JPH06131696A - 光ディスク基板及びこれを用いた光ディスク - Google Patents
光ディスク基板及びこれを用いた光ディスクInfo
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- JPH06131696A JPH06131696A JP5129782A JP12978293A JPH06131696A JP H06131696 A JPH06131696 A JP H06131696A JP 5129782 A JP5129782 A JP 5129782A JP 12978293 A JP12978293 A JP 12978293A JP H06131696 A JPH06131696 A JP H06131696A
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Abstract
Cに対応する厚さを光記録領域Rに対応する厚さよりも
厚くする。 【効果】 ディスクの傾きにより収差が増大する割合が
低く抑えられ、対物レンズの開口数NAを大きくした場
合でも、ディスクの傾き角の許容度を実用範囲内とする
ことができる。しかも強度が大きく、基板成形時、ハブ
取付け時、ディスクテーブルへのチャッキング時に変形
が生じることがなく、高密度記録化が可能なディスクを
得ることができる。
Description
情報の記録及び/又は再生が行なわれる光ディスクとそ
の基板に関する。
・再生を行う光ディスクとしては、光磁気ディスク、各
種追記型光ディスク、デジタルオーディオディスク(い
わゆるコンパクトディスク)、光学式ビデオディスク
(いわゆるレーザーディスク)等が実用化されている。
に記録層や反射層等の機能膜よりなる記録部が形成され
てなる。上記記録層としては、光磁気ディスクでは、磁
気光学特性(カー効果やファラデー効果)を有する垂直
磁化膜、たとえばTbFeCo合金薄膜等の希土類−遷
移金属非晶質合金膜が成膜され、追記型光ディスクで
は、低融点金属薄膜、相変化膜、有機色素を含有する膜
等が成膜される。また、反射層としては、高反射率を有
し、かつ熱的に良導体であることからAl反射膜が一般
に形成される。
・再生を、ハブチャッキング方式を採用する記録再生シ
ステムを例にして説明する。
うに光ディスク101を固定するためのディスクテーブ
ル102と、固定された光ディスク101にレーザ光を
照射するための光学ピックアップ装置103よりなる。
ット104が内蔵されており、周囲側の上面部に上記光
ディスク101が載置される載置部105が突設されて
いる。また、その中心部には、スピンドルモータにより
回転操作されるスピンドル軸106が貫通している。
しないが半導体レーザ等の光源と光検出部、更に光Lを
集光する対物レンズ107より構成される。この光学ピ
ックアップ装置103は、上記光ディスク101の下面
側にレーザ光を照射するように配置されている。
再生が行われる光ディスク101は、厚みが1.2mm
の円盤状の透明基板108上に記録部109が形成さ
れ、さらに上記ディスクテーブル102に該光ディスク
を磁気チャッキングするためのハブ110が取付けられ
ている。すなわち、上記光ディスク101は中央部がク
ランピング領域c、この領域cを除いた領域が光記録領
域rとされ、上記ハブ110はクランピング領域cに取
付けられ、上記記録部109は光記録領域rに形成され
ている。なお、上記ハブ110は、金属材料よりなり、
中央部に上記スピンドル軸106が挿入するセンターホ
ール111が形成されている。
記録再生システムによって情報の記録・再生を行うに
は、センターホール111にスピンドル軸106を挿入
しつつ、透明基板108がディスクテーブル102側と
なるように該光ディスク101をディスクテーブル10
2の載置部105に載置する。すると、ディスクテーブ
ル102に内蔵されたマグネット104にハブ110が
吸引され、光ディスク101がディスクテーブル102
にチャッキングされる。
2にチャッキングされた状態の光ディスク101に上記
光学ピックアップ装置103によって透明基板108側
からレーザ光を照射する。
導体レーザから発射されたレーザ光は集束レンズ107
によって集光される。集光されたレーザ光は光ディスク
101の透明基板108を透過して記録部109上に焦
点を結ぶ。そして、このレーザ光が焦点を結ぶことで形
