JP2004265481A - 光学的情報再生装置及び光学的情報再生方法並びに光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低LDノイズを呈する高出力でLDを駆動する。一方、LDの光路中に位相板11を設けて光ディスク6に向かう入射光の光量を1/2に低減させ、さらに偏光分離素子12を経て光ディスク6に向かう入射光の光量が、当該光ディスク6における再生に適した光量になるまで低減させるために、位相板11における光学軸の方向を回転させる。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報再生装置及び光学的情報再生方法並びに光ピックアップ装置に係り、光ディスクなどの光情報記録媒体に対して光学的に情報の記録/再生を行う記録/再生装置に適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体レーザ(LD)の性能の一つに、相対雑音強度(RIN)がある。これ、いわゆるLDノイズである。このRINの出射パワー依存特性を図4に示す。出射パワーが低いとRINのレベルは高く、出射パワーがある程度高くなると安定し、雑音成分は低くなる。光ディスクドライブの再生において、この雑音成分は再生性能に影響し、再生速度が高速になるほどその許容値は厳しくなる。RINの明確な許容値はドライブシステムとしてのノイズレベルによるので一概にいくつと言う値はないが、メディアの規格書などでは、LDのRINは−134(dB/Hz)以下と記載されていることもある。
【0003】
記録と再生とを兼用する光ディスクドライブの光ピックアップは、光学系の光利用効率を重視しているので、再生専用ピックアップに比べ3倍以上の光利用効率を有している。例えば、再生専用ピックアップの効率を10%、記録用ピックアップの効率を30%とすると、盤面パワー0.5mWのとき、再生専用の場合、LD自体は5mW出射しているのに対し、記録用では約1.7mWしか出射していない。
【0004】
ROMディスクは、一般的に高い反射率を有しているので、その再生パワーは0.3〜0.5mWである。一方、相変化型(RW)のような書換え可能な記録用メディアの反射率はROMディスクの半分以下なので、同等のS/Nを得るためには倍程度の再生パワーを必要とするが、あまり高すぎると、ディスクが劣化するため、パワーを必要以上に上げることはできない。また、記録時には再生時の10倍以上のパワーを必要とし、記録時も反射光を受光し各種制御信号として用いているため、受光素子を含む受光系は広いダイナミックレンジを必要とする。
【0005】
光ピックアップの受光系は、光ディスクからの反射光をPINフォトダイオードで受光し、その電流出力を電流−電圧変換増幅器でI−V変換し、各種信号として取り扱っている。I−V変換のゲインが低いとダイナミックレンジが取れ、記録から再生まで一つのゲインで対応することができるが、低いレベルの信号品質が落ちる。この場合、低いレベルの信号とは再生信号に相当する。一方、I−Vゲインが高いとダイナミックレンジが取れないという不具合があり、記録用ピックアップではゲイン切換え機能を持たせることが一般的となっている。
【0006】
つまり、記録系の光ピックアップでは、再生時には高いゲインで再生を行い、記録時は低いゲインとなる。ROMディスク再生時もRW再生時も同一ゲインなので、反射率の高いディスク(ROMディスク)を再生するときは上述したように0.5mW程度の低い出射出力で再生しなければならず、LDノイズが再生性能に影響を与えるという不具合がある。
【0007】
また特許文献1,特許文献2に記載されている発明のように、光ディスクドライブにおいてLDノイズを低減させるために高周波電流重畳法を採用した制御回路を採用するものも知られている。
【0008】
【特許文献1】
特開平7−93794号公報
【特許文献2】
特開平7−320292号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、前記従来のような特殊な制御回路でなく光学的手段によって、光情報記録媒体における再生に必要な光量は変えずに、LDノイズを低減させ、再生性能を向上することができるようにした光学的情報再生装置及び光学的情報再生方法並びに光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、LDから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光して情報再生信号を得る光学的情報再生装置において、再生時に前記出射光におけるノイズレベルが所定値以下となる光量の設定条件にて前記LDを駆動させる駆動手段と、前記LDからの出射光が前記光情報記録媒体に至る光路中に設けられて前記出射光の光量を再生に必要な光量に低下させる光量制御部材とを備えたことを特徴とし、この構成によって、光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になり、再生性能を向上させることができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、LDから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光して情報再生信号を得る光学的情報再生方法において、前記LDからの出射光が前記光情報記録媒体に至る光路中に前記光情報記録媒体に到達する光量を制御する光量制御部材を設け、前記出射光のノイズレベルが所定値以下となる光量の設定条件にてLDを駆動し、前記光量制御部材により光量を低下させた出射光を前記光情報記録媒体に照射することを特徴とし、この構成によって、光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になり、再生性能を向上させることができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、LDから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、情報再生信号を得るため前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光する光ピックアップ装置において、前記LDからの出射光に含まれる偏光成分の割合を制御する偏光制御手段と、この偏光制御手段から出射される光における偏光成分のうち少なくとも一部の成分の光の光路を偏向させる光路偏向手段とを備えたことを特徴とし、この構成によって、LDの出射光に対する偏光成分の割合の制御と、この制御後の偏向処理とにより、光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になり、再生性能を向上させることができる。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項3記載の光ピックアップ装置において、偏光制御手段を、回転可能な位相板と、この位相板を回転駆動させる回転制御手段から構成したことを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載の発明は、請求項3記載の光ピックアップ装置において、偏光制御手段を、液晶素子と、この液晶素子における液晶の配向を制御する液晶制御手段から構成したことを特徴とする。
【0015】
請求項6に記載の発明は、請求項3記載の光ピックアップ装置において、光情報記録媒体の種類を判別する種類判別手段と、この種類判別手段の判別結果に基づいて偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とし、この構成によって、光情報記録媒体の種類に応じて、前記のように光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になる。
【0016】
請求項7に記載の発明は、請求項3記載の光ピックアップ装置において、光情報記録媒体の回転速度を判別する回転速度判別手段と、この回転速度判別手段の判別結果に基づいて偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とし、この構成によって、光情報記録媒体の再生速度に応じて、前記のように光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になる。
【0017】
請求項8に記載の発明は、LDから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光する光ピックアップ装置を搭載して、前記受光素子の出力から情報再生信号を得る光学的情報再生装置において、前記光ピックアップ装置に、前記LDからの出射光に含まれる偏光成分の割合を制御する偏光制御手段と、この偏光制御手段から出射される光における偏光成分のうち少なくとも一部の成分の光の光路を偏向させる光路偏向手段とを設けたことを特徴とし、この構成によって、LDの出射光に対する偏光成分の割合の制御と、この制御後の偏向処理とにより、光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になり、再生性能を向上させることができる。
【0018】
請求項9に記載の発明は、請求項8記載の光ピックアップ装置において、偏光制御手段を、回転可能な位相板と、この位相板を回転駆動させる回転制御手段から構成したことを特徴とする。
【0019】
請求項10に記載の発明は、請求項8記載の光ピックアップ装置において、偏光制御手段を、液晶素子と、この液晶素子における液晶の配向を制御する液晶制御手段から構成したことを特徴とする。
【0020】
請求項11に記載の発明は、請求項8記載の光ピックアップ装置において、光情報記録媒体の種類を判別する種類判別手段と、この種類判別手段の判別結果に基づいて偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とし、光情報記録媒体の種類に応じて、前記のように光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になる。
