JPWO2011010447A1 - 情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

記録層へのダメージを低減させることができるとともに記録層の耐環境性も向上させることができ、高密度かつ高感度で情報を記録又は再生することができる情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法を提供する。情報記録媒体（２４）は、基板（１）と、基板（１）上において、基板（１）よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層（２）と、第ｍの記録層（２）よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層（３）とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層（２）と第ｉの負の屈折率層（３）とは、交互に基板（１）上に設けられ、第１〜第ｍの負の屈折率層（３）は、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する。

Description

本発明は、情報を記録又は再生する情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法に関し、特に、近接場光を用いて高感度かつ高密度に情報を記録又は再生する情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法に関する。

光学的な情報記録再生装置として、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ及びＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙディスク）等の光ディスク、又は光カード等を情報記録媒体に用いた光メモリシステムが実用化されている。

記録情報量のさらなる大容量化を実現するために、光の回折限界以下の微小スポットを形成可能な近接場光を用いて高密度光記録を行う装置及びその情報記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

図１７は、従来の情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図である。図１７に示すように、従来の情報記録媒体は、基板１０１上に、ＧｅＴｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３のような相変化記録材料からなり、記録マーク１０４を配列（図１７では、配列周期Λ_１００としている）した記録層１０２を備える。

従来の光学情報記録再生装置は、光学ヘッド内の近接場光発生素子１０５として基板１０１に平行なＸＹ平面で３角形状となる金属膜（図１７は断面図なので３角形状の図示無し）を用い、この近接場光発生素子１０５にＹ軸方向の直線偏光のレーザ光１０６を照射して金属膜内で表面プラズモン共鳴を誘起させ、入射光強度に比べて光強度が大きく増大した近接場光スポット１０７ａ（この近接場光スポット１０７ａはホットスポットと呼ばれている）を金属膜の先端近傍に発生させる。従来の光学情報記録再生装置は、近接場光スポット１０７ａを近接場光発生素子１０５に近接配置した記録層１０２に照射し、記録層１０２を相変化（結晶からアモルファスに変化、もしくはアモルファスから結晶に変化）させて、記録マーク１０４を形成し、それを単位とする情報の記録又は再生を行う。

図１８は、従来の別の情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図である。図１８に示す従来の別の情報記録媒体は、相変化記録材料の記録マーク１０４の上に保護膜１０９を具備する。相変化記録材料を含む記録材料は、一般的に高温高湿等の環境条件に対しては特性が劣化しがちであるが、保護膜１０９を具備することにより、耐環境性を向上させて記録状態を安定化させることが可能である。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の光記録／再生装置及び近接場光ヘッドで用いられている近接場光は、エバネッセント光とも呼ばれ、近接場光発生素子１０５のごく近傍に局在する光である。近接場光スポット１０７ａから離れるほど、近接場光の強度は離れる距離とともに指数関数的に減衰してしまい、また同時にスポット径も急激に大きくなってぼやけてしまうという特徴がある。

光学ヘッド内の近接場光発生素子１０５と記録マーク１０４との間のエアギャップとしての間隔であるワーキングディスタンス（ＷＤ）を小さくして光学特性の劣化しにくい距離で情報を記録又は再生しようとすると、近接場光発生素子１０５は記録マーク１０４に衝突又は接触しがちで、近接場光発生素子１０５及び記録層１０２のどちらとも傷がついて劣化する可能性がある。

一方、衝突防止のためにＷＤを広げていくと、記録層１０２の記録マーク１０４上で近接場光強度が低下して記録感度の大幅な低下を招くおそれがある。例えば、ホットスポットの径が１０ｎｍ程度であり、ＷＤが１０ｎｍであるとき、典型的には近接場光スポット１０７ｂの光強度は、ホットスポットの光強度の１／１０程度に低下する。また同時に、スポット径も急激に大きくなって、高感度かつ高密度で情報を記録又は再生することが困難となる。図１７を参照すると、例えば、ＷＤが１０ｎｍであるとき、典型的には近接場光スポット１０７ｂの径は、ホットスポットの径の１０倍程度に広がる。以上のような課題を本発明者らは見いだした。

さらに、相変化記録材料の記録マーク１０４の耐環境性を向上させるために、保護膜１０９を設けると、図１８に示すように、保護膜１０９と近接場光発生素子１０５との間のエアギャップであるＷＤはさらに小さくなってしまうという課題があった。

特開２００１−２５５２５４号公報 国際公開第２００７／１１１３０４号

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、記録層へのダメージを低減させることができるとともに記録層の耐環境性も向上させることができ、高密度かつ高感度で情報を記録又は再生することができる情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の一局面に係る情報記録媒体は、基板と、前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する。

本発明によれば、基板上に形成した記録層を負の屈折率層で覆う構造になり、負の屈折率層は記録層を保護し、情報記録媒体と光学ヘッドとの衝突又は接触があっても記録層へのダメージを低減させることができるとともに記録層の耐環境性を向上させることができ、信頼性の高い情報記録媒体を実現することができる。

また、負の屈折率層は、光学ヘッドと情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスをある程度確保しながら、近接場光出射素子近傍で発生したホットスポットとしての近接場光スポットとほぼ同程度の光強度とスポット径とを有する近接場光スポットを記録層上に作り出すことができる。そのため、記録層上の近接場光スポットは、ホットスポットで記録又は再生した場合と同程度の感度と分解能とを有し、高密度かつ高感度で情報を記録又は再生することができる。

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。

本発明の実施の形態１における情報記録媒体の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１における情報記録媒体の構成を示す図１のII−II線における断面図である。 本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の構成と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置と情報記録媒体とにおける近接場光のＺ軸方向の｜電界振幅｜^２の変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置での規格化ワーキングディスタンスと、情報記録媒体中の負の屈折率層の屈折率との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置の構成と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置と情報記録媒体とにおける近接場光のＺ軸方向の｜電界振幅｜^２の変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態４における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態５における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側に最も近い記録層（第１層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態５における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側から２番目の記録層（第２層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側に最も近い記録層（第１層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側から２番目の記録層（第２層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態９における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 本発明の実施の形態１０における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側に最も近い記録層（第１層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。 従来の情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図である。 従来の別の情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図である。

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。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１の情報記録媒体、光学情報記録再生装置、および光学情報記録再生方法について、図１から図６を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の構成を示す平面図、図２は、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の構成を示す図１のII−II線における断面図、図３は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の近接場光発生素子と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図、図４は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の構成と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図、図５は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置と情報記録媒体とにおける近接場光のＺ軸方向の｜電界振幅｜^２の変化を示すグラフ、図６は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置での規格化ワーキングディスタンスと、情報記録媒体中の負の屈折率層の屈折率との関係を示すグラフである。

本実施の形態の情報記録媒体２４は、図１〜４に示すように、少なくとも、記録光または再生光（図４では近接場光８として図示）の入射側から順に、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を示す負の屈折率層３、記録層２、及び基板１を具備したことを特徴としている。基板１上に形成した記録層２を負の屈折率層３で覆う構造になり、負の屈折率層３は記録層２の保護膜ともなり、光学ヘッドとの衝突又は接触があってもそのダメージを低減させるとともに記録層２の耐環境性も向上させて信頼性の高い情報記録媒体２４を実現することができる。

本実施の形態の光学情報記録再生装置は、図４に示すように、情報記録媒体２４の記録層２に情報を記録するかまたは記録層２から情報を再生する。光学情報記録再生装置は、記録光または再生光２５を出射する光源１７と、対物レンズ１５と、近接場光を発生させる近接場光発生素子５とを具備する。対物レンズ１５は、記録光または再生光２５を近接場光発生素子５に集光する。光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて情報記録媒体２４の記録層２に情報を記録するかまたは記録層２から情報を再生する。なお、本実施の形態における近接場光発生素子５が近接場光出射素子の一例に相当する。また、本明細書における近接場光の概念は、エバネッセント光を含む。

本実施の形態の光学情報記録再生方法は、情報記録媒体２４の記録層２に情報を記録するかまたは記録層２から情報を再生する。光学情報記録再生方法は、光源１７から記録光または再生光２５を出射するステップと、近接場光発生素子５から近接場光８を発生させるステップと、対物レンズ１５によって記録光または再生光２５を近接場光発生素子５に集光するステップと、記録光または再生光を対物レンズにより、近接場光発生素子に集光し、近接場光発生素子５から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて、情報記録媒体２４の記録層２に情報を記録するかまたは記録層２から情報を再生するステップとを含む。

情報記録媒体２４に照射される記録光または再生光は、光の回折限界以下の微小スポットを形成可能な近接場光８を含み、または、記録光または再生光のすべてが近接場光である。分解能の高い近接場光８の少なくとも一部を用いて情報記録媒体２４の記録層２に情報を記録するかまたは記録層２から情報を再生することにより、高密度な情報の記録又は再生を実現することができる。

情報記録媒体２４の基板１としては、記録層２を形成する面の平坦性が高く、情報記録媒体２４を回転させたときの安定性が高いことが好ましく、例えば、ガラス基板又はアルミニウム等の金属板、さらには、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ノルボルネン樹脂（例えば、「アートン」（ＪＳＲ株式会社製）、又はシクロオレフィン樹脂（例えば、「ゼオネックス」（日本ゼオン株式会社製）等の樹脂も用いることができる。

本実施の形態の光学情報記録再生装置（図４）のように、再生信号を反射光で検出する場合には、例えば、樹脂にカーボンを混ぜる等して、記録光または再生光を吸収する材料で基板１を構成することもできる。その場合は、不要な伝搬光を低減して迷光を減らし検出信号のＳＮ比をあげることができる。また、再生信号を透過光で検出する場合には、再生光に対して透明性の高い材料で基板１を構成すれば良い。

記録層２は、記録光のスポット（図４では第２の近接場光スポット７ｂとして図示）が照射されることによって光学定数が変化可能な材料を含んでいれば、ＸＹ平面で均一な厚さを有する薄膜形状でも良い。もしくは、記録層２は、規則的または準規則的に島状に配列され（Ｘ方向周期はΛｘ、Ｙ方向周期はΛｙ、厚さはｔ_１）、記録光のスポットを照射することによって光学定数が変化可能な微粒子４を含み、微粒子４の配列方向のサイズは３０ｎｍ以下であることが好ましい。

記録層２が連続的につながっている薄膜形状の場合、相変化記録材料の結晶化時に必要な近接場光による加熱の際に、相変化記録材料中に熱が拡散してしまい、近接場光のスポットが３０ｎｍであっても３０ｎｍを超える大きな記録マークが記録されてしまう。このような熱拡散によって記録マークの大きさの差が顕著になり始めるのは、記録マークが３０ｎｍ以下となる場合である。したがって、記録マークが３０ｎｍ以下の記録を行う場合には、微粒子４を互いに孤立させ、微粒子４の配列方向のサイズは３０ｎｍ以下にすることが好ましい。

しかしながら、相変化記録材料が３ｎｍ程度まで小さな粒子になってしまうと、粒子に含まれる原子数が少なくなり、融点が低くなりすぎて相変化記録材料への記録の保持が熱的な揺らぎによって不安定になってしまう。また、融点が低いことによって結晶化しようとしても、相変化記録材料を徐冷しにくくなってしまい、結晶化が困難で記録すること自体が不安定になってしまう。よって、微粒子４の配列方向のサイズは３ｎｍ以上であることが好ましい。

