JP2004039128A - 光ピックアップおよび光ディスク駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源111から出射した光を光ディスク310に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップにおいて、光源111から出射された後の発散光の光路中に、複数の光検出素子または、複数の分割検出領域を有する光検出手段100を配置した構成である。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して信号の記録や再生を行うための光ディスクドライブ等に設けられる光ピックアップおよび光ディスク駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ディスクドライブ(光ディスク駆動装置)には、高密度化への要求と共に小型情報端末への搭載を前提とした小型化への要求が高まっており、その基幹デバイスである光ピックアップにおいても、小型化を追求した開発が活発に行なわれている。
図7は、光ピックアップに搭載されるレーザ光源と光検出素子等を搭載した光集積素子の構成例を示す断面図である。
図示のように、この光集積素子は、素子基板10に、レーザダイオード(以下、LDという)11、FAPC用フォトディテクタ(以下、PDという)12、再生信号検出用PDIC13、立ち上げミラー14、λ/2板15、グレーティング16、ホログラム17、リッド18、積層プリズム19、モールド複合素子20等を搭載した構成となっている。
ここで、LD11から出射されて立ち上げミラー14を透過した一部の光は、リッド18で反射した後、FAPC用PD12に入射するようになっている。
この光集積素子では、集光レンズを用いずに、光量を検出するような光学系にすることにより、光路長を短くでき、光ピックアップをより小型化することが可能となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光集積素子では、図8に示すように、LD11から出射された光を集光せずにPD12上に効率良く入射させようとすると、大面積のPDを必要とするが、PD12の面積が大きくなると端子間容量が増大し、PD12の光検出出力の周波数特性が悪化するという問題があった。
また、光ピックアップを小型化すると、LDとPDとの間の距離が短くなるため、一般にLDノイズを下げるためにLDに印加されている高周波の駆動電流がPDにも伝播し、正確な光量検出を妨げるという問題があった。
【0004】
なお、後者のLDからのノイズの影響を受けるという問題に対しては、例えば特開平6−37556号公報に開示されるように、アンプノイズの影響を下げるために考案されたPD出力装置を適用することが可能である。つまり、このPD出力装置のアノード側の出力とカソード側の出力は逆極性となるために、後段で差動増幅することにより、配線に漏れこむLDからの高周波ノイズは同相除去されることになる。
しかし、このようなノイズ除去方法を用いると、アノード側とカソード側のどちらか一方の出力がPDのかける逆バイアス電圧の影響で大きなDCオフセットを持つことになる。光ディスクの信号再生用PDでは、出力のAC成分のみを用いるため、このようなDCオフセットの影響を避けることができるが、例えば図7に示すFAPC用途のPDの場合、その出力にこのような大きなDCオフセットを持ってしまうと、後段の高帯域アンプでその影響を排除することが難しくなってくる。
つまり、一般に高帯域オペアンプは、入出力電圧範囲が電源電圧に対して大幅に制限されるために、DCオフセットをこの範囲に抑えようとすると、PDにかける逆バイアス電圧が制限される、といったような問題が生じる。
【0005】
そこで本発明の目的は、光検出出力の周波数特性が改善でき、ノイズ低減を図ることが可能な光ピックアップおよび光ディスク駆動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップおよび光ディスク駆動装置であって、前記光源から出射された後の発散光の光路中に、複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子を配置したことを特徴とする。
また本発明は、光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップおよび光ディスク駆動装置であって、前記光源から出射された後の光路中に配置された複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子と、前記光検出素子からの検出出力を用いて前記光源から出射した光の光量検出を行なう光量検出手段とを有し、前記光量検出手段は、一方の光検出素子または一方の分割検出領域からのアノードと、他方の光検出素子または他方の分割検出領域からのカソードとから互いに極性の異なった信号出力を得ることを特徴とする。
また本発明は、光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップおよび光ディスク駆動装置であって、前記光源から出射された後の光路中に光検出素子を配置し、前記光検出素子から互いに極性の異なった一対の光量検出信号を取り出し、前記一対の光量検出信号の少なくとも一方をゲイン調整する手段を設けたことを特徴とする。
【0007】