【0021】
請求項12に記載の発明は、請求項8記載の光ピックアップ装置において、光情報記録媒体の回転速度を判別する回転速度判別手段と、この回転速度判別手段の判別結果に基づいて偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とし、この構成によって、光情報記録媒体の再生速度に応じて、前記のように光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを低減することが可能になる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1は本発明に係る光学的情報再生装置及び光学的情報再生方法並びに光ピックアップ装置の実施形態1を説明するための光ピックアップ装置における光学系の基本構成図であり、光源としての半導体レーザ(LD)1から出射した発散光は、コリメートレンズ2で略平行光とされ、ビームスプリッタ3を透過し、偏向プリズム4で光路を90度偏向(紙面垂直方向:y方向)され、対物レンズ5に入射し、光ディスク(光情報記録媒体)6の透明基板を透過し記録面上に微小スポットとして集光される。このような微小スポットにより、情報の再生/記録(書換え型であれば、適宜消去を含む)が行われる。
【0024】
光ディスク6の記録面で反射した光束は、対物レンズ5により再び略平行光とされ、偏向プリズム4で偏向され、ビームスプリッタ3で反射され、集光レンズ7で収束光とされ、受光素子8に至る。受光素子8は、例えばPINフォトダイオードを用いた4分割受光素子として構成され、その出力に基づき情報信号,フォーカス/トラッキングサーボ信号などが検出される。
【0025】
なお、図1において、9はLD1の動作コントロールを行うLD駆動回路である。
【0026】
前記光ピックアップ装置に用いられる光ディスク、例えばROMディスク(CD,DVD)では60%以上の反射率を有し、記録可能なものとして、例えば相変化ディスク(RW:CD−RW,DVD+RWなど)は18〜30%の反射率である。RWディスクへの記録パワーは平均ピークパワーで12mW程度であり、書込み速度の増加とともに必要パワーも増加する。
【0027】
また駆動回路系としては、一般的に5V単電源が標準的で、2〜2.5Vを参照電圧(Vref)とする構成が採用される。例えば受光素子8からの電流出力をオペアンプなどにより電圧に変換するが、このとき、電源が5Vなので、電源電圧を超えない範囲としてVref±2V程度のダイナミックレンジを持つことができる。したがって、記録時のパワーで飽和しないためには、ディスク反射率を30%,受光素子8の光電変換率を0.5A/W,光ピックアップの復路効率を50%とすると、ゲイン抵抗R1は、
12mW×30%×0.5A/W×50%×R1=2V
R1=2.2kΩ
となる。記録の高速化などを考慮すると、ゲイン抵抗R1はさらに低くなることも考えられる。
【0028】
一方、再生時パワーは、書換え可能ディスクRWの場合、0.7mWが標準で、例えば1mWを超えるパワーで再生すると、記録層の相変化が起こり徐々に再生信号が劣化するという不具合を生じる。再生パワーを0.7mWとし、最大2Vの信号レベルを得ようとすると、ゲイン抵抗R2は、
0.7mW×30%×0.5A/W×50%×R2=2V
R2=38kΩ
このとき、反射率の高いROMディスクを再生しようとすると、その反射率を60%としたとき、ダイナミックレンジを超えないようにするための再生パワーPrは、
Pr×60%×0.5A/W×50%×38kΩ=2V
Pr=0.35mW
となる。
【0029】
また、記録用光ピックアップ装置における光利用効率(LD全出射パワーに対する盤面パワーの割合)は、できるだけ高い盤面パワーを得られるように高めに設計されている。そのため、図2に示す実施形態2の構成例のように、光学系に、LD1の出射パターンを変換し、光利用効率を向上させるビーム整形プリズム10が使われる場合がある。なお、図2において、図1にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【0030】
図2において、例えば、LD1の最大出力が70mWで、盤面パワー20mW以上を得たい場合には、約30%以上の光利用効率が必要となる。実施形態2の構成の光ピックアップ装置において盤面パワー0.35mWを得ようとすると、LD1の全出射光量Paは、
Pa=0.35/30%=1.17mW
となり、図4に示す特性図を参照すれば、LDノイズが非常に高いレベルになる。書換え可能なRWディスクの再生時には、倍のLD出射光量であるためLDノイズは低減するが、完全にLDノイズが下がったレベルではない。
【0031】
図4の特性を示すLDでは、4mW以上出射することによりノイズレベルが飽和し、LDノイズとしては非常に低ノイズの状況を実現できる。しかし、例えばLD出射を4mWとした場合、通常(1.17mW)の約4倍の出力なので、光路中の効率を1/4に落としてやることにより、光ディスク6における受光量としては同等の光量が得られることになる。