成された微小のビームスポットにより、該ビームスポッ
トの直径dに対応した大きさで記録ピットが形成され
る。
生システムにおいて、記録密度は、記録ピットがビーム
スポットの直径dに対応した大きさで形成されることか
ら、このビームスポットの直径dによってほぼ決定さ
れ、記録密度を上げるには、先ずこのビームスポットの
直径dをできるだけ小さくすることが必要となってく
る。
レンズの開口数NAと半導体レーザ波長λによって決ま
り、対物レンズの開口数NAと半導体レーザ波長λによ
って式1のように表される。 d=1.22λ/NA‥‥‥(1)
直径dは半導体レーザ波長λを短くし、対物レンズの開
口数NAを大きくすることによって小さくすることがで
きる。しかし、レーザ光波長は、原理的、量産性から選
択に自ずと限界があり、従来より使用されている800
nm前後を変えることができない。このため、ビームス
ポットの直径dを縮小するには、対物レンズの開口数N
Aを大きくすることによって行うしかない。
対物レンズの開口数NAを大きくすると、ディスクの傾
きによって生ずる収差が大きくなり、ディスクの傾きに
対する許容度が小さくなる。
収差の大きさは、3次のコマ収差係数W31によって決ま
り、このW31は式2のように表される。 W31=−hn2/2・(n2−1)sinθcosθ/(n2−si
n2θ)5/2・(NA)3 ‥‥‥(2) θ:ディスクの傾き角 h:基板の厚み n:基板材料の屈折率
の増大する割合はNAの3乗に比例して増大する。現在
用いられている記録再生システム(基板の厚み:1.2
mm)の対物レンズの開口数NAは0.45であり、こ
の場合上記収差を所定範囲に抑えるためのディスクの傾
き角θの許容度は±5mrad程度である。しかし、さ
らに対物レンズの開口数NAを大きくし、例えば0.5
〜0.6以上にすると、傾き角の許容度は非常に小さく
なり、実用的な値とはならない。
は、対物レンズの開口数NAを大きくする場合には、式
2から基板の厚みhを小さくすることが必要となってく
る。
で示すように板の厚みhが小さくなるにつれて急激に小
さくなり、板が曲がり易くなる。 D=Eh3 /12(1−ν2 )‥‥‥(3) E:板の縦弾性係数 h:板の厚み ν:ポアソン比
には、ハブをディスク中心に取り付ける際の接着剤等の
応力、光ディスクをディスクテーブルにチャッキングす
る際のクランピング力によってクランピング領域が容易
に変形し、ディスクに反りが生ずる。また、基板を射出
成形によって作成する場合には、基板は内周部を機械的
に押圧することによって金型から取り出されるが、基板
が薄い場合にはその際に変形が生じ易い。さらに、上記
金型の内周部にはスタンパを抑える突出部分があり、図
11に示すようにその突出部分に対応して透明基板10
8には溝112が形成される。透明基板112を薄くす
るとこの溝112部分の厚みが極度に薄くなり、成形
性、強度において問題が生じてくる。
鑑みて提案されたものであり、ディスクの傾きにより収
差が増大する割合が小さく、対物レンズの開口数NAを
大きくした場合でも傾き角の許容度を実用範囲内とする
ことができ、しかも強度が大きく、基板成形時、ハブ取
り付け時、ディスクテーブルへのチャッキング時等に変
形が生じない光ディスクを提供することを目的とする。
めに本発明においては、情報の記録及び/又は再生に際
してレーザ光が照射される光記録領域とディスクテーブ
ルにクランピングされるクランピング領域を有し、上記
クランピング領域における厚さを上記光記録領域におけ
る厚さよりも大として構成する。
5〜0.9mmとして構成する。さらに、上記クランピ
ング領域における厚さを1〜2mmとして構成する。
ランピング領域の外周側から光記録領域の内周側にかけ
て厚さが徐々に小となる傾斜領域を設ける構成とする。
また本発明は、上述の構成において傾斜領域の厚さを直
線的に変化させて構成する。更にまた本発明は、上述の
構成において傾斜領域の断面形状を曲線状とし、この曲
線部の曲率を光ディスク基板の光記録領域とクランピン
グ領域の厚さの差の1/2以上として構成する。
ィスク基板を用いて、光ディスクを構成する。即ちその
光記録領域に記録信号に対応して凹凸を形成した反射層
を被着するとか、光磁気記録層、相変化材料層等の各種
光記録層を設けて光ディスクを構成する。
ィスク基板の厚みを薄くしておき、クランピング領域に
対応する光ディスク基板の厚さを上記光記録領域に対応
する基板の厚さよりも厚くする。
