JP2000090482A - 情報記録媒体およびこれを用いた情報記録再生方法 - Google Patents

情報記録媒体およびこれを用いた情報記録再生方法

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JP2000090482A
JP2000090482A JP10260126A JP26012698A JP2000090482A JP 2000090482 A JP2000090482 A JP 2000090482A JP 10260126 A JP10260126 A JP 10260126A JP 26012698 A JP26012698 A JP 26012698A JP 2000090482 A JP2000090482 A JP 2000090482A
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Naoki Morishita
直樹 森下
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスク作製直後のディスクに情報を記録
し、この情報を安定して再生する情報記録再生方法を提
供する。 【解決手段】 グルーブ部とランド部とを有し、ヘッダ
ー部が予め形成された透明基板、及びこの透明基板上に
形成され、結晶状態と非晶質状態との間の相変化を生じ
得る記録膜を具備し、非晶質状態の情報記録領域に情報
が記録され、前記非晶質状態の反射率が10〜30%である
情報記録媒体に第1のビームを照射して情報記録領域に
情報を記録し、第2のビームを照射して、ヘッダー領域
直後及びヘッダー領域直前のランド部又はグルーブ部を
非晶質状態から結晶質状態に局所的に相変化させる工
程、及び非晶質状態のグルーブ部分での反射レベルと、
前記局所的に相変化した結晶部分の反射レベルとの間に
スライスレベルを設定し、このスライスレベルを用いて
情報記録領域を検知する工程を具備する情報記録再生方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報記録媒体に係
り、特に、レーザービーム、電子線ビーム等を照射する
ことにより原子配列の変化にともなう光学的特性の変化
を記録層に生じさせ、情報の記録・消去を繰り返して行
い、この光学的特性変化を検出して情報を記録、再生す
るための情報記録媒体、およびこの情報記録媒体を用い
た情報記録再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】記録、消去が可能な情報記録媒体は、例
えば図10に示すように、基板1上に、記録層2、無機
誘電体からなる保護層3、および有機保護膜4を順次積
層することにより構成される。一般的に、基板1はガラ
スやプラスチック材料(例えばポリメチルメタクリレー
ト樹脂やポリカーボネート樹脂等)などからなり、記録
層2および無機誘電体層3は真空蒸着、スパッタリング
などの堆積方法により形成することができる。また、有
機保護膜4は、紫外線硬化樹脂などを用いて形成され
る。
【0003】このような情報記録媒体5への情報の記録
および情報の消去は、例えば次のようにして行われる。
まず、情報記録媒体5の全面に光ビームを照射して加熱
し、記録層2を結晶性の高い状態(原子が比較的正しく
配列された状態、以下結晶状態と称する)に相変化させ
る。次に、情報の書き込み(記録)のための短い強いパ
ルス光を照射し、記録層2を加熱急冷すると、記録層に
おけるパルス光照射部は結晶性が低下した状態(原子配
列が乱れた状態、以下、非晶質状態と称する)に相変化
する。
【0004】上述した結晶状態と非晶質状態とでは原子
配列の構造が異なることから、光学的性質(透過率、反
射率)が変化し、情報を記録することができる。このよ
うにして記録層に書き込まれた情報は、記録部に長い弱
いパルス光を照射し、結晶化温度以上に加熱することに
より消去することができる。これは、記録部が元の状態
である結晶状態に戻るためである。
【0005】また、図11に示すような弱い連続光ビー
ムに強く短いパルスを重畳した光ビームを用いることに
より以前に形成された記録部(非晶質部分)を消去(結
晶化)するとともに、同時に新しい記録部を形成する、
いわゆるオーバーライトによって上述したような状態を