なお、微粒子４は、本実施の形態では、図１及び図２に示すような微細な凸形状に加工されたものを指し、図１及び図２に示した円柱形状以外にも、円錐、３角柱、３角錐、４角以上の角柱、もしくは４角以上の角錐のような形状でも良い。

記録層２を微粒子構造にすることにより、それぞれの微粒子間は分離されているため、記録の際の熱拡散の影響を避けて３０ｎｍ以下の高密度での情報の記録又は再生が可能となる。また、微粒子４の主成分は、有機色素のような記録材料も使える。もしくは、微粒子４の主成分は、ＧｅＴｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３のような相変化記録材料を用いることにより、品質の良い記録と再生と消去とが可能なリライタブル記録ができる。

なお、微粒子４の主成分とは、微粒子４を構成する最も体積比の大きい材料の成分を指し、体積比で５０％以上であれば、再生の変調度が大きくなるので好ましい。さらには、記録層２を微粒子構造にすることにより、劣化要因である記録、再生又は消去時のそれぞれの微粒子間への材料拡散が抑えられ、記録、再生又は消去の繰り返し回数が向上するという効果もある。

また、微粒子４は、すべてが規則的に配列されている必要はない。また、微粒子４は、記録する情報によって配列間隔又は配列の仕方を変えても良い。

また、微粒子４は、できるだけ微小化してサイズを小さくし、且つ、孤立した状態の微粒子４同士をできるだけ近接して設けることが、記録の高密度化の面でより好ましい。ただし、微粒子４同士の間隔が狭すぎると、各微粒子４同士が接触し、微粒子４の独立性（孤立状態）が担保できなくなる可能性がある。よって、これらの点を考慮して、微粒子４同士の間隔を設計することが望ましい。

相変化記録材料としては、カルコゲナイド系が有望で、本実施の形態ではＧｅＴｅとＳｂ_２Ｔｅ_３とを２２：１の割合で含むＧｅＴｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３系を用いたが、その成分比を変えても良い。他にも、例えば、ＧｅＴｅ−Ｂｉ_２Ｔｅ_３系、Ｔｅ_６０Ｇｅ_４Ｓｎ_１１Ａｕ_２５、Ａｇ_４Ｉｎ_４Ｓｂ_７６Ｔｅ_１６、ＧｅＴｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｂｉ_２Ｔｅ_３、ＧｅＴｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）_２Ｔｅ_３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）_２Ｔｅ_３、ＧｅＴｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）_２Ｔｅ_３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）_２Ｔｅ_３、Ｓｂ−Ｇａ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇａ、Ｓｂ−Ｇｅ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｉｎ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｉｎ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｓｎ−Ｇｅ、及び（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ａｇ−Ｉｎのいずれかを含む材料も用いることができる。

結晶化速度の速い相変化記録材料、例えば、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ、ＧｅＴｅ−Ｂｉ_２Ｔｅ_３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｂｉ_２Ｔｅ_３、又はＳｂ−Ｇｅを用いることにより、情報記録媒体２４への記録速度を高めることができる。

記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を示す負の屈折率層３は、人工的に作られた構造物であるメタマテリアル又はフォトニック結晶等で構成され、少なくともどちらかから構成される。メタマテリアルは、記録光または再生光の波長において、波長よりかなり小さく、かつ電磁場の振る舞いを制御する部材、例えば、ナノロッド又はスプリット・リング共振器等を、例えば、樹脂又はフェリチン等のタンパク質に抱き合わせて、例えば、３次元的に自己組織化させて作製することができる。なお、メタマテリアルの作製方法は、“Ｐｌａｓｍｏｎｉｃ Ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ Ｔｗｏ−ｐｈｏｔｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”（Ｔａｋｕｏ Ｔａｎａｋａ、ＪＬＭＮ−Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．３，２００８、ｐ．１５２−１５６）に記載されている。フォトニック結晶は、微細加工技術により３次元の屈折率周期構造を形成することにより作製することができ、負の屈折率を示すように、フォトニックバンド構造を設計している。

材料において、比誘電率が−１、比透磁率が−１になるとき、材料の屈折率はちょうど−１となることが知られている。そのときは、負の屈折率層３は、単なる平板形状であり、スーパーレンズ効果又は完全レンズ効果と呼ばれる特殊なレンズ作用を示す。すなわち、近接場光発生素子５から発生したホットスポットである第１の近接場光スポット７ａ（図４）は、回折限界の制限を受けずにほぼ完全な光強度と分解能とを維持したまま、ある距離を隔てて再現される。図４では、第１の近接場光スポット７ａは、第２の近接場光スポット７ｂに再現される。

従って、負の屈折率層３は、情報記録媒体２４と光学ヘッドである光学情報記録再生装置との間隔であるワーキングディスタンス（ＷＤ）をある程度確保しながら、ホットスポットとしての第１の近接場光スポット７ａとほぼ同程度の光強度とスポット径とを有する第２の近接場光スポット７ｂを記録層２上に作り出すことができる。これにより、ホットスポットで情報を記録又は再生した場合と同程度の感度と分解能とを有する高密度かつ高感度の記録再生が可能となる。

このとき、スーパーレンズ効果となる記録再生を実現するためには次の２つの条件の確認が必要である。１つ目の条件は、図４の近接場光８の光線の方向に示すように、ホットスポットである第１の近接場光スポット７ａから出た近接場光８が、負の屈折率層３に入射したときに、ＸＹ面内の進行方向は逆向きになり、記録層２内の微粒子４上に、第２の近接場光スポット７ｂとして集光されることである。これは、負の屈折率層３が実効的に負の屈折率を示せば、公知のスネルの法則により、ＸＹ面内の進行方向は逆向きになるので、近接場光発生素子５と負の屈折率層３とのエアギャップであるＷＤを調整することにより、その１つ目の条件は達成されることになる。例えば、負の屈折率層３の屈折率ｎが−１のときは、ＷＤは負の屈折率層３の厚さｔ_２と同じになる（ＷＤ＝ｔ_２）ようにすれば良い。

２つ目の条件は、第１の近接場光スポット７ａと第２の近接場光スポット７ｂとの電界振幅の絶対値の２乗（｜電界振幅｜^２）が同じか、または同程度になることである。図５に示すように、｜電界振幅｜^２（図５では第１の近接場光スポット７ａの｜電界振幅｜^２を１．０と規格化した）は、空気中（第１の近接場光スポット７ａのＺ位置を０としたときの座標で、０＜Ｚ＜ＷＤ）では指数関数的に減衰される。一方、負の屈折率層３が実効的に負の屈折率を示せば、｜電界振幅｜^２は、負の屈折率層３（ＷＤ≦Ｚ≦ＷＤ＋ｔ_２）内では指数関数的に増幅される。その結果、第２の近接場光スポット７ｂ（Ｚ＝ＷＤ＋ｔ_２）地点での｜電界振幅｜^２は、第１の近接場光スポット７ａ地点（Ｚ＝０）での｜電界振幅｜^２と同じ値（１．０）かまたはそれに近い値となる。この２つ目の条件も、負の屈折率層３が実効的に負の屈折率を示せば、近接場光発生素子５と負の屈折率層３とのＷＤを調整することにより、達成されることになる。

従って、１つ目の条件と２つ目の条件とは、負の屈折率層３が実効的に負の屈折率を示せばＷＤの調整により達成され、スーパーレンズ効果となる記録再生を実現できることになる。

本発明者らは、負の屈折率層３の屈折率ｎが−１（ｎ＝−１）のときが理想的ではあるが、それ以外でも、例えば、屈折率ｎが−０．９以下（ｎ≦−０．９）であればＷＤを調整することにより近接場光の劣化が小さく記録再生に使えることを見いだした。例えば、第２の近接場光スポット７ｂのスポット径が、ホットスポットである第１の近接場光スポット７ａのスポット径から劣化したとしても、多くのエネルギーが、記録再生する微粒子４に対して照射されれば、近接する他の微粒子に多少照射されたとしても（クロストークは発生）、実際の記録再生には支障がない場合もある。

図６に示した規格化ＷＤは、負の屈折率層３の屈折率ｎが−１（ｎ＝−１）のときのＷＤを１．０と規格化して示したものであり、情報記録媒体２４中の負の屈折率層３の屈折率ｎに応じて、第２の近接場光スポット７ｂ径が最小となる規格化ＷＤの値を示している。

図６のグラフから、屈折率ｎが大きいほど規格化ＷＤは大きくできるため有利であるが、本発明者らの検討の結果、屈折率ｎが−０．９より大きい（ｎ＞−０．９）ときは、部分的に全反射が生じて第２の近接場光スポット７ｂの径は大幅に劣化する。例えば、第２の近接場光スポット７ｂの径は、数倍〜数１０倍以上広がる。しかし、屈折率ｎが−０．９以下（ｎ≦−０．９）のときは、負の屈折率層３の屈折率ｎが小さくなるほど、近接場光発生素子５と情報記録媒体２４とのエアギャップであるＷＤを小さくすれば第２の近接場光スポット７ｂの径の劣化が抑えられることが分かった。この場合、例えば、第２の近接場光スポット７ｂの径は、数倍以内に抑えられる。したがって、負の屈折率層３の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことが好ましく、第２の近接場光スポット７ｂの径の劣化が抑えられ、かつ、ＷＤもより大きくとることができる。もしくは、屈折率ｎが−１．８より小さい（ｎ＜−１．８）ときは、規格化ＷＤが０．５以下となって、ＷＤが半分以下に低下してしまう。そのため、負の屈折率層３の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲が望ましいといえる。

また、記録光または再生光の波長で負の屈折率層３の比誘電率が負を示し（好ましくは−１）、負の屈折率層３の厚さが記録光または再生光の波長の１／１０以下である場合には、比透磁率は−１でなくてもよく、負の屈折率層３の材料として、Ａｇ、Ａｕ又はＣｕ等の金属膜も使うことができる。光損失が小さいという点で、Ａｇを主成分とする金属膜が好ましい。しかしながら、この場合、負の屈折率層３の厚みは、たかだか記録光または再生光の波長の１／１０以下であるので、ＷＤの大きさも記録光または再生光の波長の１／１０以下となる。このような薄い層厚では、材料の電気応答と磁気応答とは結合されないために、誘電率のみを考慮すればよく、比誘電率が負ならば、実効的に負の屈折率を示すと見なせる。

例えば、製造方法によっても光学定数は異なるが、真空蒸着でＡｇ膜を作った場合、紫外波長の３４０ｎｍ程度でＡｇの比誘電率は−１となる。そのため、Ａｇ膜は、膜の厚さの範囲内で理想的なスーパーレンズ効果を有する負の屈折率層３として使うことが可能となる。また、負の屈折率層３は、比誘電率が−１から多少ずれても、ＷＤを調整することにより、記録再生に使うことはできる。

また、例えば、Ａｇ等の金属のナノ粒子を作り、樹脂等を適量混ぜるか、自己組織化させることで膜を作製してもよく、記録光または再生光の波長に合わせて比誘電率が−１に近づくように混合比又は樹脂の種類を調整することにより、記録光または再生光の波長にてスーパーレンズ効果を有する負の屈折率層３として使うことができる。

