JP4048060B2 - 光ディスク装置及び光ディスク再生方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学式のピックアップを用いて光ディスク上の情報を再生する光ディスク再生技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
パソコンの周辺機器として、CD−ROM、CD−R/RWドライブ、DVD−ROM、DVD−RAMドライブ等の光ディスク装置が広く用いられている。光ディスク装置は、情報信号が記録されている光ディスクを、スピンドルモータによって回転させ、信号記録面に光ビームを照射し、信号記録面からの反射光をディテクタで電気信号に変換し、信号処理回路によって光ディスク記録情報信号を得る。この時、対物レンズを駆動するアクチュエータを光ディスクに対して垂直方向(フォーカス方向)や、ディスクに対して半径方向(トラッキング方向)に駆動させている。
【0003】
光ディスク装置においては、ディスク上に記録されているデータを読み取るためにディスク記録面に対して高精度にフォーカス方向、トラッキング方向にアクチュエータを制御する必要がある。そのため、光ピックアップの出力信号から、信号処理回路によってフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成し、サーボ動作安定のための位相補償フィルタを有するサーボ回路でアクチュエータ制御信号を出力し、パワーアンプによってアクチュエータ駆動信号を発生させることによってサーボループを形成する。
【0004】
サーボループにおいては、サーボ回路に備わるサーボゲイン調整回路によって、光ピックアップの光学ばらつき、各種ディスクによる光ピックアップの出力信号のばらつき、アクチュエータの感度ばらつきを吸収し、安定なサーボループにするためにサーボループのゲインを調整する。
このサーボループの必要利得は、ディスクの規格、スピンドルモータの軸ずれ、ターンテーブル振れ等機械的に有するばらつき、ディスクの回転周波数等によって算出され、フォーカスサーボループであれば、ディスクの面振れ、ディスクの反りの最大規格量、ターンテーブル最大振れ量を考慮しディスク回転周波数で、これらのフォーカス方向のばらつきをデータ読み取り可能な焦点ずれ以内に抑圧するサーボループ利得を設定する。また、トラッキングサーボループにおいても、ディスクの最大偏芯量、ターンテーブルの最大偏芯量を考慮し、ディスク回転周波数で必要偏差以内に抑圧するサーボ利得を設定することによってサーボループを構成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクを高速回転することによって、アクチュエータ制御信号波形が、通常のエラー信号に高周波の信号が重畳したものになることがある(以下、この高周波の信号をアクチュエータ信号歪と称する)。このアクチュエータ制御信号歪を図5に模式的に示す。
図5はアクチュエータ信号歪を示す特性図であり、図5(a)はエラー信号にアクチュエータ制御信号歪が重畳された状態を示す特性図であり、図5(b)〜(f)はスピンドルモータの回転数毎のエラー信号に重畳されるアクチュエータ信号歪を示す特性図である。
【0006】
図5(a)において、501はエラー信号であり、502はエラー信号に重畳されるアクチュエータ制御信号歪を示す。503はエラー信号最大値を示し、504はエラー信号最小値を示す。図5(b)はスピンドルモータの回転数が1500r/mの場合を示しており、エラー信号501aにアクチュエータ制御信号歪は重畳されない。図5(c)はスピンドルモータの回転数が2500r/mの場合を示しており、エラー信号501bにアクチュエータ制御信号歪は重畳されない。図5(d)はスピンドルモータの回転数が5000r/mの場合を示しており、エラー信号501cに小振幅のアクチュエータ制御信号歪502cが重畳されている。図5(e)はスピンドルモータの回転数が7500r/mの場合を示しており、エラー信号501dにより大きな振幅のアクチュエータ制御信号歪502dが重畳されている。また、図5(f)はスピンドルモータの回転数が10000r/mの場合を示しており、エラー信号501eに大きな振幅のアクチュエータ制御信号歪502eが重畳されている。なお、503a〜503eはエラー信号最大値を示し、504a〜504eはエラー信号最小値を示す。
【0007】
図5に示すように、アクチュエータ制御信号歪502は、光ディスクの回転が高速になるにつれて、重畳する頻度、信号レベルが増加する。このアクチュエータ制御信号歪502は、前記の様に設定したサーボループでは抑圧出来ない高周波帯域で発生し、アクチュエータ動作を不安定にさせ、光ディスク読み取りデータのエラーレート悪化、さらにはサーボはずれを発生させるという問題がり、データ読み取り速度の悪化を招く。
【0008】
そのため、アクチュエータ制御信号歪をサーボループで抑圧する為に、過度にサーボループゲインの設定を行い、高域周波数までサーボループゲインを有する設定を行うが必要があった。しかし、アクチュエータの感度、サーボ処理回路のダイナミックレンジにより、安定なサーボループ設定を高周波数帯域まで設定するには限界がある。また、過度にサーボループゲインを設定することは、アクチュエータ制御系の消費電力増加に繋がり、光ディスク装置全体の温度を上げてしまう。
【0009】