【0032】
そこで、前記実施形態1,2において、図3に例示する光学系、すなわち偏光制御手段である位相板11と光路偏向手段である偏光分離素子12との組合せ構成からなる光量制御部材としての光学系を、LD1からの出射光が光ディスク6に至る光路中に配設している。
【0033】
具体的には、位相板11は、LD出射光の偏光方向(P偏光)に対し45度傾いた光学軸を有し、この状態でP偏光とS偏光の間にλ/4の位相差を発生させる所謂λ/4板であり、偏光分離素子12は、P偏光100%透過、S偏光100%反射という偏光分離膜(いわゆるPBS)である場合には、LD出射光は、λ/4板を通過することにより円偏光に変換され、偏光分離素子12を通過することにより、S偏光成分は反射され、P偏光成分のみ透過するので、光ディスク6に向かう入射光の光量は1/2になる。
【0034】
このとき、光学軸の方向を回転することにより、位相板11を通過した光束は楕円偏光となり、偏光分離膜に対するP偏光成分とS偏光成分の割合が変化する。この割合が所定の割合(前記例では1/4)になる位置まで光学軸の方向を回転させればよい。
【0035】
また、記録時には、できるだけ効率良く光ディスク6に光を集めたいので、LD1の偏光方向と光学軸の方向を一致させることにより、位相板11における透過光の偏光方向は変化せずにP偏光のままであるので、偏光分離素子12を100%透過し、光ディスク6の記録面に集光するスポットに対し最も効率のよい光学系となる。
【0036】
図3に例示した光学系の構成は、いわゆるλ/4板(位相板11)とPBS(偏光分離素子12)の組合せであるが、位相板11は、その光学軸方向と偏光方向の組合せにより、さまざまな偏光状態を作り出せるので、位相板11が必ずしもλ/4板である必要はない。また偏光分離素子12としてのPBSの特性もP偏光100%透過,S偏光100%反射である必要はない。
【0037】
図3における光学軸を回転させる方法としては、上記のように決まった位相差を持つ位相板11を回転制御手段としての回転機構(図示せず)に取り付けて回転制御するようにするか、液晶素子を用いて、液晶の配向方向を制御することによって光学軸の方向を回転させる構成を採用することも考えられる。
【0038】
特定の位相差を持った位相板11を用いれば回転機構を設けなければならないが、位相板自体の透過率を高くすることができるため、記録時におけるパワー余裕度の面では有利である。
【0039】
一方、液晶素子を用いた場合は、回転機構が不要なため、光ピックアップ装置の全体構成が簡素化され、制御系が簡素化されるが、素子自体の効率が通常の光学部品に比べやや劣るという問題もある。
【0040】
次に、本実施形態に係る制御系システムの一例について説明する。
【0041】
ROMディスクは反射率が高く、ピットも良好に形成されているのでS/Nが高く、LDノイズの大きい低出力時にも再生可能な場合があるが、高速再生(ディスク高速回転)していくと、システムとしてのマージンが小さくなっていき、LDノイズ分が系に対してクリティカルになってくる場合も考えられる。そのような場合は、回転速度判別手段を設置してディスク回転速度の判定を行い、低速再生時にはローパワーで再生し、また高速再生時にはハイパワーで再生するように、回転速度に応じて位相板11の回転制御を行い再生光量を調整するような、回転速度に応じたパワーの切り替えを行うシステムが考えられる。
【0042】
さらに、現在の一般的な情報記録/再生装置には、装置自体で再生信号状態をモニタする機能が搭載されているため、経時的要因など何らかの要因で回路ノイズなどが増加して再生エラーが発生した場合、LDノイズを低減して信号成分を増加させるという目的で、エラー数がある閾値を超えたら再生パワーを上げエラー数をカウントし、OKであればそのパワーで再生し、またNGであればさらにパワーを上げエラー数をカウントし、致命的エラーが低減するまでパワーを上げ、かつ、それに応じて位相板11の回転制御を行い、再生光量を調整して再生動作を行うような自己復旧ファームウエアを搭載したシステム構成にすることも考えられる。
【0043】
また、光情報記録媒体の種類、すなわち光ディスクがCD,DVD,ROM,RWなどの中のいずれかであるかを判別する種類判別手段を設置して、光ディスクの種類に適した再生パワーを設定し、かつ回転速度に応じて位相板11の回転制御を行い再生光量を調整するような駆動システム構成にすることも考えられる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学的情報再生装置及び光学的情報再生方法並びに光ピックアップ装置によれば、光学的手段によって光情報記録媒体に対する入射光の光量は変えずに、LDの出射光量を上げることによりLDノイズを容易に低減することが可能になり、再生性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を説明するための光ピックアップ装置における光学系の基本構成図