次に、本実施の形態における情報の記録又は再生に関して説明する。図４に示すように、実施の形態１の光学情報記録再生装置は、記録用と再生用とを兼ねる光源１７として半導体レーザ光源を備え、その光源１７から情報記録媒体２４までの光路中に、コリメータレンズ２０、ビームスプリッタ１８、立ち上げミラー１６、対物レンズ１５及び近接場光発生素子５が配置されている。ビームスプリッタ１８から光検出器１９ａ，１９ｂまでの復路の光路には、サーボ信号検出用光学素子２２と検出レンズ２１とが配置されている。なお、記録用及び再生用の光源は、波長の異なるものをそれぞれ別に設けても良い。

記録時の場合、光源１７からＹ軸方向に出射された、比較的パワの大きなＺ軸方向の直線偏光のレーザ光（記録光）２５は、コリメータレンズ２０により略平行光となり、ビームスプリッタ１８を透過して、立ち上げミラー１６によって光路をＺ軸方向に折り曲げられる。

そして、Ｚ軸方向に折り曲げられたＹ軸方向の直線偏光のレーザ光２５は、例えば、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズ１５によって、近接場光発生素子５に集光される。

近接場光発生素子５は、図３に示すように、基板１に平行なＸＹ平面にて先端が尖った３角形状となる、例えば、Ａｕ又はＡｇ等の金属膜を用いて形成されうる。近接場光発生素子５にＹ軸方向の直線偏光のレーザ光を照射して金属膜内で表面プラズモン共鳴を誘起させ、入射光強度に比べて光強度が大きく増大した第１の近接場光スポット７ａ（ホットスポット）を金属膜の先端近傍に発生させる。

発生した近接場光８の少なくとも一部は、近接場光発生素子５からＷＤだけ離れた負の屈折率を示す負の屈折率層３内でスーパーレンズ効果を起こして、記録層２内の微粒子４上に、ホットスポットとほぼ同等の第２の近接場光スポット７ｂとして集光される。記録光が照射された微粒子４は、結晶からアモルファス、もしくはアモルファスから結晶という相変化を起こして情報が記録される。

なお、近接場光発生素子５は上記に示した３角形状以外にも、プラズモン共鳴が起こりやすいように先端が尖った形状を有していれば良く、全体の形にこだわらない。また、対物レンズ１５による集光光６が近接場光８以外の伝搬光となって情報記録媒体２４に照射されないように、近接場光発生素子５は、全体が集光光６のスポットよりも大きな金属プレートであり、金属プレートの内部の一部に開けられた微小穴と、その穴の一部が尖った突起部とを有した形状であっても良い。その場合は、迷光を減らしてさらにＳＮ比の良い記録再生が可能となる。

なお、近接場光発生素子５の材料としてＡｕ又はＡｇ等を例示したがこれに限定されず、使用するレーザの波長に合わせてそれとプラズモン共鳴するような他の材料を選んでもよい。

再生時においては、光源１７から出射された、Ｚ軸方向の直線偏光のパワの小さいレーザ光（再生光）２５は、記録時と同様に、コリメータレンズ２０により略平行光となり、ビームスプリッタ１８を透過して、立ち上げミラー１６によって光路をＺ軸方向に折り曲げられる。

そして、Ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光２５は、対物レンズ１５によって近接場光発生素子５に集光される。近接場光発生素子５は、表面プラズモン共鳴を誘起させ、先端近傍に第１の近接場光スポット７ａ（ホットスポット）を発生させる。発生した近接場光８の少なくとも一部は、近接場光発生素子５からＷＤだけ離れた負の屈折率を示す負の屈折率層３内でスーパーレンズ効果を起こして、記録層２内の情報が記録された微粒子４上に、第２の近接場光スポット７ｂとして照射される。

微粒子４によって反射された近接場光８の少なくとも一部は、逆方向に折り返し、第１の近接場光スポット７ａに集光され、記録情報を有した反射光６として、対物レンズ１５を通過し、立ち上げミラー１６によって−Ｙ軸方向に折り曲げられる。折り曲げられた反射光６は、ビームスプリッタ１８により光軸を−Ｚ軸方向に曲げられ、サーボ信号検出用光学素子２２に入射する。反射光６は、サーボ信号検出用光学素子２２によって、少なくとも２つの光に分岐され、検出レンズ２１により２種類の収束光２３ａ、２３ｂに分岐される。

再生信号光となる収束光２３ａは、光検出器１９ａに入射し、光検出器１９ａは、記録された信号を検出する。収束光２３ｂは、別の光検出器１９ｂに入射し、光検出器１９ｂは、サーボ信号を検出する。このサーボ信号によって、ＷＤの制御と、微粒子４の中心位置をターゲットとした微小な位置制御とがなされる。

なお、本実施の形態における光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５及び対物レンズ１５を光軸方向に一体に移動させる駆動部を備えており、駆動部によって、近接場光発生素子５及び対物レンズ１５を光軸方向に移動させることにより、近接場光発生素子５と情報記録媒体２４との間隔であるワーキングディスタンスが調整される。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の光学情報記録再生装置について、図７及び図８を用いて実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図７は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置の構成と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図、図８は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置と情報記録媒体とにおける近接場光のＺ軸方向の｜電界振幅｜^２の変化を示すグラフである。

実施の形態２の光学情報記録再生装置が、実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点は、近接場光発生素子５の出射側に、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を示す負の屈折率膜１１が設けられていることである。負の屈折率膜１１の膜厚がｔ_５、負の屈折率膜１１の屈折率が−１とすると、情報記録媒体２４の負の屈折率層３と負の屈折率膜１１とのエアギャップであるＷＤは、さらにｔ_５だけ拡大され、衝突又は接触の可能性がさらに低くなるという効果がある。負の屈折率層３の層厚がｔ_２、負の屈折率層３の屈折率が−１とすると、ＷＤはｔ_２＋ｔ_５となり、例えば、ｔ_２＝ｔ_５なら、実施の形態１の光学情報記録再生装置に比べて、ＷＤは２倍に拡大できるという効果がある。

また、負の屈折率膜１１は近接場光発生素子５の保護膜ともなり、衝突又は接触の際の損傷を防ぐ効果もある。負の屈折率層３と負の屈折率膜１１とがお互いに対面する構成であるため、負の屈折率層３及び負の屈折率膜１１の少なくとも一方に潤滑性のある材料を用いることにより滑りが良くなる。

負の屈折率膜１１は、負の屈折率層３と同様に、メタマテリアルもしくはフォトニック結晶の少なくともどちらかから構成される。

また、負の屈折率膜１１は、負の屈折率層３と同様に、厚さが記録光または再生光の波長の１／１０以下である場合に記録光または再生光の波長で比誘電率が負を示すＡｇ等の金属膜を使うことができる。

さらに、負の屈折率膜１１の屈折率が小さくなるほど、近接場光発生素子５と情報記録媒体２４とのエアギャップであるワーキングディスタンスを小さくすることにより、第２の近接場光スポット７ｂの径の劣化を抑えることができる。

本実施の形態の光学情報記録再生装置においても、負の屈折率層３と負の屈折率膜１１とが実効的に負の屈折率を示せば、第１の近接場光スポット７ａと第２の近接場光スポット７ｂとの電界振幅の絶対値の２乗（｜電界振幅｜^２）が同じか、または同程度になる。図８に示すように、｜電界振幅｜^２（図８では第１の近接場光スポット７ａの｜電界振幅｜^２を１．０と規格化した）は、負の屈折率膜１１（第１の近接場光スポット７ａのＺ位置を０としたときの座標で、０≦Ｚ≦ｔ_５）内では指数関数的に増幅されるが、空気中（ｔ_５＜Ｚ＜ｔ_５＋ＷＤ）では指数関数的に減衰され、さらに、負の屈折率層３（ｔ_５＋ＷＤ≦Ｚ≦ｔ_５＋ＷＤ＋ｔ_２）内では再び指数関数的に増幅される。結局、第２の近接場光スポット７ｂ（Ｚ＝ｔ_５＋ＷＤ＋ｔ_２）地点での｜電界振幅｜^２は、第１の近接場光スポット７ａ地点（Ｚ＝０）での｜電界振幅｜^２と同じ値（１．０）になる。

さらにまた、負の屈折率膜１１の屈折率ｎは−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たせば、負の屈折率層３の場合と同様に、ＷＤがある程度確保できて、スポット径の劣化も抑えられ、実用上好ましい。

さらに、負の屈折率膜１１の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことがより好ましく、この場合、第２の近接場光スポット７ｂの径の劣化が抑えられ、かつ、ＷＤもより大きくとることができる。

なお、本実施の形態における光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５、負の屈折率膜１１及び対物レンズ１５を光軸方向に一体に移動させる駆動部を備えており、駆動部によって、近接場光発生素子５、負の屈折率膜１１及び対物レンズ１５を光軸方向に移動させることにより、近接場光発生素子５と情報記録媒体２４との間隔であるワーキングディスタンスが調整される。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３の光学情報記録再生装置と情報記録媒体とについて、図９を用いて、実施の形態１の情報記録媒体及び実施の形態２の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図９は、本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。

実施の形態３の情報記録媒体２４ａが、実施の形態１の情報記録媒体２４と異なる点は、少なくとも、負の屈折率層３と記録層２との間に誘電体層９を具備し、及び／又は、負の屈折率層３の入射側に保護層１０を具備している点であり、図９では、情報記録媒体２４ａが、誘電体層９と保護層１０との両方を具備している構成を示している。

また、実施の形態３の光学情報記録再生装置が、実施の形態２の光学情報記録再生装置と異なる点は、少なくとも、負の屈折率膜１１と近接場光発生素子５との間に誘電体膜１４を具備し、及び／又は、負の屈折率膜１１の出射側に保護膜１２を具備している点であり、図９では、光学情報記録再生装置が、誘電体膜１４と保護膜１２との両方を具備している構成を示している。

誘電体層９を設けることにより、負の屈折率層３と記録層２内の微粒子４とを分離することになり、負の屈折率層３と微粒子４との温度が上がる記録時に起こりがちなマイグレーションを防止する効果がある。負の屈折率層３がＡｇ等の金属を主成分としている場合、特にその効果は大きい。また、微粒子４を誘電体層９で覆う構造になり、負の屈折率層３だけで覆う場合よりも、さらに記録層２の耐環境性の向上を図ることが可能である。また、微粒子４の記録に適した熱伝導を有する材料を誘電体層９に使うことにより、微粒子４の記録の感度調整も可能となる。

また、少なくとも保護層１０と保護膜１２とのうちのいずれか一方、もしくは両方設けることにより、光ヘッドと情報記録媒体２４ａとの衝突又は接触があっても、樹脂等の弾力性のある材料又は滑りの良い材料を自由に保護層１０もしくは保護膜１２として使うことができる。また、光ヘッドと情報記録媒体２４ａとの衝突又は接触があっても、負の屈折率層３もしくは負の屈折率膜１１だけの場合よりもそのダメージを低減させることが可能になる。

