(57)【要約】【課題】光記録媒体の大容量化のために、光源から出射された光をプラズモン発生体に照射して発生する近接場光で光記録媒体に情報を記録及び再生する光ピックアップが提案されているが、スライダーに搭載し空気浮上で安定に光記録媒体の所望の位置にプラズモン発生体を位置制御することに適した小型の光ピックアップが提案されておらず、安定に記録及び再生を行うことができない。【解決手段】第１の光源と、導波路搭載光検出素子と、前記導波路搭載光検出素子を保持するスライダとから構成され、前記導波路搭載光検出素子はシリコン基板と、前記シリコン基板上に設けられた回路形成層と、前記回路形成層上に設けられた光伝達部と、外部から電気信号を印加したり、外部に電気信号を出すための端子からなり、前記光伝達部は導波路と、プラズモニック導波路と、プラズモン発生体とを有し、前記回路形成層には光検出器と電流電圧変換部とを有する。【選択図】図１
2013218749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源と、
導波路搭載光検出素子と、
前記導波路搭載光検出素子を保持するスライダとから構成され、
前記導波路搭載光検出素子は、
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に設けられた回路形成層と、前記回路形成層上に設けられた光伝達部と、外部から電気信号を印加したり、外部に電気信号を出すための端子からなり、
前記光伝達部は前記第１の光源から出射された光を導波する導波路と、前記導波路近傍に配置されることで前記導波路を導波した光が結合される金属で形成されたプラズモニック導波路と、前記プラズモニック導波路近傍に配置され、前記プラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生するプラズモン発生体とを有し、
前記回路形成層には前記プラズモン発生体からの反射光を受光する光検出器と前記光検出器から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部とを有し、
前記プラズモン発生体から生じる近接場光で光記録媒体に情報を記録または再生することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記光源と波長が異なる第２の光源を更に有し、
前記光伝達部は、前記第２の光源から出射された光を導波する第２の導波路と、前記第２の導波路近傍に配置されることで前記第２の導波路を導波した光が結合される金属で形成された第２のプラズモニック導波路と、前記第２のプラズモニック導波路近傍に配置され、前記第２のプラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生するプラズモン発生体とを更に有することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記第１の光源から出射された光を前記導波路搭載光検出素子に光ファイバで導くことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記第１の光源の光を光変調器で変調することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記光変調器が前記導波路搭載光検出素子の前記光伝達部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記光変調器が前記導波路搭載光検出素子外に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記導波路から分岐された第１及び第２のトラッキング用導波路と、前記第１のトラッキング用導波路近傍に配置されることで前記第１のトラッキング用導波路を導波した光が結合される金属で形成された第１のトラッキング用プラズモニック導波路と、前記第１のトラッキング用プラズモニック導波路近傍に配置され、前記第１のトラッキング用プラズモニック導波路から出射される光が照射される近接場光を発生する第１のトラッキング用プラズモン発生体と、前記第２のトラッキング用導波路近傍に配置されることで前記第２のトラッキング用導波路を導波した光が結合される金属で形成された第２のトラッキング用プラズモニック導波路と、前記第２のトラッキング用プラズモニック導波路近傍に配置され、前記第２のトラッキング用プラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生する第２のトラッキング用プラズモン発生体と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記プラズモン発生体は、金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムのどれかで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記プラズモン発生体は、鉛筆形状、三角形、長方形、菱形のいずれかの形状であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記端子はシリコン基板上の回路形成層が形成されている面に対向する裏面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記端子は前記光伝達部上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の光ピックアップと、
光記録媒体を回転させるモータと、
前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ及び前記光ピックアップを制御する制御部と、
前記プラズモン発生体による近接場光を用いて情報を前記光記録媒体に記録または再生するときに、前記プラズモン発生体の端部と前記光記録媒体との距離が一定になるように前記スライダを支持するサスペンション構造体とを備えることを特徴とする光情報装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光情報装置を外部記憶装置として備えることを特徴とするコンピュータ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光情報装置を備え、光記録媒体に映像を記録し、および再生することを特徴とする映像記録再生装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光情報装置を外部記憶装置として備えることを特徴とするサーバー。
【請求項１６】
請求項１２に記載の光情報装置を外部記憶装置として備えることを特徴とするカーナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクや光カードなどの光記録媒体に収束した光を照射することにより当該光記録媒体に情報を記録または再生する光ピックアップ、当該光ピックアップを備える光情報装置、当該光情報装置を備えたコンピュータ、映像記録再生装置、サーバー、カーナビゲーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、映像や音声を初めとする各種の情報を記録する光記録媒体として、ＣＤやＤＶＤ、あるいはＢｌｕ−ｒａｙ（ブルーレイディスク）といった光ディスクが広く用いられている。このような光記録媒体を用いた光情報装置では、光記録媒体に光を照射して情報を記録または再生するため、情報の記録密度は光記録媒体に収束する光スポットの大きさに依存する。従って、光記録媒体の大容量化は、光ピックアップにより照射される光スポットを小さくすることによって実現できる。しかし、従来では、光を回折限界以上に絞ることができないため、使用する波長やレンズの開口数により光記録媒体の記録密度が制限される。そこで、光記録媒体の記録密度をさらに増やすためには従来の回折限界によるスポットを用いた方式とは異なる方式が必要になる。
【０００３】
ここで、プラズモンとは、金属などにおける自由電子の振動量子であり、たとえば、ナノスケールの微小金属（金属ナノ構造体）に光を照射することにより、金属中の自由電子に集団振動を発生させ、プラズモンを励起させることができる。このようにプラズモンを励起させることにより、局所的に増強された強い電磁場を得ることができるため、このエネルギーを利用した各種の応用が期待されている。その応用例として、光による超高密度な記録、または、再生を実現する目的で、微小金属体に光を入射して局在プラズモンを励起し、前記微小金属体近傍の光電場を局所的に増強し、その光（近接場光）を用いることにより、回折限界を超えたナノメートルオーダーの微小領域に情報の記録を行う技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１３は、従来の光ピックアップの構成を示す図である。図１３（Ａ）、（Ｂ）において、１３１は情報記録媒体である光ディスク、１３２は光源、１３３は光源１３２の放射光ＬＢを透過するプリズム、１３４はＬＢの入射により近接場光ＮＬを発生する共鳴素子の散乱体である。光源１３２には放熱材１３５が固定され光源１３２で発生した熱を放熱する。また、１３６は光ディスク１３１からの再生光を検出する検出素子である。光源１３２、プリズム１３３、散乱体１３４、放熱材１３５及び検出素子１３６はスライダ１３７により保持されており、スライダ１３７はサスペンション１３８により光ディスク１３１と散乱体１３４の距離が一定になるように保持されている。
【０００５】
情報の記録は、散乱体１３４により発生する近接場光ＮＬによって相変化材料である光ディスク１３１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１３１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１３１から戻ってくる散乱光の強度変化を検出して行う。
