JP3941220B2 - 光ディスク再生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の厚さが異なる二つの光ディスクを再生する光ディスク再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、マルチメディアへの関心が高まるにつれて、光ディスクにも動画など大容量のデータを記録したいという要求が高まっている。その結果、光ディスクは、より大容量化・より高速化の方向へと開発が進められてきた。
【0003】
しかし、コンパクトディスク(CD)に代表される様に光ディスクは、ハンドリングの容易さが大切であるので、容量アップのためにディスクの直径を大きくする、すなわち記録部分の面積を広くする対応はあまり歓迎されない状況にある。よって光ディスクの大容量化を実現するには、記録密度を更に高める方向へ関心が向いている。
【0004】
この様な背景のもと従来のCDよりも記録容量を7倍程度に高めたシステムとしてDVD(Digital Versatile Disc)が実用化された。そのシステムでは、レーザダイオードの発振波長を780nmから650nmへと短くし、開口数NAをCDの0.45から0.6に高めることにより記録容量を高めている。ディスク上に集光されるスポットの径は(波長/NA)に比例するので、これによりスポットをより小さく絞れるようになり記録密度を高めることが実現できた。
【0005】
DVDとCDは、それぞれ記録密度及び基板厚の異なるフォーマットのシステムであるが、両者を同一の再生装置で再生できるという機能はDVDの市場導入を推進することになる。
【0006】
しかし、DVD用のピックアップはDVDの基板厚さ0.6mmに対して最適に設計されているため、何の対応も行わない場合にはCDフォーマットと等しい1.2mmの基板を透過した後のスポットは球面収差と呼ばれる一種の光学的な歪みが加わるため、ディスク上に集光したスポットはその影響によりぼけた状態となる。そのためDVD用のピックアップでCDの良好な信号再生をすることが難しかった。
【0007】
そこで、例えば対物レンズにホログラム処理を施すことによりCD用とDVD用の2点に焦点を結ぶことにより、DVDとCDの互換再生を実現したシステムが特開平7−311945号公報で提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平7−31195号公報で提案された方式では、常に二つの焦点を結びながらディスクの信号を再生する構成となっているため、仮にDVDを再生する場合でも不必要なCD用のスポットが作られるし、またCDを再生する場合でも不必要なDVD用のスポットが作られてしまう。そのため良好な信号検出を行えるレベルまで各スポットの光量を得るためにはレーザダイオードの出力を高める必要があり、光の利用効率の悪さから消費電力の面とレーザダイオードの寿命の面で問題があった。
【0009】
また、DVD用とCD用のレンズを同一ピックアップに搭載し、再生されるディスクに合わせてレンズを切り替える方式も考えられるが、対物レンズを二つ用いる必要があることとレンズを切り替える機構が必要であるため、小型化の面とコストの面で問題があった。また、複数のレンズを可動部に搭載する構成となっているので、可動部の重量増加によるサーボによる消費電力が増加するという問題があった。
【0010】
そこで、本発明は光の利用効率の悪化を防いで低消費電力とレーザの長寿命化をはかり、かつ小型化とコスト削減を実現して、異なる基板厚さの二種類の光ディスクを再生する光ディスク再生装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
DVD用ピックアップを用いてCDの信号再生を行おうとした場合、対物レンズには各フォーマットで規定された基板厚さを透過した時点、すなわち記録面上で光学収差が小さくなるように設計されているため、DVDフォーマットとCDフォーマットとでは基板厚がそれぞれ0.6mm,1.2mmと異なることから、光学的にはDVD用ピックアップを用いてCDの信号再生を行う場合には、フォーマットで規定された基板厚さの違いによって発生する波面収差(主な成分は球面収差)の影響により、スポットを十分絞り込むことができない。
【0012】
通常、収差がある場合にはディスク上集光されるスポットはぼけ気味になるので、そのぼけたスポットの一部が前後のピットに到達してしまうことにより符号間干渉を引き起こしたり、隣のトラックまで到達してしまうことによりクロストークを引き起こしたりする。そのため収差の載った光学ピックアップを用いた再生信号は波面収差がないものを用いた場合に比べてノイズが混入した信号となる。
【0013】
しかしCDとDVDとでは記録密度が異なるため、同じ波面収差量であっても記録密度の低いCDの場合には、DVD用のスポットはもともと小さいためその影響が小さいと考えられる。そこで劣化により歪んだ再生信号をうまく信号処理することにより、DVD用のピックアップを用いて、CDの信号を再生することが可能になる。