実現することもできる。データ‘1’のところで強いパ
ワーP1を有する書き込みレーザーを照射し、データ
‘0’のところはP1より弱いパワーP2を有する連続
した消去レーザーを照射する。これによって、データ
‘1’を非晶質として記録が可能になる。
【0006】実際に情報処理に使用される光記録システ
ムにおいては、セクタと呼ばれる一定の単位ごとに外部
との情報のやりとりが行われる。セクタは、一般に図1
2に示すようにヘッダー部(プリフォーマット部)とユ
ーザーデーター部(記録領域部)とにより構成される。
ヘッダー部は同期信号やセクタの物理的な番地情報(ア
ドレス部)や誤り訂正部などを含む領域である。このヘ
ッダー部は予め基板にピットとして埋め込まれており、
一般にPLLと同期をとるVF01とアドレスマーク、
IDとCRCにより構成される。
【0007】図13に示すようにランド/グルーブ記録
媒体6においては、ランド部7とグルーブ部8とにセク
タ9が配置され、ランド部とグルーブ部にデータ記録が
できる方式である。従来はランド/グルーブが連続につ
ながったシングルスパイラルが一般的であり、ランド/
グルーブのセクタのヘッダー部はランド/グルーブの中
央にプリフォーマットされており、ランド部やグルーブ
上にトラッキングされていても検知できるよう構成され
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の相変化光ディス
クは、ディスク作製直後では非晶質状態であり反射率が
低く、一方、結晶質状態では反射率が高いのが一般的で
あった。反射率が低いとドライブ装置で安定して記録再
生ができないため、作製直後のディスクに記録を行う前
には結晶質になるように初期化して、反射率を高める必
要がある。しかしながら、ディスク作製直後の反射率が
高ければ、ディスク作製直後でもドライブ装置で記録再
生が可能になる。
【0009】また、ディスク作製直後のディスクに記録
を行った場合、図14に示すように、物理アドレスなど
の予めプリピットで記録されているヘッダー部分は非晶
質であるため反射率が高いが、情報記録領域は結晶化し
て反射率が低くなる。グルーブ部分またはランド部分で
は、回折効果により反射率はさらに低められる。このよ
うにヘッダー部分と記録データ部分とでは反射レベルの
変動が大きいため、データ2値化回路の引き込みが難し
く、ディスク作製直後のディスクに記録された情報を安
定して再生する方法は未だ得られていないのが現状であ
る。
【0010】そこで本発明は、初期化作業をせずに、デ
ィスク作製直後の非晶質状態の記録膜に情報を直接記録
可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。また
本発明は、ディスク作製直後のディスクに情報を記録
し、この情報を安定して再生する情報記録再生方法を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明(請求項1)は、グルーブ部と、このグルー
ブ間であるランド部とから構成されるトラックを有し、
ヘッダー部が予め形成された透明基板、および、この透
明基板上に形成され、結晶状態と非晶質状態との間の相
変化を生じ得る記録膜を具備し、非晶質状態の情報記録
領域に情報が記録され、前記非晶質状態の反射率が10
%以上30%以下であることを特徴とする情報記録媒体
を提供する。
【0012】また本発明(請求項2)は、グルーブ部
と、このグルーブ間であるランド部とから構成されるト
ラックを有し、ヘッダー部が予め形成された透明基板、
およびこの透明基板上に形成され、結晶状態と非晶質状
態との間の相変化を生じ得る記録膜を具備し、非晶質状
態の情報記録領域に情報が記録され、前記非晶質状態の
反射率が10%以上30%以下である情報記録媒体に、
第1のパワーを有する第1のビームを照射して、非晶質
状態ののヘッダー領域間に設けられた情報記録領域に情
報を記録し、第2のパワーを有する第2のビームを照射
して、前記ヘッダー領域の直後および直前のランド部ま
たはグルーブ部を、非晶質状態から結晶質状態に局所的
に相変化させる工程と、前記非晶質状態のグルーブ部分
での反射レベルと、前記局所的に相変化させた結晶部分
の反射レベルとの間にスライスレベルを設定し、このス
