
【００５２】
（光ピックアップ装置の再生動作）
図２を参照して、光ピックアップ装置２００の再生動作が説明される。
【００５３】
上述の如く、レーザ光源２１０から出射されたレーザ光ＬＢは、散乱体２３０に到達する。散乱体２３０は、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。反射光ＲＦ１は、対物レンズ２２９を通じて、ビームスプリッタ２２５に向かう。本実施形態において、反射光ＲＦ１は、第１反射光として例示される。
【００５４】
上述の如く、ビームスプリッタ２２５は、レーザ光ＬＢの一部を参照光ＲＬに変換する。参照光ＲＬは、ミラー２２６によって、反射され、再度、ビームスプリッタ２２５に向かう。ビームスプリッタ２２５は、ミラー２２６によって反射された参照光ＲＬを透過させる一方で、散乱体２３０からの反射光ＲＦ１を検出レンズ２４８に向けて反射する。この結果、ビームスプリッタ２２５と検出レンズ２４８との間において、参照光ＲＬと反射光ＲＦ１は合波され、干渉光ＩＬになる。本実施形態において、ミラー２２６及びビームスプリッタ２２５は、干渉光学系として例示される。
【００５５】
干渉光ＩＬは、検出レンズ２４８に入射する。検出レンズ２４８は、光検出素子２４９に干渉光ＩＬを集光する。光検出素子２４９は、干渉光ＩＬに応じた電気信号を生成する。本実施形態において、検出レンズ２４８及び光検出素子２４９は、受光部として例示される。光検出素子２４９が生成した電気信号は、出力信号として例示される。
【００５６】
光ピックアップ装置２００が、散乱体２３０へのレーザ光ＬＢを照射し、且つ、基板２７０を記録媒体ＲＭに接近させると、記録媒体ＲＭの表面に記録マークが形成される。記録媒体ＲＭが回転している間、記録媒体ＲＭに記録される情報に従って、レーザ光源２１０からのレーザ光の出射が制御されるならば、記録媒体ＲＭ上には、記録マークが形成された領域並びに記録マークが形成されていない領域が形成される。以下の説明において、記録マークが形成された領域の状態は、「記録状態」と称される。記録マークが形成されていない領域の状態は、「未記録状態」と称される。
【００５７】
記録媒体ＲＭ上における記録状態及び未記録状態の生成は、実用化されている相変化ディスク（例えば、ＤＶＤやＢｌｕ−ｒａｙディスク）と同様の原理に従ってもよい。本実施形態において、記録媒体ＲＭは、相変化膜を含む。相変化膜は、レーザ光ＬＢの照射の有無に応じて、非結晶状態（アモルファス）と結晶状態との間で変化する。本実施形態において、結晶状態の領域が記録状態の領域として例示され、且つ、非結晶状態の領域が未記録状態の領域として例示されてもよい。代替的に、結晶状態の領域が未記録状態の領域として例示され、且つ、非結晶状態の領域が記録状態の領域として例示されてもよい。
【００５８】
記録状態にある領域と散乱体２３０との間で生ずるプラズモン共鳴の強度は、未記録状態にある領域と散乱体２３０との間で生ずるプラズモン共鳴の強度と相違する。反射光ＲＦ１の位相は、プラズモン共鳴の強度に依存する。即ち、プラズモン共鳴の強度の変化は、反射光ＲＦ１の位相の変化となって現れる。反射光ＲＦ１の位相の変化は、干渉光ＩＬの強度の変化として、光検出素子２４９によって検出される。光検出素子２４９は、干渉光ＩＬの強度変化を表す電気信号を出力する。本実施形態の原理によれば、電気信号は、記録媒体ＲＭの表面の記録状態の領域及び未記録状態の領域の分布を正確に表現することができる。信号処理部２５０は、光検出素子２４９からの電気信号を用いて、情報の再生処理を実行する。
【００５９】
信号処理部２５０は、再生処理を通じて、光検出素子２４９からの電気信号を再生信号に変換する。再生信号は、記録媒体ＲＭに記録された情報を、デジタル信号として表現する。
【００６０】
図２に示される様々な要素は、薄膜を用いて形成されてもよい。薄膜として形成された要素と基板が一体化された光集積回路が用いられるならば、図２を参照して説明された光ピックアップ装置２００に対して小型の設計が達成される。
【００６１】
（反射光の位相変化に関する原理）
図３は、散乱体３３０の概略的な斜視図である。散乱体３３０に関連する説明は、上述の散乱体１３０，２３０に適用可能である。図１乃至図３を参照して、反射光ＲＦ１の位相変化に関する原理が説明される。
【００６２】
図３には、２８ｎｍの厚さ（図３中、記号「ｔ」で表される）及び８０ｎｍの幅（図３中、記号「ｗ」で表される）の断面を有する直方体の散乱体３３０が示されている。散乱体３３０の長さは、記号「Ｌ」で表される。散乱体３３０に入射するレーザ光ＬＢの波長は、「７８０ｎｍ」である。レーザ光ＬＢの偏光方向は、散乱体３３０の長さ「Ｌ」の方向に一致している。
【００６３】
散乱体３３０で発生するプラズモン光は、特定の条件（以下、共鳴条件と称される）が満足された場合のみ、強く共鳴する。プラズモン光が共鳴状態にあるならば、散乱体３３０の近傍の所定の位置において、光電場が局所的に増強される。共鳴条件は、レーザ光ＬＢの波長、レーザ光ＬＢの偏光状態、散乱体３３０の構造、散乱体３３０の複素屈折率、散乱体３３０が取り付けられた基板（図２中、基板２７０）、記録媒体（図１中、対象物体ＴＯ：図２中、記録媒体ＲＭ）の屈折率や記録媒体と散乱体３３０との間の距離（ギャップ間隔）に依存する。
【００６４】
図４は、共鳴条件を定める様々なパラメータのうち散乱体３３０の長さ「Ｌ」が変化されたときにおけるレーザ光ＬＢ（入射光）に対する反射光ＲＦ１の位相変化と散乱体３３０での光強度のピーク値の変化とを表すグラフである。図１乃至図４を参照して、散乱体３３０の長さ「Ｌ」の変化に伴う反射光ＲＦ１の位相変化及び光強度のピーク値の変化が説明される。
【００６５】
図４において、反射光ＲＦ１の位相変化は、折れ線で表されている。図４において、光強度のピーク値の変化は、曲線で表されている。図４に表されるピーク値は、レーザ光ＬＢの強度を用いて、散乱体３３０における光強度分布のピーク値を規格化したピーク強度として表されている。尚、図４に表されるピーク値は、ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）に基づく数値計算の結果である。図３に示される散乱体３３０の場合には、光強度分布のピークは、散乱体３３０が有する８つの頂点の近傍に現れる。尚、ＦＤＴＤ法は、マクスウェル方程式を差分化し、電磁界分布を数値計算するための用いられる手法である。ＦＤＴＤ法は、プラズモン共鳴といった現象を、コンピュータを用いて解析するために一般的に利用されている。
【００６６】
図４に示されるピーク値の変化に関して、散乱体３３０の長さ「Ｌ」が変化すると、ピーク強度も変化する。散乱体３３０の長さ「Ｌ」が、「１５０ｎｍ」であるならば、ピーク強度の分布は、ピークに到達する。即ち、散乱体３３０の長さ「Ｌ」が、「１５０ｎｍ」であるならば、散乱体３３０において、大きなプラズモン共鳴が発生し、電磁界分布が局所的に増強されることとなる。
【００６７】
図４に示される反射光ＲＦ１の位相変化に関して、プラズモン共鳴が大きくなる条件下（即ち、散乱体３３０の長さ「Ｌ」が、「１５０ｎｍ」である場合）において、反射光ＲＦ１の位相が大きく変化する。
【００６８】
図２を参照して説明された如く、記録媒体ＲＭの表面には、記録状態の領域並びに未記録状態の領域が形成される。散乱体２３０が近接する領域が記録状態であるか未記録状態であるかに応じて、散乱体２３０においてプラズモン共鳴が発生する条件及び散乱体２３０においてプラズモン共鳴が発生しない条件が作り出されることとなる。散乱体２３０におけるプラズモン共鳴の発生の有無に応じて、散乱体２３０からの反射光ＲＦ１の位相が変化する。
【００６９】
図２を参照して説明された如く、光検出素子２４９は、干渉光ＩＬの強度変化を通じて、散乱体２３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態を検出することができる。この結果、信号処理部２５０は、記録媒体ＲＭに記録された情報を読み取り、デジタル信号として出力することができる。
【００７０】
本実施形態において、対象物体として用いられる記録媒体ＲＭの所定の領域が、記録状態（記録マークが形成された状態）であるか、未記録状態（記録マークが未形成である状態）であるかに応じて、散乱体２３０と記録媒体ＲＭとの間で生ずるプラズモン共鳴の強度が変化する。散乱体２３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態の検出を通じて、記録媒体ＲＭの所定の領域が、記録状態であるか、未記録状態であるかが見極められる。
【００７１】
上述の反射光ＲＦ１の位相変化の検出が利用されるならば、記録媒体ＲＭの所定領域の状態が、高感度且つ低ノイズ下で検出される。
【００７２】
本実施形態の光ピックアップ装置２００は、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００の原理を利用し、記録媒体ＲＭに記録された情報を再生する。光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭの所定領域が記録状態であるか未記録状態であるかを正確に見極めることができるので、光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭに記録された情報を正確に再生することができる。
【００７３】
＜第３実施形態＞
（集光光学系）
第２実施形態において、散乱体２３０に対する集光光学系として、対物レンズ２２９が用いられている。対物レンズ２２９は、基板２７０の第２対向面２７２に取り付けられた散乱体２３０にレーザ光ＬＢを集光し、散乱体２３０でプラズモン光を生じさせている。本実施形態において、対物レンズ２２９に代えて利用可能な集光光学系が説明される。
【００７４】
図５は、対物レンズ２２９に代えて利用可能な集光光学系３００の概略図である。図２及び図５を参照して、集光光学系３００が説明される。尚、第２実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第２実施形態の説明が援用される。集光光学系３００は、導光部として例示されてもよい。
【００７５】
図５には、第２実施形態に関連して説明されたビームスプリッタ２２５に加えて、半球形状のレンズ２２９Ａが示されている。第２実施形態と同様に、ビームスプリッタ２２５は、レーザ光ＬＢの一部を透過させる。ビームスプリッタ２２５を透過したレーザ光ＬＢは、レンズ２２９Ａに入射する。
【００７６】
