JP2001084634A - 光ディスク、光ディスク用再生ヘッド、受光素子ユニットおよび光ディスクの再生方法 - Google Patents

光ディスク、光ディスク用再生ヘッド、受光素子ユニットおよび光ディスクの再生方法

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JP2001084634A
JP2001084634A JP26211899A JP26211899A JP2001084634A JP 2001084634 A JP2001084634 A JP 2001084634A JP 26211899 A JP26211899 A JP 26211899A JP 26211899 A JP26211899 A JP 26211899A JP 2001084634 A JP2001084634 A JP 2001084634A
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Morihisa Tomiyama
盛央 富山
Shinya Abe
伸也 阿部
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報読み取り速度の高速化を図るため、光デ
ィスク上の複数信号列を独立に且つ同時に再生可能とす
る方法、再生ヘッドを提供する。 【解決手段】 光ディスク16の信号を読みとるための
レーザー光を再生レンズ15によって回転する光ディス
クの信号面に対して略垂直に入射したときに、前記光デ
ィスクの信号面上に照射された前記レーザー光のスポッ
ト内に複数の信号列を有するようにレーザー光波長及び
前記再生レンズの開口数を選定し、前記光ディスクから
反射された再生光を前記光スポットとほぼ同じ大きさ
で、信号列ごとに独立に且つ同時に検出できる複数の受
光素子で構成された受光素子ユニット上に投影する構造
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの信号
層に構成されるスパイラル状の信号列を、複数同時に且
つ独立に再生可能な光ディスクの再生ヘッド、光ディス
ク、受光素子ユニットの構造及び光ディスクの再生方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、情報機器・映像音響機器等が必要
とされる情報量の拡大化に伴い、データアクセスの容易
さ、大容量データの保存、機器の小型化に優れている光
ディスクが記録媒体として注目され、記録情報の高密度
化がなされている。光ディスクの再生ヘッドにおいても
光ディスクの高密度化に対応、且つ情報読み取り速度の
高速化を図ったものが将来の大容量メディア再生用デバ
イスとして重要視され、開発・商品化されている。
【0003】以下に、従来の光ディスク用再生ヘッドの
構造について述べる。
【0004】(a)レーザー光源として半導体レーザー (b)レーザー整形レンズとしてコリメートレンズ (c)分光素子として偏光ビームスプリッタ (d)偏光素子として1/4波長板 (e)光ディスク上にレーザー光を絞り込むための再生
レンズ (f)光ディスクからの再生光をディテクタに絞り込む
ための検出レンズ (g)検出レンズによって絞りこまれた再生光を受光す
るための受光素子ユニット このような構成の光ディスク用再生ヘッドを用いて光デ
ィスクを再生する場合、例えば半導体レーザーからの直
線偏光であるレーザー光がコリメートレンズにより平行
光に整形され、偏光ビームスプリッタを介して1/4波
長板によって円偏光された後、回転する光ディスクの1
信号ピット列上に焦点を有するように再生レンズによっ
て絞り込まれる。絞り込まれた前記光スポットの大きさ
はレーザーの波長及び前記再生レンズの開口数によって
1信号ピット列のみを再生する大きさに設計されてい
る。前記再生ヘッドから出射されたレーザーは、信号層
と反射膜と保護膜とが順次形成され、前記信号層の前記
反射膜側にスパイラル状に信号ピットが形成された回転
する光ディスクの前記信号ピット列をフォーカス及びト
ラッキング制御によって走査する。前記光ディスクで反
射された戻り光すなわち信号ピット列の走査信号は、前
記再生レンズの方へ反射され、通過することで再び平行