ライスレベルを用いて情報記録領域を検知する工程とを
具備する情報記録再生方法を提供する。
【0013】本発明の情報記録再生方法においては、ス
ライスレベルを用いて情報記録領域を検知する工程の後
にデータを2値化する工程を具備し、この2値化の方法
は、前記情報記録領域と、前記ヘッダー領域とで異なる
ことが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
さらに詳細に説明する。 (実施例1)本発明の情報記録媒体においては、非晶質
部の反射率を10%以上30%以下に限定している。
【0015】非晶質部分の反射率を10%未満に低下さ
せると、ヘッダー部分の信号が小さくなるのでセクタを
検出することが困難になる。一方、非晶質部分の反射率
を過剰に高くすると非晶質部分の吸収率が低下してしま
う。再度溶融する際には600℃以上まで温度を高めな
ければならない。このため高記録パワーが必要となるも
のの、現在、レーザーダイオードのディスク上での最大
パワーは15mWが一般的である。非晶質部分の吸収率
が低い場合には、これ以上のパワーが要求されるので、
非晶質部分の反射率をあまり高くすることができない。
また、結晶部分と非晶質部分との吸収率差を大きくする
と、結晶部分と非晶質部分とに記録するパワーに差が生
じてしまう。これらを考慮して、非晶質部分における反
射率の上限を30%とした。
【0016】図1には、本発明の情報記録媒体の一例の
層構成を表す断面図を示す。図示するように、透明基板
11上には、干渉層12、第2保護層13、GeSbT
e記録層14、第1保護層15、AlTi反射層16、
およびUV硬化樹脂層17が順次積層されている。
【0017】透明基板11は、例えばガラスやプラスチ
ック材料(例えばポリメチルメタクリレート樹脂やポリ
カーボネート樹脂等)から構成することができ、干渉層
12は、Au,Ag,Cu,Si,Ge及びこれらを主
成分とする合金からなる。また第1の保護層15および
第2の保護層13は、例えばZnS、SiO2 、Al2
3 およびこれらの混合物からなる。記録層14は、例
えば真空蒸着、スパッタリングなどの堆積方法により形
成することができる。また、反射層16は、光学的な反
射の目的のほかに記録層14で発生した熱を効果的に放
熱する役割を有する。
【0018】図1に示すような構成の情報記録媒体10
においては、例えば、各層の膜厚を適宜選択することに
よって、非晶質部分の反射率を10%以上30%以下の
範囲内に設定することができる。
【0019】図2のグラフには、かかる構成の情報記録
媒体10における第2保護層13の膜厚と、結晶質部分
および非晶質部分の反射率、これらの反射率の差との関
係を示す。ここでは、AlTi反射層16の厚さ100
nm、第1保護層15の厚さ20nm、記録層14の厚
さ20nm、干渉層12の厚さを13nmとした。図2
のグラフ中、曲線aは、結晶部分の反射率を表し、曲線
bは非晶質部分の反射率を示し、曲線cは反射率差(非
晶質反射率−結晶反射率)を示している。
【0020】図2のグラフに示されるように、AlTi
反射層16、第1保護層15、記録層14、および干渉
層12の厚さを前述のように設定した場合には、第2保
護層13の厚さを95nm〜115nmとした際に、非
晶質部分の反射率が10%〜30%となり、かつ結晶部
分の反射率より高くなる。かかる反射率を有する情報記
録媒体は、初期化作業をせずに非晶質の状態に情報を直
接記録することが可能である。
【0021】非晶質部分の反射率が10%以上30%以
下である本発明の情報記録媒体は、上述したように、例
えば第2保護層の厚さを適宜決定することなどにより作
製することができるが、これに限定されるものではな
い。 (実施例2)本発明の情報記録媒体を構成する層を成膜
するための成膜装置の概略構成を表わす側面図を図3に
示し、その上面図を図4に示す。
【0022】図示するように、真空容器71の底部に
は、この容器内を排気して所定の真空度に設定するため
の排気装置77がガス排気ボード72を介して接続され
ている。真空容器71内の上部には、円盤状の基板75
が、その面を水平にして支持装置78により支架されて
いる。成膜の際には、支持装置78がモーター(図示せ
ず)により回転することによって、基板75が回転駆動
する。
【0023】支持装置78に支架された基板75に対向