レンズ２２９Ａは、半球形状の輪郭を模る球面部２７１Ａと、記録媒体ＲＭに対向する平坦な取付面２７２Ａと、を含む。散乱体２３０は、取付面２７２Ａに埋設される。ビームスプリッタ２２５を透過したレーザ光ＬＢは、球面部２７１Ａに入射する。球面部２７１Ａは、レーザ光ＬＢを屈折させ、取付面２７２Ａに埋設された散乱体２３０に集光する。
【００７７】
本実施形態において、散乱体２３０は、レンズ２２９Ａに一体化される。したがって、第１実施形態と異なり、集光機能を発揮するレンズ要素と散乱体２３０との間の位置的な調整は不要となる。したがって、集光光学系３００は、簡便に設計されることとなる。
【００７８】
＜第４実施形態＞
（集光光学系）
第２実施形態において、散乱体２３０に対する集光光学系として、対物レンズ２２９が用いられている。対物レンズ２２９は、基板２７０の第２対向面２７２に取り付けられた散乱体２３０にレーザ光ＬＢを集光し、散乱体２３０でプラズモン光を生じさせている。本実施形態において、対物レンズ２２９に代えて利用可能な集光光学系が説明される。
【００７９】
図６は、対物レンズ２２９に代えて利用可能な集光光学系３００Ｂの概略図である。図２及び図６を参照して、集光光学系３００Ｂが説明される。尚、第２実施形態及び第３実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第２実施形態及び第３実施形態の説明が援用される。集光光学系３００Ｂは、導光部として例示されてもよい。
【００８０】
図６には、第２実施形態に関連して説明されたビームスプリッタ２２５及び第３実施形態に関連して説明された半球形状のレンズ２２９Ａに加えて、集光レンズ２２９Ｂが示されている。集光レンズ２２９Ｂは、ビームスプリッタ２２５とレンズ２２９Ａとの間に配置される。集光レンズ２２９Ｂ及びレンズ２２９Ａは、ソリッドイマージョンレンズとして機能する。
【００８１】
半球形状のレンズ２２９Ａの屈折率が、記号「ｎ」で表されるならば、集光レンズ２２９Ｂによって作り出される集光スポットは、レンズ２２９Ａ内において、「１／ｎ」に縮小される。尚、レンズ２２９Ａは、超半球形状であってもよい。
【００８２】
超半球形状のレンズ２２９Ａの半径が、記号「ｒ」で表されるならば、平坦な取付面２７２Ａから測定されるレンズ２２９Ａの厚さ「ＬＴ」は、以下の数式を用いて表される。
【００８３】
【数１】
0006037312.tif 000002
【００８４】
したがって、レンズ２２９Ａが、超半球形状であるならば、集光レンズ２２９Ｂによって作り出される集光スポットは、レンズ２２９Ａ内において、「１／（ｎ×ｎ）」に縮小される。
【００８５】
小さな集光スポットは、迷光を低減するので、光の利用効率が増加する。したがって、再生信号中の光ノイズ成分も少なくなる。
【００８６】
第２実施形態及び第３実施形態において、様々な集光光学系３００，３００Ｂが示されている。集光光学系３００，３００Ｂは、散乱体２３０へレーザ光ＬＢを導くために用いられる。集光光学系３００，３００Ｂに代えて、光導波路が用いられてもよい。光導波路がレーザ光ＬＢを散乱体２３０に導き、且つ、散乱体２３０が反射した反射光ＲＦ１或いは散乱体２３０を透過した透過光を光検出素子２４９に導くならば、上述の様々な実施形態の原理に従って、再生信号は適切に検出される。
【００８７】
＜第５実施形態＞
（散乱体）
第２実施形態において、散乱体２３０は、円柱体である。本実施形態において、形状において第２実施形態と異なる様々な散乱体が説明される。
【００８８】
図７は、基板２７０に取り付けられた散乱体２３０Ａの概略的な斜視図である。図２及び図７を参照して、散乱体２３０Ａが説明される。尚、第２実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第２実施形態の説明が援用される。
【００８９】
図７に示される散乱体２３０Ａは、第１対向面２７１に向けて尖った錐体と第２対向面２７２に向けて尖った錐体とを重ね合わせた立体である。散乱体２３０Ａは、菱形形状又は矩形状の断面を有する。この結果、散乱体２３０Ａは、第２実施形態に関連して説明された散乱体２３０よりも大きな反射面積を有することとなる。したがって、散乱体２３０Ａから反射される反射光ＲＦ１の光量は比較的大きくなる。
【００９０】
図８は、基板２７０に取り付けられた散乱体２３０Ｂの概略的な斜視図である。図８を参照して、散乱体２３０Ｂが説明される。尚、第２実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第２実施形態の説明が援用される。
【００９１】
図８に示される散乱体２３０Ｂは、第２対向面２７２に向けて尖った錐体である。散乱体２３０Ｂは、三角形状の断面を有する。第２対向面２７２上或いは近傍に配置された散乱体２３０Ｂの頂部の近傍において、プラズモン共鳴による電界振幅のピークが集中する。この結果、再生信号に対する検出感度が向上する。
【００９２】
図９は、基板２７０に取り付けられた散乱体２３０Ｃの概略的な斜視図である。図２及び図９を参照して、散乱体２３０Ｃが説明される。尚、第２実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第２実施形態の説明が援用される。
【００９３】
図９に示される散乱体２３０Ｃは、基板２７０内に配置された円柱体と第２対向面２７２に向けて尖った錐体とを重ね合わせた立体である。散乱体２３０Ｃは、五角形状の断面を有する。この結果、散乱体２３０Ｃは、第２実施形態に関連して説明された散乱体２３０よりも大きな反射面積を有し、且つ、第２対向面２７２の近傍の頂点における電界振幅のピークの集中が得られる。
【００９４】
上述の様々な実施形態において、散乱体２３０乃至２３０Ｃは、円柱形状、菱形形状、三角形状や五角形状といった様々な断面形状を有する。代替的に、散乱体は、他の断面形状を有するように設計されてもよい。プラズモン共鳴による電磁場の増強が必要とされない頂点部分において、散乱体の頂部は、丸みを帯びるように設計されてもよい。この結果、不必要な電磁場の集中が生じにくくなる。
【００９５】
＜第６実施形態＞
（光ピックアップ装置の構成）
図１０は、検出装置として例示される光ピックアップ装置２００Ｄの概略図である。光ピックアップ装置２００Ｄは、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００の原理に従って、構築されている。図１及び図１０を参照して、光ピックアップ装置２００Ｄが説明される。尚、第２実施形態及び第５実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、上述の説明が援用される。
【００９６】
本実施形態において、光ピックアップ装置２００Ｄは、記録媒体ＲＭＤから情報を再生する。記録媒体ＲＭＤの表面には、多数の微小構造体ＭＳが形成されている。微小構造体ＭＳは、例えば、５〜１００ナノメートルサイズの粒子状の相変化材料である。微小構造体ＭＳは、結晶状態と非結晶状態（アモルファス）との間で相変化する。結晶状態と非結晶状態との間での微小構造体ＭＳの相変化を利用して、記録媒体ＲＭＤに情報（デジタル信号）が記録されている。本実施形態において、微小構造体ＭＳは、図１を参照して説明された対象物体ＴＯに対応する。
【００９７】
光ピックアップ装置２００Ｄは、第２実施形態と同様に、レーザ光源２１０と、コリメートレンズ２２１と、ミラー２２２と、集光レンズ２２３と、受光素子２２４と、対物レンズ２２９と、検出レンズ２４８と、光検出素子２４９と、信号処理部２５０と、を備える。光ピックアップ装置２００Ｄは、第５実施形態に関連して説明された散乱体２３０Ｃを更に備える。
【００９８】
光ピックアップ装置２００Ｄは、第１ビームスプリッタ３２１と、第２ビームスプリッタ３２２と、第３ビームスプリッタ３２３と、反射鏡３２４と、光ファイバ３３５と、集光レンズ３３６と、コリメートレンズ３３７と、を更に備える。
【００９９】
レーザ光源２１０から出射されたレーザ光ＬＢの一部は、ミラー２２２によって反射され、第１ビームスプリッタ３２１に向かう。第１ビームスプリッタ３２１は、ミラー２２２によって反射されたレーザ光ＬＢを透過させる。レーザ光ＬＢは、その後、反射鏡３２４へ向かう。
【０１００】
反射鏡３２４は、対物レンズ２２９に向けて、レーザ光ＬＢを反射させる。対物レンズ２２９は、散乱体２３０Ｃ及び記録媒体ＲＭＤ上の微小構造体ＭＳにレーザ光ＬＢを集光する。散乱体２３０Ｃは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。微小構造体ＭＳは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ２を生成する。本実施形態において、対物レンズ２２９は、導光部として例示される。散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１は、第１反射光として例示される。微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２は、第２反射光として例示される。
【０１０１】
散乱体２３０Ｃの形状や散乱体２３０Ｃと記録媒体ＲＭＤとの間の距離といった散乱体２３０Ｃ及び微小構造体ＭＳに関する様々な設計は、微小構造体ＭＳが結晶であるならば、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でプラズモン共鳴が生じ、且つ、微小構造体ＭＳがアモルファス状態であるならば、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でのプラズモン共鳴が生じないように定められる。第２実施形態と同様に、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でプラズモン共鳴が生じている間の反射光ＲＦ１の位相は、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でプラズモン共鳴が生じていない間の散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相とは相違する。
【０１０２】
散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間のプラズモン共鳴の有無に応じて位相変調する反射光ＲＦ１は、対物レンズ２２９に向かう。微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２も、反射光ＲＦ１と同様に対物レンズ２２９に向かう。対物レンズ２２９は、反射光ＲＦ１，ＲＦ２を平行光に変換する。その後、反射光ＲＦ１，ＲＦ２は、反射鏡３２４によって反射され、第１ビームスプリッタ３２１へ向かう。