光ディスクを高速回転することで発生するアクチュエータ制御信号歪は、サーボはずれを発生する場合があり、その結果、再フォーカス処理、再トラッキング処理、リードリトライ処理が行われ、データの読み取り速度を著しく低下させているという問題がある。
【0010】
本発明の目的は、アクチュエータサーボ制御信号歪を監視し、このアクチュエータサーボ制御信号歪が減少するように処理をすることによって、安定に光ディスク情報の読み取りを可能とする光ディスク再生技術を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、アクチュエータ制御信号に重畳する高周波信号(アクチュエータ制御信号歪)を監視し、その結果に基づき、光ディスクの回転速度、若しくはサーボループ特性を制御する。
【0012】
アクチュエータ信号歪の監視は、アクチュエータ制御信号の振幅を検出して、所定の振幅値よりも大きいか、小さいかを比較することによって実施できる。若しくは、所定の振幅値よりも大きい信号成分の数を数えることによっても実施できる。
【0013】
更に、本発明では、光ディスクの再生方法は、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を検出するステップと、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号が所定値を超えた場合、スピンドルモータの回転速度を減少させるステップとを備える。
【0014】
または、光ディスクの再生方法は、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を検出するステップと、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号が第1の検出値を超えた場合、スピンドルモータの回転速度を減少させるステップと、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号が第1の検出値より低い第2の検出値より低い場合には前記スピンドルモータの回転するを増加させるステップとを備える。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例を用い、図を参照して説明する。
図1は本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック図である。図において、101は光ディスクであって、線速度一定で情報信号が記録されている。102はスピンドルモータであって、光ディスク101を回転させる為の駆動力を生成する。103は回転検出器であって、ホール素子を用いてスピンドルモータ102の回転速度に応じてパルス信号を出力する。104は回転制御回路であって、回転検出器からの出力信号パルスや、光ディスクの読み取り情報から所望の回転数にスピンドルモータを回転制御する。また、フォーカスエラー信号レベル検出器113、トラッキングエラー信号レベル検出器114からの信号によってスピンドルモータ102の回転速度を制御する。105は対物レンズであって、ディスク101の信号記録面に半導体レーザによる光ビームを集光させるものである。106はアクチュエータであって、対物レンズ105をディスクに対して垂直方向(フォーカス方向)や、ディスクに対して半径方向(トラッキング方向)に駆動させるものである。107は光ピックアップであって、半導体レーザをはじめとする各種プリズム、信号検出用のディテクタ等によって構成されている。108はスライダであってアクチュエータ106、光ピックアップ107を光ディスク101の任意の半径位置に移動させる。109は信号処理回路であって、光ピックアップ107からの出力信号によって、アクチュエータ106の制御誤差信号であるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成して、フォーカスエラー信号レベル検出器113、トラッキングエラー信号レベル検出器114、サーボ回路110に出力する。サーボ回路110は、サーボループゲインアンプと、位相補償フィルタを備え、信号処理回路109からのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号にもとづいて位相補償を行いフォーカスドライブ信号およびトラッキングドライブ信号をパワーアンプ111に出力する。パワーアンプ111は、サーボ回路110の出力信号にもとづいて、アクチュエータ106を駆動する。112は制御部であって、装置全体の制御を行う。113はフォーカスエラー信号レベル検出器であって、フォーカスサーボ制御時のフォーカスエラー信号レベルが所定の検出レベル以上か否かを判定し、判定結果を回転制御回路104に出力する。
【0016】
光ピックアップ107では、フォーカス方向の対物レンズ集束光と光ディスクの信号記録面との検出距離範囲が決まっており(通常CDでは、合焦点を挟んで6μm)、その検出範囲内でのみサーボ制御が可能となる。
図2はフォーカスエラー信号と検出レベルの関係を説明するための特性図である。図において、横軸は対物レンズと光ディスクの信号記録面との距離d1を、縦軸はフォーカスエラー信号FEを示す。図において、曲線201はフォーカスエラー信号であり、合焦点位置を基準に極値を有するS字状の曲線を描く。202はフォーカスエラー信号の最大値であり、203はフォーカスエラー信号最小値である。ここで、フォーカスエラー信号の所定の第1の検出レベルとは、設計時に決められたシュレッシュホールド値であり、フォーカスエラー信号曲線201の最大値202、最小値203以内で設定され、サーボ制御可能範囲(検出距離範囲)を越えない値とする。