するように、真空容器71内の底部近傍には、所定元素
で形成されたスパッタ源80,81,82,83が配設
され、これら各スパッタ源には高周波電源(図示せず)
が接続されている。各スパッタ源80,81,82,8
3の上方には、モニタ装置84,85,86,87がそ
れぞれ設けられており、各スパッタ源からの元素のスパ
ッタ値をモニタする。このモニタした値が所定の値にな
るように、各スパッタ源に投入する電源が調整される。
【0024】なお、スパッタガスとしてのガス74は、
真空容器71に接続されたガス導入ボード73から導入
される。図示する成膜装置を用いて、本発明の情報記録
媒体を成膜するに当たっては、まず、排気装置77によ
り真空装置71内を、例えば10-6Torr台の真空度
まで排気する。次いで、ガス導入ボード73よりスパッ
タガス74を導入し、排気装置77の排気量を調節して
真空容器71内を所定の減圧下に保持する。そして、基
板75を回転させつつスパッタ装置源に所定時間電力を
印加することによって、基板75上に所定の組成の記録
層等が形成される。
【0025】実際の成膜工程は、次のようにして行われ
る。真空容器71内にGeSbTe、ZnS:SiO2
混合物およびAl合金のスパッタ源を設け、容器内を8
×10-6torrまで排気した。次に、ガス導入ボート
73からガスを導入して4×10-3torrに真空容器
71内全体の気圧を調整した。基板として十分に洗浄し
た外径120mm、板厚0.6mmの円板状ポリカーボ
ネート基板を用い、この基板を50rpmで回転しつ
つ、モニタにより各元素のスパッタ量をモニタして各ス
パッタ源に投入する電力をコントロールした。
【0026】まず、基板上に、ZnS:SiO2 、Ge
SbTe、干渉膜用金属、および金属反射層Al合金等
を層構成に合わせて堆積させた。具体的には、基板上に
干渉膜、ZnS:SiO2 、GeSbTe、ZnS:S
iO2 、およびAl合金を順次形成した。各層の厚さ
は、それぞれ13nm、100nm、20nm、20n
m、および100nmとした。さらにAl合金膜上に紫
外線硬化樹脂をスピンコータによりオーバーコートし、
紫外線を照射して硬化させることにより膜厚10μmの
有機保護膜を形成して、本発明の情報記録媒体を形成し
た。
【0027】得られた情報記録媒体において、非晶質部
分の反射率は25%であった。 (実施例3)次に、本発明の情報記録媒体に情報を記録
再生する記録再生装置の具体例を図5に示す。情報記録
媒体91はスピンドルモータ92に固定され、所定の回
転数で回転することができる。記録媒体91の上部には
媒体上にレーザー光を集光させるための光学系90が配
置されている。半導体レーザー94から照射された光
は、コリメータレンズ95で平行光となり、ビームスプ
リッタ96とλ/4波長板97とを通過して対物レンズ
98により記録媒体91上に集光する。
【0028】記録媒体91からの反射光は、ビームスプ
リッタ96で分割され、検出レンズ99を経て受光器9
Aに入り検出信号となる。この信号は、一方で対物レン
ズ98を駆動するための駆動コイル9Bに電流を流すサ
ーボ系9Cにも供給される。このようにして記録媒体と
の距離を常に一定に保ち、記録媒体91上に集光スポッ
トを結像することができる。
【0029】図6には、半導体レーザ94の駆動回路の
一例を示す。相変化光ディスクは、記録パワー、消去パ
ワーおよび再生パワーの3段階の光変調を必要とし、書
き込み時および消去時の動作は、次のように説明され
る。
【0030】まず、再生信号によりヘッダー領域を検出
してR/W信号100がLOWとなりマルチプレクサ1
05に入力すると、再生/消去レーザー駆動電流回路切
り替えスイッチ104が消去パワー用レーザー駆動電流
回路107を選択する。またそれと同時にユーザーデー
タ信号101がデータ変換ROM102に入力すると、
データ変換ROM102より(8,16)変調されたデ
ータが出力される。この出力データは、CLK生成部1
03から出力されるチャネルクロック信号に同期してパ
ラレル/シリアル変換回路によりシリアルデータに変換
され、マルチプレクサ105に入力される。
【0031】書き込み用レーザー駆動電流回路106、
および消去パワー用レーザー駆動電流回路107には、
予め各出力レーザーパワーレベルを設定しておき、マル