【０００６】
特許文献１によると、光源１３２、プリズム１３３、散乱体１３４、放熱材１３５及び検出素子１３６はスライダ１３７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ことで光ディスク１３１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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１１３０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、光源１３２、プリズム１３３、散乱体１３４、放熱材１３５及び検出素子１３６などの各種部品が配置されているので小型化には向いておらず、スライダ１３７での空気浮上によるフォーカス制御の制御特性が落ちることになる。
【０００９】
これに対し、近接場光を利用した構成である熱アシスト磁気記録ヘッドが特開２０１０ー１０８５８４号公報に開示されている。この熱アシスト磁気記録ヘッドの構成について図１４を用いて説明する。熱アシスト磁気記録ヘッド１４１は、スライダ１４２及び光源ユニット１４３を備えている。スライダ１４２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）１４２００を有するスライダ基板１４２０と、ＡＢＳ１４２００とは垂直な素子形成面１４２０２上に形成されたヘッド部１４４とを備えている。また、光源ユニット１４３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面１４３００を有するユニット基板１４３０と、接着面１４３００とは垂直な光源設置面１４３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード１４５とを備えている。ここで、スライダ１４２と光源ユニット１４３とは、スライダ基板１４２０の背面１４２０１とユニット基板１４３０の接着面１４３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板１４２０の背面１４２０１は、スライダ基板１４２０のＡＢＳ１４２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド１４１は、光源ユニット１４３を用いずに、レーザダイオード１４５がスライダ１４２に直接搭載された形態であってもよい。
【００１０】
スライダ１４２のスライダ基板１４２０の素子形成面１４２０２上に形成されたヘッド部１４４は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子１４６と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子１４７とから構成されるヘッド素子１４８と、光源ユニット１４３に備えられたレーザダイオード１４５からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路１４９と、導波路１４９と共に近接場光発生素子を構成する表面プラズモン・アンテナ１５０と、ＭＲ素子１４６、電磁変換素子１４７、導波路１４９及び表面プラズモン・アンテナ１５０を覆うように素子形成面１４２０２上に形成された保護層１５１と、保護層１５１の上面に露出しておりＭＲ素子１４６に電気的に接続された一対の端子電極１５２と、同じく保護層１５１の上面に露出しており電磁変換素子１４７に電気的に接続された一対の端子電極１５３とを備えている。
【００１１】
しかし、特開２０１０ー１０８５８４号公報の熱アシスト磁気記録ヘッドでは、近接場光が記録媒体を加熱することのみに使われている。つまり、光を受光するための構成や、近接場光による記録媒体への情報の記録及び再生のための構成については、開示されていない。すなわち、スライダに搭載し空気浮上で安定に光記録媒体の所望の位置にプラズモン発生体を位置制御することに適した小型の光ピックアップが提案されておらず、近接場光により安定に記録及び再生を行うことができないという課題があった。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スライダに搭載可能な小型構成で、相変化記録媒体の所望の位置に近接場光で記録及び再生を安定に行うことができる光ピックアップを提供することを目的とする。また、この光ピックアップを用いることにより高密度の光記録媒体に対応した光情報装置、コンピュータ、映像記録再生装置、サーバー、カーナビゲーションシステムを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の光ピックアップは、第１の光源と、導波路搭載光検出素子と、前記導波路搭載光検出素子を保持するスライダとから構成され、前記導波路搭載光検出素子はシリコン基板と、前記シリコン基板上に設けられた回路形成層と、前記回路形成層上に設けられた光伝達部と、外部から電気信号を印加したり、外部に電気信号を出すための端子からなり、前記光伝達部は前記第１の光源から出射された光を導波する導波路と、前記導波路近傍に配置されることで前記導波路を導波した光が結合される金属で形成されたプラズモニック導波路と、前記プラズモニック導波路近傍に配置され、前記プラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生するプラズモン発生体とを有し、前記回路形成層には前記プラズモン発生体からの反射光を受光する光検出器と前記光検出器から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部とを有し、前記プラズモン発生体から生じる近接場光で光記録媒体に情報を記録または再生することを特徴とする。本構成によって、光源からの光をプラズモン発生体まで導き、近接場光を発生させる光伝達部と、プラズモン発生体からの反射光を受光して電気信号に変換する回路形成層と、電気信号を外部に取り出すための端子を一体で形成可能であるので、非常に小型化に向いており、近接場光を用いて光記録媒体に情報を記録または再生を行うことができる。
【００１４】
上記光ピックアップでは、前記光源と波長が異なる第２の光源を更に有し、前記光伝達部は、前記第２の光源から出射された光を導波する第２の導波路と、前記第２の導波路近傍に配置されることで前記第２の導波路を導波した光が結合される金属で形成された第２のプラズモニック導波路と、前記第２のプラズモニック導波路近傍に配置され、前記第２のプラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生するプラズモン発生体とを更に有することが好ましい。これにより、２つの光源を用いているので、記録材料の選定が容易になる。
【００１５】
上記光ピックアップでは、前記第１の光源から出射された光を前記導波路搭載光検出素子に光ファイバで導くことが好ましい。これにより、光源を導波路搭載光検出素子の近くに配置する必要がないので、光ピックアップの構成の自由度があがる。
【００１６】
上記光ピックアップでは、前記第１の光源の光を光変調器で変調することが好ましい。これにより、光源の光量を切り替えるスピードを上げることができる。
【００１７】
上記光ピックアップでは、前記光変調器が前記導波路搭載光検出素子の前記光伝達部に設けられていることが好ましい。これにより１つの素子上に光変調器も設けることができるので光変調器への結合のための調整が不要であり、作製が容易になる。
【００１８】
上記光ピックアップでは、前記光変調器が前記導波路搭載光検出素子外に設けられていることが好ましい。これにより、導波路搭載光検出素子が小さくなることで、スライダ上に搭載する素子が小型及び軽量になるので空気浮上性能が更に安定する。
【００１９】
上記光ピックアップでは、前記導波路から分岐された第１及び第２のトラッキング用導波路と、前記第１のトラッキング用導波路近傍に配置されることで前記第１のトラッキング用導波路を導波した光が結合される金属で形成された第１のトラッキング用プラズモニック導波路と、前記第１のトラッキング用プラズモニック導波路近傍に配置され、前記第１のトラッキング用プラズモニック導波路から出射される光が照射される近接場光を発生する第１のトラッキング用プラズモン発生体と、前記第２のトラッキング用導波路近傍に配置されることで前記第２のトラッキング用導波路を導波した光が結合される金属で形成された第２のトラッキング用プラズモニック導波路と、前記第２のトラッキング用プラズモニック導波路近傍に配置され、前記第２のトラッキング用プラズモニック導波路から出射される光が照射される近接場光を発生する第２のトラッキング用プラズモン発生体と、をさらに有することが好ましい。これにより、光記録媒体にトラッキング用のパターンを形成することがないので、光記録媒体の記録容量を増やすことができ、また、光記録媒体の作製が容易になる。
【００２０】
上記光ピックアップでは、前記プラズモン発生体は、金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムのどれかで構成されていることが好ましい。これにより、プラズモン共鳴による近接場光の発生が容易になる。
【００２１】
上記光ピックアップでは、前記プラズモン発生体は、鉛筆形状、三角形、長方形、菱形のいずれかの形状であることが好ましい。これにより、プラズモン共鳴による近接場光の発生が容易になる。
【００２２】