る光記録領域に対応する光ディスク基板の厚さを薄くす
ると、ディスクの傾きにより収差が増大する割合が小さ
くなり、ディスクの傾き角に対する許容度が大きくな
る。
ないクランピング領域に対応する光ディスク基板の厚さ
を上記光記録領域に対応する厚さよりも大とすると、収
差が増加する割合を増大させることなく強度が付加さ
れ、基板成形時に変形が生じ難いものとなる。
との間に厚さが徐々に変化する傾斜領域を設けることに
よって、その基板の肉厚部から肉薄部にかけて段差上に
厚さを変える場合に比し、厚さの変化をほぼ連続的にす
ることができる。従ってこの光ディスク基板の射出成形
にあたって樹脂等の材料の流速の急激な変化を避けるこ
とができ、これにより残留応力の発生を抑制し、光学特
性への影響を低減化させることができる。
ことにより、その流速変化を簡単且つ確実に抑制するこ
とができる。
/2以上の曲率を有する断面形状とすることにより同様
に、流速の急激な変化を回避して、残留応力の発生を抑
制し、光学特性の劣化を回避することができる。
クを構成することによって、上述したように基板の収差
の増加を大とすることなく強度が付加されることから、
高記録密度の光ディスクを製造する際の例えばハブ取付
時、ディスクテーブルへのチャッキング時等にクランピ
ング領域に変形が生じることを回避でき、高密度記録の
光ディスクを歩留りよく、また光学特性の劣化を伴うこ
となく生産することができる。
面を参照しながら説明する。
に記録部2が形成されてなる光ディスクの一例の略線的
拡大断面図を示すもので、光記録領域Rとクランピング
領域Cを有し、光記録領域Rに例えば磁性層か又は光磁
気記録層、或いは情報に対応した凹凸より成る記録層な
どが構成された記録部2が形成され、クランピング領域
Cにハブ3が取り付けられてなる。
口数NAを大きくする場合には、ディスクの傾きにより
収差が増大する割合を低く抑えるために透明基板1の厚
さを薄くすることが必要である。しかし、透明基板の厚
さを薄くすると、基板成形時、ハブ取り付け、ディスク
テーブルへのチャッキング時にクランピング領域が変形
し、ディスクに反りが生じてくる。
してレーザ光が実際に透過する光記録領域Rに対応する
透明基板の厚みは薄くしておき、レーザ光が透過しない
クランピング領域に対応する透明基板の厚さを上記光記
録領域の厚さよりも厚くする。光記録領域Rに対応する
透明基板の厚みが薄いことにより、ディスクの傾きによ
り収差が増大する割合が小さくなり、また、クランピン
グ領域Cに対応する透明基板の厚みが厚いことにより強
度が付加され、変形が生じ難いものとなる。
基板の厚みは、0.5〜0.9mmが適当である。この
範囲は、対物レンズの開口数NAを0.5〜0.6とし
たときに、従来の光ディスクの記録再生システム、すな
わち対物レンズの開口数0.45、基板の厚さが1.2
mmである場合と同等の光学的安定性が得られる基板の
厚さである。
Aと、計算により求めた対物レンズの開口数が0.4
5、基板の厚さが1.2mmである場合と同等の光学的
安定性が得られる基板の厚さを示す。図2からわかるよ
うに、対物レンズの開口数NAを0.5〜0.6とした
ときには、基板の厚さを0.5〜0.9mmとすること
により、従来の記録再生システムと同等の光学的安定性
が得られ、ディスクの傾きに対する許容度が実用範囲内
となる。
スク基板の厚さは、強度を十分に付加し、変形を確実に
防止するとともにディスクカートリッジサイズ等の制約
を考慮して1〜2mmとすることが好ましい。
変形強度を光記録領域に対応する部分の厚さが0.8m
m、クランピング領域に対応する部分の厚さが1.2m
mである光ディスク基板(実施例サンプル)と、光記録
領域に対応する部分、クランピング領域に対応する部分
の両部分に亘って厚さが0.8mmである光ディスク基
板(比較例サンプル)について、クランピング力と基板
反り角度の関係を調べることによって検討した。その結
果を図3に示す。
ング力の増大に伴って反り角度が大きく増大し、実用上
必要な300g重のクランピング力によっても3mra
d以上の反りが発生する。これに対し、実施例サンプル
のクランピング力による反り角度は比較例サンプルの1
/2以下となっている。
すなわち光記録領域に対応する部分、クランピング領域
に対応する部分の両部分に亘って厚さが1.2mmであ
る光ディスク基板のクランピング力と基板反り角度の関
係を図4に示すが、これと比較してわかるように実施例