チプレクサ105により出力される信号に同期して書き
込み用レーザー駆動電流回路106のON、OFFを切
り替える。これによって、書き込み用レーザー駆動電流
が加算器10Dへ流れ込み、消去パワー用レーザー駆動
電流に加算される。そして増幅器10Bに流れ込んで増
幅された後、レーザーダイオード10Cに出力され、設
定パワーレベルのレーザーパワーが設定時間だけレーザ
ーダイオードから照射される。
【0032】再生時には、R/W信号100がHIGH
となり、マルチプレクサ105に入力すると再生/消去
レーザー駆動電流回路切り替えスイッチ104が再生用
レーザー駆動電流回路108を選択し、レーザーダイオ
ード10Cからは再生用レーザーパワーが照射される。
【0033】図7に、消去パワーを有するレーザーの照
射のタイミングを示す。まず、ヘッダー領域を検出して
信号1がHIGHになり、この信号1がLOWになった
後、遅延時間T1後に、第1のパワー、すなわち情報を
記録するための記録パワーを照射するに先だって、第2
のパワー、すなわち非晶質を結晶質に相変化させる消去
パワーを有するレーザーの照射が開始される。消去パワ
ーの照射から遅延時間T2後、記録パワーを有するレー
ザーの照射を開始して所定時間情報を記録した後、記録
パワーの照射を終了する。消去パワーの照射は、記録パ
ワーの照射終了から遅延時間T3後に終了し、次のセク
タのヘッダー領域を検出して信号1がHIGHとなる。
【0034】図8に、本方式を用いたときの再生信号を
示す。図7を参照して説明したように、ヘッダー領域よ
りも後で、記録パワー照射開始より前に消去パワーを照
射し始め、記録パワー照射終了より後、次のセクタのヘ
ッダー領域まで消去パワーを照射する。記録パワーを照
射することにより情報記録領域には、情報が記録され
る。また、非晶質状態のヘッダー領域の直後および直前
のグルーブ部またはランド部においては、消去パワーが
照射されたことにより非晶質部分が結晶化して、図8に
示されるようにこの部分の反射率が急激に低下する。
【0035】反射率が急激に低下した結晶部分の反射レ
ベルと、非晶質状態のグルーブ部分での反射レベルとの
間にスライスレベルを設定し、このスライスレベルを用
いることにより、記録データ領域を簡単に検出すること
ができる。こうして検出された記録データ領域と、これ
以外のヘッダー領域とを分離し、それぞれ別々に2値化
回路を切り替えることによって、記録データとヘッダー
部データとを安定的に2値化することが可能である。 (実施例4)図9に、本方式を用いた場合の2値化ブロ
ック図の一例を示す。再生信号120が増幅器121,
125に入力され、その出力が記録情報検知回路122
に入力される。ここで所定の値124と比較して、それ
より高い場合には、ヘッダー領域と判定して判定信号1
23はHIGHとして出力される。一方、所定値124
より低い場合には、情報記録領域と判定して判定信号1
23はLOWとして出力される。
【0036】この判定信号によりマルチプレクサ126
を用いて、ヘッダー領域用と記録情報領域用の2値化回
路127,128を切り替えて出力する。そして2値化
回路129で増幅した再生信号12Aを2値化して、出
力される。
【0037】このように、2値化回路を切り替えること
によって、情報記録領域とヘッダー領域とで2値化の方
法を変えているので、本発明の方法により記録データと
ヘッダー部データとを安定的に2値化することができ
る。
【0038】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ディスク作製直後の非晶質状態の記録膜に情報を直接記
録可能な情報記録媒体が提供される。また本発明によれ
ば、ディスク作製直後のディスクに情報を記録し、この
情報を安定して再生する情報記録再生方法が提供され
る。本発明により、初期化作業をせずにディスク作製直
後の非晶質状態の記録膜に直接記録を行うことができる
とともに、こうして記録された情報の再生に当たっては
安定的な2値化や位相制御が可能となり、その工業的価
値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の情報記録媒体の一例の層構成を表す断
面図。
【図2】図1に示した情報記録媒体における第2保護層