さらに、誘電体膜１４を設けることにより、負の屈折率膜１１と近接場光発生素子５とを分離することになり、負の屈折率膜１１と近接場光発生素子５との温度が上がる記録時に起こりがちなマイグレーションを防止する効果がある。負の屈折率膜１１がＡｇ等の金属を主成分とし、近接場光発生素子５も金属膜で構成されている場合は特にその効果は大きい。

誘電体層９及び誘電体膜１４としては、例えば、ＺｒＳｉＯ_４、（ＺｒＯ_２）_２５（ＳｉＯ_２）_２５（Ｃｒ_２Ｏ_３）_５０、ＳｉＣｒ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、およびＴｅＯ_２等から選ばれる１または複数の酸化物を用いることができる。また、誘電体層９及び誘電体膜１４としては、例えば、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、およびＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１または複数の窒化物を用いることもできる。また、誘電体層９及び誘電体膜１４としては、例えば、ＺｎＳなどの硫化物、ＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ_３、ＣｅＦ_３及びＭｇＦ_２などの弗化物、及びＣを用いることもできる。また、誘電体層９及び誘電体膜１４は、上記材料から選ばれる１または複数の材料の混合物を用いて、形成しても構わない。

誘電体層９及び誘電体膜１４は、電気を通さない絶縁体としての機能を有し、誘電体層９は、負の屈折率層３と記録層２とを物理的及び電気的に分離し、誘電体膜１４は、負の屈折率膜１１と近接場光発生素子５とを物理的及び電気的に分離する。また、保護層１０は、記録層２を保護し、保護膜１２は、近接場光発生素子５（近接場光出射素子）を保護する。

保護層１０及び保護膜１２としては、上記の誘電体層９及び誘電体膜１４のような無機材料でも良いが、樹脂等の有機材料の方が、一般に衝突時の衝撃を減らす効果があるため望ましい。また、保護層１０及び保護膜１２は、有機材料と無機材料との混合材料でも良い。

図９から分かるように、本実施の形態の光学情報記録再生装置と情報記録媒体との構成では、第１の近接場光スポット７ａから第２の近接場光スポット７ｂの間において、近接場光８の光路を、空気層を隔てて対称構造とすることが可能である。

すなわち、保護層１０と保護膜１２とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成し、誘電体層９と誘電体膜１４とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成し、負の屈折率層３と負の屈折率膜１１とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成してもよい。ここで、同程度の概念は、±１０％程度の誤差を含む。

これにより、第１の近接場光スポット７ａから第２の近接場光スポット７ｂを見ると近接場光８は完全対称の形である。近接場光８が完全対称かそれに近いときは、近接場光８の途中光路に、屈折率が１．５のような１からずれた材料で構成される部材（例えば、保護膜、保護層、誘電体膜及び誘電体層）があったとしても、当該部材が空気層を介して対称に配置されていれば、波面収差が相殺されて近接場光スポットの劣化を防止できる。すなわち、第１の近接場光スポット７ａと第２の近接場光スポット７ｂとを同等にすることが容易になる効果があることを本発明者らは見いだした。すなわち、本実施の形態ではスーパーレンズ効果を出しやすいという効果がある。

なお、本実施の形態における光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５、負の屈折率膜１１、保護膜１２、誘電体膜１４及び対物レンズ１５を光軸方向に一体に移動させる駆動部を備えており、駆動部によって、近接場光発生素子５、負の屈折率膜１１、保護膜１２、誘電体膜１４及び対物レンズ１５を光軸方向に移動させることにより、保護膜１２と情報記録媒体２４ａとの間隔であるワーキングディスタンスが調整される。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４の光学情報記録再生装置と情報記録媒体とについて、図１０を用いて、実施の形態３の情報記録媒体および光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図１０は、本発明の実施の形態４における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。

本実施の形態の情報記録媒体２４ａは実施の形態３の情報記録媒体と同じ構成であるが、本実施の形態の光学情報記録再生装置は、実施の形態３の光学情報記録再生装置と構成が異なる。その構成の異なる点は、対物レンズ１５と近接場光発生素子５’との光路間にＳＩＬ（ＳＯＬＩＤ ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ ＬＥＮＳ）１３を具備し、記録光または再生光を対物レンズ１５により、ＳＩＬ１３を透過させて近接場光発生素子５’に集光する点である。さらに、近接場光発生素子５’は、全体が集光光６のスポットよりも大きくなっており、ＳＩＬ１３のフラットな裏面（記録光または前記再生光を出射する面）にＹ方向に細長く形成されている構成の金属プレートであり、金属プレート内部の一部に開けられた微小穴と、その穴の一部が尖った突起部とを有した形状（図示無し）である。なお、本実施の形態における近接場光発生素子５’が近接場光出射素子の一例に相当する。

対物レンズ１５での集光光６をＳＩＬ１３の裏面の近接場光発生素子５’に集光させた集光スポット径は、ＳＩＬの効果により、開口数ＮＡがあがったことになり、その結果、より小さいスポット径にすることができる。例えば、対物レンズ１５だけでは開口数ＮＡは０．８５となるが、ＳＩＬ１３を設けたことにより、例えば開口数ＮＡは１．７となり、開口数ＮＡは、２倍に向上し、集光スポット径は半分になって、最大光強度は、例えば約４倍に向上する。ＳＩＬ１３の集光スポットを近接場光発生素子５’に集光することにより、第１の近接場光スポット７ａが発生する。このとき、近接場光発生素子５’に強度の大きい光を集光させることにより、プラズモン共鳴も良く起こり、その結果、第１の近接場光スポット７ａの強度も大きくなり、高感度な情報の記録又は再生が可能となる。

さらに、ＳＩＬ１３の近接場光発生素子５’が形成されていない面に、記録光または再生光とは別の、斜入射成分を有する光を入射させて、ＷＤが大きいと反射光量が大きくなるというエバネッセント波の特性を用いてＷＤを制御するギャップサーボ信号を形成することもできる。

なお、本実施の形態における光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５’、負の屈折率膜１１、保護膜１２、ＳＩＬ１３、誘電体膜１４及び対物レンズ１５を光軸方向に一体に移動させる駆動部を備えており、駆動部によって、近接場光発生素子５’、負の屈折率膜１１、保護膜１２、ＳＩＬ１３、誘電体膜１４及び対物レンズ１５を光軸方向に移動させることにより、保護膜１２と情報記録媒体２４ａとの間隔であるワーキングディスタンスが調整される。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５の光学情報記録再生装置と情報記録媒体とについて、図１１及び図１２を用いて、実施の形態２の情報記録媒体および光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図１１は、本発明の実施の形態５における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側に最も近い記録層（第１層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図、図１２は、本発明の実施の形態５における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側から２番目の記録層（第２層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。

本実施の形態の情報記録媒体２４ｂが実施の形態２の情報記録媒体２４と異なる点は、情報記録媒体２４ｂは複数の記録層（第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄ）を具備する多層の情報記録媒体であるという点である。単層の情報記録媒体を多層の情報記録媒体にすることにより、記録容量を増加できる効果がある。各記録層間には、いわゆる中間層として、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を示す負の屈折率層（第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄ）がそれぞれ設けられている。

すなわち、本実施の形態の情報記録媒体２４ｂは、少なくとも、基板１と、基板１上に、記録光または再生光の入射側から順に交互に複数形成された、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を示す負の屈折率層３ａ〜３ｄと、記録層２ａ〜２ｄとを具備する構成である。

図１１及び図１２は記録層が、例えば、４層ある場合を示している。情報記録媒体２４ｂは、記録光または再生光の入射側（図１１及び図１２では近接場光８の入射側）から順に、第１の負の屈折率層３ａ（厚さｔ_２ａ）、第１の記録層２ａ、第２の負の屈折率層３ｂ（厚さｔ_２ｂ）、第２の記録層２ｂ、第３の負の屈折率層３ｃ（厚さｔ_２ｃ）、第３の記録層２ｃ、第４の負の屈折率層３ｄ（厚さｔ_２ｄ）、第４の記録層２ｄ、及び基板１を備える。

なお、本実施の形態では、記録層は４つであるが、本発明は特にこれに限定されず、記録層は、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよく、各記録層の光入射側に負の屈折率層がそれぞれ設けられる。

すなわち、情報記録媒体は、基板と、基板上において、基板よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、第ｍの記録層よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に基板上に設けられ、第１〜第ｍの負の屈折率層は、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する。

なお、記録層が１層（ｍ＝１）の場合、実施の形態１〜４で示したような単層の情報記録媒体の構成となる。

本実施の形態の光学情報記録再生装置は、情報記録媒体２４ｂの複数の記録層２ａ〜２ｄのうちの少なくともどれかの記録層を対象（図１１では第１の記録層２ａ、図１２では第２の記録層２ｂ）にして情報を記録するかまたは再生する。光学情報記録再生装置は、記録光または再生光を出射する光源（図示無し）と、対物レンズ１５と、近接場光発生素子５とを具備する。対物レンズ１５は、記録光または再生光を近接場光発生素子５に集光する。光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて情報を情報記録媒体２４ｂの第１〜第ｍの記録層のいずれかに記録するかまたは第１〜第ｍの記録層のいずれかから再生する。

また、光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて、対象となる記録層（図１１では第１の記録層２ａ、図１２では第２の記録層２ｂ）が近接場光発生素子５に近いほど、ワーキングディスタンス（図１１ではＷＤ１、図１２ではＷＤ２）を小さくして情報を記録するかまたは再生する。

本実施の形態の光学情報記録再生装置では、さらに、実施の形態２の光学情報記録再生装置と同じく、近接場光発生素子５の出射側に、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を示す負の屈折率膜１１を具備している。負の屈折率膜１１を具備することにより、ＷＤをさらに拡大することができる。なお、本実施の形態において、光学情報記録再生装置は、実施の形態１と同様に、負の屈折率膜１１を具備しない構成であってもよい。

対象層として、第１の記録層２ａに情報を記録するかまたは再生する場合は、図１１に示すように、近接場光発生素子５から発生した第１の近接場光スポット（ホットスポット）７ａが、第１の記録層２ａ内の微粒子４上に、第２の近接場光スポット７ｂとして集光されるように、ワーキングディスタンスＷＤ１（図１１ではｈ_１＋ｈ_２）が調整される。例えば、第１の負の屈折率層３ａ及び負の屈折率膜１１の屈折率がどちらも−１である場合、ｈ_１＝ｔ_５及びｈ_２＝ｔ_２ａとなり、ワーキングディスタンスＷＤ１は、第１の負の屈折率層３ａの厚さｔ_２ａと負の屈折率膜１１の厚さｔ_５との和（すなわち、ＷＤ１＝ｔ_２ａ＋ｔ_５）となる。