また、フォーカスエラー信号平均動作点を中心にプラス方向と、マイナス方向の2つの値を第2の検出レベルとして設定する。もしくはどちらか一方を設定してもよい。設定する手段としては、ある固定値をあらかじめ設定してあっても、制御部からの指定する値であっても、フォーカス信号201の振幅の何パーセントかとしても構わなく、この信号レベル検出器は、コンパレータ回路を用いた電気回路であっても、A/D変換した後のデジタル値によって判定するデジタル回路であっても構わない。
【0017】
フォーカスエラー信号レベルが小さく推移している場合、第2の検出レベルのように、スレッシュホールドレベルを小さくすると、次のような効果を得ることができる。
(1)ディスクの回転数を上げることができる。
(2)消費電力を低減することができる。
(3)サーボの安定度を上げることができる。
(4)また、さらに、サーボゲインを下げることができる。
【0018】
図1において、トラッキングエラー信号レベル検出器114はトラッキングサーボ制御時のトラッキングエラー信号レベルが所定の検出レベル以上か否かを判定し、判定結果を回転制御回路104に出力する。
図3はトラッキングエラー信号と検出レベルの関係を説明するための特性図である。図において、横軸は対物レンズによる光スポットと光ディスクのトラックとの距離d2を、縦軸はトラッキングエラーTEを示す。図において、曲線301はトラッキングエラー信号である。302はトラッキングエラー信号の最大値であり、303はトラッキングエラー信号最小値である。図3に示すようにトラッキングエラー信号は、光ディスク上のピットにて構成されるトラック部と、トラックとトラックの間であるミラー部であるかによって信号レベルが変化し、極値を有する曲線301となる。光ディスクのデータを読み取るには、トラック部にサーボ制御を行う必要があり、トラック部がサーボ制御範囲となる。
【0019】
ここで、トラッキングエラー信号の所定の第1の検出レベルとは、トラッキングエラー信号の最大値302と最小値303以内で設定し、サーボ制御範囲(トラック部)を越えない値とする。また、トラッキングエラー信号平均動作点を中心にプラス方向と、マイナス方向の2つの値間に第2の検出レベルを設定する。もしくは、第2の検出レベルとして、どちらか一方を設定する。設定する手段としては、ある固定値をあらかじめ設定しておいても、制御部からの指定する値であっても、トラッキング信号最大振幅の何パーセントとしても構わなく、この信号レベル検出器は、コンパレータ回路を用いた電気回路であっても、A/D変換した後のデジタル値によって判定するデジタル回路であっても構わない。
トラッキングエラー信号レベルが小さく推移している場合、検出レベル2のように、スレッシュホールドレベルを小さくすると、フォーカスエラー制御の場合と同様な効果を得ることができる。
【0020】
以上のように、検出レベルを設定することによって、本実施例の光ディスク装置では、図4に示す制御フローのように、アクチュエータサーボを行っている時のエラー信号を信号レベル検出器によって監視し、光ディスクの高速回転時に発生するアクチュエータ制御信号歪を検出することによって、サーボはずれが発生する前にスピンドルモータの回転速度を下げることができ、安定な光ディスク読み取り速度を実現できる。
【0021】
図4は本発明による光ディスク装置の処理動作の一実施例を示すフローチャートである。本実施例では、所定の検出レベルが定められ、これに対して、フォーカスエラー信号レベル値の大小が判定され、その結果によって、スピンドルモータ102の回転が制御される。
図において、ステップ401ではフォーカスエラー信号レベル値が所定の値以上の場合、ステップ402でトラッキングエラー信号レベル値が所定の値以上の場合にはステップ403でスピンドルモータ102の回転速度を減速するように制御され、ステップ401、ステップ402のいずれの場合でもフォーカスエラー信号レベル値、又はトラッキングエラー信号レベル値が所定の値より低い場合にはそのままステップ401に戻る。
【0022】
次に本発明の第2の実施例について説明する。
図6は本発明による光ディスク装置の処理動作の他の一実施例を示すフローチャートである。エラー信号レベル検出器113、114は、ある一定時間内のエラー信号レベルピーク値を検出することが可能である。また、エラー信号平均動作点を中心にプラス方向と、マイナス方向の2つの値、もしくはどちらか一方を検出レベルとする第1の検出レベルと、第2の検出レベルを設定することによって、例えば、第1の実施例のように、第1の検出レベルを検出した時は、光ディスクの高速回転時に発生するアクチュエータ制御信号歪があることを検出し、サーボはずれが発生する前にスピンドルモータの回転速度を下げることができ、第1の検出レベルよりも合焦点レベルに近くに設定する第2の検出レベル以下の時は、光ディスクの高速回転時に発生するアクチュエータ制御信号歪がないことを検出し、スピンドルモータの回転速度を上げるというように、光ディスクの読み取り位置に応じて最大性能で動作することが可能となる。
【0023】