【０１０３】
第１ビームスプリッタ３２１は、反射光ＲＦ１，ＲＦ２を第２ビームスプリッタ３２２に向けて反射する。第２ビームスプリッタ３２２は、反射光ＲＦ１，ＲＦ２を第１検出光ＤＬ１と第２検出光ＤＬ２とに分ける。
【０１０４】
第１検出光ＤＬ１は、第２ビームスプリッタ３２２を透過し、集光レンズ３３６へ向かう。光ファイバ３３５は、入射端３３８と、入射端３３８とは反対側の出射端３３９と、を含む。集光レンズ３３６は、第１検出光ＤＬ１を入射端３３８に集光する。入射端３３８を通じて光ファイバ３３５に入射した第１検出光ＤＬ１は、出射端３３９から出射される。
【０１０５】
コリメートレンズ３３７は、出射端３３９から出射された第１検出光ＤＬ１を平行光に変換する。コリメートレンズ３３７を通過した第１検出光ＤＬ１は、第３ビームスプリッタ３２３に向かう。第１ビームスプリッタ３２１によって生成された第２検出光ＤＬ２は、第１ビームスプリッタ３２１から第３ビームスプリッタ３２３へ直接的に向かう。第３ビームスプリッタ３２３において、第１検出光ＤＬ１の伝搬は、第２検出光ＤＬ２に対して、光ファイバ３３５の長さの分だけ遅延されている。本実施形態において、第１検出光ＤＬ１の伝搬を遅らせるために光ファイバ３３５が用いられている。代替的に、第１検出光ＤＬ１の伝搬を遅らせることができる他の光学素子が光ファイバ３３５に代えて用いられてもよい。
【０１０６】
第３ビームスプリッタ３２３は、第１検出光ＤＬ１と第２検出光ＤＬ２とを合波する。検出レンズ２４８は、合波された第１検出光ＤＬ１及び第２検出光ＤＬ２を光検出素子２４９に集光する。光検出素子２４９は、合波された第１検出光ＤＬ１及び第２検出光ＤＬ２から反射光ＲＦ１，ＲＦ２の位相の状態を検出する。
【０１０７】
光検出素子２４９は、合波された第１検出光ＤＬ１及び第２検出光ＤＬ２の強度に応じて、電気信号を生成する。電気信号は、光検出素子２４９から信号処理部２５０へ出力される。信号処理部２５０は、電気信号に応じて、再生信号を生成する。
【０１０８】
（再生信号の生成原理）
図１１は、微小構造体ＭＳ上を通過する散乱体２３０Ｃを概略的に表す。図１０及び図１１を参照して、再生信号の生成原理が説明される。
【０１０９】
図１１には、微小構造体ＭＳとして、微小構造体ＭＳ１及び微小構造体ＭＳ２が示されている。微小構造体ＭＳ２は、微小構造体ＭＳ１の隣に配置されている。散乱体２３０Ｃは、微小構造体ＭＳ１上を通過した後、微小構造体ＭＳ２上を通過する。
【０１１０】
図１１には、散乱体２３０Ｃが微小構造体ＭＳ１の中心上を通過してから散乱体２３０Ｃが微小構造体ＭＳ２の中心上を通過するまでの期間「Ｔ」が表されている。図１０を参照して説明された光ファイバ３３５は、第１検出光ＤＬ１の伝搬を、第２検出光ＤＬ２に対して、期間「Ｔ」だけ遅延させるように設計される。この結果、微小構造体ＭＳ２の状態が、微小構造体ＭＳ１と同一であるか否かに応じて、第３ビームスプリッタ３２３から出射される干渉光の干渉状態が変化する。光検出素子２４９は、干渉状態の変化を、干渉光の光量として検出する。したがって、光ピックアップ装置２００Ｄは、微小構造体ＭＳの状態が変化したか否かを検出し、情報を再生することができる。
【０１１１】
図１２は、記録媒体ＲＭＤ上の例示的な記録パターンの概略図である。図１２を参照して、記録媒体ＲＭＤ上の記録パターンが説明される。
【０１１２】
記録媒体ＲＭＤへ記録するために、微小構造体ＭＳの組成や材質は、２値の信号に対応される。本実施形態において、微小構造体ＭＳは、相変化材料から形成される。したがって、微小構造体ＭＳの結晶状態及び非結晶状態（アモルファス）が、２値の信号に対応され、情報を記録媒体ＲＭＤに記録する。図１２には、結晶状態の微小構造体ＭＳＣ並びに非結晶状態（アモルファス）の微小構造体ＭＳＡが微小構造体ＭＳとして示されている。
【０１１３】
第２実施形態に関連して説明された如く、プラズモン共鳴の発生は、散乱体２３０Ｃに照射されたレーザ光ＬＢの波長と散乱体２３０Ｃの長さとの関係に依存する。図１２に示される如く、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳＣとの間で生ずるプラズモン共鳴の発生条件（散乱体２３０Ｃの長さに関する条件）は、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳＡとの間で生ずるプラズモン共鳴の発生条件（散乱体２３０Ｃの長さに関する条件）とは相違する。したがって、散乱体２３０Ｃが近接する微小構造体ＭＳの状態に応じて、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相が変化する。
【０１１４】
図１３は、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相と散乱体２３０Ｃの長さとの間の関係を表す概略的なグラフである。図１２及び図１３を参照して、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相と散乱体２３０Ｃの長さとの間の関係が説明される。
【０１１５】
図１３において、微小構造体ＭＳＣ（結晶状態）に近接した散乱体２３０Ｃがプラズモン共鳴を引き起こすときの長さ（アンテナ長）は、記号「Ｌ１」で表されている。微小構造体ＭＳＡ（非結晶状態）に近接した散乱体２３０Ｃがプラズモン共鳴を引き起こすときの長さ（アンテナ長）は、記号「Ｌ２」で表されている。
【０１１６】
図１３において、微小構造体ＭＳＣに近接した散乱体２３０Ｃの長さと散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相との関係は、曲線Ｃ１で表されている。微小構造体ＭＳＡに近接した散乱体２３０Ｃの長さと散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相との関係は、曲線Ｃ２で表されている。曲線Ｃ２は、散乱体２３０Ｃの長さにおいて、曲線Ｃ１からシフトしている。
【０１１７】
散乱体２３０Ｃの長さが、「Ｌ１」であるならば、微小構造体ＭＳＣに近接した散乱体２３０Ｃから生じた反射光ＲＦ１の位相は、微小構造体ＭＳＡに近接した散乱体２３０Ｃから生じた反射光ＲＦ１の位相と異なることとなる。反射光ＲＦ１の位相差の検出に基づき、微小構造体ＭＳの状態が見極められる。したがって、記録媒体ＲＭＤに記録された情報は正確に再生される。
【０１１８】
本実施形態において、対象物体として、記録媒体ＲＭＤ上に形成された微小構造体ＭＳが用いられる。微小構造体ＭＳは、相変化材料を含むので、微小構造体ＭＳは、結晶状態又は非結晶状態となる。本実施形態において、微小構造体ＭＳは、構造体として例示される。
【０１１９】
微小構造体ＭＳの状態（結晶状態又は非結晶状態）に応じて、微小構造体ＭＳと散乱体２３０Ｃとの間の生ずるプラズモン共鳴の強度が変化する。本実施形態の光ピックアップ装置２００Ｄは、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相の状態を検出し、微小構造体ＭＳが結晶状態であるか非結晶状態であるかを見極めることができる。微小構造体ＭＳの結晶状態は、記録状態及び未記録状態のうち一方に対応し、非結晶状態は、記録状態及び未記録状態のうち他方に対応する。したがって、光ピックアップ装置２００Ｄは、微小構造体ＭＳが結晶状態であるか非結晶状態であるかを検出することによって、微小構造体ＭＳが記録状態であるか未記録状態であるかを見極めることができる。
【０１２０】
本実施形態の光ピックアップ装置２００Ｄは、対象物体として用いられる微小構造体ＭＳの状態を、高感度且つ低ノイズ下で検出することができる。本実施形態において、散乱体２３０Ｃが結晶状態の微小構造体ＭＳに近接されたときプラズモン共鳴が生ずるように光ピックアップ装置２００Ｄが設計されてもよい。この場合、散乱体２３０Ｃが非結晶状態の微小構造体ＭＳに近接されるときにプラズモン共鳴が発生しないように光ピックアップ装置２００Ｄが設計されてもよい。即ち、散乱体２３０Ｃと非結晶状態の微小構造体ＭＳＣとの間のプラズモン共鳴の強度が「０」となるように、光ピックアップ装置２００Ｄが設計されてもよい。
【０１２１】
代替的に散乱体２３０Ｃが非結晶状態の微小構造体ＭＳに近接されたときプラズモン共鳴が生ずるように光ピックアップ装置２００Ｄが設計されてもよい。この場合、散乱体２３０Ｃが結晶状態の微小構造体ＭＳに近接されるときにプラズモン共鳴が発生しないように光ピックアップ装置２００Ｄが設計されてもよい。即ち、散乱体２３０Ｃと結晶状態の微小構造体ＭＳＣとの間のプラズモン共鳴の強度が「０」となるように、光ピックアップ装置２００Ｄが設計されてもよい。
【０１２２】
光ピックアップ装置２００Ｄの導光部（対物レンズ２２９）（図１０を参照）は、散乱体２３０Ｃだけでなく、対象物体として用いられる微小構造体ＭＳにレーザ光ＬＢを照射してもよい。この場合、検出部（検出レンズ２４８及び光検出素子２４９）（図１０を参照）は、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相の状態だけでなく、微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２の位相の状態も検出することができる。反射光ＲＦ１，ＲＦ２の相互作用により、光ピックアップ装置２００Ｄは、反射光ＲＦ１の位相の状態を高感度に検出することができる。即ち、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１だけでなく、微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２の位相も検出されるので、光ピックアップ装置２００Ｄは、反射光ＲＦ１の位相の状態を高感度に検出することができる。
【０１２３】
本実施形態において、光ファイバ３３５（図１０を参照）が、第１検出光ＤＬ１の遅延に利用されている。光ファイバ３３５がもたらす第１検出光ＤＬ１の遅延時間は、散乱体２３０Ｃが微小構造体ＭＳの中心上を通過する時間間隔に等しく設定されている。代替的に、光ファイバ３３５がもたらす第１検出光ＤＬ１の遅延時間及び微小構造体ＭＳの配置間隔が既知であるならば、遅延を生じさせる光学的構成の代わりに、光量変化を表す信号に対する演算処理が行われてもよい。演算処理によって、微小構造体ＭＳの状態が見極められてもよい。
【０１２４】
本実施形態において、散乱体２３０Ｃの長さは、結晶状態又は非結晶状態の微小構造体ＭＳと協働してプラズモン共鳴が生ずるように設計されている。代替的に、散乱体２３０Ｃの長さは、図１３に示される寸法値「Ｌ１」，「Ｌ２」の中間値に設定されてもよい。このような設計の下においても、微小構造体ＭＳの状態に応じて、検出される光の位相は変化するので、記録媒体ＲＭＤから情報が適切に再生される。