次に、対象層として、第２の記録層２ｂに情報を記録するかまたは再生する場合は、図１２に示すように、近接場光発生素子５から発生した第１の近接場光スポット（ホットスポット）７ａが、第２の記録層２ｂ内の微粒子４上に、第２の近接場光スポット７ｂとして集光されるように、ワーキングディスタンスＷＤ２（図１２ではｈ１＋ｈ２）が調整される。例えば、第１の負の屈折率層３ａ、第２の負の屈折率層３ｂ及び負の屈折率膜１１の屈折率がすべて−１である場合、ｈ_１＝ｔ_５及びｈ_２≒ｔ_２ａ＋ｔ_２ｂとなり、ワーキングディスタンスＷＤ２は、第１の負の屈折率層３ａの厚さｔ_２ａと、第２の負の屈折率層３ｂの厚さｔ_２ｂと、負の屈折率膜１１の厚さｔ_５との和（すなわち、ＷＤ２≒ｔ_２ａ＋ｔ_２ｂ＋ｔ_５）となる。ここで、記録層の厚さは、どの層においても、一般的には数ｎｍ〜数１０ｎｍであり、中間層である負の屈折率層の厚さは、数１００ｎｍ〜数μｍである。そのため、上記式の近似が良い精度で成り立ち、ＷＤ２＝ｔ_２ａ＋ｔ_２ｂ＋ｔ_５と見なせる。

対象層として、第３の記録層２ｃに情報を記録するかまたは再生する場合も、上記と同様に、近接場光発生素子５から発生した第１の近接場光スポット（ホットスポット）７ａが、第３の記録層２ｃ内の微粒子４上に、第２の近接場光スポット７ｂとして集光されるように、第３のワーキングディスタンスＷＤ３が調整される。例えば、第１の負の屈折率層３ａ、第２の負の屈折率層３ｂ、第３の負の屈折率層３ｃ及び負の屈折率膜１１の屈折率がすべて−１である場合、ワーキングディスタンスＷＤ３は、第１の負の屈折率層３ａの厚さｔ_２ａと、第２の負の屈折率層３ｂの厚さｔ_２ｂと、第３の負の屈折率層３ｃの厚さｔ_２ｃと、負の屈折率膜１１の厚さｔ_５との和（すなわち、ＷＤ３≒ｔ_２ａ＋ｔ_２ｂ＋ｔ_２ｃ＋ｔ_５）となる。

また、対象層として、第４の記録層２ｄに情報を記録するかまたは再生する場合も、上記と同様に、近接場光発生素子５から発生した第１の近接場光スポット（ホットスポット）７ａが、第４の記録層２ｄ内の微粒子４上に、第２の近接場光スポット７ｂとして集光されるように、第４のワーキングディスタンスＷＤ４が調整される。例えば、第１の負の屈折率層３ａ、第２の負の屈折率層３ｂ、第３の負の屈折率層３ｃ、第４の負の屈折率層３ｄ及び負の屈折率膜１１の屈折率がすべて−１である場合、ワーキングディスタンスＷＤ４は、第１の負の屈折率層３ａの厚さｔ_２ａと、第２の負の屈折率層３ｂの厚さｔ_２ｂと、第３の負の屈折率層３ｃの厚さｔ_２ｃと、第４の負の屈折率層３ｄの厚さｔ_２ｄと、負の屈折率膜１１の厚さｔ_５との和（すなわち、ＷＤ４≒ｔ_２ａ＋ｔ_２ｂ＋ｔ_２ｃ＋ｔ_２ｄ＋ｔ_５）となる。

従って、各記録層に情報を記録または再生するときのＷＤは、ＷＤ１＜ＷＤ２＜ＷＤ３＜ＷＤ４の関係が成り立ち、本実施の形態の光学情報記録再生装置では、対象となる記録層が近接場光発生素子５に近いほど、ワーキングディスタンスを小さくして情報を記録するかまたは再生することになる。負の屈折率層を中間層に用いていない通常の多層の情報記録媒体では、ＷＤは、ＷＤ１＞ＷＤ２＞ＷＤ３＞ＷＤ４である。そのため、本実施の形態の光学情報記録再生装置では、各記録層に情報を記録または再生するときのＷＤは、通常の多層の情報記録媒体と全く逆になると言える。なお、上述したように、記録層の層数は４層以外であってもかまわない。

なお、本実施の形態における光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５、負の屈折率膜１１及び対物レンズ１５を光軸方向に一体に移動させる駆動部を備えており、駆動部によって、近接場光発生素子５、負の屈折率膜１１及び対物レンズ１５を光軸方向に移動させることにより、負の屈折率膜１１と情報記録媒体２４ｂとの間隔であるワーキングディスタンスが調整される。

以上のように、本実施の形態の光学情報記録再生装置では、対象となる記録層が近接場光発生素子５に近いほど、ワーキングディスタンスを小さくして情報を記録するかまたは再生する。そのため、多層の情報記録媒体において、奥の記録層からの迷光の影響を低減できる。すなわち、より奥の記録層に対して記録再生を行う場合、よりＷＤを大きく確保することとなるため、迷光の影響が少なくなる。したがって、奥の記録層に対して情報を記録又は再生する場合でもＳＮ比を上げることができる。

本実施の形態の光学情報記録再生方法は、情報記録媒体２４ｂの複数の記録層２ａ〜２ｄのうちの少なくともどれかの記録層を対象（図１１では第１の記録層２ａ、図１２では第２の記録層２ｂ）にして情報を記録するかまたは再生する。光学情報記録再生方法は、光源（図示無し）から記録光または再生光を出射するステップと、対物レンズ１５によって記録光または再生光を近接場光発生素子５に集光するステップと、近接場光発生素子５から近接場光８を出射するステップと、近接場光発生素子５から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて、情報を情報記録媒体２４ｂの第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄのいずれかに記録するかまたは第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄのいずれかから再生するステップとを含む。

光学情報記録再生方法は、対象となる記録層（図１１では第１の記録層２ａ、図１２では第２の記録層２ｂ）が近接場光発生素子５に近いほど、ワーキングディスタンス（図１１ではＷＤ１、図１２ではＷＤ２）を小さくして情報を記録するかまたは再生する。その光学情報記録再生方法により、多層の情報記録媒体２４ｂの対象層となる記録層を選んで、近接場光を用いて感度良くかつ高密度に情報を記録又は再生することが可能である。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６の光学情報記録再生装置と情報記録媒体とについて、図１３及び図１４を用いて、実施の形態５の情報記録媒体及び実施の形態４の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図１３は、本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側に最も近い記録層（第１層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図、図１４は、本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側から２番目の記録層（第２層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。

本実施の形態の情報記録媒体２４ｃも複数の記録層２ａ〜２ｄを具備する多層の情報記録媒体であるが、実施の形態５の情報記録媒体２４ｂと異なる点は、中間層である第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄと第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄとの間に第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄを具備し、第１の負の屈折率層３ａの入射側に保護層１０を具備する点である。

本実施の形態の光学情報記録再生装置は、実施の形態４の光学情報記録再生装置と同じ構成であるが、異なるのは、近接場光発生素子５’から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて、対象となる記録層（図１３では第１の記録層２ａ、図１４では第２の記録層２ｂ）が近接場光発生素子５に近いほど、ワーキングディスタンス（図１３ではＷＤ１、図１４ではＷＤ２）を小さくして情報を記録するかまたは再生する点である。

図１３及び図１４は記録層が、例えば、４層ある場合を示している。情報記録媒体２４ｃは、記録光または再生光の入射側（図１３及び図１４では近接場光８の入射側）から順に、保護層１０（厚さｔ_４）、第１の負の屈折率層３ａ（厚さｔ_２ａ）、第１の誘電体層９ａ、第１の記録層２ａ、第２の負の屈折率層３ｂ（厚さｔ_２ｂ）、第２の誘電体層９ｂ、第２の記録層２ｂ、第３の負の屈折率層３ｃ（厚さｔ_２ｃ）、第３の誘電体層９ｃ、第３の記録層２ｃ、第４の負の屈折率層３ｄ（厚さｔ_２ｄ）、第４の誘電体層９ｄ、第４の記録層２ｄ、及び基板１を備える。

なお、本実施の形態では、記録層は４つであるが、本発明は特にこれに限定されず、記録層は、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよく、各記録層の光入射側に誘電体層及び負の屈折率層がそれぞれ設けられ、第１の負の屈折率層３ａの光入射側に保護層が設けられる。

第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄと第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄとの間に第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄを具備することにより、第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄと第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄ内の微粒子４とを分離することになり、第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄと微粒子４との温度が上がる記録時に起こりがちなマイグレーションを防止する効果がある。第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄがＡｇ等の金属を主成分としている場合、特にその効果は大きい。また、微粒子４を第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄで覆う構造になり、第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄだけで覆う場合よりも、さらに第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄの耐環境性の向上を図ることが可能である。また、微粒子４の記録に適した熱伝導を有する材料を第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄに使うことにより、微粒子４の記録の感度調整も可能となる。

図１３及び図１４に示すように、第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄと第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄとの間のすべてに第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄを設けるのが望ましいが、第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄと第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄとの間の少なくともどれかに誘電体層を具備するだけでも良い。

また、保護層１０もしくは保護膜１２を設けることにより、光ヘッドである光学情報記録再生装置と情報記録媒体２４ｃとの衝突又は接触があっても、樹脂等の弾力性のある材料又は滑りの良い材料を自由に保護層１０もしくは保護膜１２として使うことができる。また、光ヘッドと情報記録媒体２４ｃとの衝突又は接触があっても、負の屈折率層３ａもしくは負の屈折率膜１１だけの場合よりもそのダメージを低減させることが可能になる。

本発明の実施の形態６の光学情報記録再生装置では、保護層１０、保護膜１２及び第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄを具備しているために、図１３及び図１４に示すように、実施の形態５の光学情報記録再生装置に比べて、原理的にＷＤが小さくなる。しかしながら、第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄ及び負の屈折率膜１１の厚みが、保護層１０、保護膜１２及び第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄの厚み（例えば、数１０ｎｍ）に比べて、十分厚ければ（例えば、数１００ｎｍ以上）、本実施の形態６の光学情報記録再生装置のＷＤも、実施の形態５の光学情報記録再生装置のＷＤと同等になる。

なお、本実施の形態における光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５’、負の屈折率膜１１、保護膜１２、ＳＩＬ１３、誘電体膜１４及び対物レンズ１５を光軸方向に一体に移動させる駆動部を備えており、駆動部によって、近接場光発生素子５’、負の屈折率膜１１、保護膜１２、ＳＩＬ１３、誘電体膜１４及び対物レンズ１５を光軸方向に移動させることにより、保護膜１２と情報記録媒体２４ｃとの間隔であるワーキングディスタンスが調整される。

（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７の情報記録媒体について、実施の形態５，６の情報記録媒体と異なる点を中心に説明する。

本実施の形態の情報記録媒体２４ｄも複数の記録層を具備する多層の情報記録媒体であるが、実施の形態５，６の情報記録媒体２４ｂ，２４ｃと異なる点は、各負の屈折率層の屈折率が全て同一でない点である。

本実施の形態における情報記録媒体２４ｄは、例えば、実施の形態５，６の情報記録媒体２４ｂ，２４ｃのような多層の情報記録媒体において、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の負の屈折率層３ａの屈折率は−０．９であり、その他の負の屈折率層３ｂ，３ｃ，３ｄの屈折率は−１である。

なお、この一例に限らず、本実施の形態における情報記録媒体２４ｄは、基板と、基板上において、基板よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは２以上の整数）の記録層と、第ｍの記録層よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは２以上の整数）の負の屈折率層とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に基板上に設けられ、負の屈折率層は、記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する。また、第２〜第ｍの負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊ（２≦ｊ≦ｍ）は、−１≦ｎ_ｊ＜−０．９の範囲を満たし、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１は、ｎ_ｊ＜ｎ_１≦−０．９の範囲を満たす。