上記光ピックアップでは、前記端子はシリコン基板上の回路形成層が形成されている面に対向する裏面上に形成されていることが好ましい。これにより、端子の位置は裏面全体に自由に配置できるので、導波路搭載光検出素子の小型化に適しており、スライダ上に搭載する素子が小型及び軽量になるので空気浮上性能が更に安定する。
【００２３】
上記光ピックアップでは、前記端子は前記光伝達部上に形成されていることが好ましい。これにより、回路形成層、光伝達部、端子が基板の同じ面に積み上げて形成されるので導波路搭載光検出素子の形成プロセスが簡単になる。
【００２４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の光情報装置は、請求項１から１１のいずれかに記載の光ピックアップと、光記録媒体を回転させるモータと、前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ及び前記光ピックアップを制御する電気回路と、前記プラズモン発生体による近接場光を用いて情報を前記光記録媒体に記録または再生するときに、前記プラズモン発生体の端部と前記光記録媒体との距離が一定になるように前記スライダを支持するサスペンションとを備えることを特徴とする。本構成によって、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に近接場光で情報を安定に記録または再生することができる。
【００２５】
前記従来の課題を解決するために、本発明のコンピュータは、請求項１２に記載の光情報装置を外部記憶装置として備えることを特徴とする。本構成によって、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に近接場光で情報を安定に記録または再生することができる。
【００２６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の映像記録再生装置は、請求項１２に記載の光情報装置を備え、光記録媒体に映像を記録し、および再生することを特徴とする。本構成によって、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に近接場光で情報を安定に記録または再生することができる。
【００２７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のサーバーは、請求項１２に記載の光情報装置を外部記憶装置として備えることを特徴とする。本構成によって、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に近接場光で情報を安定に記録または再生することができる。
【００２８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のカーナビゲーションシステムは、請求項１２に記載の光情報装置を外部記憶装置として備えることを特徴とする。本構成によって、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に近接場光で情報を安定に記録または再生することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光ピックアップによれば、基板をシリコンで構成することで、光検出器やトランジスタなどを基板上に一体で形成でき、さらにその上部に光変調器や導波路やプラズモン発生体などの光伝達部を設けることで、非常に小型の導波路搭載光検出素子を構成できるので近接場光で光記録媒体に情報を記録または再生する光ピックアップの小型化及び軽量化に適している。また、スライダーに搭載する素子が導波路を用いた集積化された素子であるので、小型軽量であり、アクセススピードを速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１における光情報装置の構成図、（Ｂ）は（Ａ）を上から見た図
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態１における導波路搭載光検出素子の構成図、（Ｂ）はＡ−Ａ’部の断面図
【図３】（Ａ）は本発明の実施の形態１における導波路搭載光検出素子の端部（２８）の拡大図、（Ｂ）はＢ−Ｂ’部の断面図
【図４】（Ａ）は、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃ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、（Ｂ）は、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃを照射用プラズモン発生体３６ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラックピッチＴｐの４分の１だけ離して設置したときの、第１のトラッキング用光検出器２６からの検出信号ｔｅ１と第２のトラッキング用光検出器２７からの検出信号ｔｅ２の変化を示すグラフ、（Ｃ）は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
【図５】本発明の実施の形態１における別構成の導波路搭載光検出素子の構成図
【図６】（Ａ）は本発明の実施の形態２における光情報装置の構成図、（Ｂ）は（Ａ）を上から見た図
【図７】本発明の実施の形態２における導波路搭載光検出素子の構成図
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態１における導波路搭載光検出素子の端面（８１）の拡大図、（Ｂ）はＣ−Ｃ’部の断面図
【図９】本発明の実施の形態３におけるコンピュータの構成図
【図１０】本発明の実施の形態４における光ディスクレコーダの構成図
【図１１】本発明の実施の形態５におけるサーバーの構成図
【図１２】本発明の実施の形態６におけるカーナビゲーションシステムの構成図
【図１３】従来の光ピックアップの構成図
【図１４】従来の別構成の光ピックアップの構成図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光情報装置の構成図であり、図１において（Ｂ）は（Ａ）を上から見た図である。
【００３３】
図１において、１は光記録媒体、２は第１のモータ、３はスライダ、４はサスペンション、５は第２のモータ、６は光源、７は光ファイバ、８は本発明の導波路搭載光検出素子、９は電気回路である。ここで、本発明の光ピックアップはスライダ３と光源６と光ファイバ７と導波路搭載光検出素子８で構成されている。
【００３４】
ここで、光記録媒体１は情報が記録又は再生される相変化材料で構成された微粒子が列状に配置されたトラックを有している光記録媒体であり、第１のモータ２は光記録媒体１を保持して所定の回転数で回転するモータであり、スライダ３は光記録媒体の回転で生じる空気流で浮上するための素子であり、サスペンション４は光記録媒体１の垂直方向についてスライダ３と光記録媒体１との距離が一定になるようにスライダ３を支持するサスペンションであり、第２のモータ５はサスペンション４を保持して回転することによってスライダ３を光記録媒体１の面内にあって平行方向について移動させるモータであり、光源６は例えば波長が７８０ｎｍの半導体レーザー素子で構成される光源であり、光ファイバ７は光源６から出射される光を導波路搭載光検出素子８に導く素子で、サスペンション４で保持されており、導波路搭載光検出素子８はスライダ３に保持されており、詳細については後述するが、光ファイバ７から出射された光を受けて搭載されているプラズモン発生体による近接場光で光記録媒体１を照射し、また、プラズモン発生体からの反射光を受けて電気信号に変換する多機能な検出素子であり、電気回路９は第１及び第２のモータ２及び５や光源６を制御し、導波路搭載光検出素子８からの電気信号を用いて演算する回路である。
【００３５】
このように構成された光情報装置の動作について説明する。電気回路９により第１のモータ２は光記録媒体１を所望の速度で回転する。また電気回路９により光源６は光を照射し、この光は光ファイバ７により導波路搭載光検出素子８に導かれる。導波路搭載光検出素子８はスライダ３をサスペンション４で支持することにより光記録媒体１の垂直方向のごく近傍に空気浮上で位置制御される。また、導波路搭載光検出素子８は導かれた光を受けて、詳細には後述するが、近接場光を発生し、この近接場光を光記録媒体１に照射する。また、導波路搭載光検出素子８は本素子上のプラズモン発生体からの反射光を受けて電気信号に変換する。この電気信号は電気回路９に入力される。電気回路９は前記の電気信号に基づき、光記録媒体１の所望のトラックを照射できるように第２のモータ５を回転制御する。さらに電気回路９は前記の電気信号に基づき、情報を再生する。
【００３６】
次に、導波路搭載光検出素子８について詳細に述べる。図２（Ａ）は導波路搭載光検出素子８の構成図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’部の断面図である。
【００３７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）において、２１はグレーティング結合器、２２は導波路、２２ａは照射用導波路、２２ｂは第１のトラッキング用導波路、２２ｃは第２のトラッキング用導波路、２３は光変調器、２３ａは光変調器用電極、２３ｂは第１の分岐照射用導波路、２３ｃは第２の分岐照射用導波路、２４は前光用光検出器、２５は信号用光検出器、２６は第１のトラッキング用光検出器、２７は第２のトラッキング用光検出器、２８は後で詳細に述べるが照射用導波路２２ａや第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃから金属導波路であるプラズモニック導波路に結合し、プラズモン発生体に光を照射する箇所であり、２９は基板、３０は回路形成層、３１は前光用光検出器２４の断面、３２は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層、３３はＰＬＺＴ（鉛、ランタン、ジルコン、チタンの４元系複合酸化物）層、３４は端子である。
