JP2985861B2 - 光ヘッド - Google Patents

光ヘッド

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JP2985861B2
JP2985861B2 JP10006218A JP621898A JP2985861B2 JP 2985861 B2 JP2985861 B2 JP 2985861B2 JP 10006218 A JP10006218 A JP 10006218A JP 621898 A JP621898 A JP 621898A JP 2985861 B2 JP2985861 B2 JP 2985861B2
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剛玄 柴床
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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等の情報
記録媒体に対して情報の記録・再生を行うための光ヘッ
ドに関し、特に、情報記録媒体に存在する傷や汚れ等の
欠陥が要因とされるトラック外れを防止した光ヘッド
関する。
【0002】
【従来の技術】近年におけるマルチメディアの分野で
は、光学技術を利用した情報の記録・再生が可能な光デ
ィスクの進展が著しく、特にDVD、CDなどのROM
の光ディスクや、CD−Rなどの追記型光ディスクに対
する期待が高められている。しかしながら、この種の情
報記録媒体は、情報記録媒体に照射した光の反射や透過
を利用して情報の記録・再生を行うため、情報記録媒体
の表面に傷や汚れ等の欠陥が生じていると、これがその
まま記録、或いは再生のエラーとなる。特に、前記した
光ディスクは、保護用のカートリッジに入っていないも
のが多く、そのため、取り扱いを注意しないと、光ディ
スクの表面に傷、指紋などが付いて欠陥が生じてしま
う。この欠陥により光ディスクに対する光ヘッドのトラ
ック制御に用いるトラック誤差信号に大きなオフセット
が発生し、トラックサーボが外れて好適な情報の記録・
再生が困難になる。特に、偏心の大きい情報記録媒体で
はこのような問題が顕著なものとなる。
【0003】図5(a)は従来のCD用の光ヘッドの一
例を示す光学系の構成図である。半導体レーザ1からの
出射光束LBは回折格子2で3つの光束LB1〜LB3
に分けられる。半導体レーザ1の配置により前記光束L
BはP偏光(図中y軸方向)となっているので偏光ビー
ムスプリッタ4を透過し、コリメータレンズ3で平行光
となる。その後、1/4波長板5で円偏光になり、対物
レンズ6で光ディスク7の記録面上に集光し、記録面上
に3つの集光スポットSP1〜SP3を形成する。光デ
ィスク7で、前記集光スポットSP1〜SP3は反射さ
れ、再び対物レンズ6へ入射し平行光に戻る。この平行
光は1/4波長板5でS偏光(図中z軸方向)となり、
コリメータレンズ3で再集光する。そして、偏光ビーム
スプリッタ4で反射され、シリンドリカルレンズ9を通
過後、再生・誤差信号用光検出器10へ導かれる。
【0004】図5(b)に前記再生・誤差信号用光検出
器10の光検出素子の構成図を示す。前記3つの集光ス
ポットSP1〜SP3に対応する中央部の再集光スポッ
トRSP2、上下の集光スポットRSP1,RSP3は
それぞれフォーカス誤差用光検出素子10a、トラック
誤差用光検出素子10b,10cへ入射される。そし
て、前記各再集光スポットRSP1〜RSP3の一部を
利用して再生信号を得るとともに、前記再集光スポット
RSP2を受光するフォーカス誤差用光検出素子10a
の各分割受光面での受光強度の比較から得られるフォー
カス誤差信号に基づいて光ディスク7に対する光ヘッド
の焦点位置を制御する、いわゆる非点収差法によるフォ
ーカス制御が行われる。また、前記各再集光スポットR
SP1,RSP3を受光する前記各光検出素子10b,
10cの受光強度から得られるトラック誤差信号に基づ
いて光ヘッドの光ディスク7に対するトラック位置を制
御する、いわゆる3ビーム法によるトラック制御が行わ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この種の光ヘッドで
は、光ディスク7の表面に前記したように傷や汚れ等の
欠陥が生じていると、情報の記録・再生時に光ヘッドか
らの光が欠陥を走査し、この欠陥からの反射光を受光し
て前記した各制御を行ったときに、前記した3ビームを
利用したトラック誤差信号に乱れが生じ、大きなトラッ
クオフセットが生じてトラックサーボが外れるという問
題が生ずる。例えば、図5に示した光ヘッドを用いる装
置において、図6(a)のように光ディスク7の表面に
z軸方向(光ディスクの半径方向)の傷Xが存在したと
する。この傷Xに対して光ヘッドの3つの集光スポット
SP1〜SP3が通過するとき、光検出素子10a〜1
0c上での再集光スポットRSP1〜RSP3は図6
(b)に示すように光ディスク7面上でy軸方向に、換
言すれば光検出器10の受光面上でx軸方向へ伸びたパ
ターンとなる。これは傷Xで集光スポットSP1〜SP
3が回折されたためであり、x軸方向へのパターンの伸
びが傷Xによる回折光である。この回折光が隣接する光
検出素子10aや10b,10cへ回り込み、傷Xと集
光スポットSP1〜SP3の位置関係で、光検出素子1