図において、ステップ601で、フォーカスエラー信号レベル値が第1の検出レベル以上か否かを判別する。第1の検出レベル以上の場合(Yesの場合)は、ステップ602図1のスピンドルモータ102に移行して、スピンドルモータ102の回転速度を減速するように制御する。ステップ601で、第1の検出レベルより低い場合(Noの場合)は、ステップ603に移行して、トラッキングエラー信号レベルが第1の検出レベル以上か否かを判別する。第1の検出レベル以上の場合(Yesの場合)には、ステップ602でスピンドルモータ102の回転を減速するように制御する。ステップ603で、トラッキングエラー信号レベル値が第1の検出レベルより低いと判別された場合(Noの場合)にはステップ604も移行する。ステップ604では、フォーカスエラー信号レベル値が第2の検出レベル以下か否かを判別する。以下でない場合には、何もせずにステップ601に戻る。ステップ604でフォーカスエラー信号が第2の検出レベル以下の場合(Yesの場合)には、ステップ605に移行して、トラッキングエラー信号レベル値が第2の検出レベル以下か否かを判別する。第2の検出レベルより上の場合(Noの場合)には、そのままステップ601に戻る。ステップ605で、トラッキングエラー信号レベル値が第2の検出レベル以下の場合にはステップ606に移行して、スピンドルモータの回転数を加速するように制御する。
【0024】
次に図7を用いて第3の実施例について説明する。
図7は本発明による光ディスク装置の第2の実施例を示すブロック図であり、図8は図7に示す光ディスク装置の処理動作の第3の実施例を示すフローチャートである。図7において、フォーカスエラー信号レベル検出器113の出力及びトラッキングエラー信号レベル検出器114の出力をサーボ回路110に供給して、サーボ回路のサーボループ特性、即ちゲインを変えている点が図1の装置と異なる。
【0025】
第2の実施例のように、フォーカス及びトラッキングエラー信号レベル検出器113、114には、第1の検出レベルと、第2の検出レベルを設定する。エラー信号レベルが第1の検出レベルを検出した時は、光ディスクの高速回転時に発生するアクチュエータ制御信号歪があることを検出しサーボ回路のサーボループゲイン設定を、ある一定値上げる制御を行うことによってアクチュエータ制御信号歪をサーボループ特性によって減少させる。
また、第2の検出レベル以下の時は、光ディスクの高速回転時に発生するアクチュエータ制御信号歪がないことを検出し、サーボ回路のサーボループゲイン設定を、ある一定値下げる制御を行い、過度なサーボループ特性となることを防ぎ消費電力の低減を図る。
【0026】
しかしながら、サーボループゲインを変更する際、安定なサーボループ特性維持には限界がある為、サーボループゲインの最大量、最少量を設定しておき、サーボループゲイン最大量でもアクチュエータサーボ制御信号歪を検出した場合には、サーボはずれが発生する前にスピンドルモータの回転速度を下げる制御を行う。
【0027】
図8を用いてより具体的に説明する。図において、ステップ801で、フォーカスエラー信号レベルが第1の検出レベル以上か否かを判別する。第1の検出レベル以上の場合は、ステップ802に移行して、フォーカスループゲインが最大か否かを判別する。ゲインが最大の場合は、ステップ803でスピンドルモータ102の回転速度が減速するようにこれを制御する。ステップ802で、フォーカスループゲインが最大の場合は、ステップ804で、フォーカスループゲインをアップする。ステップ801で、フォーカスエラー信号レベルが第1の検出レベルより低い場合(Noの場合)には、ステップ805で、更に、フォーカスエラー信号レベルが第2の検出レベル以下か否かを判別する。第2の検出レベル以下の場合(Yesの場合)は、ステップ806でフォーカスループゲインが最小か否かを判別し、最小の場合(Yesの場合)はそのまま次のステップ808に進む。ステップ806でフォーカスループゲインが最小でない場合は、ステップ807でフォーカススープゲインをダウンさせステップ808に進む。ステップ805で、フォーカスエラー信号レベルが第2の検出レベルより大きい場合は、ステップ808に進む。
【0028】
ステップ808でトラッキングエラー信号レベルが第1の検出レベル以上か否かを判別する。第1の検出レベル以上の場合は(Yesの場合)ステップ809に移行し、ステップ809でトラッキングループゲインが最大か否かを判別する。ループゲインが最大の場合には、ステップ803で、スピンドルモータ102の回転を減速するよこれを制御する。ステップ809でループゲインが最大でない場合(No)は、ステップ810で、トラッキングループゲインをアップするように制御する。ステップ808で第1の検出レベルより低い場合には、ステップ811で、トラッキングエラー信号レベルが第2の検出レベル以下か否かを判別する。第2の検出レベル以下の場合(Yes)は、ステップ812でトラッキングループゲインが最大か否かを判別し、
最大の場合(Yes)は、ステップ801に戻る。トラッキングループゲインが最小でない場合(No)は、ステップ813でトラッキングループゲインをダウンさせて、ステップ801に戻る。
【0029】
以上述べたように、本実施例では、アクチュエータサーボ制御信号歪によって発生するサーボ不安定動作をサーボループ特性によって減少させ、最適なサーボループ特性が設定可能となり、安定な光ディスク読み取り速度を実現できる。
【0030】