上述したように、光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子５から発生した近接場光８の少なくとも一部を用いて、対象となる記録層（例えば、図１１では第１の記録層２ａ、図１２では第２の記録層２ｂ）が近接場光発生素子５に近いほど、ワーキングディスタンス（例えば、図１１ではＷＤ１、図１２ではＷＤ２）を小さくして情報を記録するかまたは再生する。すなわち、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の記録層２ａ以外の第２〜第４の記録層２ｂ〜２ｄは、その第２〜第４の記録層２ｂ〜２ｄよりも記録光または再生光の入射側に設けられた第２〜第４の負の屈折率層３ｂ〜３ｄの層厚の分だけ、ワーキングディスタンスをさらに大きく取ることができる。しかし、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の記録層２ａは、第１の負の屈折率層３ａしか入射光側に設けられていない。そのため、第１の記録層２ａに情報を記録又は再生する場合は、第１の記録層２ａ以外の第２〜第４の記録層２ｂ〜２ｄに情報を記録又は再生する場合に比べて、ワーキングディスタンスが小さい。

そこで、本実施の形態７の情報記録媒体２４ｄのように、第２〜第ｍの負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊ（２≦ｊ≦ｍ）は、−１≦ｎ_ｊ＜−０．９の範囲を満たし、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１は、ｎ_ｊ＜ｎ_１≦−０．９の範囲を満たす構成、すなわち、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１を第２〜第ｍの負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊよりも大きくする（ただし、ｎ_１≦−０．９）。これにより、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の記録層２ａに情報を記録又は再生する場合にも、より大きなワーキングディスタンスを取ることができ、近接場光発生素子５と情報記録媒体２４ｄとの衝突又は接触の可能性をさらに低減することができる。

（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８の情報記録媒体の製造方法について説明する。

本実施形態の情報記録媒体の製造方法は、基板上において、基板よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層を形成する工程と、第ｍの記録層よりも記録光または再生光の入射側に、入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層を形成する工程とを含み、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に基板上に形成される。

なお、記録層が１層（ｍ＝１）の場合、実施の形態１〜４で示したような単層の情報記録媒体が製造される。また、記録層が４層（ｍ＝４）の場合、実施の形態５，６で示したような多層の情報記録媒体が製造される。なお、記録層の数は、１層（ｍ＝１）及び４層（ｍ＝４）に限られるものではない。

さらに、情報記録媒体の製造方法は、第ｉの負の屈折率層と第ｉの記録層との間の少なくとも１つに誘電体層を形成する工程を含んでも良い。また、情報記録媒体の製造方法は、第１の負の屈折率層の記録光または再生光の入射側に保護層を形成する工程を含んでも良い。

さらに、負の屈折率層は、メタマテリアルもしくはフォトニック結晶の少なくともどちらかを含む膜で形成されても良い。もしくは、負の屈折率層は、記録光または再生光の波長で比誘電率が負を示す金属膜で形成されても良く、金属膜の厚さは、記録光または再生光の波長の１／１０以下であることが好ましい。

（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９の光学情報記録再生装置と情報記録媒体とについて、図１５を用いて、実施の形態３の情報記録媒体及び光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図１５は、本発明の実施の形態９における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。

実施の形態９の情報記録媒体２４ｅが、実施の形態３の情報記録媒体２４ａと異なる点は、島状に配列された複数の微粒子４で構成される記録層２に代えて、相変化記録材料で形成された厚みが均一な薄膜形状を有する記録層２’を具備している点であり、図１５では、情報記録媒体２４ｅは、基板１、記録層２’、誘電体層９、負の屈折率層３及び保護層１０を具備している。

また、実施の形態９の光学情報記録再生装置が、実施の形態２の光学情報記録再生装置と異なる点は、近接場光発生素子５の代わりにＳＩＬ１３を具備している点であり、図１５では、光学情報記録再生装置は、少なくとも、ＳＩＬ１３、誘電体膜１４、負の屈折率膜１１及び保護膜１２を具備している。なお、本実施の形態におけるＳＩＬ１３が近接場光出射素子の一例に相当する。

なお、実施の形態９の情報記録媒体２４ｅ及び光学情報記録再生装置の他の構成は、実施の形態３の情報記録媒体２４ａ及び光学情報記録再生装置の他の構成と同じであるので説明を省略する。

Ｙ軸方向の直線偏光のレーザ光２５は、例えば、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズ１５によって、ＳＩＬ１３に集光される。ＳＩＬ１３は、図１５に示すように、半球形状であり、凸面側からレーザ光が入射される。ＳＩＬ１３は、開口数ＮＡをさらに高めた、伝搬光を含む近接場光２７を出射し、第１の集光スポット２６ａをＳＩＬ１３の出射部分に発生させる。

発生した伝搬光を含む近接場光２７の少なくとも一部は、誘電体膜１４、負の屈折率膜１１及び保護膜１２を通過し、保護膜１２からＷＤだけ離れた保護層１０に入射する。保護層１０、負の屈折率層３及び誘電体層９を通過した伝搬光を含む近接場光２７の少なくとも一部は、記録層２’上に、第１の集光スポット２６ａとほぼ同等の第２の集光スポット２６ｂとして集光される。記録光が照射された記録層２’は、結晶からアモルファス、もしくはアモルファスから結晶という相変化を起こして情報が記録される。

図１５から分かるように、本実施の形態の光学情報記録再生装置と情報記録媒体との構成では、第１の集光スポット２６ａから第２の集光スポット２６ｂの間において、伝搬光を含む近接場光２７の光路を、空気層を隔てて対称構造とすることが可能である。

すなわち、保護層１０と保護膜１２とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成し、誘電体層９と誘電体膜１４とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成し、負の屈折率層３と負の屈折率膜１１とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成してもよい。ここで、同程度の概念は、±１０％程度の誤差を含む。

これにより、第１の集光スポット２６ａから第２の集光スポット２６ｂを見ると伝搬光を含む近接場光２７は完全対称の形である。伝搬光を含む近接場光２７が完全対称かそれに近いときは、伝搬光を含む近接場光２７の途中光路に、屈折率が１．５のような１からずれた材料で構成される部材（例えば、保護膜、保護層、誘電体膜及び誘電体層）があったとしても、当該部材が空気層を介して対称に配置されていれば、波面収差が相殺されて集光スポットの劣化を防止できる。すなわち、第１の集光スポット２６ａと第２の集光スポット２６ｂとを同等にすることが容易になる効果があることを本発明者らは見いだした。すなわち、本実施の形態ではスーパーレンズ効果を出しやすいという効果がある。

なお、本実施の形態において、情報記録媒体２４ｅは、誘電体層９及び保護層１０を備えない構成であり、光学情報記録再生装置は、負の屈折率膜１１、保護膜１２及び誘電体膜１４を備えない構成であってもよい。この場合、情報記録媒体２４ｅは、基板１、記録層２’及び負の屈折率層３を備え、光学情報記録再生装置は、ＳＩＬ１３及び対物レンズ１５を備える。

さらに、本実施の形態において、情報記録媒体２４ｅは、誘電体層９及び保護層１０を備えない構成であり、光学情報記録再生装置は、保護膜１２及び誘電体膜１４を備えない構成であってもよい。この場合、情報記録媒体２４ｅは、基板１、記録層２’及び負の屈折率層３を備え、光学情報記録再生装置は、負の屈折率膜１１、ＳＩＬ１３及び対物レンズ１５を備える。

（実施の形態１０）
次に、本発明の実施の形態１０の光学情報記録再生装置と情報記録媒体とについて、図１６を用いて、実施の形態６の情報記録媒体及び光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図１６は、本発明の実施の形態１０における光学情報記録再生装置の構成の一部と、情報記録媒体の入射側に最も近い記録層（第１層目）に情報を記録又は再生する様子とを示す説明図である。

実施の形態１０の情報記録媒体２４ｆが、実施の形態６の情報記録媒体２４ｃと異なる点は、島状に配列された複数の微粒子４で構成される第１〜第４の記録層２ａ〜２ｄに代えて、相変化記録材料で形成された厚みが均一な薄膜形状を有する第１〜第４の記録層２ａ’〜２ｄ’を具備している点であり、図１６では、情報記録媒体２４ｆは、保護層１０（厚さｔ_４）、第１の負の屈折率層３ａ（厚さｔ_２ａ）、第１の誘電体層９ａ、第１の記録層２ａ’、第２の負の屈折率層３ｂ（厚さｔ_２ｂ）、第２の誘電体層９ｂ、第２の記録層２ｂ’、第３の負の屈折率層３ｃ（厚さｔ_２ｃ）、第３の誘電体層９ｃ、第３の記録層２ｃ’、第４の負の屈折率層３ｄ（厚さｔ_２ｄ）、第４の誘電体層９ｄ、第４の記録層２ｄ’、及び基板１を具備している。

なお、本実施の形態では、記録層は４つであるが、本発明は特にこれに限定されず、記録層は、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよく、各記録層の光入射側に誘電体層及び負の屈折率層がそれぞれ設けられ、第１の負の屈折率層３ａの光入射側に保護層が設けられる。

また、実施の形態１０の光学情報記録再生装置が、実施の形態６の光学情報記録再生装置と異なる点は、近接場光発生素子５’の代わりにＳＩＬ１３を具備している点であり、図１６では、光学情報記録再生装置は、少なくとも、ＳＩＬ１３、誘電体膜１４、負の屈折率膜１１及び保護膜１２を具備している。なお、本実施の形態におけるＳＩＬ１３が近接場光出射素子の一例に相当する。

なお、実施の形態１０の情報記録媒体２４ｆ及び光学情報記録再生装置の他の構成は、実施の形態６の情報記録媒体２４ｃ及び光学情報記録再生装置の他の構成と同じであるので説明を省略する。また、実施の形態１０の光学情報記録再生装置の構成は、実施の形態９の光学情報記録再生装置の構成と同じである。

Ｙ軸方向の直線偏光のレーザ光２５は、例えば、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズ１５によって、ＳＩＬ１３に集光される。ＳＩＬ１３は、図１６に示すように、半球形状であり、凸面側からレーザ光が入射される。ＳＩＬ１３は、開口数ＮＡをさらに高めた伝搬光を含む近接場光２７を出射し、第１の集光スポット２６ａをＳＩＬ１３の出射部分に発生させる。

発生した伝搬光を含む近接場光２７の少なくとも一部は、誘電体膜１４、負の屈折率膜１１及び保護膜１２を通過し、保護膜１２からＷＤだけ離れた保護層１０に入射する。保護層１０、負の屈折率層３及び誘電体層９を通過した伝搬光を含む近接場光２７の少なくとも一部は、第１の記録層２ａ’上に、第１の集光スポット２６ａとほぼ同等の第２の集光スポット２６ｂとして集光される。記録光が照射された第１の記録層２ａ’は、結晶からアモルファス、もしくはアモルファスから結晶という相変化を起こして情報が記録される。

なお、図１６では、第１の記録層２ａ’に情報を記録又は再生する例について説明しているが、他の記録層に情報を記録又は再生する場合は、他の実施の形態と同様に行われる。

図１６から分かるように、本実施の形態の光学情報記録再生装置と情報記録媒体との構成では、第１の集光スポット２６ａから第２の集光スポット２６ｂの間において、伝搬光を含む近接場光２７の光路を、空気層を隔てて対称構造とすることが可能である。

