JPH0253237A - 光学式情報記録媒体 - Google Patents

光学式情報記録媒体

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JPH0253237A
JPH0253237A JP63203377A JP20337788A JPH0253237A JP H0253237 A JPH0253237 A JP H0253237A JP 63203377 A JP63203377 A JP 63203377A JP 20337788 A JP20337788 A JP 20337788A JP H0253237 A JPH0253237 A JP H0253237A
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JP
Japan
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guide groove
function
inequality
preformat
substrate
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JP63203377A
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Hideki Segawa
秀樹 瀬川
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2407Tracks or pits; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24085Pits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0938Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following servo format, e.g. guide tracks, pilot signals

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式情報記録媒体に関する。
〔従来の技術〕
光学式情報記録媒体(以下光ディスクという)は、大量
のデータを高密度に一枚のディスクに記録、再生するこ
とができることから、近年、ビデオやオーディオ情報な
どの記録媒体として多く使用されている。
光ディスクを使用する装置は1周知のように。
たとえば、レーザビームを直径1μ−程度に絞り込んで
1.5〜2μIのピッチで、同心円もしくはスパイラル
状の記録トラックを形成して信号記録を行ない、これを
レーザビームを用いて再生するもので、−殻内な記録再
生装置としては、たとえば第2図に示すように、レーザ
光源l (たとえばヘリウム−ネオンレーザもしくはダ
イオードレーザなと)の出力レーザビームを変調器2、
レンズ3、偏光ビームスプリッタ4、レンズ5.174
波長板6、回転ミラー7、対物レンズ8を介して、光デ
ィスク9に照射し、回転する光ディスク9の法線方向に
、上記の各器機を移動させながら、光ディスク9からの
反射光を光電変換素子により読み取るように構成されて
いる。
一方、光ディスク9の一種に、たとえば第3図に示すよ
うに、光ディスク9の上面全体に被着されるTeOxな
どの記録W49 aを保持する基板9b上に、トラッキ
ング用の案内溝9Aを同心円もしくはスパイラル状に所
定のピッチで形成するとともに、この案内溝9Aの法線
方向(光ディスク9の半径方向)の略中間の位置にアド
レス情報等を記録するためのプリフォーマットビット9
Bを形成したランド記録方式の光ディスクが知られてい
る。この光ディスク9において、ユーザがデータを記録
する@合は、案内溝9Aによってトラッキングされたレ
ーザビームがプリフォーマットビット9Bのアドレス情
報を読み取ったのち、プリフォーマットビット9Bの形
成されていない、データ部9Cと呼ばれる領域でレーザ
ビームを記録用パワーにしてオン・オフし、このデータ
部9C上の記録膜9aにデータを書き込み、再生する場
合は、上述のようにして記録されたデータ部9Cの情報
をレーザビームにより読み取る。ここで明らかなように
、光ディスク9の記録再生に際しては。
レーザビームの安定した正確なトラッキング、すなわち
、記録・再生を行なうレーザビームの中心が、光ディス
ク9の案内溝9Aの中心に一致するように、レーザビー
ムを照射させる必要がある。
このレーザビームのトラッキング制御は、第2図に示す
ような、2分割フォトダイオードDA。
DB、加算器10、差分器11および回転ミラードライ
バ12からなるトラッキング制御装置によって行なわれ
る。ここで、2分割フォトダイオードDA。
DBは、第4図に概略的に示すように、レーザビームの
光軸0が光ディスク9の案内溝9Aの中央に位置する場
合、すなわち、正確なトラッキング状態では、レーザビ
ームの光ディスク9からの反射光の受光量がそれぞれ等