【００３８】
ここで、グレーティング結合器２１はＰＬＺＴ層３３上に形成されたグレーティングであり、照射された光を導波路２２に結合する結合器であり、導波路２２はコアがＰＬＺＴ層３３、下部及び上部クラッドが二酸化ケイ素層３２で構成された導波路であり、照射用導波路２２ａは導波路２２から３分岐されたうちの１つで記録及び再生用の光を導く導波路であり、第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃは導波路２２から３分岐されたうちの２つで、所望のトラックに位置制御するためのトラッキング誤差信号を検出するために用いる光を導く導波路であり、光変調器２３は光変調器用電極２３ａ、第１及び第２の分岐照射用導波路２３ｂ及び２３ｃから構成されるマッハツェンダー型光変調器であり、光変調器用電極２３ａは第１の分岐照射用導波路２３ｂに電圧を印加してＰＬＺＴの屈折率を変えるための電極であり、第１の分岐照射用導波路２３ｂは照射用導波路２２ａから２分岐されたうちの１つであり、電極２３ａから電圧が印加されるとコア部のＰＬＺＴ層が電気光学効果により屈折率が変化する導波路であり、第２の分岐照射用導波路２３ｃは照射用導波路２２ａから２分岐されたうちの１つであり、第１及び第２の分岐照射用導波路２３ｂ及び２３ｃを導波してきた光の位相が印加された電圧により変化するためそれぞれが結合されることにより、光の強度が変化するので、光変調器として機能する。また、結合された照射用導波路２２ａには前光用光検出器２４上で図２（Ｂ）に示されるようにグレーティングが形成されており、これにより、照射用導波路２２ａを導波する光の一部が前光用光検出器２４に入射する。前光用光検出器２４は基板２９の上部で、また、下部クラッドに相当するＰＬＺＴ層３３の下部に位置する二酸化ケイ素層３２の下部に形成された回路形成層３０中に存在し、図２（Ｂ）の３１に相当する。また、前光用光検出器２４は照射用導波路２２ａを導波する光の一部を受光することで、光量をモニターすることができ、プラズモン発生体に所望の光量を照射するのに必要な光量制御のためのモニターになる。また、信号用光検出器２５は基板２９の上部で、また、下部クラッドに相当するＰＬＺＴ層３３の下部に位置する二酸化ケイ素層３２の下部に形成された回路形成層３０中に存在し、照射用プラズモン発生体からの反射光を受光する（後で詳細に述べる）。さらに、第１及び第２のトラッキング用光検出器２６及び２７は基板２９の上部で、また、下部クラッドに相当するＰＬＺＴ層３３の下部に位置する二酸化ケイ素層３２の下部に形成された回路形成層３０中に存在し、各トラッキング用プラズモン発生体からの反射光を受光する。基板２９はシリコンで構成されており、基板２９の上面には回路形成層３０が存在し、さらにその上部に導波路が構成されており、回路形成層３０及び導波路が形成されている面に対向した面には端子３４が形成されており、例えば外部から光変調器用電極２３ａに電圧を印加するための端子や、それぞれの光検出器に電圧を印加したりする端子や、光検出器からの信号を取り出す端子などが形成されている。また、回路形成層３０には光検出器そのものや光検出器が受光して発生する電流を電圧に変換したり増幅するための抵抗やトランジスタなどが形成されている。ここで、電流電圧変換部はトランジスタや抵抗で構成されている。
【００３９】
さらに、照射用導波路２２ａや第１及び第２のトラッキング用導波路から金属導波路に結合し、プラズモン発生体に光を照射する箇所である図２（Ａ）の２８を拡大した構成図を図３（Ａ）に、図３（Ａ）のＢ−Ｂ’部の断面図を図３（Ｂ）に示す。
【００４０】
図３（Ａ）及び（Ｂ）において、３５ａは照射用プラズモニック導波路、３５ｂは第１のトラッキング用プラズモニック導波路、３５ｃは第２のトラッキング用プラズモニック導波路、３６ａは照射用プラズモン発生体、３６ｂは第１のトラッキング用プラズモン発生体、３６ｃは第２のトラッキング用プラズモン発生体である。
【００４１】
ここで、照射用プラズモニック導波路３５ａは金属、例えば銀で構成されており、照射用導波路２２ａの数１０ｎｍ以下のごく近傍に配置されることで照射用導波路２２ａを導波する光がプラズモニック導波路に結合される。第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ及び３５ｃは金属、例えば銀で構成されており、第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃの数１０ｎｍ以下のごく近傍に配置されることで第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃを導波する光がそれぞれ第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ及び３５ｃに結合される。また、照射用プラズモン発生体３６ａ、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃはそれぞれ金属、例えば銀で構成されており、先端部位置が基板端面から１０ｎｍ以下の位置に配置されている。また、照射用プラズモン発生体３６ａや第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃはそれぞれ、照射用プラズモニック導波路３５ａや第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ及び３５ｃから出射された光で照射される。
【００４２】
ここで、光伝達部はグレーティング結合器２１、導波路２２、照射用導波路２２ａ、第１のトラッキング用導波路２２ｂ、第２のトラッキング用導波路２２ｃ、光変調器２３、照射用プラズモニック導波路３５ａ、第１のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ、第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｃ、照射用プラズモン発生体３６ａ、第１のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ、第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｃから構成される。
【００４３】
このように構成された導波路搭載光検出素子８の動作について説明する。光源６から出射された大きな光量のＣＷ光が光ファイバ７でグレーティング結合器２１を照射するように導かれ、グレーティング結合器２１によりＰＬＺＴ層をコアとする導波路２２に結合される。導波路２２を導波している光は３分岐された導波路である照射用導波路２２ａ、第１のトラッキング用導波路２２ｂ、第２のトラッキング用導波路２２ｃを導波するように３分割される。ここで、照射用導波路２２ａを導波する光の１／２０程度の光が第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃを導波するように３分岐導波路が設計されている。
【００４４】
まず、第１のトラッキング用導波路２２ｂと第２のトラッキング用導波路２２ｃを導波する光について述べる。第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃを導波する光はそれぞれ、数１０ｎｍ以下のごく近傍に配置された第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ及び３５ｃに結合される。コアをＰＬＺＴ層３３、クラッドを二酸化ケイ素層３２で構成された数ｕｍの幅（例えば２ｕｍ）の導波路と金属の数１００ｎｍの幅の細線（例えば１００ｎｍ）であるプラズモニック導波路が数１０ｎｍ以下の非常に近い距離に平行で配置されているので光はエバネッセント結合して導波路からプラズモニック導波路に結合して移動する。またこの平行に配置されている距離が数ｕｍ以上であれば導波路内を導波している光のほとんどがプラズモニック導波路に移動する。また、プラズモニック導波路の端部からは１００ｎｍのスポットの光が出射する。すなわち、導波路からプラズモニック導波路に結合することで、数ｕｍのスポットから数１００ｎｍ程度の小さな光にスポット径を変換することができる。これにより、プラズモン発生体を効率よく照射することになる。第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ及び３５ｃから出射された数１００ｎｍ程度の光は１００ｎｍ程度の小さな第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃを照射する。第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃはその先端が尖った形状になっている。また、この先端部が基板の端部から１０ｎｍ以下の位置に配置されている。さらに、上記したように導波路搭載光検出素子８はスライダ３に搭載されることで、光記録媒体１に対し数ｎｍ以下の距離だけ離された位置に配置されている。つまり、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃの先端は光記録媒体１に対し１０ｎｍ以下の位置に配置されることになる。このような非常に小さな距離だけしか離れていないので、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃは光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起され、この状態で発生したそれぞれの反射光が第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路３５ｂ及び３５ｃ、第１及び第２のトラッキング用導波路２２ｂ及び２２ｃを戻って、第１及び第２のトラッキング用光検出器２６及び２７で受光される。それぞれの光検出器は光を受光すると電流を発生し、この電流は回路形成層３０内のトランジスタや抵抗やコンデンサなどにより所望の大きさの電圧に変換される。ここで、基板２９がシリコンで形成されているので、Ｐ型シリコンやＮ型シリコンを用いる光検出器であるフォトダイオードやトランジスタなどを一体で形成することができる。これらの電圧は基板２９の裏面に形成された端子に伝達され、この端子から外部に電気信号として取り出すことが可能である。