【0014】
本発明に係る光ディスク再生装置は、上記課題を解決するために、厚さの異なる少なくとも2種類の光ディスクに記録された情報を再生する光ディスク再生装置において、上記少なくとも2種類の内のいずれか一方の種類の光ディスク用に設計された光ピックアップと、上記少なくとも2種類の光ディスクの一方又は他方の種類に応じて上記光ピックアップからのピックアップ信号に異なった波形等化処理を施す情報再生手段とを備え、上記他方の種類の光ディスクから情報を再生するときには、上記情報再生手段に他方の光ディスク用の情報に対してクラス分類適応処理を用いた推定演算による波形等化処理を行わせる。
【0016】
上記クラス分類適応処理は、上記他方の種類の光ディスクからのピックアップ信号を分割し、分割された信号毎に信号のレベルパターンを検出し、この検出されたパターンに基づいてクラスを分類し、クラス毎に予め学習により獲得された予測係数値に基づいて、最適な推定値を算出する処理である。
【0017】
また、上記クラス分類適応処理は、適応型ダイナミックレンジ符号化によりクラスを分類する。
【0018】
また上記一方の種類の光ディスクの基板厚さは、上記他方の種類の光ディスクの基板厚さより小さい。例えば、基板厚さ0.6mmのDVDと、基板厚さ1.2mmの光ディスクを対象とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ディスク再生装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、記録密度と基板厚の異なる複数の光ディスクを、一つのピックアップを用いて再生する図1に示す光ディスク再生装置である。この光ディスク再生装置は、高記録密度で基板厚が0.6mmのDVDと、通常記録密度で基板厚が1.2mmのCDを再生対象とするが、特にDVD用に設計されたピックアップを用いてCDを信号を再生する。
【0020】
DVD用ピックアップとしては開口数NAが0.6の対物レンズを用いるが、CD用ピックアップとしては開口数NAが0.45の対物レンズが使われるのが一般的であり、基板厚さの違いからも、光学的条件が異なり、その結果、球面収差が発生してしまう。
【0021】
しかしCDとDVDとでは記録密度が異なるため、同じ波面収差量であっても記録密度の低いCDの場合には、DVD用のスポットはもともと小さいためその影響が小さいと考えられる。そこで劣化により歪んだ再生信号をうまく信号処理することにより、DVD用のピックアップを用いて、CDの信号を再生することが可能になる。
【0022】
そこで、上記光ディスク再生装置10は、DVD用に設計された光ピックアップ11と、DVD又はCDに応じて上記光ピックアップ11からのピックアップ信号に異なった波形等化処理を施すRFアンプ12とを備え、CDから情報を再生するときには、RFアンプ12にCD用の情報を推定演算させる波形等化処理を行わせる。
【0023】
具体的に、図1に示すように光ディスク再生装置10は、光ディスク(DVD又はCD)1に記録された情報を読み出してピックアップ信号を出力する光ピックアップ11と、この光ピックアップ11のピックアップ信号からデータ再生信号であるRF信号,フォーカスエラー信号(FE),トラッキングエラー信号(TE)を求めるRFアンプ12と、このRFアンプ12からのRF信号に復調、誤り検出/訂正等の処理を施してデータを再生するディジタル信号処理回路13と、ディジタル信号処理回路13からのデータをアナログ信号に変換して出力端子15に供給するD/Aコンバータ14と、RFアンプ12からのフォーカスエラー信号,トラッキングエラー信号等を基にピックアップ11のフォーカスサーボ,トラッキングサーボ及びスライドサーボを行うと共に、光ディスク1の回転を制御するサーボ処理回路16と、光ディスク1を回転するスピンドルモータ17と、上記各部を制御すると共に、RFアンプ12内部の後述する二つの波形等化器へのピックアップ信号の供給を制御するシステムコントローラ18とを備えて成る。
【0024】
RFアンプ12は、ピックアップ11の例えば4分割光検出器からの4つの検出信号を全て加算し、RF信号を生成する演算器20と、演算器20からのRF信号をシステムコントローラ18の制御によって切り替えるスイッチ21と、スイッチ21の切り替えにより供給されたDVD用RF信号の信号波形を修正して波形干渉を少なくするDVD用波形等化器22と、スイッチ21の切り替えにより供給されたCD用RF信号の信号波形を後述するクラス分類適用処理により推定して算出するCD用波形等化器23と、DVD用波形等化器22又はCD用波形等化器23からのRF信号を整形して信号の有無を表すパルス信号に変換する整形器24と、上記4分割光検出器からの所定の検出信号を用いてフォーカスエラー信号FEを検出するフォーカスエラー検出回路25と、同様に所定の検出信号を用いてトラッキングエラー信号TEを検出するトラッキングエラー検出回路26とを備えている。