しくなり、ダイオードDAの出力AとダイオードDBの
出力BとがA=Bとなって、差分器11の出力がA−B
=Oとなるが、第4図においてレーザビームの光軸Oが
左右方向にずれた場合、すなわちトラッキングが外れた
状態では、A〜Bとなって、差分器11の出力がA−B
ζ0となってトラッキングエラー信号が回転ミラードラ
イバー12に与えられ、回転ミラー7が回転される。こ
の回転ミラー7は、その回転による光軸0の変位によっ
て、2分割フォトダイオードDA、DBの出力がA=B
となるまで、すなわちトラッキングエラー信号がなくな
るまでトラッキングサーボをかけられる。
なお、光ディスク9の記録信号は、データ部9Cに形成
されたビットの有無によるレーザビームの反射光強度の
変化を、2分割フォトダイオードDA、DBの出力を加
算器10で加算することによリ検出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述したトラッキングサーボの性能は、トラ
ッキングエラー信号の振幅の大小によって影響され、ト
ラッキングエラー信号の振幅が大きい程、そのサーボ性
能は高くなる(第4図参照)。
また、このトラッキングエラー信号の振幅は、プリフォ
ーマットビット9Bの形成された部分では。
データ部9Cに比較して小さくなる傾向を有している。
このことは、トラッキングエラー信号の振幅が、案内溝
9Aやプリフォーマットビット9Bの断面形状により変
化することを意味している。
この案内溝やビットの断面形状に関する技術としては、
従来、特開昭58−102347号公報、特開昭59−
40342号公報、特開昭59−168945号公報お
よび特公昭63−19939号公報等、種々提案されて
いる。しかしながら、これらの公報に開示された技術に
おける案内溝等の形状は、上述のランド記録方式の場合
と異なり、またビットの深さが−λ。
基板9bの屈折率、λはレーザビームの波長)程度と浅
く、シかも、ビット等の形状が、TIL実の形状として
は特定することの困難な、角度やガウス分布等で表現さ
れている。
このため、こうした従来の技術に基づいて作製されたラ
ンド記録方式の光ディスクは、外乱や。
光ディスクの反射率の経時低下、レーザビームの光軸ず
れおよび光ディスクの面傾斜などの発生によって、トラ
ッキングエラーを起こす率が高く、著しい場合には、ト
ラッキングエラー信号の振幅が所定値の50%以下とな
って、トラッキングサーボが機能し得なくなるなどの不
具合を有していた。
(WlMを解決するための手段〕 本発明は、上述の課題を解決するために、案内溝のピッ
チが1.4μ−と2.0μmとの間の1つの値λ と0.58−との間の1つの値を有し、かつ、上記プリ
フオーマットビットの法線方向の断面形状が不等式、 Ft(X)  ≦y≦F2 (X)     =(1)
の表わす範囲に属するとともに、上記案内溝の法線方向
の断面形状が不等式、 Gz(x)≦y!Gz (x)    =・(2)の表
わす範囲に属する形状に、案内溝およびプリフォーマッ
トビットを形成する。但し、上記条件において、nは基
板9bの屈折率、λはレーザビームの波長(nm)、上
記(1)式における(x、y)は上記案内溝間の光ディ
スク9の基板表面上の略中間点を原点とする座標、上記
(2)式における(x、y)は上記案内溝の光ディスク
の基板表面上の中心を原点とする座標、”Fz(x)は
関数λ のときFl(x)=0.0≧f 1(x)≧−0,58
・−のときFl (x) =f1(x) +−o、sg
・−≧fz(X)のときFl (x) λ =−0,58・−の条件を満たす関数、がfz(X)≧
0のときFz(x)=Q、O≧fz(x)≧−0.46
−=λ のときF z (X) = f t (X) + −0
,46・−≧fz(x)のときF z (X) ”−0
,’46・−の条件を満たす関がgz(x)≧0のとき
Gx (x)=Or gl(x)≦0のときGz (x
)=gx (x)の条件を満たすがgz(x)≧0のと
きGz (X)=O+ gz (X)≦0のときGz 
(x)=gz (x)の条件を満たす関数とする。
(作  用〕 上述の条件に基づいて形成された案内溝およびプリフォ
ーマットビットを有する光ディスクは、所定のトラッキ
ングエラー信号の振幅の60%以上のトラッキングエラ
ー信号振幅を得るのに必要なレーザビームの反射光を2
分割フォトダイオードに与えることができる。
〔実施例〕
以下1本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
第1図は、光ディスク9の法線方向(半径方向)の断面
の一部を拡大して示している。
第1図において、光ディスク9の基板9b上には、第3
図と同様にトラッキング用の案内溝9Aが、同心円もし
くはスパイラル状に形成されており、この案内溝9Aの
法線方向の略中間の位置には、アドレス情報等の記録さ
れるプリフォーマットビット9Bが形成されている。こ
のプリフォーマットビット9Bは、光ディスク9の接線
方向およビ法線方向において、互いに離間する位置に形