【０１２５】
本実施形態において、微小構造体ＭＳは、相変化材料を含む。微小構造体ＭＳの相状態の相違に基づき、情報が再生される。代替的に、微小構造体ＭＳ間の材質の違い（例えば、誘電体と金属）、微小構造体ＭＳ間の電気抵抗、屈折率や形状の相違が共鳴状態の変動を引き起こす因子として用いられてもよい。
【０１２６】
＜第７実施形態＞
（光ピックアップ装置の構成）
図１４は、検出装置として例示される光ピックアップ装置２００Ｅの概略図である。光ピックアップ装置２００Ｅは、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００の原理に従って、構築されている。図１４を参照して、光ピックアップ装置２００Ｅが説明される。尚、第２実施形態及び第６実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、上述の説明が援用される。
【０１２７】
光ピックアップ装置２００Ｅは、第２実施形態と同様に、レーザ光源２１０と、コリメートレンズ２２１と、ミラー２２２と、集光レンズ２２３と、受光素子２２４と、対物レンズ２２９と、検出レンズ２４８と、信号処理部２５０と、を備える。光ピックアップ装置２００Ｅは、第６実施形態と同様に散乱体２３０Ｃと、第１ビームスプリッタ３２１と、反射鏡３２４と、を更に備える。光ピックアップ装置２００Ｅは、第１光検出素子２４１と、第２光検出素子２４２と、演算回路２４３と、を更に備える。
【０１２８】
第６実施形態と同様に、光ピックアップ装置２００Ｅは、微小構造体ＭＳを用いてデジタル情報が記録された記録媒体ＲＭＤから情報を再生する。散乱体２３０Ｃは、微小構造体ＭＳの近くに配置される。情報の再生には、微小構造体ＭＳと散乱体２３０Ｃとの間のプラズモン共鳴が利用される。尚、微小構造体ＭＳは、５〜１００ナノメートルサイズの粒子状の相変化材料であってもよい。微小構造体ＭＳの状態（結晶状態又は非結晶状態（アモルファス））の相違を利用して、記録媒体ＲＭＤにデジタル信号情報が記録されている。
【０１２９】
第６実施形態と同様に、レーザ光源２１０は、レーザ光ＬＢを出射する。ミラー２２２は、第１ビームスプリッタ３２１に向けてレーザ光ＬＢの一部を反射する。第１ビームスプリッタ３２１は、ミラー２２２によって反射されたレーザ光ＬＢを透過させる。この結果、レーザ光ＬＢは、反射鏡３２４に到達する。反射鏡３２４は、対物レンズ２２９に向けてレーザ光ＬＢを反射する。
【０１３０】
第６実施形態と同様に、対物レンズ２２９は、レーザ光ＬＢを散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとに照射する。散乱体２３０Ｃは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。微小構造体ＭＳは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ２を生成する。プラズモン共鳴の強度に応じて、反射光ＲＦ１の位相は変化する。微小構造体ＭＳが結晶状態であるならば、レーザ光ＬＢの照射に応じて散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でプラズモン共鳴が発生するように、散乱体２３０Ｃ及び微小構造体ＭＳは設計されている。微小構造体ＭＳが非結晶状態（アモルファス）であるならば、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間においてプラズモン共鳴は発生しないように、散乱体２３０Ｃ及び微小構造体ＭＳは設計されている。或いは、微小構造体ＭＳが非結晶状態（アモルファス）であるならば、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間においてプラズモン共鳴が小さくなるように、散乱体２３０Ｃ及び微小構造体ＭＳは設計されてもよい。本実施形態において、反射光ＲＦ１は、第１反射光として例示される。反射光ＲＦ２は、第２反射光として例示される。
【０１３１】
反射光ＲＦ１，ＲＦ２は、対物レンズ２２９によって平行光に変換される。反射光ＲＦ１，ＲＦ２は、その後、反射鏡３２４によって、第１ビームスプリッタ３２１に向けて反射される。第１ビームスプリッタ３２１は、検出レンズ２４８に向けて、反射光ＲＦ１，ＲＦ２を反射する。反射光ＲＦ１，ＲＦ２は、散乱体２３０Ｃ及び微小構造体ＭＳから検出レンズ２４８に至るまでの経路において合波され、合成波ＣＬになる。本実施形態において、合成波ＣＬの伝搬経路上に配置された反射鏡３２４及び第１ビームスプリッタ３２１は、合波部として例示される。
【０１３２】
検出レンズ２４８は、第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２を用いて形成された２分割検出素子に向けて合成波ＣＬを集光する。合成波ＣＬの光軸の傾斜は、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間のプラズモン共鳴の強度に応じて変化する。第１光検出素子２４１、第２光検出素子２４２及び演算回路２４３は、合成波ＣＬの光軸の傾斜量を検出する。検出された傾斜量に基づき、反射光ＲＦ１の位相が検出される。本実施形態において、第１光検出素子２４１、第２光検出素子２４２及び演算回路２４３は、傾斜検出部として例示される。
【０１３３】
本実施形態の原理によれば、光ピックアップ装置２００Ｅは、反射光ＲＦ１の位相の状態を表す合成波ＣＬの光軸の傾斜量を検出するので、対象物体（微小構造体ＭＳ）の状態や対象物体に記録された情報は、高感度且つ低ノイズ下で検出される。
【０１３４】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、合成波ＣＬの光軸の傾斜量と、第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２を用いた合成波ＣＬの光軸の傾斜量の検出と、の関係を表す概略図である。図１４乃至図１５Ｂを参照して、合成波ＣＬの光軸の傾斜及び合成波ＣＬの光軸の傾斜量の検出が説明される。
【０１３５】
図１５Ａに示される微小構造体ＭＳは、非結晶状態（アモルファス）である。このとき、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間において、プラズモン共鳴は発生しない。したがって、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相は、微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２の位相に一致する。このとき、第１ビームスプリッタ３２１及び検出レンズ２４８を通じて第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２に到達する合成波ＣＬは、第１光検出素子２４１と第２光検出素子２４２とに略均等に照射される。
【０１３６】
図１５Ｂに示される微小構造体ＭＳは、結晶状態である。このとき、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間において、プラズモン共鳴が引き起こされる。プラズモン共鳴の結果、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１の位相と微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２の位相との間で差異が生ずる。図１５Ｂに示される反射光ＲＦ２の位相は、反射光ＲＦ１に対して遅れている。反射光ＲＦ１に対する反射光ＲＦ２の位相遅れの結果、合成波ＣＬの光軸の傾きが変化する。したがって、第２光検出素子２４２が検出する光量は、第１光検出素子２４１によって検出される光量よりも多くなる。尚、プラズモン共鳴の結果、反射光ＲＦ１の位相が反射光ＲＦ２の位相よりも遅れることもある。この場合も、合成波ＣＬの光軸の傾きは変化する。この結果、第１光検出素子２４１が検出する光量は、第２光検出素子２４２によって検出される光量よりも多くなる。
【０１３７】
上述の如く、合成波ＣＬは、第１ビームスプリッタ３２１によって検出レンズ２４８に向けて反射される。検出レンズ２４８は、第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２を用いて形成された２分割検出素子上に、合成波ＣＬを収束させる。この結果、２分割検出素子上の集光スポットが形成される。
【０１３８】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、２分割検出素子上の集光スポットの概略図である。図１４乃至図１６Ｂを参照して、合成波ＣＬの光軸の傾斜量の検出原理が説明される。
【０１３９】
図１６Ａは、図１５Ａに対応する。即ち、図１６Ａは、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でのプラズモン共鳴が生じていないときの集光スポットを表す。図１６Ａに示される集光スポットは、２分割検出素子の表面の略中央に形成される。第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２は、受光光量に応じた電気信号を演算回路２４３に出力する。演算回路２４３は、第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２からの電気信号に対して、差分演算を行う。したがって、図１６Ａに示される如く、集光スポットが、２分割検出素子の表面の略中央に形成されるならば、演算回路２４３からの差動出力は、略「０」となる。
【０１４０】
図１６Ｂは、図１５Ｂに対応する。即ち、図１６Ｂは、散乱体２３０Ｃと微小構造体ＭＳとの間でのプラズモン共鳴が生じているときの集光スポットを表す。図１６Ｂに示される集光スポットは、２分割検出素子の中心からずれ、第２光検出素子２４２は、比較的多くの合成波ＣＬを受ける。この結果、第１光検出素子２４１及び第２光検出素子２４２からの電気信号に対する差分演算によって生成された差動出力は変化することとなる。
【０１４１】
上述の如く、合成波の光軸の傾きの変化に応じて、第１光検出素子２４１からの電気信号及び第２光検出素子２４２からの電気信号は変動する。演算回路２４３は、これらの電気信号に対して差分演算を行い、合成波ＣＬの光軸の傾斜量を検出することができる。演算回路２４３は、合成波ＣＬの光軸の傾斜量を表す信号を信号処理部２５０に出力する。信号処理部２５０は、演算回路２４３からの信号に応じて、再生信号を生成することができる。