光に整形され、前記1/4波長板を再び介すことにより
直線偏光となり、前記偏光ビームスプリッタによって前
記半導体レーザーの入射光軸方向に対して略垂直の方向
に反射される。反射されたレーザーは検出レンズで受光
素子上に焦点を有するように絞り込まれ、前記受光素子
のユニット内で光信号から電気信号に変換され、前記光
ディスクの再生信号情報を検知する構成をとっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においては1つの再生ヘッドが回転する光ディス
クの情報を読み取る速度は最大で1回転中に1信号列で
あり、信号再生速度の高速化は光ディスクの回転数の向
上による読み取り速度の高速化及び信号圧縮効率の向上
のみで決定されていた。つまり再生装置のスピンドル性
能や再生ヘッドの信号走査制御の能力、信号の圧縮技術
等によっては限界があった。
【0006】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、再生ヘッドからの出
射レーザー光が回転する光ディスクの複数の信号列を一
度に照射し、その戻り光すなわちそれぞれの信号列から
の走査信号を独立に、且つ同時に検出可能な複数個から
なる受光素子により検出するもので、光ディスクの情報
再生速度の高速化を図るための光ディスク用再生ヘッ
ド、光ディスク、受光素子ユニット及び光ディスクの再
生方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項1に記載の発明は、光ディス
ク用再生ヘッドとして、光ディスクの信号を読みとるた
めのレーザー光を再生レンズによって回転する光ディス
クの信号面に対して略垂直に入射したときに、前記光デ
ィスクの信号面上に照射された前記レーザー光のスポッ
ト内に複数の信号列を有するようにレーザー光波長及び
前記再生レンズの開口数を選定し、前記光ディスクから
反射された再生光を前記光スポットとほぼ同じ大きさ
で、信号列ごとに独立に且つ同時に検出できる複数の受
光素子で構成された受光素子ユニット上に投影する構造
を有することを特徴とする。
【0008】請求項2に記載の発明は、前記光ディスク
用再生ヘッドとして、前記光ディスクの信号面上に照射
された前記レーザ光のスポットとほぼ同じ大きさの光ス
ポットを前記受光ユニット上に投影するための検出レン
ズを有することを特徴とする。
【0009】請求項3に記載の発明は、前記光ディスク
用再生ヘッドとして、前記光ディスクの信号面上の再生
光スポット径を、前記光ディスクの信号列に対して略垂
直の方向に楕円状に大きくしたことを特徴とする。
【0010】請求項4に記載の発明は、前記光ディスク
用再生ヘッドとして、前記光ディスクが1回転するごと
に、(再生光スポット内の信号列数−1)単位で、再生
光スポットが信号列に対して略垂直の方向に移動するこ
とを特徴とする。
【0011】請求項5に記載の発明は、光ディスク再生
ヘッド用受光素子ユニットとして、前記光ディスクの信
号面からの再生光を受光する受光素子として、光ディス
クの信号面上の再生光スポット内に有する信号列数以上
で構成されていることを特徴とする。
【0012】請求項6に記載の発明は、光ディスクとし
て、信号層と反射膜と保護膜とが順次形成され、前記信
号層の前記反射膜側に信号ピットが形成された光ディス
クにおいて、前記信号層の記録信号が前記再生ヘッドに
よって絞られた再生光スポット内に有する信号列数だけ
独立したスパイラル信号が形成されたことを特徴とす
る。
【0013】請求項7に記載の発明は、光ディスクの再
生方法として、再生レンズに読み出しレーザー光を非平
行光で入射し、前記再生レンズから出射された読み出し
レーザー光を回転する光ディスクの信号面に対して略垂
直に入射したときに、前記再生レンズによって前記光デ
ィスクの信号面上に絞られた光スポットと前記光ディス
クから反射された再生光を前記光スポットとほぼ同じ大
きさで、信号列ごとに独立に且つ同時に検出できる複数
の受光素子で構成された受光素子ユニット上に投影する
ことで、信号列ごとの情報を独立に且つ同時に再生する
ことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0015】(実施の形態1)図1は、本発明にかかる