成される。案内溝9Aは、光ディスク9の接線方向に略
沿って連続した細条を形成している。情報が記録される
データ部9Cは、2本の案内溝9Aの間のプリフォーマ
ットビット9Bの形成されていない部分に配置される。
−枚の光ディスク9における案内溝9Aの深さdAおよ
びプリフォーマットビットの深さdBは、それぞれ一定
に形成される。この深さdA、dBはデータ部9Cに記
録された情報とは実際上無関係となるも、トラッキング
エラー信号の振幅に影響を与える。
データ部9Cに記録された情報は、データ部9Cの接線
方向のみの変化に含まれている。たとえばビデオプログ
ラムをデータ部9Cに記録する場合には、輝度信号をデ
ータ部9Cの空間周波数の変化に符号化し、色度および
音声信号をデータ部9Cの長さの変化に符号化すること
ができる。このようにして符号化された情報は、第2図
に示したような記録・再生装置によって読み取られる。
この情報の読み取りは、基板9を透明な素材で形成し、
この基板9を透過する方向からレーザビームを照射して
行なうことが、情報をほこりやかき傷などから保護する
点において有利となる。ただし、この場合には、基板9
bの屈折率nが案内溝9Aおよびプリフォーマットビッ
ト9Bの形状を特定する上での一つの因数となる。すな
わち、本実施例における基板9においては、案内溝9A
間のピッチPが、1.4μ墓≦P≦2.4μmの不等式
の表わす範囲の1つの値をとるとき、プリフォーマツ不
等式の表わす範囲の1つの値となるとき、トラッキング
エラー信号の振幅が、トラッキングサーボを可能とする
値になるとの結論を得た。ここで、λは光ディスク9に
記録された情報を読み取る光′g(レーザビーム)の波
長(単位はnm)を示す。
一方、案内溝9Aの深さdBは、理論的には、λ −のとき、案内溝9Aだけから得られるトラツキn ングエラー信号の出力が最大となることが知られている
。しかしながら、この理論上における案内溝9Aの断面
形状は、その溝部の壁面が基板9の表面に対して垂直で
あることを前提とした場合にのみ成立し得るものであっ
て、実際にはこのような形状の案内溝9Aをナノメータ
のオーダで作製することは不可能であり、また仮にこう
した矩形の溝を形成し得たとしても、この案内溝9Aの
形成された原盤(以下スタンパという)から基板9b上
に案内溝9Aを転写成型した場合、スタンパと基板9b
との離型性が悪化するため、案内溝9Aの変形や欠落を
生じるおそれがある。
そこで、スタンバの離型性に優れ、かつ十分に安定した
トラッキングサーボ制御を可能とするトラッキングエラ
ー信号を得ることのできる案内溝9Aの断面形状を実現
するために、種々の研究を試みた結果、案内溝9Aの断
面形状は第1図において斜線で示す領域内に収まる形状
とした場合に、有効なトラッキングエラー信号を得るこ
とができ、この領域外の断面形状では、トラッキングエ
ラー信号の振幅が小さくなって、安定したトラッキング
サーボができなくなるとの結論を得た。したがって、こ
の案内溝9Aの有効領域内における断面形状は、最大深
さdAmaxの場合の案内溝9Aの断面形状を表わす関
数をg工(X)、最小深さdAminの場合の案内溝9
Aの断面形状を表わす関数をG2(X)とした場合、不
等式。
Gz(x)≦y:aGz(x) の表わす範囲に属することになる。ただし、この不等式
における(x、y)は、案内溝9Aの基板9bの表面上
の中心を原点とする座標を示す3ここで、関数Gz(x
)およびGz(x)は、それぞれ特定の二次関数の一部
として表わすことができる。
すなわち、関数Gよ(X)は、有効領域内における最大
形状の案内溝9Aの最深部の座標(0゜−yl)を頂点
とし、この案内溝9Aの幅を決定するX軸上の2点の座
標CXs s O) ) (−Xx tO)を通る二次
関数をgt(x)としたとき、この二次関数が、g工(
x)≧Oのとき、すなわちyの符号が正の楊・合に、関
数G、(x)=0となり、gt(x)≦0のとき、すな
わちyの符号が負の場合に、関数Gl (X)=g1(
x)となる二次関数として表わすことができる。この二
次関数gよ(X)は、実際上の最大の案内溝9Aの形状
に基づいて算出した結果、 gz (x) = (1,5X104X” −130)
 kとなることが明らかとなった。ただし、この式に同
様に、関数G2(X)は、有効領域内における最小形状
の案内119Aの最深部の座標(0,−yz)を頂点と
し、この案内溝9Aの幅を決定するX軸上の2点の座I
I (X2 、O)、(−X2 、O)を通る二次関数
をgz(x)としたとき、この二次関数が、gz(X)
≧0のとき、Gz (x)=0とし、gz(X)≦0の
とき、Gz (x)=gz (x)とする二次関数とし
て表わすことができ、二次関数gz(x)Iよ、 gz (x) = (2,5X104x” −6O) 
kの式で表わすことができる。
したがって、この実施例における案内溝9Aは。
その溝部の壁面がかなり緩やかな傾斜をなしており、ま
たその最深部の深さも、60 k = 150k (n
 m )、十分なトラッキングエラー信号を得られると