【０１４２】
本実施形態の光ピックアップ装置２００Ｅは、散乱体２３０Ｃからの反射光ＲＦ１と微小構造体ＭＳからの反射光ＲＦ２とを用いて、合成波ＣＬの傾きの変化を検出し、再生信号を生成する。代替的に、光ピックアップ装置は、散乱体からの透過光及び／又は微小構造体からの透過光の光軸の傾きの変化を検出し、再生信号を生成してもよい。
【０１４３】
＜第８実施形態＞
（光ピックアップ装置の構成）
図１７は、検出装置として例示される光ピックアップ装置２００Ｆの概略図である。光ピックアップ装置２００Ｆは、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００の原理に従って、構築されている。図１７を参照して、光ピックアップ装置２００Ｆが説明される。尚、第２実施形態及び第７実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、上述の説明が援用される。
【０１４４】
第２実施形態と同様に、光ピックアップ装置２００Ｆは、レーザ光源２１０と、コリメートレンズ２２１と、ミラー２２２と、集光レンズ２２３と、受光素子２２４と、ビームスプリッタ２２５と、ミラー２２６と、検出レンズ２４８と、光検出素子２４９と、信号処理部２５０と、を備える。第７実施形態と同様に、光ピックアップ装置２００Ｆは、反射鏡３２４と、対物レンズ２２９と、を更に備える。光ピックアップ装置２００Ｆは、散乱体２３０Ｆを更に備える。
【０１４５】
レーザ光源２１０は、コリメートレンズ２２１に向けて、レーザ光ＬＢを出射する。コリメートレンズ２２１は、レーザ光ＬＢを平行光に変換する。その後、ミラー２２２は、レーザ光ＬＢの一部を、ビームスプリッタ２２５へ向けて反射する。
【０１４６】
ビームスプリッタ２２５は、ミラー２２２によって反射されたレーザ光ＬＢの一部を、参照光ＲＬとして分離する。また、ビームスプリッタ２２５は、レーザ光ＬＢの他の部分を透過させる。ビームスプリッタ２２５を透過したレーザ光ＬＢは、反射鏡３２４によって、対物レンズ２２９に向けて反射される。対物レンズ２２９は、レーザ光ＬＢを散乱体２３０Ｆに集光する。この結果、散乱体２３０Ｆにおいて、局在プラズモンが励起される。したがって、散乱体２３０Ｆの近傍において、光電場の強度が増加する。
【０１４７】
散乱体２３０Ｆは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。反射光ＲＦ１は、対物レンズ２２９によって平行光に変換される。その後、反射鏡３２４は、反射光ＲＦ１をビームスプリッタ２２５に向けて反射する。
【０１４８】
ビームスプリッタ２２５によって生成された参照光ＲＬは、ミラー２２６によって、ビームスプリッタ２２５に向けて反射される。ビームスプリッタ２２５は、ミラー２２６から反射された参照光ＲＬを透過させる。一方、ビームスプリッタ２２５は、反射鏡３２４から反射された反射光ＲＦ１を検出レンズ２４８に向けて反射する。参照光ＲＬ及び反射光ＲＦ１はともに、検出レンズ２４８に向かうので、ビームスプリッタ２２５と検出レンズ２４８との間で合波され、干渉光ＩＬになる。干渉光ＩＬは、検出レンズ２４８によって、光検出素子２４９に集光される。
【０１４９】
本実施形態において、光ピックアップ装置２００Ｆは、記録媒体ＲＭＦから情報を再生する。反射光ＲＦ１の位相は、記録媒体ＲＭＦの表面に記録された記録マークとレーザ光ＬＢとの相互作用によって生ずるプラズモン共鳴の強度に応じて変化する。したがって、干渉光ＩＬの強度は、プラズモン共鳴の強度に応じて、大きく変化する。光ピックアップ装置２００Ｆは、干渉光ＩＬの強度の変化を検出し、記録媒体ＲＭＦから情報を再生する。
【０１５０】
干渉光ＩＬの強度に応じて、光検出素子２４９が出力する電気信号は変動する。信号処理部２５０は、光検出素子２４９からの電気信号に応じて、再生信号を生成並びに出力する。したがって、光ピックアップ装置２００Ｆは、記録媒体ＲＭＦに記録された情報をデジタル信号として正確に出力することができる。
【０１５１】
図１８Ａは、散乱体２３０Ｆ及び記録媒体ＲＭＦの概略的な正面図である。図１８Ｂは、散乱体２３０Ｆ及び記録媒体ＲＭＦの概略的な側面図である。図１７乃至図１８Ｂを参照して、散乱体２３０Ｆ及び記録媒体ＲＭＦが説明される。
【０１５２】
本実施形態の光ピックアップ装置２００Ｆに用いられる散乱体２３０Ｆは、略三角形状である。散乱体２３０Ｆの長さ「Ｌ」（記録媒体ＲＭＦに対して直交する方向の寸法）は、１２０ｎｍであり、散乱体２３０Ｆの厚さ「ｔ」は、２４ｎｍである。散乱体２３０Ｆは、銀から形成される。散乱体２３０Ｆの頂角は、「４５°」に設計されている。尚、散乱体２３０Ｆの各頂点は、１２ｎｍの曲率で湾曲している。
【０１５３】
記録媒体ＲＭＦは、円盤形状である。記録媒体ＲＭＦは、第１金属層ＭＬＹ１と、第１金属層ＭＬＹ１の下方に形成された第２金属層ＭＬＹ２と、を含む。第１金属層ＭＬＹ１は、厚さ８ｎｍの銀薄膜である。第２金属層ＭＬＹ２は、厚さ２０ｎｍの銀薄膜である。
【０１５４】
記録媒体ＲＭＦは、第１金属層ＭＬＹ１上に形成された第１誘電体層ＤＬＹ１と、第１金属層ＭＬＹ１と第２金属層ＭＬＹ２との間に介在された第２誘電体層ＤＬＹ２と、第２金属層ＭＬＹ２の下方に形成された第３誘電体層ＤＬＹ３と、を含む。第１誘電体層ＤＬＹ１は、厚さ３２ｎｍのＳｉＯ２薄膜である。第２誘電体層ＤＬＹ２は、厚さ４ｎｍのＳｉＯ２薄膜である。第３誘電体層ＤＬＹ３は、厚さ数ｍｍのＳｉＯ２薄膜である。第３誘電体層ＤＬＹ３は、基板として用いられる。
【０１５５】
第１誘電体層ＤＬＹ１の内部には、微小構造体ＭＳＦが配置される。微小構造体ＭＳＦは、直径２４ｎｍの銀微粒子である。微小構造体ＭＳＦの有無によりデジタル信号が記録されている。
【０１５６】
散乱体２３０Ｆは、第１誘電体層ＤＬＹ１から２４ｎｍの距離だけ離間するように位置的に制御されている。
【０１５７】
図１７を参照して説明されたレーザ光源２１０から出射されるレーザ光ＬＢの波長は、７８０ｎｍである。ビームスプリッタ２２５の分岐比は、１：１に設定されている。対物レンズ２２９の開口数は、「０．７」に設定されている。記録媒体ＲＭＦ上の検出対象領域に微小構造体ＭＳＦが存在しないならば、ミラー２２６から反射される参照光ＲＬと、散乱体２３０Ｆからの反射光ＲＦ１と、から生成された干渉光ＩＬの強度が最小となるように、ミラー２２６は、位置的に調整される。この結果、参照光ＲＬの位相は、適切に調整されることとなる。
【０１５８】
図１７を参照して説明された如く、レーザ光ＬＢは、対物レンズ２２９を通じて、散乱体２３０Ｆに照射される。散乱体２３０Ｆは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。本発明者は、散乱体２３０Ｆでの反射によって得られた反射光ＲＦ１のパワー反射率を、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーションした。シミュレーションを通じた計算の結果、記録媒体ＲＭＦの検出対象領域に微小構造体ＭＳＦが存在しないならば、対物レンズ２２９を透過するレーザ光ＬＢに対して、パワー反射率は、２．４８％になった。記録媒体ＲＭＦの検出対象領域に微小構造体ＭＳＦが存在するならば、パワー反射率は、３．３８％になった。
【０１５９】
本発明者は、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションに基づき、ミラー２２６から反射される参照光ＲＬと、散乱体２３０Ｆからの反射光ＲＦ１と、から生成された干渉光ＩＬの位相を演算した。記録媒体ＲＭＦの検出対象領域に微小構造体ＭＳＦが存在しない条件と記録媒体ＲＭＦの検出対象領域に微小構造体ＭＳＦが存在する条件との間における干渉光ＩＬの位相変化量は、８．６２度であった。
【０１６０】
図１７を参照して説明された光検出素子２４９での反射光ＲＦ１の光量Ｉは、以下の数式で表現される。
【０１６１】
【数２】
0006037312.tif 000003
【０１６２】
ここで、「Ｉｉ」は、対物レンズ２２９に入射するレーザ光ＬＢの入射光量である。「Ｉｒ」は、対物レンズ２２９から出射される反射光ＲＦ１の光量である。「φ」は、反射光ＲＦ１の位相である。
【０１６３】
微小構造体ＭＳＦが存在するならば、干渉光ＩＬの位相φが、「φ＝０」の関係を満たすように、光ピックアップ装置２００Ｆは予め調整されている。したがって、微小構造体ＭＳＦが存在するならば、「Ｉ＝５１．６９％」との関係が得られる。微小構造体ＭＳＦが存在しない場合、上述の如く、「φ＝８．６２°」との関係が得られる。したがって、微小構造体ＭＳＦが存在しないならば、「Ｉ＝５３．６％」との関係が得られる。結果として、微小構造体ＭＳＦの存在・不存在に応じて、パワー反射率は、「１．９１％」だけ変化する。
【０１６４】
図１７に関連して説明された光ピックアップ装置２００Ｆからミラー２２６が除去された光学系と、光ピックアップ装置２００Ｆと、の間でパワー反射率が比較された。ミラー２２６が除去された光学系によれば、反射率の変化のみに依存するパワー反射率の変化量が得られる。この場合、ビームスプリッタ２２５の分岐比が「１：１」であることを鑑みて、パワー反射率の変化量は、「０．４５％」になることが容易に算出される。
【０１６５】
反射光ＲＦ１の位相変化を利用する信号検出技術は、反射光ＲＦ１の位相変化を利用しない信号検出技術と比べて、信号検出感度は、約４．２倍となる。したがって、反射光ＲＦ１の位相変化を利用することによって、検出感度は大幅に上昇することとなる。
【０１６６】
＜第９実施形態＞
（光ピックアップ装置の構成）
図１９は、検出装置として例示される光ピックアップ装置２００Ｇの概略図である。光ピックアップ装置２００Ｇは、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００の原理に従って、構築されている。図１９を参照して、光ピックアップ装置２００Ｇが説明される。尚、第８実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、上述の説明が援用される。
【０１６７】
第８実施形態に関連して説明された検出技術は、従来の検出技術と比べて、高い信号検出感度を達成する。しかしながら、第８実施形態に関連して説明された検出技術は、変調されない光成分が増大するという課題を包含する。即ち、第８実施形態に関連して説明された検出技術によれば、光成分のうち直流成分が増大し、信号のＳ／Ｎ比が低下することもある。
【０１６８】