光ディスク用再生ヘッド及び光ディスクの構成を示して
いる。
【0016】まず、半導体レーザー等のコヒーレント光
を発生させるレーザー光源11から出射された楕円状に
広がった直線偏光レーザーを、コリメートレンズ12に
よって光ディスク信号面上に照射される際に信号トラッ
クに対して略垂直の方向にほぼ楕円形になるように整形
し、偏光ビームスプリッタ13を透過させる。偏光ビー
ムスプリッタ13を透過した直線偏光であるレーザー光
は、1/4波長板14を通過することにより円偏光とな
る。このレーザー光を再生レンズ15に入射させ、光デ
ィスク16の信号面上に照射させる。この時、光ディス
ク上に照射される再生光レーザー光は、レーザー波長と
再生レンズ15の開口数を設定することで図2の21の
ように所定のサイズの光スポットになる。本実施の形態
の光ディスク用再生ヘッドはレーザー波長として650
nm、開口数として0.6が選定されている。
【0017】16aは読み出しレーザー光に対してほぼ
透明で(ほぼ透過し)、屈折率が1.45〜1.65程
度の信号層で射出圧縮成形等により片面に3信号列のス
パイラルが構成されたトリプルスパイラルの円板からな
る信号層である。絞り込まれたレーザー光はスパッタリ
ング等の方法で16aの信号形成面側に膜付けされた、
再生レーザー光650nmの波長に対して反射率が60
%以上のアルミ等の材料を用いた反射膜16bの上で図
2のようにスポット内に3信号トラックを有している。
また、16dは信号層16aの反りを補正するために設
けられ、16aとほぼ同じ厚みと形状を持ち射出圧縮成
形等により作製された円板であり、信号層16aと同じ
構造を持つ基板を用いる事でも実現できる。これら信号
層16aと反り補正基板16dは紫外線硬化樹脂等の接
着剤により構成された接着層16cにより貼り合わさ
れ、2枚のディスク基板から成る再生ディスクとなる。
このディスクは補正基板16dの接着層と反対面側にラ
ベル等の印刷を有することもできる。
【0018】反射膜16b上で反射されたレーザー光は
反射されることで円偏光のまま再び再生レンズ15へ入
射する。再生レンズ15から出射されたレーザーは1/
4波長板14を透過することで直線偏光となり、偏光ビ
ームスプリッタ13によってレーザー光源からのレーザ
ー入射光軸に対して略垂直の方向へ反射される。反射さ
れたレーザー光はハーフミラー17によってフォーカス
制御用光路18と再生信号検出及びトラッキング制御用
光路19の2方向の光路に分割される。
【0019】図3はハーフミラー17で分割されたフォ
ーカス制御用光路18の詳細構造を示している。ハーフ
ミラーで分割されたレーザー光は、まずフォーカス制御
用検出レンズ31によってレーザー径が全体的に絞られ
る。フォーカス制御用検出レンズ31によってレーザー
が最も絞り込まれる焦点位置31aとフォーカス制御用
検出レンズ31の間に円筒レンズ32を設けることによ
り、フォーカス制御用検出レンズ31によって絞られた
レーザーのX軸方向だけをさらに絞り込み、円筒レンズ
32の焦点位置32aを生じる。フォーカス制御用光路
18としてこのような構造をもつことにより、図1の反
射膜16bと再生レンズ15の相対距離が変動するとハ
ーフミラー17で分割されたところのレーザー径が大小
変化し、フォーカス制御用検出レンズ31の焦点位置3
1aと円筒レンズ32の焦点位置32aの位置が変動す
るので、この変動する両焦点間内の所定の位置に4分割
されたフォーカス制御用受光素子33を設け、受光素子
からの出力電圧[(33a+33b)−(33c+33
d)]を検出することで、図1の反射膜16bと再生レ
ンズ15の相対距離を検知することができる。検知され
た信号は図1の再生ヘッドの駆動ユニット111へフィ
ードバックされ、光ディスクの信号面上に照射されてい
る光スポット内に常に3信号列を有するように、ディス
ク間距離のフォーカス制御がなされている。
【0020】再生信号検出及びトラッキング制御用光路
19は、フォーカス制御用光路18によって再生ヘッド
15と光ディスク16のフォーカス制御がなされ、再生
ヘッド15によって光ディスクの信号面上に照射されて
いる光スポット内に常に3信号列を有するように制御さ
れているときに、ハーフミラー17で分割されたレーザ