本発明の光ピックアップおよび光ディスク駆動装置では、光源から出射された後の発散光の光路中に、複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子を配置したことにより、光検出素子における端子間容量を下げ、各光検出素子または各分割検出領域からの電流出力を個別に電圧変換することにより、光量検出出力の周波数特性を改善することが可能である。
また、本発明の光ピックアップおよび光ディスク駆動装置では、複数の光検出素子または複数の分割検出領域の一方のアノード側から信号出力を取り出すとともに、他方のカソード側から信号出力を取り出すことにより、光検出素子に入射する光量に比例した互いに逆極性の2つの信号を得ることができる。
このため、これらの2つの出力を後段の回路で差動増幅することにより、配線への高周波の飛び込みノイズなどの同相ノイズを除去することができる。
なお、この場合、アノード側の端子にはカソード側を正の電位に保つように逆バイアスをかけ、カソード側の端子にはアノード側を負の電位に保つように逆バイアスをかけるようにすることにより、2つの出力が共にグラウンド電位近傍の出力が得られるため、上述した出力のDCオフセットの問題も解決することができる。
さらに、互いに逆極性となる2つの出力の少なくともどちらか一方をゲイン調整できるようにすることにより、同相ノイズが最も小さくなるように微調整することが可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ピックアップおよび光ディスク駆動装置の実施の形態例について説明する。
本発明の実施の形態例による光ピックアップは、LDの発散光の光路中に小面積のPDを複数配置する、または多分割PDを配置することにより、個々のPD素子の端子間容量を下げ、各々の素子の電流出力を個別に電圧変換することにより、光量検出出力の周波数特性を改善するものである。
また、複数のPDまたは多分割PDの一方の素子のアノード側より信号出力を取り出し、他方の素子のカソード側より信号出力を取り出すことにより、PDに入射する光量に比例した互いに逆極性の2つの信号を得ることができる。
【0009】
そして、これらの2つの出力を後段の回路で差動増幅することにより、配線への高周波の飛び込みノイズなどの同相ノイズを除去することができる。また、この場合、アノードから出力を取り出す素子に対しては、カソード側を正の電位に保つように逆バイアスをかけ、カソードから出力を取り出す素子に対しては、アノード側を負の電位に保つように逆バイアスをかけるようにする。これにより、2つの出力は、共にグラウンド電位近傍の出力が得られるため、上述した出力のDCオフセットの問題も解決することができる。
さらに、互いに逆極性となる2つの出力の少なくともどちらか一方をゲイン調整できるようにすると、同相ノイズが最も小さくなるように微調整することが可能である。
【0010】
図1は、本実施の形態例による光ピックアップを搭載した光ディスクドライブの構成を主な光路を中心にして示す説明図であり、図7に示したものと同様の光集積素子を含む構成例を示している。ただし、本実施の形態例では、光集積素子のPD部分の構成及び後段回路の構成が異なっている。
まず、本例の光集積素子100の構成は、基本的には図7に示すものと同様であり、素子基板110、LD111、FAPC用PD112、再生信号検出用PDIC113、立ち上げミラー114、λ/2板115、グレーティング116、ホログラム117、リッド118、積層プリズム119、モールド複合素子120等を有している。
また、光集積素子100から出射された光の光路には、コリメータレンズ210、アナモプリズム220、エキスパンダ230、λ/4板240、2群対物レンズ250が配置され、スピンドル300に支持された光ディスク310の信号記録面に導かれている。
【0011】
以下、このような構成における光ピックアップの動作を説明する。
LDを出射した発散光は、立ち上げミラー114でその大部分が90度真上に反射された後、λ/2板115、モールド複合素子120上のグレーティング116及び積層プリズム119のPBS膜119Aを透過し、コリメータレンズ210へと向かう。
コリメータレンズ210において平行光となった後、アナモプリズム220でビーム整形され、エキスパンダレンズ230へと向かう。
エキスパンダレンズ230は、2群レンズより成り、その2群間の距離を調整することにより、高NA対物レンズを用いた場合に顕著に現れる球面収差を補正する役割を果たす。
【0012】
このエキスパンダ230を通過したビームは、λ/4板240、及び2群対物レンズ250を通ることにより、光ディスク310上の信号記録膜に集光される。そして、光ディスク310上の相変化膜の反射率変化により光強度変調されたビームは、同じ光路を通って積層プリズム119のPBS膜119Aまで戻るが、ここでは90度折り曲げられて、更に全反射90度ミラー119Bを経て、PDIC113に入射する。
なお、PDIC113の手前のモールド複合素子120にはホログラム117が形成されており、ここでフォーカスサーボ用の2つのサイドスポットを形成している。
【0013】
図2は、本例における光検出素子であるFAPC用PD112の構成例を示す正面図である。
このPD112は、本発明の各請求項の全てについて適用可能なものである。このPD112は、横長楕円形状となるビームスポット400を効率よく検出するために、横長の受光部112Aを有し、この受光部112Aを長手方向に2分割した構造となっている。