サンプルは従来の透明基板に匹敵する強度を有してい
る。
光ディスク基板の厚さを光記録領域に対応する光ディス
ク基板の厚さよりも大きくすることは変形の生じ難い光
ディスクを得る上で有効であることがわかる。
の実施例を説明する。この場合、クランピング領域Cの
外周側から光記録領域Rの内周側にかけて厚さが徐々に
小となる傾斜領域Gを設け、特にこの例においては、傾
斜領域Gの厚さを直線的に変化させて構成する。図5に
おいて、図1に対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略する。
って、光ディスク基板1を例えばポリカーボネイト(P
C)等の樹脂より構成し、これを射出成形によって形成
する場合に、肉厚部から肉薄部にかけての溶融樹脂の流
速の変化が緩和される。従って溶融樹脂の流速が急激に
変化することによって生じる剪断応力の急激な変化を回
避することができ、また例えば上述のPC等の光弾性係
数の大きな樹脂においては複屈折の増大などの不都合が
生じることを回避できることとなる。
形状を曲線状とし、その曲線部の曲率を、光記録領域R
とクランピング領域Cとの厚さの差の1/2以上とした
場合の断面図を示す。図6において、図1に対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。
における射出成形時の溶融樹脂の流速の急激な変化を回
避し、剪断応力の急激な変化、複屈折の増大等を抑制す
ることができる。
6mm、内周穴の内径を15.4mm、肉薄部即ち光記
録領域Rの厚さt1 を8mm、肉厚部即ちクランピング
領域Cの厚さt2 を12mm、またこのクランピング領
域Cの外周部の直径を32mmとして構成し、一方図7
に示すように、肉厚部から肉薄部にかけて段差状に厚さ
が変化して成る光ディスク基板を、上述の例と同様の寸
法に選定して形成した。そして、これら各光ディスク基
板に対し、中心から半径30mmの位置において、平行
光を基板面に対し垂直な方向に入射して、その光の複屈
折による位相遅れいわゆるレターデイション(Retardat
ion )を測定した。
部との間に厚さが徐々に変化する傾斜領域Gが設けられ
る場合はこの位相遅れは10nm程度と極めて低く、段
差部を有する図7に示す例においては、位相遅れは約8
0nmとなった。
されるコンパクトディスク等においては、図7に示すよ
うに段差部を有する形状であっても充分に光学的特性の
劣化を招くことなく、光記録領域Rの厚さの低減化、即
ち高記録密度化をはかることができる。
として用いるいわゆる追記型光ディスクとか、光磁気デ
ィスク等においては、複屈折の位相遅れを60nm程度
以下とすることが望ましいとされており、厚さが徐々に
変化する傾斜領域を設ける構成がより最適となる。以下
これを説明する。
れが再生信号に与える影響を計算により求めた。この場
合の光学系の構成を図8に示す。光ディスク基板1の一
方の面に光磁気記録膜5、いわゆるMO膜が形成され、
この基板側から、PBS(偏光ビームスプリッタ)6、
λ/2板7を介してレーザ光が照射され、光ディスク基
板1を通してMO膜5で反射された光は、PBS6によ
り横方向に取り出すようになされている。
場合の再生信号と複屈折が生じない場合の再生信号との
比を、複屈折の位相遅れとアジマス角(入射光の偏光方
向に対する複屈折の方位角)を変動させた場合の変化を
計算により求めた。この結果を図9に示す。この例で
は、複屈折の位相遅れをダブルパスとして計算した。
は5〜6°から10°程度の範囲内、広くても0°から
15°程度の範囲におさめられている。従って、上述の
図5において説明した本実施例においては複屈折の位相
差がダブルパスで20nm程度であることから、アジマ
ス角0°〜15°の範囲で殆ど再生信号に変動が商事内
ことがわかる。
において説明した例においては、再生信号強度は60〜
70%程度となってしまい、アジマス角によっては、5
0%以下となる恐れがあることがわかる。
用する場合には、肉厚部と肉薄部との間に傾斜領域を求
めることが望ましいことがわかる。
しては、通常、光ディスクに使用されている基板材料で
あればいずれでもよく、たとえば、ポリカーボネート系
樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂あるいはアモル
ファスポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。