ともに、通常のスタンパ作製工程により、離型性の良い
スタンパおよび基板9bを作製することができる。
ところで、前述したように、プリフォーマットビット9
Bの形成された部分のトラッキングエラー信号の振幅は
、データ部9Cのそれよりも小さくなるため、安定した
トラッキングサーボがかかりにくくなる。したがって、
このプリフォーマットビット9Bの断面形状としては、
トラッキングエラー信号の振幅の低下をできるだけ少な
くすることができ、かつ、上述した案内溝9Aの場合と
同様、通常のスタンパ作製工程により容易に作製でき、
しかも離型性の良い形状とすることが望ましい。
こうした諸条件を満たすことのできるプリフォーマット
ビット9Bの断面形状を実現するために。
種々の研究を重ねた結果、プリフォーマットビット9B
の断面形状は、第1TsIにおいて斜線で示す領域内に
収まる形状とした場合に、有効なトラッキングエラー信
号を得ることができるとの結論を得た。
したがって、このプリフォーマットビット9Bの有効領
域内における断面形状は、案内溝9Aの場合と同様に、
最大深さd!3maxの場合のプリフォーマットビット
9Bの断面形状を表わす関数をFz(x)、最小深さd
Bminの場合のブリフォーマツトビシト9Bの断面形
状を表わす関数をF2 (x)とした場合、不等式 %式%() の表わす範囲に属することになる。ただし、この不等式
における(x、y)は、案内溝9A間の基板9bの表面
上の略中間点、すなわち、中間点に対して±1000■
の誤差を許容する点を原点とする座標を示す。
ところで、プリフォーマットビット9Bの深さn   
     n つの値をとるとき有効なトラッキングエラー信号λ を得ることができるが、この深さを0.46−1すなわ
ち、最小深さdBminとした場合には、第1図に示す
ように、プリフォーマットビット9Bの底部に明確な平
担部を形成する必要がある。すなわち、この底部が平担
でなく、単に深さだけが0.46λ ×−の深さに達していたとしても、安定したトラッキン
グを行なうためのトラッキングエラー信号が得られなく
なる。このため、プリフォーマットビット9Bの断面形
状は、その有効領域の溝幅より狭くなったり、逆に広く
なったり、またはその深さが有効領域を越えて深くなっ
たりした場合、トラッキングエラー信号が悪化したり、
スタンパとの離型性が悪くなる。
したがって、関数Fz(x)、およびFz(x)は、上
記の条件を満足すれば、案内溝9Aの場合と同様、特定
二次関数の一部として表わすことができる。すなわち、
関数Fl(x)は、有効領域内における最大形状のプリ
フォーマットビット9Bの底部の幅を決定する2点の座
411(x z + −y x L(−Xz 1−yz
)、およびプリフォーマットビット9Bの幅を決定する
X軸上の2点の座1 (X、。
0)+ (−X 410)を通る二次関数をf i (
X)としたとき、この二次関数が、 f 1 (X)≧0のとき−Fz  (x)=0゜λ 0≧f x (X)≧−0,58X−のとき、Fx(x
)=fi(x)。
となる二次関数として表わすことができ、二次関数f 
s (x)は。
f 1(X) = (3Xl0Jx” −4O0) k
の式で表わすことができる。
同様に、関数Fz(X)は、有効領域内における最小形
状のプリフォーマットビット9Bの底部の幅を決定する
2点の座’IA (Xs I −y6) +(−xs+
−ys)、およびプリフォーマットビット9Bの幅を決
定するX軸上の2点の座標(Xg! O) 。
(−xa、O)を通る二次関数なfz(x)としたとき
、この二次関数が、f z (X)≧0のとき、F2 
(X)=Q。
λ 0≧fz(x)≧−0.46x−のとき、F2 (X)
 = f z (x)。
となる二次関数として表わすことができ、2次間数f 
z (X)は、 f 2 (x) = (20X1(r’ x” −55
0) kの式で表わすことができる。
上述のような条件を満たす形状に形成された案内溝9A
及びプリフォーマットビット9Bを有する光ディスク9
は、プリフォーマットビット9Bの形成された部分にお
けるトラッキングエラー信号の振幅が、データ部9Cに
おけるトラッキングエラー信号の振幅の60%以上に達
することができた。したがって、この実施例に示す光デ
ィスクでは、外乱や光ディスクの反射率の経時劣下、レ
ーザビームの光軸のずれ、および光ディスクの面傾斜な
どのトラブルが生じても、安定かつ正確なトラッキング
を維持することができる。
〔発明の効果〕
本発明による光学式情報記録媒体は、 (1)プリフォーマットビット部でのトラッキングが安
定して行なえ、トラッキング外れを起こす確率が小さく
なって、光デイスクシステムの信頼性が向上する。
(2)光ディスクの断面形状が極めて正確に特定される
ので、その良否の判定を、たとえば第1図のような図に
重ね合せるなどの容易な操作で行なうことができる。
(3)ガラス原盤上のフォトレジストをレーザビームで
露光、現像してスタンパを製作する工程において、比較
的容易に製作することができる。
(4)記録膜として使用することのできる素材の種類が
多くなる。