次に第4の実施例について説明する。エラー信号レベル検出器113、114は、ある一定時間内のエラー信号レベルピーク値を検出し、設定する所定のエラー信号レベルとの差分を演算することによって、サーボ回路のサーボループゲイン設定を行うことによって、瞬時に安定なサーボループ特性を得ることができる。また、第3の実施例のようにサーボゲインの最大量、最少量を設定し、サーボループゲイン最大量でもアクチュエータサーボ制御信号歪を検出した場合には、サーボはずれが発生する前にスピンドルモータの回転速度を下げる制御を行う。
以上述べたように、アクチュエータサーボ制御信号歪レベルに応じてサーボループ特性を制御することにより、アクチュエータサーボ制御信号歪によって発生するサーボ不安定動作を減少させ、最適なサーボループ特性で、安定な光ディスク読み取り速度を実現できる。
【0031】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光ディスクが高速回転で動作するときに発生するアクチュエータ制御信号歪によるサーボはずれを防ぎ安定なアクチュエータ制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ディスク装置の一実施例を示すブロック図である。
【図2】フォーカスエラー信号と検出レベルの関係を説明するための特性図である。
【図3】トラッキングエラー信号と検出レベルの関係を説明するための特性図である。
【図4】本発明による光ディスク装置の処理動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図5】アクチュエータ信号歪を示す特性図である。
【図6】本発明による光ディスク装置の処理動作の他の一実施例を示すフローチャートである。
【図7】本発明による光ディスク装置の第2の実施例を示すブロック図である。
【図8】図7に示す光ディスク装置の処理動作の第3の実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
101…光ディスク、102…スピンドルモータ、103…回転検出器、104…回転制御回路、105…対物レンズ、106…アクチュエータ、107…光ピックアップ、108…スライダ、109…信号処理回路、110…サーボ回路、111…パワーアンプ、112…制御部、113…フォーカスエラー信号レベル検出器、114…トラッキングエラー信号レベル検出器。
Claims (2)
- 光ディスクを回転駆動させるスピンドルモータと、光ディスクの信号記録面に対して光ビームを対物レンズを介して照射し前記信号記録面の情報信号を読み取る情報読み取り部と、前記情報読み取り部からの出力信号からフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成して出力する信号レベル検出手段と、前記信号レベル検出手段によって検出された検出値、及び前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインに応じて、前記スピンドルモータの回転速度を制御又は前記ループゲインを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号が第1の検出値を超えた場合であって、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最大値に達していない場合は、そのループゲインを増加させ、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最大値に達している場合は、スピンドルモータの回転速度を減少させ、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号が前記第1の検出値より低い第2の検出値より低い場合であって、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最小値に達していない場合は、そのループゲインを低下させ、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最小値に達した場合は、そのループゲインをそのままとすることを特徴とする光ディスク装置。
- フォーカスエラー信号又はトラッキングエラー信号が第1の検出値を超えた場合であって、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最大値に達していない場合は、そのループゲインを増加させ、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最大値に達している場合は、スピンドルモータの回転速度を減少させ、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号が前記第1の検出値より低い第2の検出値より低い場合であって、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最小値に達していない場合は、そのループゲインを低下させ、前記フォーカスエラー信号又は前記トラッキングエラー信号のループゲインが最小値に達した場合は、そのループゲインをそのままとすることを特徴とする光ディスク再生方法。
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