は、記録層、反射層等の機能膜よりなるものである。上
記記録層、反射層は用途に応じて任意選択することがで
きる。例えば、デジタルオーディオディスクや、いわゆ
るCD−ROM等においては、凹凸パターンが転写され
たディスク基板上にAl等の金属反射膜が成膜される。
光磁気ディスクでは、磁気光学特性(カー効果やファラ
デー効果)を有する垂直磁化膜、たとえばTbFeCo
系非晶質薄膜等の希土類−遷移金属合金非晶質膜等が成
膜される。その他、低融点金属薄膜、相変化膜、有機色
素を含有する膜等を記録層とする光ディスクにも適用可
能である。
るハブも、ここでは金属材料よりなり、下端側が閉じら
れた円筒状のものを使用したが、これに限らず光記録媒
体において用いられるハブがいずれも適用可能である。
明によれば、光ディスク基板のクランピング領域に対応
する厚さを光記録領域に対応する厚さよりも大とするの
で、これを用いて光ディスクを形成した場合に、ディス
クの傾きにより収差が増大する割合が低く抑えられ、対
物レンズの開口数NAを大きくした場合でも、ディスク
の傾き角の許容度を実用範囲内とすることができる。し
かも強度が大きく、基板成形時、ハブ取り付け時、ディ
スクテーブルへのチャッキング時にクランピング領域が
変形することがない。したがって、本発明によればディ
スクの記録再生システムの高密度記録化が可能となる。
との間に厚さが徐々に変化する傾斜領域を設けることに
よって、この光ディスク基板の射出成形にあたって樹脂
等の材料の流速の急激な変化を避けることができ、これ
により残留応力の発生を抑制し、光学特性への影響を低
減化させることができる。
ことにより、その流速変化を簡単且つ確実に抑制するこ
とができる。またこの傾斜領域を、透明基板の厚さの1
/2以上の曲率を有する断面形状とすることにより同様
に、流速の急激な変化を回避して、残留応力の発生を抑
制し、光学特性の劣化、特に複屈折による位相遅れを充
分小とすることができ、特に光磁気ディスクに適用して
好適となる。
記録密度の光ディスクを構成する場合に、その製造の際
の例えばハブ取付時、ディスクテーブルへのチャッキン
グ時等におけるクランピング領域の変形を回避して、光
学特性の良好な光ディスクを歩留りよく製造することが
できる。
る。
許容度が実用範囲となる透明基板の厚さの関係を示す特
性図である。
反り角度の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
る。
る。
る。
図である。
存性を示す図である。
する模式図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 情報の記録及び/又は再生に際してレー
ザ光が照射される光記録領域とディスクテーブルにクラ
ンピングされるクランピング領域を有し、 上記クランピング領域における厚さが上記光記録領域に
おける厚さよりも大なることを特徴とする光ディスク基
板。 - 【請求項2】 上記光記録領域における厚さが0.5〜
0.9mmであることを特徴とする請求項1に記載の光
ディスク基板。 - 【請求項3】 上記クランピング領域における厚さが1
〜2mmであることを特徴とする請求項2に記載の光デ
ィスク基板。 - 【請求項4】 上記クランピング領域の外側から上記デ
ータ領域の内側にかけて厚さが徐々に小となる傾斜領域
が設けられて成ることを特徴とする上記請求項1に記載
の光ディスク基板。 - 【請求項5】 上記傾斜領域の厚さが直線的に変化され
て成ることを特徴とする上記請求項4に記載の光ディス
ク基板。 - 【請求項6】 上記傾斜領域における断面形状が曲線状
とされ、該曲線部の曲率が上記光ディスク基板の光記録
領域とクランピング領域の厚さの差の1/2以上とされ
て成ることを特徴とする上記請求項1に記載の光ディス
ク基板。 - 【請求項7】 上記請求項1、2、3、4、5、6に記
載の光ディスク基板が用いられて成ることを特徴とする
光ディスク。
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JP4-224616 | 1992-07-31 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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