【００４５】
ここで、トラッキング誤差信号検出について詳細に述べる。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、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃの形状を、光源６の光の周波数に対して光記録媒体１の微粒子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４（Ａ）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。次に、図４（Ｂ）は第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃを照射用プラズモン発生体３６ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラックピッチＴｐの４分の１だけ離して設置したとき（図３（Ｂ）参照）の、第１のトラッキング用光検出器２６からの検出信号ｔｅ１と第２のトラッキング用光検出器２７からの検出信号ｔｅ２の変化を示している。また、図４（Ｃ）はｔｅ１とｔｅ２の差としてのトラッキング誤差信号ＴＥの変化を示すグラフである。このように、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃを再生及び記録を行う照射用プラズモン発生体３６ａに対してそれぞれトラックに垂直な方向に、トラックピッチ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誤差信号を得ることができる。このトラッキング誤差信号を用いて、光記録媒体１の所望のトラックに照射用プラズモン発生体３６ａを高精度に位置制御することができる。
【００４６】
次に、照射用導波路２２ａを導波する光について述べる。照射用導波路２２ａを導波する光は光変調器２３に入射され、その光量が変化される。光記録媒体１に情報を記録をする場合は光変調器２３に入射した光を減衰させずに出力し、光記録媒体１に記録された光を消去する場合は、例えば５０％に減衰し、再生する場合は例えば１０％に減衰させる。すなわち、光変調器２３は入射した光を外部から印加する電圧に応じて３値のレベルに変換することができる。この光量が変換された光は前光用光検出器２４上に設けられたグレーティングにより照射用導波路２２ａを導波する光の一部が回折され前光用光検出器２４に入射される。上記したのと同じように前光用光検出器２４で受光された光は電流に変換され、その後回路形成層３０に形成されたトランジスタ、抵抗、コンデンサ等により所望の大きさの電圧に変換され、基板裏面の端子に導かれる。この端子から前光用光検出器２４で受光した光から変換された電気信号が外部に取り出され、光変調器２３で変調された光量がモニタされる。このモニタされた信号に基づいて光変調器２３に印加する電圧を制御し、所望の大きさの光量を有する光が照射用導波路２２ａを導波する。また、上記したように照射用導波路２２ａを導波する光は照射用プラズモニック導波路３５ａに移動し、照射用プラズモン発生体３６ａを小さなスポットで照射する。照射用プラズモン発生体３６ａはその先端が尖った形状になっている。また、この先端部が基板の端部から１０ｎｍ以下の位置に配置されている。さらに、上記したように導波路搭載光検出素子８はスライダ３に搭載されることで、光記録媒体１に対し数ｎｍ以下の距離だけ離された位置に配置されている。つまり、照射用プラズモン発生体３６ａの先端は光記録媒体１に対し１０ｎｍ以下の位置に配置されることになる。このような非常に小さな距離だけしか離れていないので、照射用プラズモン発生体３６ａは光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起される。そこで、情報を光記録媒体１に記録する場合は光量の大きな光が照射用プラズモン発生体３６ａを照射するので、大きな光量の近接場光が光記録媒体１を照射することになり、光記録媒体１の微粒子の結晶をアモルファスに相変化することで情報を記録することになる。また記録された光記録媒体１の情報を消去する場合は記録時の光量の５０％程度の光が照射用プラズモン発生体３６ａを照射するので、記録時の光量の５０％の光量の近接場光が光記録媒体１を照射することになり、光記録媒体１の微粒子のアモルファスが結晶に相変化することで記録した情報を消去することになる。また、光記録媒体１から情報を再生する場合は、記録時の光量の１０％の光量の光が照射用プラズモン発生体３６ａを照射するので、記録時の光量の１０％の光量の近接場光が光記録媒体１を照射することになり、相変化を行うことはない。このとき、光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起され、この状態で発生した反射光が照射用プラズモニック導波路３５ａ、照射用導波路２２ａを戻って、信号用光検出器２５で受光される。上記したのと同じように信号用光検出器２５で受光された光は電流に変換され、その後回路形成層３０に形成されたトランジスタ、抵抗、コンデンサ等により所望の大きさの電圧に変換され、基板裏面の端子に導かれる。この端子から信号用光検出器２４で受光した光から変換された電気信号が外部に取り出され、光記録媒体１に記録された情報が再生される。
【００４７】
以上述べたように、基板をシリコンで構成することで、光検出器やトランジスタなどを基板上に一体で形成でき、さらにその上部に光変調器や導波路やプラズモン発生体などの光伝達部を設けることで、非常に小型の導波路搭載光検出素子を構成できるので近接場光で光記録媒体に情報を記録または再生する光ピックアップの小型化及び軽量化に適している。また、小型化及び軽量化に適した本発明の光ピックアップを用いることで、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に対し数ｎｍレベルの位置に安定に光ピックアップを配置できるので、光記録媒体に情報を記録または再生を安定に行うことができ、小型の光情報装置を構成することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施の形態ではトラッキング誤差信号検出を第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体３６ｂ及び３６ｃに光を導くことで行っているが、例えば、光記録媒体１にトラッキング誤差信号検出のパターンが形成されており、照射用プラズモン発生体３６ａで記録や再生とトラッキング誤差信号検出をかねることができる場合（サンプルサーボの場合）、導波路２２を３分岐しない構成にすることができる（図５参照）。この場合は、導波路搭載光検出素子８の構成は非常に簡単になる。
【００４９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における光情報装置を図面を参照して説明する。
【００５０】
図６は、本発明の実施の形態２における光情報装置の構成図である。本実施の形態が上記した実施の形態１と異なるのは、光源が１つではなく光源を２つ有し、記録及び再生でそれぞれ使用する光源を変えている点であり、このことに対応するため、光源から導波路搭載光検出素子に光を導く光ファイバが２本になっていることと、導波路搭載光検出素子の構成が変わっていることであり、それ以外は、実施の形態１と同様である。従って、本実施の形態において、特に説明のないものについては実施の形態１と同じとし、実施の形態１と同一符号を付与している構成部材については、特に説明のない限り、実施の形態１と同様の機能を持つものとする。
【００５１】
図６において、６１は第１の光源、６２は第２の光源、６３は第１の光ファイバ、６４は第２の光ファイバ、６５は第１の実施の形態と構成が異なる導波路搭載光検出素子である。ここで、本発明の光ピックアップはスライダ３と第１の光源６１と第２の光源６２と第１の光ファイバ６３と第２の光ファイバ６４と導波路搭載光検出素子６５で構成されている。
【００５２】
ここで、第１の光源６１は例えば波長が７８０ｎｍの半導体レーザー素子で構成される光源で、光記録媒体１から情報を再生するときに使用され、第２の光源６２は例えば波長が６６０ｎｍの半導体レーザー素子で構成される光源で、光記録媒体１に情報を記録するときに使用され、第１の光ファイバ６３は第１の光源６１から出射される光を導波路搭載光検出素子６５に導く素子で、サスペンション４で保持されており、第２の光ファイバ６４は第２の光源６２から出射される光を導波路搭載光検出素子６５に導く素子で、サスペンション４で保持されており、導波路搭載光検出素子６５はスライダ３に保持されており、詳細については後述するが、第１及び第２の光ファイバ６３及び６４から出射された光を受けて搭載されているプラズモン発生体による近接場光で光記録媒体１を照射し、また、プラズモン発生体からの反射光を受けて電気信号に変換する多機能な検出素子である。
【００５３】