ー光をトラッキング制御用検出レンズ112によって拡
散し、再生信号検出及びトラッキング制御用受光素子1
13上に投影したときに、再生レンズ15によって光デ
ィスクの信号面上に投影された光スポットと同じ光スポ
ットサイズを有するようにトラッキング制御用検出レン
ズ112の焦点距離と、トラッキング制御用検出レンズ
112から再生信号検出及びトラッキング制御用受光素
子113までの距離が設計されている。
【0021】図4は再生信号検出及びトラッキング制御
用受光素子113とその上に投影された像を示してい
る。大きく3分割された再生信号検出用受光素子41,
42,43のうち、真中の信号列を検出する受光素子4
2はさらに4分割の受光素子42a,42b,42c,
42dで構成されている。回転している光ディスク16
上の信号を再生光スポットが走査することにより、42
a,42b,42c,42dのそれぞれの受光素子に投
影された光は、対角の受光素子同士で足し合わされ、そ
れらの光量変化の位相差をトラッキングのエラー信号
[Phase(32a+32d)−Phase(32b
+32c)]として検出する。この位相差を0とするこ
とで42に投影される1信号列の走査像は、受光素子4
2a,42cと受光素子42b,42dのほぼ中央にト
ラッキングされるようになる。1信号列が受光素子42
上でトラッキングされると、その信号列の両側の信号列
がそれぞれ必然的に受光素子41、43上の真中に走査
像を投影するように、受光素子41,43と受光素子4
2の間隔は設計されている。また、再生光スポットが回
転する光ディスク16上の3信号ピット列上を走査する
ことによりそれぞれの受光素子41,42,43上では
独立に情報再生を行ない、また同時に再生信号の検出を
行なうことができた。
【0022】図5は再生レーザー入射側から見たトリプ
ルスパイラルの光ディスク16を示している。スパイラ
ル状に記録されている3信号列のそれぞれの開始端51
a,51b,51cが存在し、例えば51bの信号列の
再生信号を受光素子52上でトラッキング制御すると、
信号列51a、51cからの走査像は受光素子41、4
3上の真中にそれぞれ投影される。光ディスク16は中
心点54を軸に方向42に回転し、3信号列がスパイラ
ル状に構成され、且つ再生スポット51がトラッキング
制御されることで、1回転後には自動的に3信号列外周
の3つの信号列53を再生するようになる。
【0023】したがって、図5のトリプルスパイラルの
光ディスク16を用いれば、常に3信号列が独立に且つ
同時に途切れること無く再生されることから、光ディス
クから一度に読み取れる情報量が大幅に増大し、光ディ
スク上の情報再生速度を高速化できた。また、それぞれ
の信号列を独立して同時に再生できることから、複数種
の情報を個別に一度に読み取り可能であり、ディスク製
造時においても信号記録の内容分配を3信号列のそれぞ
れを独立に対応させることが可能であり、信号列ごとの
情報分配が容易に実現できた。
【0024】なお、上記実施の形態1の光ディスクにお
いては、再生ヘッドによって絞られた再生光スポット内
に信号層の記録信号列を3列有するトリプルスパイラル
方式を用いて説明したが、シングルスパイラル方式の光
ディスクを用いることでも実現できる。また、再生ヘッ
ドが一度に再生が可能な読み取り信号列数やフォーカシ
ング制御・トラッキング制御方式に応じて、受光素子ユ
ニット上の受光素子の数や配置を変更することでも実現
できる。また、スパイラル方向、光ディスクの回転方向
を逆回転にすることでも適応している。さらに、レーザ
ー波長や再生レンズ開口数を変更することにより、読み
取り信号列数を変更できる。
【0025】(実施の形態2)図6は、本発明にかかる
シングルスパイラルの光ディスクを示している。
【0026】1信号列が信号層にスパイラル状に記録さ
れており、再生光スポット61内に信号列61a,61
b,61cを有するとき、例えば61bの信号列を再生
した像を受光素子42上に投影しトラッキング制御する
と、信号列61a、61cそれぞれからの再生した像は
受光素子41、43のそれぞれに投影される。光ディス
クは略中心を軸に方向62に回転し、1信号列がスパイ
ラル状に構成されていることから再生スポット61はト
ラッキング制御により1回転する時には1信号列外周の