【0025】
サーボ処理回路16は、フォーカス制御回路30、トラッキング制御回路31、スライド制御回路32を有して成り、RFアンプ12からのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等に基づいて、ピックアップ11のフォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スライドサーボを行うためのサーボ信号をフォーカスドライバ34、トラッキングドライバ35及びスライドドライバ36に送る。また、このサーボ処理回路16は、スピンドル制御回路33も有し、スピンドルサーボ信号をスピンドルドライバ37に送る。
【0026】
フォーカスドライバ34及びトラッキングドライバ35は、サーボ処理回路16からの各サーボ信号に応じてピックアップ11の対物レンズをフォーカス方向及びトラッキング方向に動かす。また、スライドドライバ36はスライドサーボ信号に応じスライドモータ38を介してピックアップ11をスライドする。また、スピンドルドライバ37は、スピンドルサーボ信号に応じてスピンドルモータの回転を制御する。
【0027】
このような構成の光ディスク再生装置10は、再生モードにされた後、装着された光ディスク1がDVD又はCDであるか否かの判断をシステムコントローラ18で行うと、スイッチ21の可動片cを被選択端子a又はbのいずれかに接続させ、演算器20からのDVD用又はCD用RF信号をDVD用波形等化器22又はCD用波形等化器23に送る。ここで、システムコントローラ18は、光ディスク1が装着された時点で、光ディスクの基板厚を測定してCD又はDVDを判断してもよいし、或いは端子19から入力される何らかの検出信号によりCD又はDVDを判断してもよい。
【0028】
例えば、光ディスク1がDVD(以下、断りの無い間、光ディスク1をDVDという)であった場合、システムコントローラ18はスイッチ21の可動片cを被選択端子aに接続する。その後、スピンドル制御回路33、スピンドルドライバ37及びスピンドルモータ17によりDVDを回転駆動する。
【0029】
ピックアップ11は、図示しない光源から再生用のレーザ光を発生し、対物レンズをはじめとする光学系によりDVDの記録面に集光する。記録面で反射されたレーザ光は対物レンズをはじめとする光学系を介して4分割光検出器に入射する。
【0030】
ピックアップ11内部の4分割光検出器は、入射した反射光の強度に応じたピックアップ信号をRFアンプ12内部の演算器20,フォーカスエラー検出回路25及びトラッキングエラー検出回路26に供給する。
【0031】
演算器20は、4分割光検出器からの4つの検出信号を全て加算してRF信号を生成し、スイッチ21に供給する。スイッチ21は、システムコントローラ18の制御により、可動片cを被選択端子aに接続しているので、上記DVD用のRF信号をDVD用波形等化器22に供給する。
【0032】
DVD用波形等化器22は、上記DVD用RF信号の信号波形を修正して波形干渉を少なくし、整形器24に供給する。整形器24は、DVD用波形等化器22からのDVD用RF信号を整形してパルス信号に変換し、信号処理回路13に供給する。
【0033】
RFアンプ12からのRF信号は例えばEFM変調されたままのEFM信号であるので、信号処理回路13はこのEFM信号に対してクロック再生、同期検出、データ復調、誤り検出/誤り訂正等の処理を施してデータを出力する。このデータはD/Aコンバータ14によりアナログ信号に変換され、出力端子15を介して出力される。
【0034】
また、RFアンプ12のフォーカスエラー検出回路25は、上記4分割光検出器からの所定の検出信号を用いてフォーカスエラー信号FEを検出する。このフォーカスエラー信号FEは、サーボ処理回路16に供給される。また、RFアンプ12のトラッキングエラー検出回路26は、上記4分割光検出器からの所定の検出信号を用いてトラッキングエラー信号TEを検出する。上記フォーカスエラー信号FE及びトラッキングエラー信号TEを用いてのサーボ処理回路16でのサーボ処理については既に説明したのでここでは省略する。
【0035】
次に、光ディスク1がCD(以下、断りのない間、光ディスク1をCDという)であった場合、システムコントローラ18はスイッチ21の可動片cを被選択端子bに接続する。その後、スピンドル制御回路33、スピンドルドライバ37及びスピンドルモータ17によりCDを回転駆動する。
【0036】
ピックアップ11は、図示しない光源から再生用のレーザ光を発生し、対物レンズをはじめとする光学系によりCDの記録面に集光する。記録面で反射されたレーザ光は対物レンズをはじめとする光学系を介して4分割光検出器に入射する。
【0037】