本実施形態の光ピックアップ装置２００Ｇは、ホモダイン法を用いて、位相の状態に応じた出力信号を出力する。この結果、光ピックアップ装置２００Ｇは、高いＳ／Ｎ比を達成することができる。
【０１６９】
光ピックアップ装置２００Ｇは、偏光差動検出技術を応用した信号検出技術を採用する。第８実施形態とは異なり、光ピックアップ装置２００Ｇは、検出光を差動演算し、直流の光成分をキャンセルすることができる。
【０１７０】
第８実施形態と同様に、光ピックアップ装置２００Ｇは、レーザ光源２１０と、コリメートレンズ２２１と、ミラー２２２と、集光レンズ２２３と、受光素子２２４と、ビームスプリッタ２２５と、ミラー２２６と、反射鏡３２４と、対物レンズ２２９と、散乱体２３０Ｆと、を備える。光ピックアップ装置２００Ｇは、ビームスプリッタ２２５とミラー２２６との間に配置された４分の１波長板２８１と、干渉光ＩＬの光路上に配置された偏光ビームスプリッタ２８２と、ビームスプリッタ２２５と偏光ビームスプリッタ２８２との間に配置された２分の１波長板２８３と、偏光ビームスプリッタ２８２によって生成された２つの光束のうち一方を受ける第１検出レンズ２８４と、偏光ビームスプリッタ２８２によって生成された２つの光束のうち他方を受ける第２検出レンズ２８５と、第１検出レンズ２８４によって集光された光束を受ける第１光検出素子２４１Ｇと、第２検出レンズ２８５によって集光された光束を受ける第２光検出素子２４２Ｇと、第１光検出素子２４１Ｇ及び第２光検出素子２４２Ｇからの電気信号に対して差動演算を行う演算回路２４３Ｇと、を更に備える。
【０１７１】
レーザ光源２１０は、コリメートレンズ２２１に向けて、レーザ光ＬＢを出射する。コリメートレンズ２２１は、レーザ光ＬＢを平行光に変換する。その後、ミラー２２２は、レーザ光ＬＢの一部を、ビームスプリッタ２２５へ向けて反射する。
【０１７２】
ビームスプリッタ２２５は、ミラー２２２によって反射されたレーザ光ＬＢの一部を、参照光ＲＬとして分離する。また、ビームスプリッタ２２５は、レーザ光ＬＢの他の部分を透過させる。ビームスプリッタ２２５を透過したレーザ光ＬＢは、反射鏡３２４によって、対物レンズ２２９に向けて反射される。対物レンズ２２９は、レーザ光ＬＢを散乱体２３０Ｆに集光する。この結果、散乱体２３０Ｆにおいて、局在プラズモンが励起される。したがって、散乱体２３０Ｆの近傍において、光電場の強度が増加する。
【０１７３】
散乱体２３０Ｆは、レーザ光ＬＢを反射し、反射光ＲＦ１を生成する。反射光ＲＦ１は、対物レンズ２２９によって平行光に変換される。その後、反射鏡３２４は、反射光ＲＦ１をビームスプリッタ２２５に向けて反射する。第８実施形態に関連して説明された如く、散乱体２３０Ｆにおけるプラズモン共鳴の強度は、微小構造体ＭＳＦの有無に応じて変化する。この結果、反射光ＲＦ１の光量及び位相は、プラズモン共鳴の強度に応じて変化する。
【０１７４】
ビームスプリッタ２２５によって生成された参照光ＲＬは、ミラー２２６によって反射される前及び後に、４分の１波長板２８１を通過する。この結果、参照光ＲＬの偏光方向は、９０°だけ回転する。その後、参照光ＲＬは、ビームスプリッタ２２５に入射する。ビームスプリッタ２２５は、ミラー２２６から反射された参照光ＲＬを透過させる。一方、ビームスプリッタ２２５は、反射鏡３２４から反射された反射光ＲＦ１を２分の１波長板２８３に向けて反射する。参照光ＲＬ及び反射光ＲＦ１はともに、２分の１波長板２８３に向かうので、ビームスプリッタ２２５と２分の１波長板２８３との間で合波され、干渉光ＩＬになる。この結果、干渉光ＩＬ中の反射光ＲＦ１の偏光方向は、参照光ＲＬの偏光方向に対して直交している。以下の説明において、反射光ＲＦ１の偏光方向は、「０度」として定義される。
【０１７５】
２分の１波長板２８３の光学軸は、２２．５度の方向に設定されている。したがって、干渉光ＩＬが２分の１波長板２８３を通過するとき、干渉光ＩＬ中の反射光ＲＦ１及び参照光ＲＬの偏光方向は、４５度だけ回転することとなる。
【０１７６】
偏光ビームスプリッタ２８２は、反射光ＲＦ１及び参照光ＲＬの０度方向の成分を第１検出レンズ２８４に向けて出射する。偏光ビームスプリッタ２８２は、反射光ＲＦ１及び参照光ＲＬの９０度方向の成分を第２検出レンズ２８５に向けて出射する。第１検出レンズ２８４は、第１光検出素子２４１Ｇに向けて集光するので、第１光検出素子２４１Ｇは、０度方向の光成分に対応する電気信号を出力する。第２検出レンズ２８５は、第２光検出素子２４２Ｇに向けて集光するので、第２光検出素子２４２Ｇは、９０度方向の光成分に対応する電気信号を出力する。演算回路２４３Ｇは、第１光検出素子２４１Ｇ及び第２光検出素子２４２Ｇからの電気信号に対して差動演算を行い、再生信号を出力する。
【０１７７】
再生信号の強度Ｉｓｇは、以下の数式に従って算出される。尚、以下の数式は、非特許文献（映像情報メディア学会技術報告３３（１），３５−４０，２００９−０１−１５  「ホモダイン検出を用いた光ディスク信号の増幅」  三上秀治，黒川貴弘，島野健，宮本治一）の知見に基づく。
【０１７８】
【数３】
0006037312.tif 000004
【０１７９】
ここで、「Ｉｓ」は、反射光ＲＦ１の強度である。「Ｉｒ」は、参照光ＲＬの強度である。「η」は、第１光検出素子２４１Ｇ及び第２光検出素子２４２Ｇの変換効率である。
【０１８０】
プラズモン共鳴の発生条件下において、「ｃｏｓφ＝０」となるように、ミラー２２６は予め位置調整されている。この場合、プラズモン共鳴の発生時を基準として、信号出力は、「０」から変化するので、再生信号の出力中の直流成分はキャンセルされる。再生信号の強度Ｉｓｇは、参照光ＲＬの光量の平方根に比例するので、参照光ＲＬの光量が多いならば、再生信号の出力変化量は大きくなる。したがって、再生信号のＳ／Ｎ比は、向上される。
【０１８１】
＜第１０実施形態＞
（光ディスクドライブ装置の構成）
図２０は、駆動装置として例示される光ディスクドライブ装置４００の概略図である。光ディスクドライブ装置４００には、第２実施形態に関連して説明された光ピックアップ装置２００が搭載されている。光ピックアップ装置２００に対して、第２実施形態の説明が援用される。
【０１８２】
光ピックアップ装置２００に加えて、光ディスクドライブ装置４００は、スピンドルモータ４１０と、ヘッド駆動部（図示せず）と、インターフェース４２０と、サーボ制御部４３０と、送りモータ（図示せず）と、システムコントローラ４４０と、アクチュエータ４５０と、を備える。
【０１８３】
サーボ制御部４３０は、スピンドルモータ４１０を制御する。スピンドルモータ４１０は、サーボ制御部４３０の制御下で、記録媒体ＲＭを所定の回転数で回転する。本実施形態において、スピンドルモータ４１０は、駆動部として例示される。サーボ制御部４３０は、制御部として例示される。
【０１８４】
光ピックアップ装置２００の散乱体２３０は、スピンドルモータ４１０によって回転される記録媒体ＲＭに近接して配置される。記録媒体ＲＭに近接した散乱体２３０からプラズモン光が発生する。光ピックアップ装置２００は、プラズモン光を用いて、記録媒体ＲＭの記録面に微細なマークを形成し、情報を記録してもよい。また、光ピックアップ装置２００は、散乱体２３０からの反射光を用いて、記録媒体ＲＭから情報信号を読み出すことができる。
【０１８５】
光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭの記録トラックに対して、垂直に移動するように支持される。光ピックアップ装置２００は、送りモータ（図示せず）によって、記録媒体ＲＭの記録トラックに対して垂直方向に駆動される。
【０１８６】
信号処理部２５０は、光ピックアップ装置２００の光検出素子２４９が出力した信号に対して、様々な処理を行う。信号処理部２５０は、記録媒体ＲＭから読み出された情報信号を再生するための再生システム及び情報信号を記録するための記録システムを含んでもよい。再生システムは、例えば、信号復調器（図示せず）及び誤り訂正回路（図示せず）を含んでもよい。記録システムは、例えば、信号復調器（図示せず）や他の回路を含んでもよい。記録媒体ＲＭからの信号を再生する信号処理部２５０は、光ピックアップ装置２００の光検出素子２４９から出力された信号（記録媒体ＲＭから読み出された再生信号）を、信号復調器を用いて復調し、その後、訂正回路を用いて、誤り訂正処理を行ってもよい。
【０１８７】
インターフェース４２０は、外部から接続された電子機器（例えば、パーソナルコンピュータ）との間でデータを送受信する。光ディスクドライブ装置４００が再生動作を行っている間、信号処理部２５０の信号復号器や誤り訂正回路といった処理要素によって処理された再生信号が、インターフェース４２０を介して、外部から接続された電子機器に送出される。
【０１８８】
アクチュエータ４５０は、対物レンズユニット２６０を保持する。アクチュエータ４５０として、２軸アクチュエータが例示される。サーボ制御部４３０は、アクチュエータ４５０をサーボ制御し、対物レンズユニット２６０をフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動させる。加えて、サーボ制御部４３０は、光ピックアップ装置２００を送り操作する送りモータ（図示せず）をサーボ制御してもよい。上述の如く、サーボ制御部４３０は、記録媒体ＲＭを回転駆動するスピンドルモータ４１０も制御する。サーボ制御部４３０は、上述の様々な部位に対するサーボ制御を、システムコントローラ４４０からの制御信号に応じて実行する。システムコントローラ４４０は、光ディスクドライブ装置４００の様々な部位を制御する。
【０１８９】
上述の如く、光ディスクドライブ装置４００は、記録媒体ＲＭから情報を再生することができる。この間、光ディスクドライブ装置４００は、スピンドルモータ４１０によって回転される記録媒体ＲＭから、光ピックアップ装置２００を用いて、情報を読み出し、再生信号を生成することができる。光ディスクドライブ装置４００は、信号処理部２５０の信号復調器を用いて、再生信号を復調し、訂正回路を用いて、誤り訂正処理を行うことができる。これらの信号処理の後、再生信号は、インターフェース４２０を通じて、外部から接続された電子機器に送出されてもよい。
【０１９０】
上述の如く、光ディスクドライブ装置４００は、記録媒体ＲＭへ情報を記録することができる。この間、光ディスクドライブ装置４００は、信号処理部２５０の信号変調器を用いて、情報信号を変調してもよい。光ディスクドライブ装置４００は、その後、変調された情報得信号に基づいて、所定のレーザ出力を有する記録用のレーザ光を生成してもよい。光ピックアップ装置２００は、スピンドルモータ４１０によって回転される記録媒体ＲＭに、記録用のレーザ光を照射してもよい。