信号列を再生するように位置63に有するようになる。
この時、再生スポット61は、2トラック(再生スポッ
ト内の信号列数3−1)外周の位置64に移動し再びト
ラッキング制御により1回転再生する。この動作を繰り
返すことにより常に3信号列が独立に、且つ同時に再生
できることから、光ディスクから一度に読み取れる情報
量が大幅に増大し、光ディスクの再生速度を高速化でき
た。また、それぞれの信号列を独立して同時に再生可能
であることから、複数種の情報を個別に一度に読み取り
可能であり、ディスク製造時においても信号記録の配列
をそれぞれの信号列を独立に対応させることが可能であ
り、信号列ごとの情報分配が容易に実現できた。
【0027】なお、上記実施形態2において、光ディス
クが1回転する度に再生光スポットが、(再生スポット
内の信号列数−1)信号列に対して略垂直の方向の外周
へ移動させることで、再生する信号列が他の本数でも対
応できる。また、スパイラル方向または光ディスクの回
転方向が逆回転しても再生光スポットが信号列に対して
略垂直の方向に内周へ移動させることで、適応すること
ができる。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0029】本発明のうちで請求項1あるいは7に記載
の発明によれば、再生レンズにより光ディスクの信号面
上に絞られた光スポットを信号トラック方向に広くする
ことで光スポット内に複数の信号列を有し、光スポット
の像を信号列ごとに分割された受光素子ユニットに投影
するので、光ディスクからの再生光を信号列ごとに再生
信号の検出が各々独立に且つ同時に再生できるため、光
ディスクからの情報の読み取り速度の高速化が実現でき
る。
【0030】また、請求項2に記載の発明によれば、検
出レンズを用いることで受光素子ユニットに投影される
再生光スポットを光ディスクの信号面上に照射される再
生ヘッドからのレーザー光スポットとほぼ同じ大きさに
調整することが容易である。
【0031】また、請求項3に記載の発明によれば、光
ディスクの信号面上に絞られた読み出しレーザー光の光
スポットの形状を、信号トラックの略垂直方向に楕円状
にすることにより、一度に同時再生可能な信号トラック
の数を増やすことができる。
【0032】さらに、請求項4に記載の発明によれば、
スパイラル状に信号が構成されている前記光ディスクが
1回転するごとに、再生光スポットが(再生光スポット
内の信号列数−1)の信号列数だけ信号列に対して略垂
直且つ信号再生方向に移動することにより同一の信号列
を2度再生することを防止できるので、光ディスクの再
生効率を向上できる。また、従来の信号記録方法を使用
できるので、記録プロセスの変更を必要としない。
【0033】また、請求項5に記載の発明によれば、光
ディスクの信号面からの再生光を受光する受光素子が信
号面上の再生光スポット内の信号列数以上有すること
で、再生光スポット内の信号列を各々独立に且つ同時に
再生でき、また光ディスクの信号列上に再生光スポット
を有するためのフォーカス制御及びトラッキング制御を
1つの受光素子ユニット内で信号検出と同時に行うこと
ができる。
【0034】また、請求項6に記載の発明によれば、再
生ヘッドが一度に再生できる再生光スポット内の信号列
数だけ独立したスパイラル状の信号列を構成すること
で、それぞれの独立した信号列に対して各々に記録情報
の配分を行うことができる。また、シングルスパイラル
のように1周ごとの再生ヘッドの移動動作を必要としな
いため、効率良く光ディスクを再生できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ディスク用再生ヘッドの実施の
形態1を示し、再生ヘッドが光ディスクを再生した状態
における構造図
【図2】本発明に係る光ディスク用再生ヘッドの実施の
形態1を示し、光ディスク上に再生レーザーを照射した
状態における再生スポットの平面図
【図3】本発明に係る光ディスク用再生ヘッドの実施の
形態1を示し、フォーカス制御用光路の構造図
【図4】本発明に係る受光素子ユニットの実施の形態1
を示し、受光素子と受光素子上に投影された光ディスク
の再生像の平面図
【図5】本発明に係る光ディスクの実施の形態1を示
し、トリプルスパイラル方式の平面図