の膜厚と反射率との関係を表すグラフ図。
【図3】成膜装置の概略構成を表す側面図。
【図4】成膜装置の概略構成を表す上面図。
【図5】記録再生装置の構成を表す概略図。
【図6】記録再生装置のレーザー駆動系の一般例を表す
ブロック図。
【図7】本発明における消去パワーおよび記録パワー照
射のタイミング図。
【図8】本発明の情報記録再生方法を表す概念図。
【図9】本発明の方法における2値化部分のブロック
図。
【図10】従来の情報記録媒体の層構成を表す断面図。
【図11】レーザー駆動電流波形の一般例を表すグラフ
図。
【図12】一般的なセクタ内フォーマットの例を表す模
式図。
【図13】情報記録媒体におけるランドグルーブのセク
タ配置を表す概略図。
【図14】無初期化ディスクにおける再生波形を表す概
略図。
【符号の説明】
1…基板 2…記録層 3…保護層 4…有機保護膜 5…情報記録媒体 6…ランド/グルーブ情報記録媒体 7…ランド部 8…グルーブ部 9…セクタ 10…情報記録媒体 11…透明基板 12…干渉層 13…第2保護層 14…GeSbTe記録層 15…第1保護層 16…AlTi反射層 17…UV硬化樹脂層 71…真空容器 72…ガス排気ボード 73…ガス導入ボード 74…ガス 75…基板 77…排気装置 78…支持装置 80,81,82,83…スパッタ源 84,85,86,87…モニタ装置 90…光学系 91…情報記録媒体 92…スピンドルモーター 94…半導体レーザー 95…コリメータレンズ 96…ビームスプリッタ 97…λ/4波長板 98…対物レンズ 99…検出レンズ 9A…受光器 9B…駆動コイル 9C…サーボ系 100…R/W信号 101…ユーザーデータ信号 102…データ変換ROM 103…CLK生成部 104…再生/消去レーザー駆動電流回路切り替えスイ
ッチ 105…マルチプレクサ 106…書き込み用レーザー駆動電流回路 107…消去パワー用レーザー駆動電流回路 108…再生用レーザー駆動電流回路 10B…増幅器 10C…レーザーダイオード 10D…加算器 120…再生信号 121,125…増幅器 122…情報記録検知回路 123…出力 126…マルチプレクサ 127,128…2値化回路 129…2値化回路 12A…再生信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グルーブ部と、このグルーブ間であるラ
    ンド部とから構成されるトラックを有し、ヘッダー部が
    予め形成された透明基板、およびこの透明基板上に形成
    され、結晶状態と非晶質状態との間の相変化を生じ得る
    記録膜を具備し、 非晶質状態の情報記録領域に情報が記録され、前記非晶
    質状態の反射率が10%以上30%以下であることを特
    徴とする情報記録媒体。
  2. 【請求項2】 グルーブ部と、このグルーブ間であるラ
    ンド部とから構成されるトラックを有し、ヘッダー部が
    予め形成された透明基板、およびこの透明基板上に形成
    され、結晶状態と非晶質状態との間の相変化を生じ得る
    記録膜を具備し、非晶質状態の情報記録領域に情報が記
    録され、前記非晶質状態の反射率が10%以上30%以
    下である情報記録媒体に、第1のパワーを有する第1の
    ビームを照射して、非晶質状態のヘッダー領域間に設け
    られた情報記録領域に情報を記録し、第2のパワーを有
    する第2のビームを照射して、前記ヘッダー領域の直後
    および直前のランド部またはグルーブ部を、非晶質状態
    から結晶質状態に局所的に相変化させる工程と、 前記非晶質状態のグルーブ部分での反射レベルと、前記
    局所的に相変化させた結晶部分の反射レベルとの間にス
    ライスレベルを設定し、このスライスレベルを用いて情
    報記録領域を検知する工程とを具備する情報記録再生方
    法。
  3. 【請求項3】 前記スライスレベルを用いて情報記録領
    域を検知する工程の後にデータを2値化する工程を具備
    し、この2値化の方法は、前記情報記録領域と、前記ヘ
    ッダー領域とで異なることを特徴とする請求項2に記載
    の情報記録再生方法。
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