このように構成された光情報装置の動作について説明する。電気回路９により第１のモータ２は光記録媒体１を所望の速度で回転する。また電気回路９により第１の光源６１は光を照射し、この光は第１の光ファイバ６３により導波路搭載光検出素子６５に導かれる。導波路搭載光検出素子６５はスライダ３及びサスペンション４により光記録媒体１の垂直方向のごく近傍に空気浮上で位置制御される。また、導波路搭載光検出素子６５は導かれた光を受けて、詳細には後述するが、近接場光を発生し、この近接場光を光記録媒体１に照射する。また、導波路搭載光検出素子６５は本素子上のプラズモン発生体からの反射光を受けて電気信号に変換する。この電気信号は電気回路９に入力される。電気回路９は前記の電気信号に基づき、光記録媒体１の所望のトラックを照射できるように第２のモータ５を回転制御する。さらに電気回路９は前記の電気信号に基づき、情報を再生する。さらに、電気回路９により第２の光源６２は光を照射し、この光は第２の光ファイバ６４により導波路搭載光検出素子６５に導かれる。導波路搭載光検出素子６５はスライダ３及びサスペンション４により光記録媒体１の垂直方向のごく近傍に空気浮上で位置制御される。また、導波路搭載光検出素子６５は導かれた光を受けて、詳細には後述するが、近接場光を発生し、この近接場光を光記録媒体１に照射することで、光記録媒体１に情報を記録する。
【００５４】
次に、導波路搭載光検出素子６５について詳細に述べる。図７は導波路搭載光検出素子６５の構成図である。
【００５５】
図７において、７１は第１のグレーティング結合器、７２は第１の光源用導波路、７２ａは再生用導波路、７２ｂは第１のトラッキング用導波路、７２ｃは第２のトラッキング用導波路、７３は第１の前光用光検出器、７４は信号用光検出器、７５は第１のトラッキング用光検出器、７６は第２のトラッキング用光検出器、７７は第２のグレーティング結合器、７８は記録用導波路、７９は光変調器、７９ａは光変調器用電極、７９ｂは第１の分岐照射用導波路、７９ｃは第２の分岐照射用導波路、８０は前光用光検出器、８１は後で詳細に述べるが再生用導波路７２ａや第１及び第２のトラッキング用導波路７２ｂ及び７２ｃや記録用導波路７８から金属導波路であるプラズモニック導波路に結合し、プラズモン発生体に光を照射する箇所である。また、図７の８１を拡大した構成図を図８（Ａ）に、図８（Ａ）のＣ−Ｃ’部の断面図を図８（Ｂ）に示す。図８（Ａ）及び（Ｂ）において、８２ａは再生用プラズモニック導波路、８２ｂは第１のトラッキング用プラズモニック導波路、８２ｃは第２のトラッキング用プラズモニック導波路、８２ｄは記録用プラズモニック導波路、８３ａは再生用プラズモン発生体、８３ｂは第１のトラッキング用プラズモン発生体、８３ｃは第２のトラッキング用プラズモン発生体、８３ｄは記録用プラズモン発生体である。
【００５６】
ここで、光伝達部は第１のグレーティング結合器７１、第１の光源用導波路７２、再生用導波路７２ａ、第１のトラッキング用導波路７２ｂ、第２のトラッキング用導波路７ｃ、第２のグレーティング結合器７７、記録用導波路７８、光変調器７９、再生用プラズモニック導波路８２ａ、第１のトラッキング用プラズモニック導波路８２ｂ、第２のトラッキング用プラズモニック導波路８２ｃ、記録用プラズモニック導波路８２ｄ、再生用プラズモン発生体８３ａ、第１のトラッキング用プラズモン発生体８３ｂ、第２のトラッキング用プラズモン発生体８３ｃ、記録用プラズモン発生体８３ｄから構成される。
【００５７】
このように構成された導波路搭載光検出素子６５の動作について説明する。第１の光源６１から出射された光は第１の光ファイバ６３に導かれ、第１のグレーティング結合器７１により第１の光源用導波路７２に結合される。第１の光源用導波路７２を導波している光は３分岐された導波路である再生用導波路７２ａ、第１のトラッキング用導波路７２ｂ、第２のトラッキング用導波路７２ｃを導波するように３分割される。ここで、再生用導波路７２ａを導波する光と同程度の光が第１及び第２のトラッキング用導波路７２ｂ及び７２ｃを導波するように３分岐導波路が設計されている。上記したように、第１及び第２のトラッキング用導波路７２ｂ及び７２ｃを導波する光はそれぞれ、第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路８２ｂ及び８２ｃに結合され、その端部から第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体８３ｂ及び８３ｃを照射する。第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体８３ｂ及び８３ｃは光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起され、この状態で発生したそれぞれの反射光が第１及び第２のトラッキング用プラズモニック導波路８２ｂ及び８２ｃ、第１及び第２のトラッキング用導波路７２ｂ及び７２ｃを戻って、第１及び第２のトラッキング用光検出器７５及び７６で受光される。それぞれの光検出器は光を受光すると電流を発生し、この電流は回路形成層３０内のトランジスタや抵抗やコンデンサなどにより所望の大きさの電圧に変換される。この電気信号に基づいてトラッキング誤差信号を得ることができる。ただし、第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体８３ｂ及び８３ｃは再生用プラズモン発生体８３ａと記録用プラズモン発生体８３ｄの間の位置からＴｐ／４だけ離れているので、トラッキング誤差信号が０となる位置は再生用プラズモン発生体８３ａと記録用プラズモン発生体８３ｄの間の位置になる。そこで、得られたトラッキング誤差信号に基づいてトラッキング制御をする際オフセットを与えて、再生用プラズモン発生体８３ａが所望のトラック上にくるように位置制御する。
【００５８】
また、再生用導波路７２ａを導波する光は第１の前光用光検出器７３上に設けられたグレーティングにより再生用導波路７２ａを導波する光の一部が回折され第１の前光用光検出器７３に入射される。上記したのと同じように第１の前光用光検出器７３で受光された光は電流に変換され、その後回路形成層３０に形成されたトランジスタ、抵抗、コンデンサ等により所望の大きさの電圧に変換され、基板裏面の端子に導かれる。この端子から第１の前光用光検出器７３で受光した光から変換された電気信号が外部に取り出され、再生に使用される第１の光源６１の光量がモニタされる。このモニタされた信号に基づいて第１の光源６１の光量が制御される。また、上記したように再生用導波路７２ａを導波する光は再生用プラズモニック導波路８２ａに移動し、再生用プラズモン発生体８３ａを小さなスポットで照射する。再生用プラズモン発生体８３ａは光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起され、この状態で発生した反射光が再生用プラズモニック導波路８２ａ、再生用導波路７２ａを戻って、信号用光検出器７４で受光される。上記したのと同じように信号用光検出器７４で受光された光は電流に変換され、その後回路形成層３０に形成されたトランジスタ、抵抗、コンデンサ等により所望の大きさの電圧に変換され、基板裏面の端子に導かれる。この端子から信号用光検出器７４で受光した光から変換された電気信号が外部に取り出され、光記録媒体１に記録された情報が再生される。
【００５９】
次に、第２の光源６２から出射された光は第２の光ファイバ６４に導かれ、第２のグレーティング結合器７７により記録用導波路７８に結合される。記録用導波路７８を導波している光は２分岐された導波路である第１及び第２の分岐照射用導波路７９ｂ及び７９ｃを導波するように２分割される。光変調器７９は第１の実施の形態で述べたのと同様に、光変調器用電極７９ａ、第１及び第２の分岐照射用導波路７９ｂ及び７９ｃから構成され、外部から印加される電圧に応じて強度変調されることになる。すなわち、情報を光記録媒体１に記録する場合は光変調器７９に入射された光をそのまま透過し、記録された光記録媒体の情報を消去する場合は光変調器７９に入射された光をほぼ５０％程度になるようにする。この強度変調された光は、第２の前光用光検出器８０上に設けられたグレーティングにより記録用導波路７８を導波する光の一部が回折され第２の前光用光検出器８０に入射される。上記したのと同じように前光用光検出器８０で受光された光は電流に変換され、その後回路形成層３０に形成されたトランジスタ、抵抗、コンデンサ等により所望の大きさの電圧に変換され、基板裏面の端子に導かれる。この端子から第２の前光用光検出器８０で受光した光から変換された電気信号が外部に取り出され、光変調器７９で変調された光量がモニタされる。このモニタされた信号に基づいて光変調器７９に印加する電圧を制御し、所望の大きさの光量を有する光が記録用導波路７８を導波する。また、上記したように記録用導波路７８を導波する光は記録用プラズモニック導波路８２ｄに移動し、記録用プラズモン発生体８２ｄを小さなスポットで照射する。記録用プラズモン発生体８３ｄは光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起される。そこで、情報を光記録媒体１に記録したり消去したりすることが可能となる。この際のトラッキング制御は上記したのと同じように、第１の光源６１から出射される光を利用したトラッキング誤差信号を用いてオフセットを加えて行うことで、記録用プラズモン発生体８３ｄを所望のトラック上に位置制御することが可能である。
【００６０】
ここで、１つの光源から出射される光を１つのプラズモン発生体に入射させて記録及び再生を行う場合に比べて、２つの光源を用いて、記録と再生で使用する光源を変える方が記録材料の選定が容易になる。この理由は、記録を行う場合、プラズモン発生体と相変化材料との共鳴状態が結晶相及びアモルファス相に限らず同様に起こり、同様の近接場光が発生し記録に寄与することが望ましく、また、再生ではプラズモン発生体と相変化材料との共鳴状態が結晶相及びアモルファス相で異なることで、近接場光の発生がかわり、光記録媒体から戻ってくる光が変化することが望ましいからである。