【図2】本発明の実施形態2を説明するための光ピックアップ装置における光学系の基本構成図
【図3】本実施形態における光学系の光路中に設置される光学系の構成を示す説明図
【図4】LDの出射光量とノイズとの関係を示す特性図
【符号の説明】
1 半導体レーザ(LD)
2 コリメートレンズ
3 ビームスプリッタ
4 偏光プリズム
5 対物レンズ
6 光ディスク
7 集光レンズ
8 受光素子
9 LD駆動回路
10 ビーム整形プリズム
11 位相板
12 偏光分離素子
Claims (12)
- 半導体レーザから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光して情報再生信号を得る光学的情報再生装置において、
再生時に前記出射光におけるノイズレベルが所定値以下となる光量の設定条件にて前記半導体レーザを駆動させる駆動手段と、前記半導体レーザからの出射光が前記光情報記録媒体に至る光路中に設けられて前記出射光の光量を再生に必要な光量に低下させる光量制御部材とを備えたことを特徴とする光学的情報再生装置。 - 半導体レーザから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光して情報再生信号を得る光学的情報再生方法において、
前記半導体レーザからの出射光が前記光情報記録媒体に至る光路中に前記光情報記録媒体に到達する光量を制御する光量制御部材を設け、前記出射光のノイズレベルが所定値以下となる光量の設定条件にて半導体レーザを駆動し、前記光量制御部材により光量を低下させた出射光を前記光情報記録媒体に照射することを特徴とする光学的情報再生方法。 - 半導体レーザから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、情報再生信号を得るため前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光する光ピックアップ装置において、
前記半導体レーザからの出射光に含まれる偏光成分の割合を制御する偏光制御手段と、この偏光制御手段から出射される光における偏光成分のうち少なくとも一部の成分の光の光路を偏向させる光路偏向手段とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記偏光制御手段を、回転可能な位相板と、この位相板を回転駆動させる回転制御手段から構成したことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ装置。
- 前記偏光制御手段を、液晶素子と、この液晶素子における液晶の配向を制御する液晶制御手段から構成したことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ装置。
- 前記光情報記録媒体の種類を判別する種類判別手段と、この種類判別手段の判別結果に基づいて前記偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ装置。
- 前記光情報記録媒体の回転速度を判別する回転速度判別手段と、この回転速度判別手段の判別結果に基づいて前記偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ装置。
- 半導体レーザから出射した光を光情報記録媒体に集光照射させ、前記光情報記録媒体からの反射光を受光素子により受光する光ピックアップ装置を搭載して、前記受光素子の出力から情報再生信号を得る光学的情報再生装置において、
前記光ピックアップ装置に、前記半導体レーザからの出射光に含まれる偏光成分の割合を制御する偏光制御手段と、この偏光制御手段から出射される光における偏光成分のうち少なくとも一部の成分の光の光路を偏向させる光路偏向手段とを設けたことを特徴とする光学的情報再生装置。 - 前記偏光制御手段を、回転可能な位相板と、この位相板を回転駆動させる回転制御手段から構成したことを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ装置。
- 前記偏光制御手段を、液晶素子と、この液晶素子における液晶の配向を制御する液晶制御手段から構成したことを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ装置。
- 前記光情報記録媒体の種類を判別する種類判別手段と、この種類判別手段の判別結果に基づいて前記偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ装置。
- 前記光情報記録媒体の回転速度を判別する回転速度判別手段と、この回転速度判別手段の判別結果に基づいて前記偏光制御手段が偏光成分の割合を制御するようにしたことを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ装置。
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