【0014】
なお、本発明の請求項においては、「複数の光検出素子」および「複数の分割検出領域を有する光検出素子」という表現を用いているが、これらは1つの受光部を有する光検出素子を単位として考えるか、複数の受光部を有する光検出素子を単位として考えるかの差であり、両者は本質的には大きな差異を有するものではないものである。
したがって、図2に示す受光部112AのPD1、PD2をそれぞれ独立した光検出素子とみなしてもよいし、1つの光検出素子の受光部112Aを2つの分割検出領域PD1、PD2を有するものとみなしてもよい。
そこで以下の説明では、各PD1、PD2をそれぞれ独立した光検出素子として扱うものとする。
また、このような各PD1、PD2を作り込んだPD基板112Bには、それぞれのPD1、PD2から導かれたアノード端子121A、122A、カソード端子121B、122Bが設けられている。
【0015】
次に、このような構造のFAPC用PD112による検出信号を処理する信号処理回路の構成及び動作について説明する。
図3は、本実施の形態例における信号処理回路の第1の例を示すブロック図である。
この信号処理回路は、3つのオペアンプ510、520、530を有して構成される。
PD1は、アノード側から出力が取り出され、オペアンプ510の反転入力端子に入力されており、PD1のカソード側は抵抗(1k)を介してVcc(+5V)に接続され、また、キャパシタを介してGNDに接続されている。
一方、PD2は、カソード側から出力が取り出され、オペアンプ520の反転入力端子に入力されており、PD2のアノード側は抵抗(1k)を介してVEE(−5V)に接続され、また、キャパシタを介してGNDに接続されている。
つまり、2つのPD1、PD2は、共にカソード側の電位が高くなるように逆バイアス電圧が印加されているが、出力を取り出す側の電極の電位がグラウンド近傍になるように、出力を取り出さない側の電極に正負の電圧が印加されている。
【0016】
また、オペアンプ510、520の非反転入力端子はそれぞれ接地され、それぞれ負帰還抵抗R1、R2が設けられている。そして、各オペアンプ510、520の出力信号はオペアンプ530の入力端子に出力され、このオペアンプ530において両者の差分信号が出力される。
また、各オペアンプ510、520の出力信号は、それぞれ抵抗を介してオペアンプ530の入力端子に接続されているが、一方のオペアンプ510の出力端の抵抗は可変抵抗VRとなっている。
【0017】
このような構成において、各PD1、PD2に光が入射すると、各PD1、PD2には電流IPD1 、IPD2 が流れる。それぞれの電流出力は、電流−電圧(IV)変換抵抗R1、R2によってそれぞれ電圧Vpd1 、Vpd2 に変換される。
この電圧Vpd1 、Vpd2 は、互いに逆極性の信号となるが、LDなどからの漏れ込みノイズはVpd1 、Vpd2 に対してほぼ等しく漏れ込んでくるため、光ピックアップから離れたところに配置された後段のアンプで電圧Vpd1 、Vpd2 を差動増幅することにより、漏れ込み成分のみが同相ノイズとしてキャンセルされる(すなわち、図中Aに示す領域に漏れ込んだ同相ノイズを除去できる)。
一方の電圧Vpd1 は、可変抵抗VRによってゲイン調整が可能となっており、この調整により、Vpd1 、Vpd2 に入っているLDからの高周波の同相ノイズをより厳密に除去することができる。
【0018】
図4は、本実施の形態例における信号処理回路の第2の例を示すブロック図である。なお、信号処理回路以外の図1及び図2に示す構成は本例においても共通であるものとする。
本例においては、PD1、PD2の出力を直接後段のオペアンプ540の非反転入力、及び反転入力に結合したものである。PD1は、アノード側から出力が取り出され、オペアンプ540の非反転入力端子に入力され、PD2は、カソード側から出力が取り出され、オペアンプ540の反転入力端子に入力されている。また、オペアンプ540の非反転入力端子はIV変換抵抗R1を介して接地され、オペアンプ540の反転入力端子はIV変換抵抗R2を介して出力端子に接続されている。
【0019】
このような構成により、1つのオペアンプで差動出力が得られるという利点がある。ただし、一般に高帯域の電流出力はあまり配線長を長くできないため、PDの近傍にアンプを配置しなければならず、アンプ通過後の信号にノイズが漏れ込んできた場合には同相除去することができない(すなわち、同相ノイズを除去できる領域が図中Bに示すように小さくなる)、というデメリットをも併せ持つ構成である。
また、本例の構成では、可変抵抗によるゲインの微調整をすることができないが、例えば(あまり好ましくはないが)R1またはR2を可変抵抗とすることで同様の機能を実現することは可能である。
なお、以上の図3および図4に示す例では、1つの光路内に2つのPD1、PD2(多分割PDの場合も同様)を配置しているが、光路を複数に分けて、複数の光路の光を複数のPDで光量検出するような構成としても良い。
【0020】
図5は、本実施の形態例における信号処理回路の第3の例を示すブロック図である。
本例もPDの信号処理回路を示すものであるが、特にPDを1素子のみ用い、前述した特開平6−37556号公報の回路構成に可変抵抗VRによるゲイン調整機能を付加した内容となっている。従って、PD自体の構成については説明を省略する。