【００６１】
以上述べたように、基板をシリコンで構成することで、光検出器やトランジスタなどを基板上に一体で形成でき、さらにその上部に光変調器や導波路やプラズモン発生体などの光伝達部を設けることで、非常に小型の導波路搭載光検出素子を構成できるので近接場光で光記録媒体に情報を記録または再生する光ピックアップの小型化及び軽量化に適している。また、小型化及び軽量化に適した本発明の光ピックアップを用いることで、空気浮上性能が安定になるので、光記録媒体に対し数ｎｍレベルの位置に安定に光ピックアップを配置できるので、光記録媒体に情報を記録または再生を安定に行うことができ、小型の光情報装置を構成することが可能となる。また、２つの光源を用いているので、記録材料の選定が容易になる。更に、記録用の光を分離してトラッキング誤差信号を検出しないので、記録に用いる光の利用効率を高めることができ、記録に用いる光源の出力を小さくすることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態ではトラッキング誤差信号検出を第１及び第２のトラッキング用プラズモン発生体８３ｂ及び８３ｃに光を導くことで行っているが、例えば、光記録媒体１にトラッキング誤差信号検出のパターンが形成されており、再生用プラズモン発生体８３ａで記録及び再生時のトラッキング誤差信号検出を検出できる場合（サンプルサーボの場合）、第１の光源用導波路７２を３分岐しない構成にすることができる。この場合は、導波路搭載光検出素子６５の構成は非常に簡単になる。
【００６３】
また、上記の実施の形態１及び２では光源６や第１及び第２の光源６１及び６２が第２のモータ５上に配置されているが、サスペンション４上やスライダ３上に配置しても何ら問題はない。
【００６４】
また、上記の実施の形態１及び２では導波路のコア材料として、光変調器に必要な電気光学効果を有するＰＬＺＴを用いているが、導波路と光変調器で材料を変えても何ら問題はない。この場合、導波路のコア材料として屈折率の高い、例えば窒化シリコンを用いると、蒸着やスパッタなどの成膜プロセスで形成できるので作製が容易である。また、上記の実施の形態１及び２で述べたように、導波路と光変調器の材料を同じにすると、導波路から光変調器への結合ロスがないので光の利用効率の点で有利である。
【００６５】
また、上記の実施の形態１及び２では光変調器２３及び７９がマッハツェンダー型の光変調器であるが、例えば、非特許文献１（Ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ＴＩＲ  ｓｗｉｔｃｈｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ＰＬＺＴ  ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ｏｎ  ｓａｐｐｈｉｒｅ，Ｊ．Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２４（１９８５），２８４−２８６）に示されているような全反射型のＰＬＺＴ光変調器であっても良く、他の構成でも何ら問題はない。  また、上記の実施の形態１及び２では光変調器の材料としてＰＬＺＴを用いたが、電気光学効果を有する材料であれば何ら問題はない。
【００６６】
また、上記の実施の形態１及び２では光ファイバ７や第１及び第２の光ファイバ６３及び６４から照射される光をグレーティング結合器２１や第１及び第２のグレーティング結合器７１及び７７を用いて導波路２２や第１の光源用導波路７２や記録用導波路７８に結合しているが、光ファイバから照射される光を直接それぞれの導波路に結合しても良く、光ファイバを用いずにそれぞれの光源を導波路搭載光検出素子に近接させて直接結合しても良い。グレーティング結合器を用いる場合に比べて、構成は簡単になるが、結合ロスが大きくなり出射光量の大きい光源が必要となる。
【００６７】
また、上記の実施の形態１及び２では導波路からプラズモニック導波路への結合はそれぞれが平行に並べたエバネッセント結合であるが、導波路からプラズモニック導波路を直列に並べた直接結合であっても良い。
【００６８】
また、上記の実施の形態１及び２では光変調器３及び７９を導波路搭載光検出素子８及び６５上に設けているが、導波路搭載光検出素子８及び６５の外部に構成しても良い。例えば光源６や第１及び第２の光源６１及び６２の直近に配置しても何ら問題はない。この場合、半導体レーザーと同じ作製プロセスで作製できる量子井戸構造を有する電界吸収型の光変調器を用いることが望ましい。また、光源６や第１及び第２の光源６１及び６２が直接変調できるのであれば光変調器を用いることがなく構成が更に簡単になる。また、光変調器３及び７９を導波路搭載光検出素子８及び６５上に形成しない場合、電気光学効果を有する材料を用いることがないので、導波路をコアが例えば窒化シリコン、クラッドが二酸化ケイ素である構成にしても何ら問題ない。電気光学効果を有するためにはエピタキシャル成長が必要で特殊な作製プロセスが必要であるが、電気光学効果が必要でない場合はスパッタや蒸着という簡単な成膜プロセスを用いて作製することができる。
【００６９】
また、上記の実施の形態１及び２ではプラズモン発生体を銀で構成しているが金、銅、チタン、アルミ、クロムなどの金属で構成しても問題はない。また、すべてのプラズモン発生体を同一金属で構成しているが、異なる材料で構成しても何ら問題はない。
【００７０】
また、上記の実施の形態１及び２ではプラズモニック導波路を銀で構成しているが金、銅、チタン、アルミ、クロムなどの金属で構成しても問題はない。
【００７１】
また、本実施の形態ではプラズモン発生体を先端が尖った鉛筆形状にしているが、例えば、三角形、長方形、菱形などのプラズモン共鳴を起こす形状であればどのような形状でも問題はない。
【００７２】
また、端子が本実施の形態では基板の裏面に形成されているが、基板の表面に構成されても何ら問題はない。端子を基板の裏面に形成する場合は光伝達部のパターンに影響されず、基板裏面に自由に端子を配置することができるので、導波路搭載光検出素子を小さくすることが可能となる。また、端子を光伝達部上に設ける場合は、そのパターンに干渉しないように端子を設ける必要があり、導波路搭載光検出素子が大きくなるが、回路形成層、光伝達部、端子が基板の同じ面に積み上げて形成されるので導波路搭載光検出素子の形成プロセスが簡単になる。
【００７３】
以上のように、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップは、主に下記の構成を有している。
【００７４】
すなわち、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップは、第１の光源と、導波路搭載光検出素子と、前記導波路搭載光検出素子を保持するスライダとから構成され、前記導波路搭載光検出素子はシリコン基板と、前記シリコン基板上に設けられた回路形成層と、前記回路形成層上に設けられた光伝達部と、外部から電気信号を印加したり、外部に電気信号を出すための端子からなり、前記光伝達部は前記第１の光源から出射された光を導波する導波路と、前記導波路近傍に配置されることで前記導波路を導波した光が結合される金属で形成されたプラズモニック導波路と、前記プラズモニック導波路近傍に配置され、前記プラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生するプラズモン発生体とを有し、前記回路形成層には前記プラズモン発生体からの反射光を受光する光検出器と前記光検出器から出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換部とを有し、前記プラズモン発生体から生じる近接場光で光記録媒体に情報を記録または再生する。
【００７５】
以上の構成によれば、光源からの光をプラズモン発生体まで導き、近接場光を発生させる光伝達部と、プラズモン発生体からの反射光を受光して電気信号に変換する回路形成層と、電気信号を外部に取り出すための端子を一体で形成可能であるので、非常に小型化に向いており、近接場光を用いて光記録媒体に情報を記録または再生を行うことができる。
【００７６】
また、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップにおいては、前記光源と波長が異なる第２の光源を更に有し、前記光伝達部は、前記第２の光源から出射された光を導波する第２の導波路と、前記第２の導波路近傍に配置されることで前記第２の導波路を導波した光が結合される金属で形成された第２のプラズモニック導波路と、前記第２のプラズモニック導波路近傍に配置され、前記第２のプラズモニック導波路から出射される光が照射されることで近接場光を発生するプラズモン発生体とを更に有しても良い。これにより、２つの光源を用いているので、記録材料の選定が容易になる。
【００７７】
また、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップにおいては、前記第１の光源の光を光変調器で変調しても良い。これにより、光源の光量を切り替えるスピードを上げることができる。
【００７８】