【図6】本発明に係る光ディスクの実施の形態2を示
し、シングルスパイラル方式の平面図
【符号の説明】
11 レーザー光源 12 コリメートレンズ 13 偏光ビームスプリッタ 14 1/4波長板 15 再生レンズ 16 光ディスク 16a 信号層 16b 反射膜 16c 接着層 16d 反り補正基板 17 ハーフミラー 18 フォーカス制御用光路 19 再生信号検出及びトラッキング制御用光路 21 光ディスク上の再生スポット 31 フォーカス制御用検出レンズ 31a フォーカス制御用検出レンズの焦点位置 32 円筒レンズ 32a 円筒レンズの焦点位置 33,33a,33b,33c,33d フォーカス制
御用受光素子 41,42,43 再生信号検出用受光素子 42a,42b,42c,42d トラッキング制御用
受光素子 51 再生光スポット 51a,51b,51c 信号列 52 光ディスクの回転方向 53 光ディスク1回転後の再生スポット位置 54 光ディスクの中心点 61 再生光スポット 61a,61b,61c 信号列 62 光ディスクの回転方向 63 61の1信号列外周の信号列を再生する再生光ス
ポット 64 光ディスク1回転後の再生スポット位置 111 再生ヘッド駆動ユニット 112 トラッキング制御用検出レンズ 113 再生信号検出及びトラッキング制御用受光素子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ディスクの信号を読みとるためのレーザ
    ー光を再生レンズによって回転する光ディスクの信号面
    に対して略垂直に入射したときに、前記光ディスクの信
    号面上に照射された前記レーザー光のスポット内に複数
    の信号列を有するようにレーザー光波長及び前記再生レ
    ンズの開口数を選定し、前記光ディスクから反射された
    再生光を前記光スポットとほぼ同じ大きさで、信号列ご
    とに独立に且つ同時に検出できる複数の受光素子で構成
    された受光素子ユニット上に投影する構造を有した光デ
    ィスク用再生ヘッド。
  2. 【請求項2】前記光ディスクの信号面上に照射された前
    記レーザ光のスポットとほぼ同じ大きさの光スポットを
    前記受光ユニット上に投影するための検出レンズを有し
    た請求項1に記載の光ディスク再生ヘッド。
  3. 【請求項3】前記光ディスクの信号面上の再生光スポッ
    ト径を、前記光ディスクの信号列に対して略垂直の方向
    に楕円状に大きくした請求項1に記載の光ディスク再生
    ヘッド。
  4. 【請求項4】スパイラル状に信号が構成されている前記
    光ディスクが1回転するごとに、再生光スポットが(再
    生光スポット内の信号列数−1)の信号列数だけ信号列
    に対して略垂直の方向に移動する、請求項1に記載の光
    ディスク用再生ヘッド。
  5. 【請求項5】前記光ディスクの信号面からの再生光を受
    光する受光素子として、光ディスクの信号面上の再生光
    スポット内に有する信号列数以上で構成されている光デ
    ィスク再生ヘッド用の受光素子ユニット。
  6. 【請求項6】信号層と反射膜と保護膜とが順次形成さ
    れ、前記信号層の前記反射膜側に信号ピットが形成され
    た光ディスクにおいて、前記信号層の記録信号が前記再
    生ヘッドによって絞られた再生光スポット内に有する信
    号列数だけ独立したスパイラル信号が形成された光ディ
    スク。
  7. 【請求項7】再生レンズに読み出しレーザー光を非平行
    光で入射し、前記再生レンズから出射された読み出しレ
    ーザー光を回転する光ディスクの信号面に対して略垂直
    に入射したときに、前記再生レンズによって前記光ディ
    スクの信号面上に絞られた光スポットと前記光ディスク
    から反射された再生光を前記光スポットとほぼ同じ大き
    さで、信号列ごとに独立に且つ同時に検出できる複数の
    受光素子で構成された受光素子ユニット上に投影するこ
    とで、信号列ごとの情報を独立に且つ同時に再生が可能
    な光ディスクの再生方法。
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