図5に示すように、この信号処理回路では、3つのオペアンプ610、620、630を有して構成され、1つのPDのカソード側にIV変換抵抗R1を配置し、アノード側にIV変換抵抗R2を配置している。ただし、この構成ではカソード側の出力に大きなDCオフセットが生じてしまうため、後段のオペアンプ610の反転入力側に正の電圧Vcc(+5V)を印可し、オフセットの発生をキャンセルしている。
【0021】
なお、図5から分かるように、±5Vで駆動される高帯域のオペアンプでは、入出力電圧範囲が±2.5〜3V程度であるのが普通であるから、本例のようにPDに印可する逆バイアス電圧Vcを+2.5Vに制限せざるを得なくなっている。
また、本例においても、図3および図4に示す例と同様に、可変抵抗VRを微調整することにより、同相ノイズをより厳密に除去することができる(すなわち、図中Cに示す領域に漏れ込んだ同相ノイズを除去できる)。
また、本例による信号処理回路の構成は、上述した図1に示す光ピックアップの光集積素子に適用することが可能であるが、特に光検出素子として1つのPDを用いた構成に適用できるものである。ただし、複数設けたPDの1つ、あるいは多分割PDの1つの検出領域を用いるような構成に適用することも可能である。
【0022】
図6は、本実施の形態例における信号処理回路の第4の例を示すブロック図である。
本例の信号処理回路は、3つのオペアンプ640、650、660を有して構成され、図5に示す構成と同様に、PDを1つのみ用いている。
そして、PDのアノード側からの出力を、後段の2つのアンプ640、650のうち、一方のアンプ640の反転入力と、他方のアンプ650の非反転入力に結合している。
したがって、2つのアンプ640、650からは、極性の異なる2つの出力V、−Vが得られるから、これらを光ピックアップから離れたところに配置したアンプ660で差動増幅すれば、その間の配線に漏れ込んでくる同相ノイズを上述した図3〜図5に示す例と同様にキャンセルできる(すなわち、図中Dに示す領域に漏れ込んだ同相ノイズを除去できる)。
また、本例においても、可変抵抗VRを微調整することにより、同相ノイズをより厳密に除去することができる。
なお、本例による信号処理回路の構成は、上述した図1に示す光ピックアップの光集積素子に適用することが可能であるが、特に光検出素子として1つのPDを用いた構成に適用できるものである。ただし、複数設けたPDの1つ、あるいは多分割PDの1つの検出領域を用いるような構成に適用することも可能である。
また、本例では、発散光中にPDを配置しているが、レンズ通過後に得られる収束光中にPDを配置しても、ピックアップの大きさが大きくなるものの、図3〜図6のPD及び検出回路は、同様に出力の高帯域化、及び同相ノイズ除去の効果を持つものである。したがって、このような構成も本発明に含まれるものとする。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ピックアップおよび光ディスク駆動装置によれば、光源から出射された後の発散光の光路中に、複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子を配置したことにより、光検出素子における端子間容量を下げ、各光検出素子または各分割検出領域からの電流出力を個別に電圧変換することにより、光量検出出力の周波数特性を改善することができる効果がある。
また、本発明の光ピックアップおよび光ディスク駆動装置によれば、複数の光検出素子または複数の分割検出領域の一方のアノード側から信号出力を取り出すとともに、他方のカソード側から信号出力を取り出すことにより、光検出素子に入射する光量に比例した互いに逆極性の2つの信号を得ることができ、例えばこれらの2つの出力を後段の回路で差動増幅することにより、配線への高周波の飛び込みノイズなどの同相ノイズを除去することができる効果がある。
さらに、本発明の光ピックアップおよび光ディスク駆動装置によれば、互いに逆極性となる2つの出力の少なくともどちらか一方をゲイン調整できるようにすることにより、同相ノイズが最も小さくなるように微調整することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態例による光ピックアップを搭載した光ディスクドライブの構成を主な光路を中心にして示す説明図である。
【図2】図1に示す光ピックアップのFAPC用PDの構成例を示す正面図である。
【図3】図1に示す光ピックアップにおける信号処理回路の第1の例を示すブロック図である。
【図4】図1に示す光ピックアップにおける信号処理回路の第2の例を示すブロック図である。
【図5】図1に示す光ピックアップにおける信号処理回路の第3の例を示すブロック図である。
【図6】図1に示す光ピックアップにおける信号処理回路の第4の例を示すブロック図である。
【図7】光ピックアップに搭載されるレーザ光源と光検出素子等を搭載した光集積素子の構成例を示す断面図である。
【図8】図7に示す光集積素子の光検出部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
100……光集積素子、110……素子基板、111……LD、112……FAPC用PD、113……再生信号検出用PDIC、114……立ち上げミラー、115……λ/2板、116……グレーティング、117……ホログラム、118……リッド、119……積層プリズム、120……モールド複合素子、210……コリメータレンズ、220……アナモプリズム、230……エキスパンダ、240……λ/4板、250……2群対物レンズ、300……スピンドル、310……光ディスク、400……ビームスポット、510、520、530、540、610、620、630、640、650、660……オペアンプ。