(5)スタンパからの離型性が良く、フォトポリマー法
およびインジェクション法などによる光デイスク転写が
容易に行なえる。
などの効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す要部拡大断面図、第2図
は光デイスク用記録再生装置の概略図、第3図はランド
記録方式の光ディスクの部分拡大斜視図、第4図は従来
の光ディスクを説明するための概略断面図である。 1・・・・レーザ光源、2・・・・変3i器、3・・・
・レンズ、4・・・・偏光ビームスプリンタ、5・・・
・レンズ、6・・・・1/4波長板、7・・・・回転ミ
ラー、8・・・・対物レンズ、9・・・・光ディスク、
9a・・・・記録膜、9b・・・・基板、9A・・・・
案内溝、9B・・・・プリフォーマットビット、9C・
・・・データ部、10・・・・加算器。 11・・・・差分器、 12・・・・回転ミラードライバ、 DA。 DB・・・・2分割フォトダイオード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  同心円もしくはスパイラル状に所定のピッチで形成さ
    れたトラッキング用の案内溝と、この案内溝の法線方向
    の略中間の位置に形成されたアドレス情報等を記録する
    ためのプリフォーマットピットとを有する光学式情報記
    録媒体であって、上記ピッチが1.4μmと2.0μm
    との間の1つの値を有し、上記プリフォーマットピット
    の深さが0.46λ/nと0.58λ/nとの間の1つ
    の値を有し、かつ、上記プリフォーマットピットの法線
    方向の断面形状が不等式、 F_1(x)≦y≦F_2(x)・・・(1)の表わす
    範囲に属するとともに、上記案内溝の法線方向の断面形
    状が不等式、 G_1(x)≦y≦G_2(x)・・・(2)の表わす
    範囲に属し、nは上記媒体の基板の屈折率、λは上記媒
    体に記録された情報を読み取る光源の波長、上記(1)
    式における(x、y)は上記案内溝間の上記媒体の基板
    表面上の略中間点を原点とする座標、上記(2)式にお
    ける(x、y)は上記案内溝の媒体の基板表面上の中心
    を原点とする座標、F_1(x)は関数、f_1(x)
    =1.5/780、λ/n(3×10^−^3x^2−
    400)がf_1(x)≧0のときF_1(x)=0、
    0≧f_1(x)≧−0.58・λ/nのときF_1(
    x)=f_1(x)、−0.58・λ/n≧f_1(x
    )のときF_1(x)=−0.58・λ/nの条件を満
    たす関数、F_2(x)は関数f_2(x)=1.5/
    780・λ/n(20×10^−^3x^2−350)
    がf_2(x)≧0のときF_2(x)=0、0≧f_
    2(x)≧−0.46・λ/nのときF_2(x)=f
    _2(x)、−0.46・λ/n≧f_2(x)のとき
    F_2(x)=−0.46・λ/nの条件を満たす関数
    、G_1(x)は関数g_1(x)=1.5/780・
    λ/n(1.5×10^−^3x^2−150)がg_
    1(x)≧0のときG_1(x)=0、g_1(x)≦
    0のときG_1(x)=g_1(x)の条件を満たす関
    数、G_2(x)は関数g_2(x)=1.5/780
    ・λ/n(2.5×10^−^3x^2−60)がg_
    1(x)≧0のときG_2(x)=0、g_2(x)≦
    0のときG_2(x)=g_2(x)の条件を満たす関
    数であることを特徴とする光学式情報記録媒体。
JP63203377A 1988-08-16 1988-08-16 光学式情報記録媒体 Pending JPH0253237A (ja)

Priority Applications (2)

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JP63203377A JPH0253237A (ja) 1988-08-16 1988-08-16 光学式情報記録媒体
US07/388,569 US5060223A (en) 1988-08-16 1989-08-01 Optical type information recording medium having specified pit and guide groove shapes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63203377A JPH0253237A (ja) 1988-08-16 1988-08-16 光学式情報記録媒体

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JPH0253237A true JPH0253237A (ja) 1990-02-22

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