【０１９１】
本実施形態において、光ディスクドライブ装置４００には、第２実施形態に関連して説明された光ピックアップ装置２００が搭載されている。代替的に、光ディスクドライブ装置は、第６実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な光ピックアップ装置２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇのうちいずれかを利用してもよい。
【０１９２】
＜第１１実施形態＞
（光ディスクドライブ装置の構成）
図２１は、駆動装置として例示される光ディスクドライブ装置４００Ａの概略図である。光ディスクドライブ装置４００Ａには、第２実施形態に関連して説明された光ピックアップ装置２００が搭載されている。光ピックアップ装置２００に対して、第２実施形態の説明が援用される。光ディスクドライブ装置４００Ａは、第１０実施形態に関連して説明されたスピンドルモータ４１０を用いて、記録媒体ＲＭを回転させる。スピンドルモータ４１０に対して、第１０実施形態の説明が援用される。
【０１９３】
光ピックアップ装置２００及びスピンドルモータ４１０に加えて、光ディスクドライブ装置４００Ａは、スイングアーム４６０と、ボイスコイルアクチュエータ４７０と、制御回路４８０と、を備える。第２実施形態に関連して説明された如く、光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭに情報を記録するだけでなく、記録媒体ＲＭから情報を再生することができる。光ピックアップ装置２００は、スイングアーム４６０に固定される。ボイスコイルアクチュエータ４７０は、光ピックアップ装置２００を、記録媒体ＲＭ上の任意の位置にシークすることができる。制御回路は、光ピックアップ装置２００からの電気信号を処理し、再生信号並びに制御信号を出力する。制御信号は、ボイスコイルアクチュエータ４７０の位置制御に利用されてもよい。
【０１９４】
スピンドルモータ４１０は、記録媒体ＲＭを高速に回転させる。ボイスコイルアクチュエータ４７０は、スイングアーム４６０を用いて、光ピックアップ装置２００を、記録媒体ＲＭ上の所望の位置に移動させる。記録媒体ＲＭの高速回転の結果、光ピックアップ装置２００は、記録媒体ＲＭから数ｎｍ〜数十ｎｍだけ浮上している。光ピックアップ装置２００と記録媒体ＲＭとの間のギャップ間隔は、光ピックアップ装置２００からのギャップエラー信号に基づいて、アクチュエータ（図示せず）を用いてフィードバック制御される。したがって、光ピックアップ装置２００と記録媒体ＲＭとの間のギャップ間隔は、略一定に保たれる。光ピックアップ装置２００と記録媒体ＲＭとの間のギャップ間隔の制御に用いられるアクチュエータとして、ピエゾ素子が例示される。
【０１９５】
光ディスクドライブ装置４００Ａは、１つの光ピックアップ装置２００と、１つの記録媒体ＲＭと、を備える。代替的に、光ディスクドライブ装置は、複数の記録媒体と、複数の記録媒体それぞれに対応して配置された光ピックアップ装置を備えてもよい。
【０１９６】
本実施形態において、光ピックアップ装置２００は、スイングアーム４６０の先端に一体的に形成されている。代替的に、レーザ光源や散乱体からの反射光を検出する検出システムは、他の部位に設けられてもよい。
【０１９７】
本実施形態において、光ディスクドライブ装置４００Ａには、第２実施形態に関連して説明された光ピックアップ装置２００が搭載されている。代替的に、光ディスクドライブ装置は、第６実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な光ピックアップ装置２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇのうちいずれかを利用してもよい。
【０１９８】
＜第１２実施形態＞
（光情報処理装置の構成）
図２２は、光情報処理装置５００の概略図である。光情報処理装置５００には、第１０実施形態に関連して説明された光ディスクドライブ装置４００が搭載されている。光ディスクドライブ装置４００に対して、第１０実施形態の説明が援用される。
【０１９９】
光情報処理装置５００は、記録媒体ＲＭからの情報の再生及び／又は記録媒体ＲＭへの情報の記録を行うことができる。光情報処理装置５００は、光ディスクドライブ装置４００に加えて、記録信号処理部５１０と、再生信号処理部５２０と、を備える。記録信号処理部５１０は、画像情報を、記録媒体ＲＭへ記録される情報信号に変換する。記録信号処理部５１０によって生成された情報信号は、光ディスクドライブ装置４００によって記録媒体ＲＭに記録される。再生信号処理部５２０は、光ディスクドライブ装置４００によって記録媒体ＲＭから読み出された情報信号を画像情報に変換する。
【０２００】
光情報処理装置５００は、出力装置５３０を備えてもよい。出力装置５３０として、ブラウン管、液晶表示装置や画像情報を表示できる他の装置が例示される。
【０２０１】
本実施形態において、光情報処理装置５００は、記録信号処理部５１０及び再生信号処理部５２０を備える。代替的に、光情報処理装置は、記録信号処理部及び再生信号処理部のうち一方のみを備えてもよい。
【０２０２】
本実施形態において、光情報処理装置５００は、光ディスクドライブ装置４００を備える。したがって、光情報処理装置５００は、プラズモン光を用いて、情報の記録及び再生を記録媒体ＲＭに対して行うことができる。したがって、光情報処理装置５００は、様々な用途に利用可能である。
【０２０３】
本実施形態において、光情報処理装置５００には、第１０実施形態に関連して説明された光ディスクドライブ装置４００が搭載されている。代替的に、光情報処理装置は、第１１実施形態に関連して説明された光ディスクドライブ装置４００Ａを利用してもよい。
【０２０４】
＜第１３実施形態＞
（情報再生装置の構成）
図２３は、情報再生装置６００の概略図である。情報再生装置６００には、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００が搭載されている。検出装置１００に対して、第１実施形態の説明が援用される。検出装置１００の導光部１２０には、第２実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な導光技術が適用されてもよい。散乱体１３０には、第２実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な散乱体の形状、寸法や材料が適用されてもよい。検出部１４０には、第２実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な検出技術が適用されてもよい。
【０２０５】
情報再生装置６００は、検出装置１００に加えて、再生信号処理部６１０を備えてもよい。再生信号処理部６１０は、検出装置１００から出力された信号を、所定の出力装置（例えば、ブラウン管、液晶表示装置や画像情報を表示できる他の装置）が再生可能な形式を有する再生信号を変換してもよい。情報再生装置６００は、対象物体ＴＯを検出装置１００からのプラズモン光を用いて走査するための駆動機構を備えてもよい。
【０２０６】
本実施形態において、対象物体ＴＯは、情報が記録された記録媒体である。情報再生装置６００は、対象物体ＴＯ（例えば、上述の微小構造体）が記録状態であるか未記録状態であるかを検出してもよい。この結果、情報再生装置６００は、記録媒体に記録された情報を再生することができる。
【０２０７】
本実施形態において、情報再生装置６００は、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相変化を利用して、記録媒体に記録された情報を高感度且つ低ノイズ下で再生することができる。
【０２０８】
＜第１４実施形態＞
（センサの構成）
図２４は、センサ７００の概略図である。センサ７００には、第１実施形態に関連して説明された検出装置１００が搭載されている。検出装置１００に対して、第１実施形態の説明が援用される。検出装置１００の導光部１２０には、第２実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な導光技術が適用されてもよい。散乱体１３０には、第２実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な散乱体の形状、寸法や材料が適用されてもよい。検出部１４０には、第２実施形態乃至第９実施形態に関連して説明された様々な検出技術が適用されてもよい。
【０２０９】
本実施形態において、対象物体ＴＯが特定の材料を含むか否かに応じて、対象物体ＴＯと散乱体１３０との間で生ずるプラズモン共鳴の強度が変化する。検出部１４０は、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態を検出し、対象物体ＴＯが特定の材料を含むか否かを見極める。
【０２１０】
センサ７００は、検出装置１００に加えて、検出信号処理部７１０を備える。検出信号処理部７１０は、検出装置１００からの検出信号を処理する。例えば、検出信号処理部７１０は、検出装置１００からの検出信号に応じて、対象物体ＴＯが特定の材料を含むか否かを判定する判定処理を行ってもよい。センサ７００は、対象物体ＴＯを検出装置１００からのプラズモン光を用いて走査するための駆動機構を備えてもよい。
【０２１１】
上述の特定の材料は、誘電率の実数部が負である材料であってもよい。特定の材料として、ＡｇやＡｇの化合物、ＣｕやＣｕの化合物が例示される。
【０２１２】
対象物体ＴＯが、誘電率の実数部が負である材料を含むならば、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間で強いプラズモン共鳴が発生する。一方、対象物体ＴＯが、誘電率の実数部が負である材料を含まないならば、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間で生ずるプラズモン共鳴は、比較的弱くなる。したがって、対象物体ＴＯが、誘電率の実数部の符号が負である材料を含むか否かに応じて、プラズモン共鳴の強度が変化する。プラズモン共鳴の強度の変化は、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態の変化に帰結する。センサ７００は、これらの関係に基づき、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態を検出し、対象物体ＴＯが、誘電率の実数部の符号が負である材料を含むか否かを判定することができる。
【０２１３】