Claims (18)
- 光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップであって、
前記光源から出射された後の発散光の光路中に、複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子を配置した、
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
- 光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップであって、
前記光源から出射された後の光路中に配置された複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子と、
前記光検出素子からの検出出力を用いて前記光源から出射した光の光量検出を行なう光量検出手段とを有し、
前記光量検出手段は、一方の光検出素子または一方の分割検出領域からのアノードと、他方の光検出素子または他方の分割検出領域からのカソードとから互いに極性の異なった信号出力を得る、
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 前記光検出素子に逆バイアス電圧が印加されており、前記逆バイアス電圧は信号出力を得る側の端子がグラウンド電位近傍になるように印加されることを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
- 前記光量検出手段は、互いに極性の異なった一対の信号出力を後段で差動増幅する手段を有することを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
- 前記光量検出手段は、互いに極性の異なった信号出力の少なくとも一方の信号出力をゲイン調整する手段を有することを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
- 前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ。
- 光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップであって、
前記光源から出射された後の光路中に光検出素子を配置し、
前記光検出素子から互いに極性の異なった一対の光量検出信号を取り出し、前記一対の光量検出信号の少なくとも一方をゲイン調整する手段を設けた、
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ。
- 光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップを具備した光ディスク駆動装置であって、
前記光源から出射された後の発散光の光路中に、複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子を配置した、
ことを特徴とする光ディスク駆動装置。 - 前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項10記載の光ディスク駆動装置。
- 光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップを具備した光ディスク駆動装置であって、
前記光源から出射された後の光路中に配置された複数の光検出素子または複数の分割検出領域を有する光検出素子と、
前記光検出素子からの検出出力を用いて前記光源から出射した光の光量検出を行なう光量検出手段とを有し、
前記光量検出手段は、一方の光検出素子または一方の分割検出領域からのアノードと、他方の光検出素子または他方の分割検出領域からのカソードとから互いに極性の異なった信号出力を得る、
ことを特徴とする光ディスク駆動装置。 - 前記光検出素子に逆バイアス電圧が印加されており、前記逆バイアス電圧は信号出力を得る側の端子がグラウンド電位近傍になるように印加されることを特徴とする請求項12記載の光ディスク駆動装置。
- 前記光量検出手段は、互いに極性の異なった一対の信号出力を後段で差動増幅する手段を有することを特徴とする請求項12記載の光ディスク駆動装置。
- 前記光量検出手段は、互いに極性の異なった信号出力の少なくとも一方の信号出力をゲイン調整する手段を有することを特徴とする請求項12記載の光ディスク駆動装置。
- 前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項12記載の光ディスク駆動装置。
- 光源から出射した光を光記録媒体に照射し、その戻り光を検出する光ピックアップを具備した光ディスク駆動装置であって、
前記光源から出射された後の光路中に光検出素子を配置し、
前記光検出素子から互いに極性の異なった一対の光量検出信号を取り出し、前記一対の光量検出信号の少なくとも一方をゲイン調整する手段を設けた、
ことを特徴とする光ディスク駆動装置。 - 前記光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項17記載の光ディスク駆動装置。
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