すなわち、保護層１０と保護膜１２とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成し、誘電体層９と誘電体膜１４とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成し、負の屈折率層３と負の屈折率膜１１とを同じ材料又は同程度の屈折率を有する材料で構成するとともに同じ又は同程度の厚みで構成してもよい。ここで、同程度の概念は、±１０％程度の誤差を含む。

これにより、第１の集光スポット２６ａから第２の集光スポット２６ｂを見ると伝搬光を含む近接場光２７は完全対称の形である。伝搬光を含む近接場光２７が完全対称かそれに近いときは、伝搬光を含む近接場光２７の途中光路に、屈折率が１．５のような１からずれた材料で構成される部材（例えば、保護膜、保護層、誘電体膜及び誘電体層）があったとしても、当該部材が空気層を介して対称に配置されていれば、波面収差が相殺されて集光スポットの劣化を防止できる。すなわち、第１の集光スポット２６ａと第２の集光スポット２６ｂとを同等にすることが容易になる効果があることを本発明者らは見いだした。すなわち、本実施の形態ではスーパーレンズ効果を出しやすいという効果がある。

なお、本実施の形態において、情報記録媒体２４ｆは、第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄ及び保護層１０を備えない構成であり、光学情報記録再生装置は、負の屈折率膜１１、保護膜１２及び誘電体膜１４を備えない構成であってもよい。この場合、情報記録媒体２４ｆは、基板１、第１〜第４の記録層２ａ’〜２ｄ’及び第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄを備え、光学情報記録再生装置は、ＳＩＬ１３及び対物レンズ１５を備える。

さらに、本実施の形態において、情報記録媒体２４ｆは、第１〜第４の誘電体層９ａ〜９ｄ及び保護層１０を備えない構成であり、光学情報記録再生装置は、保護膜１２及び誘電体膜１４を備えない構成であってもよい。この場合、情報記録媒体２４ｆは、基板１、第１〜第４の記録層２ａ’〜２ｄ’及び第１〜第４の負の屈折率層３ａ〜３ｄを備え、光学情報記録再生装置は、負の屈折率膜１１、ＳＩＬ１３及び対物レンズ１５を備える。

以上、実施の形態１〜実施の形態１０の情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法について説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法との構成を組み合わせた情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法も本発明に含まれ、同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態で用いた対物レンズ、コリメータレンズ及び検出レンズは便宜上名付けたものであり、一般にいうレンズと同じである。

また、上記実施の形態においては、情報記録媒体として光ディスクを例に挙げて説明したが、上記実施の形態と同様の光学情報記録再生装置で厚み及び記録密度など複数の仕様の異なる情報記録媒体を再生することができるように設計されたカード状、ドラム状又はテープ状の製品に応用することも本発明の範囲に含まれる。

なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る情報記録媒体は、基板と、前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する。

この構成によれば、基板上に形成した記録層を負の屈折率層で覆う構造になり、負の屈折率層は記録層を保護し、情報記録媒体と光学ヘッドとの衝突又は接触があっても記録層へのダメージを低減させることができるとともに記録層の耐環境性を向上させることができ、信頼性の高い情報記録媒体を実現することができる。

また、負の屈折率層は、光学ヘッドと情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスをある程度確保しながら、近接場光出射素子近傍で発生したホットスポットとしての近接場光スポットとほぼ同程度の光強度とスポット径とを有する近接場光スポットを記録層上に作り出すことができる。そのため、記録層上の近接場光スポットは、ホットスポットで記録又は再生した場合と同程度の感度と分解能とを有し、高密度かつ高感度で情報を記録又は再生することができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。

この構成によれば、第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことにより、記録光または再生光の劣化を抑えることができるとともに、ワーキングディスタンスを十分に確保することができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。

この構成によれば、第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことにより、記録光または再生光の劣化を抑えることができるとともに、ワーキングディスタンスをより大きく確保することができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第２〜第ｍ（ｍは２以上の整数）の負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊ（２≦ｊ≦ｍ）は、−１≦ｎ_ｊ＜−０．９の範囲を満たし、前記記録光または前記再生光の入射側に最も近い前記第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１は、ｎ_ｊ＜ｎ_１≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。

この構成によれば、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の記録層に情報を記録又は再生する場合にも、より大きなワーキングディスタンスを確保することができ、光学ヘッドと情報記録媒体との衝突又は接触をさらに低減することができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層は、メタマテリアル及びフォトニック結晶の少なくともどちらかを含む膜であることが好ましい。

この構成によれば、メタマテリアル及びフォトニック結晶の少なくともどちらかを含む膜により、第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層を作製することができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層は、前記記録光または前記再生光の波長で比誘電率が負を示す金属膜を含み、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層の厚さは、前記記録光または前記再生光の波長の１／１０以下であることが好ましい。

この構成によれば、第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層の厚さは、記録光または再生光の波長の１／１０以下であるので、ワーキングディスタンスの長さも記録光または再生光の波長の１／１０以下にすることができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第ｉの負の屈折率層と前記第ｉの記録層との間の少なくとも１つに設けられる誘電体層をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、誘電体層が、第ｉの負の屈折率層と第ｉの記録層との間の少なくとも１つに設けられるので、負の屈折率層と記録層とを分離することになり、負の屈折率層と記録層との温度が上がる記録時に起こりがちなマイグレーションを防止することができる。また、記録層を誘電体層で覆う構造になり、負の屈折率層だけで記録層を覆う場合よりも、さらに記録層の耐環境性を向上させることができる。また、記録層の記録に適した熱伝導を有する材料を誘電体層に使うことにより、記録層の記録の感度を調整することができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記第１の負の屈折率層の前記記録光または前記再生光の入射側に設けられる保護層をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、保護層が、第１の負の屈折率層の記録光または再生光の入射側に設けられるので、光ヘッドと情報記録媒体とが衝突又は接触したとしても、第１の負の屈折率層だけの場合よりも記録層へのダメージを低減させることができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記記録層は、島状に配列された、前記記録光によって光学定数が変化可能な微粒子を含み、前記微粒子の配列方向のサイズは３０ｎｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、微粒子と微粒子との間は分離されているので、記録の際の熱拡散の影響を避けて光スポットが３０ｎｍ以下となる高密度の記録又は再生が可能となる。

また、上記の情報記録媒体において、前記微粒子の主成分は、相変化記録材料であることが好ましい。この構成によれば、微粒子の主成分は、相変化記録材料であるので、高品質で情報を記録又は再生することができ、情報を消去することが可能なリライタブル記録を行うことができる。

また、上記の情報記録媒体において、前記記録光または前記再生光は、近接場光を含むことが好ましい。この構成によれば、分解能の高い近接場光の少なくとも一部を用いて記録層に情報を記録又は再生することにより、高密度で情報を記録又は再生することができる。

本発明の他の局面に係る光学情報記録再生装置は、情報記録媒体に情報を記録するかまたは情報記録媒体から情報を再生する光学情報記録再生装置であって、前記情報記録媒体は、基板と、前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有し、前記光学情報記録再生装置は、前記記録光または前記再生光を出射する光源と、近接場光を出射する近接場光出射素子と、前記記録光または前記再生光を前記近接場光出射素子に集光する対物レンズとを備え、前記近接場光出射素子から出射した近接場光の少なくとも一部を用いて情報を前記情報記録媒体の前記第１〜第ｍの記録層のいずれかに記録するかまたは前記第１〜第ｍの記録層のいずれかから再生する。

この構成によれば、負の屈折率層は、光学ヘッドと情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスをある程度確保しながら、近接場光出射素子近傍で発生したホットスポットとしての近接場光スポットとほぼ同程度の光強度とスポット径とを有する近接場光スポットを記録層上に作り出すことができる。そのため、記録層上の近接場光スポットは、ホットスポットで記録又は再生した場合と同程度の感度と分解能とを有し、高密度かつ高感度で情報を記録又は再生することができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記第１〜第ｍの記録層のうちの対象となる記録層が前記近接場光出射素子に近いほど、前記近接場光出射素子と前記情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生されることが好ましい。

この構成によれば、前記第１〜第ｍの記録層のうちの対象となる記録層が近接場光出射素子に近いほど、近接場光出射素子と情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生されるため、多層の情報記録媒体において、奥の記録層からの迷光の影響を低減できる。すなわち、奥の記録層に対して情報を記録又は再生する場合、手前の記録層に対して情報を記録又は再生する場合よりワーキングディスタンスを長く確保することとなるため、迷光の影響が少なくなる。したがって、奥の記録層に対して情報を記録又は再生する場合でもＳＮ比を向上させることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。

この構成によれば、第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことにより、記録光または再生光の劣化を抑えることができるとともに、ワーキングディスタンスを十分に確保することができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。

この構成によれば、第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことにより、記録光または再生光の劣化を抑えることができるとともに、ワーキングディスタンスをより大きく確保することができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記第２〜第ｍ（ｍは２以上の整数）の負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊ（２≦ｊ≦ｍ）は、−１≦ｎ_ｊ＜−０．９の範囲を満たし、前記記録光または前記再生光の入射側に最も近い前記第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１は、ｎ_ｊ＜ｎ_１≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。

この構成によれば、記録光または再生光の入射側に最も近い第１の記録層に情報を記録又は再生する場合にも、より大きなワーキングディスタンスを確保することができ、光学ヘッドと情報記録媒体との衝突又は接触をさらに低減することができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記第１〜第ｍの負の屈折率層の屈折率が小さくなるほど、前記近接場光出射素子と前記情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生されることが好ましい。

この構成によれば、第１〜第ｍの負の屈折率層の屈折率が小さくなるほど、近接場光出射素子と情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生されるので、近接場光のスポットの径の劣化を抑えることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記近接場光出射素子の前記記録光または前記再生光の出射側に設けられ、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する負の屈折率膜をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、情報記録媒体の負の屈折率層と、負の屈折率膜とのワーキングディスタンスは、負の屈折率膜の膜厚に対応する長さだけ拡大することができ、情報記録媒体と光学ヘッドとの衝突又は接触をさらに低減することができる。また、負の屈折率膜は近接場光出射素子を保護することができ、情報記録媒体と近接場光出射素子との衝突又は接触の際の近接場光出射素子の損傷を防ぐことができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記負の屈折率膜の屈折率および厚さは、少なくとも前記第１〜第ｍの負の屈折率層の屈折率および厚さと同じであることが好ましい。

この構成によれば、近接場光出射素子における近接場光スポットから記録層における近接場光スポットまでの近接場光の光路は完全対称となるので、近接場光出射素子における近接場光スポットの感度及び分解能と記録層における近接場光スポットの感度及び分解能とを同等にすることができる。なお、ここでの同じとは、負の屈折率膜の屈折率および厚さと、少なくとも第１〜第ｍの負の屈折率層の屈折率および厚さとが一致する場合のみに限るものではないことを意味し、例えば±１０％程度の誤差を有する場合も含む。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記近接場光出射素子は、ソリッドイマージョンレンズを含むことが好ましい。この構成によれば、ソリッドイマージョンレンズを用いて伝搬光を含む近接場光を出射させることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記近接場光出射素子は、近接場光を発生させる近接場光発生素子を含むことが好ましい。この構成によれば、近接場光発生素子を用いて近接場光を出射させることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記対物レンズと前記近接場光発生素子との光路間に設けられるソリッドイマージョンレンズをさらに備え、前記対物レンズは、前記記録光または前記再生光を、前記ソリッドイマージョンレンズを透過させて前記近接場光発生素子に集光させることが好ましい。