ピックアップ11内部の4分割光検出器は、入射した反射光の強度に応じたピックアップ信号をRFアンプ12内部の演算器20,フォーカスエラー検出回路25及びトラッキングエラー検出回路26に供給する。
【0038】
演算器20は、4分割光検出器からの4つの検出信号を全て加算してRF信号を生成し、スイッチ21に供給する。スイッチ21は、システムコントローラ18の制御により、可動片cを被選択端子bに接続しているので、上記CD用のRF信号をCD用波形等化器23に供給する。
【0039】
ピックアップ11は、DVD用に設計されたものであり、光学的には、DVD用ピックアップを用いてCDの信号再生を行う場合には、フォーマットで規定された基板厚さの違いによって発生する波面収差の影響により、スポットを十分絞り込むことができない。
【0040】
通常、収差がある場合にはCD上に集光されるスポットはぼけ気味になるので、そのぼけたスポットの一部が前後のピットに到達してしまうことにより符号間干渉を引き起こしたり、隣のトラックまで到達してしまうことによりクロストークを引き起こしたりする。そのため収差の載ったピックアップを用いた再生信号は波面収差がないものを用いた場合に比べてノイズが混入した信号となる。
【0041】
しかしCDとDVDとでは記録密度が異なるため、同じ波面収差量であっても記録密度の低いCDの場合には、DVD用のスポットはもともと小さいためその影響が小さいと考えられる。そこで劣化により歪んだ再生信号をうまくCD用波形等化器23により波形等化処理することにより、DVD用のピックアップを用いて、CDの信号を再生することが可能になる。このため、CD用波形等化器23は、CD用RF信号をクラス分類適用処理により推定して算出する。
【0042】
CD用波形等化器23は、図2に示すように、ブロック化回路40と、適応ダイナミックレンジ符号化(Adaptive Dynamic Range Coding、以下ADRCという)回路41と、クラスコード発生回路42と、予測係数メモリ43と、予測演算回路44とを備えて成る。
【0043】
スイッチ21の被選択端子bを介して供給されたCD用RF信号をブロック化回路40で一定サンプル数毎に分割し、このブロック化回路40からのブロック単位のデータにADRC回路41でADRCを施してクラスを決定し、このADRC回路41で決定されたクラスに対応するクラスコードをクラスコード発生回路42で発生する。予測係数メモリ43は、クラスコード発生回路42からのクラスコードをアドレスとし、このクラスコードに応じたクラスの予測係数を記憶している。そして、予測演算回路44は、ブロック化回路40から供給されたブロック単位のデータと予測係数メモリ44からの予測係数とを用いて予測式に基づいた演算を行い、劣化したRF信号を劣化を取り除いたRF信号に置き換えて出力端子45に供給する。
【0044】
予測係数メモリ43には、正しい再生信号を正確に予測する予測係数が予め算出されて記憶されている。そこでは、DVD用光学ピックアップを用いてCDの信号再生を行ったときの再生信号及び本来の値であるCD用のピックアップを用いてCDの信号再生を行ったときの再生信号を一組の学習データとしている。
【0045】
なお、このような学習データを形成する際に一つのデータのみを用いるではなく、複数のディスクを用いることにより、非常に多数の学習データを形成できることができ、より正確な予測係数を得るための学習データを得ることができる。
【0046】
そして、予測演算回路44では、ブロック化回路40から供給されたブロック単位のデータと予測係数メモリ44からの予測係数とを用いた線形一次結合式による演算により、劣化を取り除いたCD用のRF信号を予測して、出力端子45から整形器24に供給する。
【0047】
ここで、クラスを決定するために、ADRCを用いた理由について説明する。クラス分類の最も簡単な方法は、分割されたブロック内の学習データのビット系列をそのままクラス番号とする方法である。しかし、この方法では膨大な容量のメモリが必要となる。このため、入力信号をADRCを用いて圧縮し、この圧縮したデータのパターンにより信号パターンの性質を保存した効果的なクラス分割を行うようにした。この方法によりダイナミックレンジ方向の冗長度を適応的に除去しながら、クラス分類が可能となった。
【0048】
図3には、1ビットADRCを行うADRC回路41の詳細な構成を示す。図3において、入力端子51からのブロックの順序に変換されたデータに関して、検出器52がブロック毎に最大値MAX、最小値MINを検出する。減算器53に対してMAX及びMINが供給され、その出力にダイナミックレンジDRが発生する。入力データ及びMINが減算器54に供給され、減算器54から最小値MINが除去されることで、正規化された画素データが発生する。
【0049】