本実施形態において、センサ７００は、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相変化を利用して、対象物体ＴＯが、誘電率の実数部の符号が負である材料を含むか否かを、高感度且つ低ノイズ下で判定することができる。
【０２１４】
図２５は、センサ７００の概略図である。図２５を参照して、センサ７００の他の用途が説明される。
【０２１５】
図２５に示される対象物体ＴＯの表面は、窪みＲＣが形成された領域、塵埃ＤＢが付着した領域及び隆起部ＳＷが形成された領域を含む。センサ７００は、対象物体ＴＯの形状を検出するためにも好適に利用可能である。
【０２１６】
散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間のプラズモン共鳴の強度は、窪みＲＣが形成された領域、塵埃ＤＢが付着した領域及び隆起部ＳＷが形成された領域の間で相違する。散乱体１３０の近傍に窪みＲＣが形成された領域が存在するならば、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間の距離が長くなる。この結果、プラズモン共鳴の強度は低下する。一方、散乱体１３０の近傍に、塵埃ＤＢが付着した領域や隆起部ＳＷが形成された領域が存在するならば、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間の距離は短くなる。この結果、プラズモン共鳴の強度は増大する。
【０２１７】
上述の如く、対象物体ＴＯの形状に応じて、散乱体１３０と対象物体ＴＯとの間のプラズモン共鳴の強度は変化する。プラズモン共鳴の強度の変化に応じて、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態が変化する。センサ７００は、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相の状態を検出し、対象物体ＴＯの形状を見極めることができる。図２５に示されるセンサ７００の用途において、検出信号処理部７１０は、検出装置１００からの検出信号を処理し、対象物体ＴＯの形状を特定するための信号処理や、対象物体ＴＯの形状に関する欠陥を判定するための判定処理や、他の処理を行ってもよい。
【０２１８】
上述の如く、センサ７００は、散乱体１３０からの反射光ＲＦ１の位相変化を利用して、対象物体ＴＯの形状を、高感度且つ低ノイズ下で判定することができる。即ち、センサ７００は、対象物体ＴＯ上に、窪みＲＣが形成された領域、塵埃ＤＢが付着した領域や隆起部ＳＷが形成された領域が存在するか否かを高感度且つ低ノイズ下で判定することができる。
【０２１９】
上述の実施形態に関連して説明された様々な技術は、以下の特徴を主に備える。
【０２２０】
上述の実施形態の一局面に係る検出装置は、出射光を出射する光源と、対象物体に近接して配置され、前記対象物体との間でプラズモン共鳴を引き起こす散乱体と、前記出射光を前記散乱体へ導き、前記散乱体から反射した第１反射光を生じさせる導光部と、前記第１反射光の位相の状態を検出する検出部と、を備える。
【０２２１】
上記構成によれば、導光部が光源からの出射光を散乱体に導くと、散乱体と対象物体との間で、プラズモン共鳴が引き起こされる。この間、散乱体は、出射光を反射し、第１反射光を生成する。検出部は、第１反射光の位相の状態を検出するので、検出装置は、ノイズの影響を受けにくくなる。
【０２２２】
上記構成において、前記プラズモン共鳴の強度は、前記対象物体の状態に応じて変化してもよい。前記位相の前記状態は、前記プラズモン共鳴の前記強度の変化に応じて変化してもよい。
【０２２３】
上記構成によれば、検出部は、対象物体の状態を正確に検出することができる。
【０２２４】
上記構成において、前記導光部は、前記出射光を前記対象物体へ導き、前記対象物体から反射した第２反射光を生じさせてもよい。前記検出部は、前記第２反射光の位相の状態を検出してもよい。
【０２２５】
上記構成によれば、導光部は、散乱体だけでなく、対象物体へも出射光を導く。この結果、対象物体は、出射光を反射し、第２反射光を生成する。検出部は、第１反射光に加えて、第２反射光の位相の状態を検出するので、検出部は、対象物体の状態を正確に検出することができる。
【０２２６】
上記構成において、検出装置は、参照光を生成する参照光生成部を更に備えてもよい。前記検出部は、前記参照光及び前記第１反射光を干渉させ、干渉光を生成する干渉光学系と、前記干渉光を検出する受光部と、を含んでもよい。前記受光部は、前記干渉光に応じた出力信号を生成してもよい。
【０２２７】
上記構成によれば、干渉光学系は、参照光生成部からの参照光と散乱体からの第１反射光とを干渉させ、干渉光を生成する。受光部は、干渉光を検出するので、受光部が生成する出力信号は、ノイズの影響を受けにくくなる。
【０２２８】
上記構成において、前記導光部は、前記出射光を前記対象物体へ導き、前記対象物体から反射した第２反射光を生じさせてもよい。前記検出部は、前記第１反射光と前記第２反射光とを合成し、合成波を生成する合成部と、前記合成波の光軸の傾斜量を検出する傾斜検出部と、を含んでもよい。該傾斜検出部は、前記傾斜量に基づいて、前記位相の前記状態を検出してもよい。
【０２２９】
上記構成によれば、導光部は、散乱体だけでなく、対象物体へも出射光を導く。この結果、対象物体は、出射光を反射し、第２反射光を生成する。第２反射光は、合成部によって、散乱体からの第１反射光と合成され、合成波になる。傾斜検出部は、合成波の光軸の傾斜量を検出する。位相の状態は、傾斜量に基づいて、検出されるので、検出部は、対象物体の状態を正確に検出することができる。
【０２３０】
上記構成において、前記対象物体は、情報記録媒体上に形成された構造体であってもよい。記録動作を受けた前記構造体は記録状態となる一方で、前記記録動作を受けない前記構造体は、未記録状態となってもよい。前記プラズモン共鳴の前記強度は、前記構造体が前記記録状態であるか前記未記録状態であるかに応じて変化してもよい。前記検出部は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記構造体が前記記録状態であるか前記未記録状態であるかを検出してもよい。
【０２３１】
上記構成によれば、プラズモン共鳴の強度は、構造体が前記記録状態であるか未記録状態であるかに応じて変化して変化するので、検出部は、位相の状態の検出を通じて、構造体が記録状態であるか未記録状態であるかを正確に検出することができる。
【０２３２】
上記構成において、前記構造体は、結晶状態と非結晶状態との間で相変化する相変化材料を含んでもよい。前記結晶状態及び前記非結晶状態のうち一方は、前記記録状態に対応し、他方は、前記未記録状態に対応してもよい。
【０２３３】
上記構成によれば、検出部は、結晶状態と非結晶状態との間の相変化に応じて、構造体が記録状態であるか未記録状態であるかを正確に検出することができる。
【０２３４】
上述の実施形態の他の局面に係る情報再生装置は、上述の検出装置を備える。情報再生装置は、前記検出装置を用いて、前記構造体が前記記録状態であるか前記未記録状態であるかを検出することによって、前記情報記録媒体に記録された情報を再生する。
【０２３５】
上記構成によれば、検出装置は、構造体が記録状態であるか未記録状態であるかを正確に検出するので、情報記録媒体に記録された情報は正確に再生される。
【０２３６】
上述の実施形態の他の局面に係る駆動装置は、上述の検出装置と、情報記録媒体を駆動する駆動部と、前記検出装置が出力した出力信号に応じて、前記駆動部及び前記検出装置を制御する制御部と、を備える。
【０２３７】
上記構成によれば、制御部は、検出装置が出力した出力信号に応じて、駆動部及び検出装置を制御するので、駆動装置は、正確な駆動動作を行うことができる。
【０２３８】
上述の実施形態の他の局面に係るセンサは、上述の検出装置を備える。前記プラズモン共鳴の前記強度は、前記対象物体が特定の材料を含むか否かに応じて変化する。前記検出装置は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記対象物体が前記特定の材料を含むか否かを検出する。
【０２３９】
上記構成によれば、センサは、上述の検出装置を備えるので、対象物体が特定の材料を含むか否かを正確に検出することができる。
【０２４０】
上述の実施形態の他の局面に係るセンサは、上述の検出装置を備える。前記プラズモン共鳴の前記強度は、前記対象物体の形状に応じて変化する。前記検出装置は、前記位相の前記状態を検出することによって、前記対象物体の前記形状を検出する。
【０２４１】
上記構成によれば、センサは、上述の検出装置を備えるので、対象物体の形状を正確に検出することができる。
【０２４２】
上記構成において、前記検出装置は、ホモダイン法に従って、前記位相の前記状態に応じた出力信号を出力してもよい。
【０２４３】
上記構成によれば、検出装置は、ホモダイン法に従って、位相の状態に応じた出力信号を出力するので、出力信号は、検出された位相の状態の直流成分の影響を受けにくくなる。
【０２４４】
上述の実施形態の他の局面に係る検出方法は、出射光を出射する工程と、前記出射光を対象物体に近接して配置された散乱体に導き、前記散乱体に前記出射光を反射させ、第１反射光を生成する工程と、前記対象物体と前記散乱体との間でのプラズモン共鳴に応じた前記第１反射光の位相の状態を検出する工程と、を含む。
【０２４５】
上記構成によれば、出射光が対象物体に近接して配置された散乱体に導かれると、散乱体は、出射光を反射し、第１反射光を生成する。その後、対象物体と前記散乱体との間でのプラズモン共鳴に応じた第１反射光の位相の状態が検出されるので、対象物体の特性は、低ノイズ下で検出される。
【産業上の利用可能性】
【０２４６】
上述の様々の実施形態の原理は、プラズモン光を発生する散乱体からの反射光の位相の状態の検出を利用した様々な装置に適用可能である。例えば、情報媒体に記録されたデジタル信号は、位相の状態の検出を利用して、高い精度で再生されることとなる。したがって、上述の原理は、プラズモン光を利用し、光記録媒体に信号を再生する光情報装置に好適に適用される。上述の原理は、光情報装置だけでなく、センサに対しても好適に適用される。例えば、検査対象となる対象物体が特定の材料を含むか否かの判定に、上述の位相状態の検出は好適に利用可能である。代替的に、対象物体の形状の検出にも、上述の位相状態の検出は好適に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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