この構成によれば、ソリッドイマージョンレンズは、対物レンズと近接場光発生素子との光路間に設けられるので、ソリッドイマージョンレンズを透過させて近接場光発生素子に集光させた集光光は、ソリッドイマージョンレンズの効果により、開口数が大きくなり、その結果、集光光のスポット径をより小さくすることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記近接場光発生素子は、前記ソリッドイマージョンレンズの前記記録光または前記再生光を出射する面に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、近接場光発生素子が、ソリッドイマージョンレンズの記録光または再生光を出射する面に形成されているので、光学情報記録再生装置を小型化することができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記負の屈折率膜と前記近接場光出射素子との間に設けられた誘電体膜と、前記誘電体膜の前記記録光または前記再生光の出射側に設けられた保護膜とをさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、誘電体膜が、負の屈折率膜と近接場光出射素子との間に設けられるので、近接場光出射素子を誘電体膜で覆う構造になり、負の屈折率膜だけで近接場光出射素子を覆う場合よりも、さらに近接場光出射素子の耐環境性を向上させることができる。また、保護膜が、誘電体膜の記録光または再生光の出射側に設けられるので、光ヘッドと情報記録媒体とが衝突又は接触したとしても、負の屈折率膜だけの場合よりも近接場光出射素子へのダメージを低減させることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記負の屈折率膜の屈折率が小さくなるほど、前記近接場光出射素子と前記情報記録媒体との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生されることが好ましい。

この構成によれば、負の屈折率膜の屈折率が小さくなるほど、近接場光出射素子と情報記録媒体との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生されるので、記録層における近接場光のスポット径の劣化を抑えることができる。

また、上記の光学情報記録再生装置において、前記負の屈折率膜の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことが好ましい。この構成によれば、負の屈折率膜の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たすことにより、記録光または再生光の劣化を抑えることができるとともに、ワーキングディスタンスをより大きく確保することができる。

本発明の他の局面に係る光学情報記録再生方法は、情報記録媒体に情報を記録するかまたは情報記録媒体から情報を再生する光学情報記録再生方法であって、前記情報記録媒体は、基板と、前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有し、前記光学情報記録再生方法は、光源から前記記録光または前記再生光を出射するステップと、近接場光出射素子から近接場光を出射するステップと、対物レンズによって前記記録光または前記再生光を前記近接場光出射素子に集光するステップと、前記近接場光出射素子から出射した近接場光の少なくとも一部を用いて情報を前記情報記録媒体の前記第１〜第ｍの記録層のいずれかに記録するかまたは前記第１〜第ｍの記録層のいずれかから再生するステップとを含む。

この構成によれば、負の屈折率層は、光学ヘッドと情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスをある程度確保しながら、近接場光出射素子近傍で発生したホットスポットとしての近接場光スポットとほぼ同程度の光強度とスポット径とを有する近接場光スポットを記録層上に作り出すことができる。そのため、記録層上の近接場光スポットは、ホットスポットで記録又は再生した場合と同程度の感度と分解能とを有し、高密度かつ高感度で情報を記録又は再生することができる。

本発明の他の局面に係る情報記録媒体の製造方法は、情報記録媒体の製造方法であって、基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層を形成する工程と、前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層を形成する工程とを含み、第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に形成され、前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する。

この構成によれば、基板上に形成した記録層を負の屈折率層で覆う構造になり、負の屈折率層は記録層を保護し、情報記録媒体と光学ヘッドとの衝突又は接触があっても記録層へのダメージを低減させることができるとともに記録層の耐環境性を向上させることができ、信頼性の高い情報記録媒体を実現することができる。

なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。

本発明の情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法によれば、光学ヘッドと情報記録媒体との衝突又は接触を避けるためにＷＤをある程度とりながら、感度良く高密度に情報を記録又は再生することができ、しかも信頼性の高い情報記録媒体、光学情報記録再生装置、光学情報記録再生方法及び情報記録媒体の製造方法の利用が可能である。

Claims (28)

1. 基板と、
   前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、
   前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、
   第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、
   前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する情報記録媒体。
2. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たす請求項１に記載の情報記録媒体。
3. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たす請求項１に記載の情報記録媒体。
4. 前記第２〜第ｍ（ｍは２以上の整数）の負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊ（２≦ｊ≦ｍ）は、−１≦ｎ_ｊ＜−０．９の範囲を満たし、
   前記記録光または前記再生光の入射側に最も近い前記第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１は、ｎ_ｊ＜ｎ_１≦−０．９の範囲を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の情報記録媒体。
5. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層は、メタマテリアル及びフォトニック結晶の少なくともどちらかを含む膜である請求項１〜４のいずれかに記載の情報記録媒体。
6. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層は、前記記録光または前記再生光の波長で比誘電率が負を示す金属膜を含み、
   前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率膜層の厚さは、前記記録光または前記再生光の波長の１／１０以下である請求項１〜４のいずれかに記載の情報記録媒体。
7. 前記第ｉの負の屈折率層と前記第ｉの記録層との間の少なくとも１つに設けられる誘電体層をさらに備える請求項１〜６のいずれかに記載の情報記録媒体。
8. 前記第１の負の屈折率層の前記記録光または前記再生光の入射側に設けられる保護層をさらに備える請求項１〜７のいずれかに記載の情報記録媒体。
9. 前記記録層は、島状に配列された、前記記録光によって光学定数が変化可能な微粒子を含み、
   前記微粒子の前記配列方向のサイズは３０ｎｍ以下である請求項１〜８のいずれかに記載の情報記録媒体。
10. 前記微粒子の主成分は、相変化記録材料である請求項９に記載の情報記録媒体。
11. 前記記録光または前記再生光は、近接場光を含む請求項１〜１０のいずれかに記載の情報記録媒体。
12. 情報記録媒体に情報を記録するかまたは情報記録媒体から情報を再生する光学情報記録再生装置であって、
    前記情報記録媒体は、
    基板と、
    前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、
    前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、
    第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、
    前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有し、
    前記光学情報記録再生装置は、
    前記記録光または前記再生光を出射する光源と、
    近接場光を出射する近接場光出射素子と、
    前記記録光または前記再生光を前記近接場光出射素子に集光する対物レンズとを備え、
    前記近接場光出射素子から出射した近接場光の少なくとも一部を用いて情報を前記情報記録媒体の前記第１〜第ｍの記録層のいずれかに記録するかまたは前記第１〜第ｍの記録層のいずれかから再生する光学情報記録再生装置。
13. 前記第１〜第ｍの記録層のうちの対象となる記録層が前記近接場光出射素子に近いほど、前記近接場光出射素子と前記情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生される請求項１２に記載の光学情報記録再生装置。
14. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たす請求項１２又は１３に記載の光学情報記録再生装置。
15. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層のうち少なくとも１つの負の屈折率層の屈折率ｎは、−１≦ｎ≦−０．９の範囲を満たす請求項１２又は１３に記載の光学情報記録再生装置。
16. 前記第２〜第ｍ（ｍは２以上の整数）の負の屈折率層の屈折率ｎ_ｊ（２≦ｊ≦ｍ）は、−１≦ｎ_ｊ＜−０．９の範囲を満たし、
    前記記録光または前記再生光の入射側に最も近い前記第１の負の屈折率層の屈折率ｎ_１は、ｎ_ｊ＜ｎ_１≦−０．９の範囲を満たす請求項１２又は１３に記載の光学情報記録再生装置。
17. 前記第１〜第ｍの負の屈折率層の屈折率が小さくなるほど、前記近接場光出射素子と前記情報記録媒体の表面との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生される請求項１２〜１６のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
18. 前記近接場光出射素子の前記記録光または前記再生光の出射側に設けられ、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する負の屈折率膜をさらに備える請求項１２〜１７のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
19. 前記負の屈折率膜の屈折率および厚さは、少なくとも前記第１の負の屈折率層の屈折率および厚さと同じである請求項１８に記載の光学情報記録再生装置。
20. 前記近接場光出射素子は、ソリッドイマージョンレンズを含む請求項１２〜１９のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
21. 前記近接場光出射素子は、近接場光を発生させる近接場光発生素子を含む請求項１２〜１９のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
22. 前記対物レンズと前記近接場光発生素子との光路間に設けられるソリッドイマージョンレンズをさらに備え、
    前記対物レンズは、前記記録光または前記再生光を、前記ソリッドイマージョンレンズを透過させて前記近接場光発生素子に集光させる請求項２１に記載の光学情報記録再生装置。
23. 前記近接場光発生素子は、前記ソリッドイマージョンレンズの前記記録光または前記再生光を出射する面に形成されている請求項２２に記載の光学情報記録再生装置。
24. 前記負の屈折率膜と前記近接場光出射素子との間に設けられた誘電体膜と、
    前記誘電体膜の前記記録光または前記再生光の出射側に設けられた保護膜とをさらに備える請求項１８〜２３のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
25. 前記負の屈折率膜の屈折率が小さくなるほど、前記近接場光出射素子と前記情報記録媒体との間隔であるワーキングディスタンスを小さくして情報が記録されるかまたは再生される請求項１８〜２４のいずれかにに記載の光学情報記録再生装置。
26. 前記負の屈折率膜の屈折率ｎは、−１．８≦ｎ≦−０．９の範囲を満たす請求項１８〜２５のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
27. 情報記録媒体に情報を記録するかまたは情報記録媒体から情報を再生する光学情報記録再生方法であって、
    前記情報記録媒体は、
    基板と、
    前記基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層と、
    前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層とを備え、
    第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に設けられ、
    前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または前記再生光の波長において実効的に負の屈折率を有し、
    前記光学情報記録再生方法は、
    光源から前記記録光または前記再生光を出射するステップと、
    近接場光出射素子から近接場光を出射するステップと、
    対物レンズによって前記記録光または前記再生光を前記近接場光出射素子に集光するステップと、
    前記近接場光出射素子から出射した近接場光の少なくとも一部を用いて情報を前記情報記録媒体の前記第１〜第ｍの記録層のいずれかに記録するかまたは前記第１〜第ｍの記録層のいずれかから再生するステップとを含む光学情報記録再生方法。
28. 情報記録媒体の製造方法であって、
    基板上において、前記基板よりも記録光または再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の記録層を形成する工程と、
    前記第ｍの記録層よりも前記記録光または前記再生光の入射側に、前記入射側から近い順にそれぞれ設けられる第１〜第ｍ（ｍは１以上の整数）の負の屈折率層を形成する工程とを含み、
    第ｉ（１≦ｉ≦ｍ）の記録層と第ｉの負の屈折率層とは、交互に前記基板上に形成され、
    前記第１〜第ｍの負の屈折率層は、前記記録光または再生光の波長において実効的に負の屈折率を有する情報記録媒体の製造方法。

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