ダイナミックレンジDRが割算器55に供給され、正規化されたデータがダイナミックレンジDRで割り算され、割算器55の出力データが比較器56に供給される。比較器56では所定のしきい値を基準として、より大きいか、より小さいかが判断される。この結果に応じて、“0”又は“1”のデータDTが発生する。この比較出力DTが出力端子57に取り出される。この1ビットADRCを用いてクラス分割を行えばよい。
【0050】
なお、図2の予測演算回路44では、線形一次結合式に基づいた演算により、正しいRFの値を求めているが、非線形結合式に基づいた演算により正しいRFの値を求めてもよい。
【0051】
図1に戻り、整形器24は、CD用波形等化器23で推定されたCD用RF信号を整形してパルス信号に変換し、信号処理回路13に供給する。信号処理回路13は、CD用のRF信号(EFM信号)に対してクロック再生、同期検出、データ復調、誤り検出/誤り訂正等の処理を施してデータを出力する。このデータはD/Aコンバータ14によりアナログ信号に変換され、出力端子15を介して出力される。
【0052】
このように光ディスク再生装置10は、DVD用に設計されたピックアップを用いて、CDの信号再生を可能とできることから、光学ピックアップの簡素化、小型化、低コスト化が可能となる。
【0053】
また、DVD用ピックアップを用いて、フォーマット的にマージンの大きいCDの信号再生時にCD用の波形等化処理を施す構成をとることにより、CDとDVDの互換再生機能を付加してもフォーマット的に厳しいDVDへの悪影響がない。
【0054】
また、本実施の形態によれば、ディスク再生時にビームの焦点を一つしか結ばないので光の利用効率を高めることができ、低消費電力化を可能にするとともに、光源となる例えばレーザダイオードへの負荷も低減できるのでレーザダイオードの寿命を長くすることができる。
【0055】
また、複数のフォーマットの光ディスクを互換再生するために必要な対物レンズの数を減らせ、レンズ切り替えのための機構も必要がないため、可動部の重量増加の問題を解決し無駄な消費電力を抑制でき、またピックアップの部品点数も少なくできるのでコスト面でも有利にできる。
【0056】
また、CD用波形等化器23の予測演算回路44では、一定時間毎の信号の性質に合わせて予測式を切り替えることにより、従来の一つの波形等化器による信号処理に比べて良好な処理波形を得ることができる。
【0057】
なお、本発明は、DVDとCDの互換再生のみに限定されるものではないことはいうまでもない。
【0058】
【発明の効果】
本発明に係る光ディスク再生装置は、他方の種類の光ディスクから情報を再生するときには、情報再生手段に他方の光ディスク用の情報に対してクラス分類適応処理を用いた推定演算による波形等化処理を行わせるので、異なる基板厚さの少なくとも二種類の光ディスクを再生する際に、光の利用効率の悪化を防いで低消費電力とレーザの長寿命化をはかり、かつ小型化とコスト削減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態となる光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】上記光ディスク再生装置の要部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図3】ADRC回路の説明に用いるブロック図である。
【符号の説明】
1 光ディスク(DVD又はCD)、10 光ディスク再生装置、11 ピックアップ、12 RFアンプ、18 システムコントローラ、22 DVD用波形等化器、23 CD用波形等化器
Claims (4)
- 厚さの異なる少なくとも2種類の光ディスクに記録された情報を再生する光ディスク再生装置において、
上記少なくとも2種類の内のいずれか一方の種類の光ディスク用に設計された光ピックアップと、
上記少なくとも2種類の光ディスクの一方又は他方の種類に応じて上記光ピックアップからのピックアップ信号に異なった波形等化処理を施す情報再生手段とを備え、
上記他方の種類の光ディスクから情報を再生するときには、上記情報再生手段に他方の光ディスク用の情報に対してクラス分類適応処理を用いた推定演算による波形等化処理を行わせることを特徴とする光ディスク再生装置。 - 上記クラス分類適応処理は、上記他方の種類の光ディスクからのピックアップ信号を分割し、分割された信号毎に信号のレベルパターンを検出し、この検出されたパターンに基づいてクラスを分類し、クラス毎に予め学習により獲得された予測係数値に基づいて、最適な推定値を算出することを特徴とする請求項1記載の光ディスク再生装置。
- 上記クラス分類適応処理は、適応型ダイナミックレンジ符号化によりクラスを分類することを特徴とする請求項2記載の光ディスク再生装置。
- 上記一方の種類の光ディスクの基板厚さは、上記他方の種類の光ディスクの基板厚さより小さいことを特徴とする請求項1記載の光ディスク再生装置。
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