また、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップにおいては、前記導波路から分岐された第１及び第２のトラッキング用導波路と、前記第１のトラッキング用導波路近傍に配置されることで前記第１のトラッキング用導波路を導波した光が結合される金属で形成された第１のトラッキング用プラズモニック導波路と、前記第１のトラッキング用プラズモニック導波路近傍に配置され、前記第１のトラッキング用プラズモニック導波路から出射される光が照射される近接場光を発生する第１のトラッキング用プラズモン発生体と、前記第２のトラッキング用導波路近傍に配置されることで前記第２のトラッキング用導波路を導波した光が結合される金属で形成された第２のトラッキング用プラズモニック導波路と、前記第２のトラッキング用プラズモニック導波路近傍に配置され、前記第２のトラッキング用プラズモニック導波路から出射される光が照射される近接場光を発生する第２のトラッキング用プラズモン発生体と、をさらに有しても良い。これにより、光記録媒体にトラッキング用のパターンを形成することがないので、光記録媒体の記録容量を増やすことができ、また、光記録媒体の作製が容易になる。
【００７９】
また、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップにおいては、前記端子はシリコン基板上の回路形成層が形成されている面に対向する裏面上に形成されても良い。これにより、端子の位置は裏面全体に自由に配置できるので、導波路搭載光検出素子の小型化に適しており、スライダ上に搭載する素子が小型及び軽量になるので空気浮上性能が更に安定する。
【００８０】
また、実施の形態１、および、実施の形態２における光ピックアップにおいては、前記端子は前記光伝達部上に形成されても良い。これにより、回路形成層、光伝達部、端子が基板の同じ面に積み上げて形成されるので導波路搭載光検出素子の形成プロセスが簡単になる。
【００８１】
また、上記の実施の形態１及び２では、プラズモン発生体が光記録媒体１の微粒子と共鳴状態になりプラズモン共鳴が励起され、この状態で発生したそれぞれの反射光がプラズモニック導波路、導波路を戻って、光検出器で検出されているが、プラズモン発生体の近くに光検出器を設けて、反射光を検出しても何ら問題はない。
【００８２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、実施の形態１または２の光情報装置を具備した、コンピュータの一例について説明する。
【００８３】
図９に実施の形態３のコンピュータの構成を模式的に示す。コンピュータは実施の形態１または２の光情報装置９１と、情報の入力を行うためのキーボード９２と、情報の表示を行うためのモニター９３とを備える。
【００８４】
上述の実施の形態１または２の光情報装置を外部記憶装置として具備したコンピュータは、大容量の光記録媒体に対して情報の記録及び再生を安定に行うことができる広い用途に使用できる。光情報装置はその大容量性を生かして、コンピュータ内のハードディスクのバックアップをとったり、メディア（光ディスク）が安価で携帯が容易であること、他の光情報装置でも情報が読み出せるという互換性があることを生かして、プログラムやデータを人と交換したり、自分用に持ち歩いたりすることができる。
【００８５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、実施の形態１または２の光情報装置を具備した、映像記録再生装置（光ディスクレコーダー）の一例について説明する。
【００８６】
図１０に実施の形態４の映像記録再生装置（光ディスクレコーダー）の構成を模式的に示す。映像記録再生装置１０１は実施の形態１または２の光情報装置（図示せず）を内蔵しており、記録している映像の表示を行うためのモニター１０２と接続されて使用される。
【００８７】
上述の実施の形態１または２の光情報装置を具備した、映像記録再生装置１０１は、大容量の光記録媒体に対して情報の記録及び再生を安定に行うことができるので、広い用途に使用できる。映像記録再生装置はメディア（光ディスク）に映像を記録し、好きな時にそれを再生することができる。光ディスクではテープのように記録後や再生後に巻き戻しの作業が必要なく、ある番組を記録しながらその番組の先頭部分を再生する追っかけ再生や、ある番組を記録しながら以前に記録した番組を再生する同時記録再生が可能となる。メディアが安価で携帯が容易であること、他の映像記録再生装置でも情報が読み出せるという互換性があることを生かして、記録した映像を人と交換したり、自分用に持ち歩いたりすることができる。
【００８８】
なお、ここでは光情報装置だけを備える場合について述べたが、ハードディスクを内蔵していても良いし、ビデオテープの録画再生機能を内蔵していても良い。その場合映像の一時退避や、バックアップが容易にできる。
【００８９】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５では、実施の形態１または２の光情報装置を具備した、サーバーの一例について説明する。
【００９０】
図１１に実施の形態５のサーバーの構成を模式的に示す。サーバー１１１は実施の形態１または２の光情報装置１１２と、情報の表示を行うためのモニター１１３と、情報の入力を行うためのキーボード１１４とを備え、ネットワーク１１５と接続されている。
【００９１】
上述の実施の形態１または２の光情報装置１１２を外部記憶装置として具備した、サーバーは、大容量の光記録媒体に対して情報の記録及び再生を安定に行うことができるので、広い用途に使用できる。光情報装置はその大容量性を生かして、ネットワーク１１５からの要求に応じ、光ディスクに記録されている情報（画像、音声、映像、ＨＴＭＬ文書、テキスト文書等）を送出する。また、ネットワークから送られてくる情報をその要求された場所に記録する。
【００９２】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６では、実施の形態１または２の光情報装置を具備した、カーナビゲーションシステムの一例について説明する。
【００９３】
図１２に実施の形態６のカーナビゲーションシステムの構成を模式的に示す。カーナビゲーションシステムは実施の形態１または２の光情報装置（図示せず）を内蔵しており、地形や行き先情報の表示を行うための液晶モニター１２１と接続されて使用される。
【００９４】
上述の実施の形態１または２の光情報装置を具備した、カーナビゲーションシステムは、大容量の光記録媒体に対して情報の記録及び再生を安定に行うことができるので、広い用途に使用できる。カーナビゲーションシステムはメディア（光ディスク）に記録された地図情報と、地上位置確定システム（ＧＰＳ）や、ジャイロスコープ、速度計、走行距離計等の情報を元に、現在位置を割り出しその位置を、液晶モニター上に表示する。また行き先を入力すると、地図情報や道路情報をもとに行き先までの最適な経路を割り出し、それを液晶モニターに表示する。
【００９５】
地図情報を記録するために大容量の光ディスクを用いることで、一枚のディスクで広い地域をカバーして細かい道路情報を提供することができる。また、その道路近辺に付随する、レストランやコンビニエンスストア、ガソリンスタンドなどの情報も同時に光ディスクに格納して提供することができる。さらに、道路情報は時間がたつと古くなり、現実と合わなくなるが、光ディスクは互換性がありメディアが安価であるため、新しい道路情報を収めたディスクと交換することで最新の情報を得ることができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づく他の実施の形態に適用することができる。
【００９７】
また、上記実施の形態では、光のみによって情報を記録する光記録媒体について述べたが、光および磁気によって情報を記録する光記録媒体についても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００９８】
また、上記実施の形態では、光記録媒体が光ディスクである場合について説明したが、カード状の光記録媒体など、類似の機能を実現する光学的情報記録再生装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る光ピックアップ、及び光情報装置は、プラズモン励起による近接場光を用いて光記録媒体に高密度で、安定した情報の記録または再生が可能になる。よって、この応用機器である大容量の光ディスクレコーダやコンピュータ用メモリ装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１    光記録媒体
２    第１のモータ
３    スライダ
４    サスペンション
５    第２のモータ
６    光源
７    光ファイバ
８    本発明の導波路搭載光検出素子
９    電気回路
２１    グレーティング結合器
２２    導波路
２２ａ    照射用導波路
２２ｂ    第１のトラッキング用導波路
２２ｃ    第２のトラッキング用導波路
２３    光変調器
２３ａ    光変調器用電極
２３ｂ    第１の分岐照射用導波路
２３ｃ    第２の分岐照射用導波路
２４    前光用光検出器
２５    信号用光検出器
２６    第１のトラッキング用光検出器
２７    第２のトラッキング用光検出器
２９    基板
３０    回路形成層
３２    二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層
３３    ＰＬＺＴ（鉛、ランタン、ジルコン、チタンの４元系複合酸化物）層
３４    端子
３５ａ    照射用プラズモニック導波路
３５ｂ    第１のトラッキング用プラズモニック導波路
３５ｃ    第２のトラッキング用プラズモニック導波路
３６ａ    照射用プラズモン発生体
３６ｂ    第１のトラッキング用プラズモン発生体
３６ｃ    第２のトラッキング用プラズモン発生体
【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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