0a〜10c間で相互に回り込む光量がアンバランスと
なる。
【0006】通常、トラック誤差信号検出方式に用いる
3ビーム法では、中央光束の光強度が上下光束の光強度
より強く設定されている。そのため、再集光スポットR
SP2の回折光がトラック誤差用光検出素子10b,1
0cへ回り込む量が再集光スポットRSP1,RSP3
の光強度に対して無視できないほど大きくなる。このた
め、トラック誤差信号にオフセットが生じてしまう。こ
の場合、各光検出素子のx方向の間隔を広げれば、トラ
ック用光検出素子への回折光の回り込みを低減できる
が、これに伴って光ディスク記録面上での3ビームの間
隔を広げる必要があり、これでは光ディスクの偏心に対
するトラックサーボ特性を劣化させてしまうため、光検
出素子の間隔を広げることには限界がある。
【0007】本発明の目的は、光ディスクに存在する欠
陥を走査してもトラックサーボが外れることがない光ヘ
ッドとトラック制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の光ヘッドは、
源からの出射光束を情報記録媒体の記録トラックへ集光
し、かつ前記情報記録媒体からの反射光束を受光して再
生・誤差信号を得る集光光学系を備える光ヘッドにおい
て、前記光源の出射光束で前記集光光学系の視野より外
側にある光束を視野内へ導く光学系を備え、前記視野の
外側にある光束を前記情報記録媒体に集光して前記情報
記録媒体の欠陥を検出することを特徴とする。また、前
記集光光学系の視野より外側にある光束を視野内に導く
光学系において導かれた欠陥検出用の光束は、前記再生
・誤差信号を得る前記出射光束が前記情報記録媒体に集
光する位置の前または前後位置に集光するように構成さ
れ、かつ前記欠陥検出用の光束の前記情報記録媒体から
の反射光束の受光レベルによって前記情報記録媒体の欠
陥を検出する手段を備えることを特徴とする。
【0009】本発明の好ましい形態としては、光源から
の出射光束を情報記録媒体の記録トラックへ集光し、か
つ前記情報記録媒体からの反射光束を受光して少なくと
もトラック誤差信号を得る光学系と、前記トラック誤差
信号に基づいて前記出射光束の集光位置を制御するトラ
ック制御系と、前記トラック制御系を固定状態とする固
定手段とを備え、前記光学系は、前記光源からの出射光
束を複数の光束に分離する手段と、前記複数の光束が前
記情報記録媒体でそれぞれ反射された光束を受光する再
生・誤差用光検出器とを有し、前記再生・誤差用光検出
器の出力で前記トラック誤差信号を得るように構成さ
れ、前記トラック制御系を固定状態とする手段は、前記
出射光束を分離する手段で分離された内の一つで前記光
学系の視野より外側にある光束を前記出射光束が前記情
報記録媒体に集光される前時点の位置において前記記録
トラックに欠陥用の光束として集光し、かつ前記欠陥用
の光束の反射光束を受光し、前記欠陥用の反射光束の受
光レベルに応じて前記トラック制御系の制御を所定時間
だけ固定状態とする。また、前記トラック制御系を固定
状態とする手段は、前記出射光束が前記情報記録媒体に
集光される後時点の位置において第2の欠陥用の光束を
集光する手段と、前記後時点の位置に集光された前記第
2の欠陥用の反射光束の受光レベルに応じて前記トラッ
ク制御系の制御の固定状態を解除する手段とを備える。
【0010】本発明では、少なくともトラック誤差信号
を得る集光スポットの前に欠陥検出用の集光スポットを
配置し、この欠陥検査用の集光スポットによりトラック
制御を固定状態とすることにより、情報記録媒体に欠陥
が存在している場合に、トラック誤差信号用の集光スポ
ットが欠陥を走査する前に、欠陥検出用の集光スポット
が欠陥を検出し、トラック制御を固定状態としてその位
置に対物レンズが固定され、トラックオフセットを防止
する。また、トラック誤差信号を得る集光スポットの後
に欠陥検出用の集光スポットを配置することにより、欠
陥の走査完了が検出でき、トラック制御の固定状態を解
除する。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態を示
し、同図(a)は光学系の構成図である。半導体レーザ
1からの出射光束LBは回折格子2で3つの光束LB1
〜LB3に分けられる。半導体レーザ1の配置により、
前記光束LBはP偏光(図中y軸方向)となっているの
で、前記3つの光束LB1〜LB3は偏光ビームスプリ
ッタ4を透過し、コリメータレンズ3で平行光となる。
その後、1/4波長板5で円偏光になり、対物レンズ6
で光ディスク7の記録面上に集光し、記録面上に3つの
集光スポットSP1〜SP3を形成する。この集光スポ
ットSP1〜SP3は光ディスク7で反射され、再び対
物レンズ6へ入射し平行光に戻される。この平行光は1
/4波長板5でS偏光(図中z軸方向)となり、コリメ
ータレンズ3で再集光される。そして、偏光ビームスプ
リッタ4で反射され、シリンドリカルレンズ9を通過
後、再生・誤差信号用光検出器10へ導かれる。
【0012】一方前記コリメータレンズ3の視野から
外れている第4の光束LB4は、前記3つの光束LB1
〜LB3を外れた一側部に配置されている第1折り返し
ミラー11で反射され、前記コリメータレンズ3、前記
1/4波長板5を透過後、前記対物レンズ6によって光
ディスク7の表面に集光され、光ディスク7にスポット
SP4が形成される。ここで、スポットSP4がスポッ
トSP1〜SP3よりも光ディスクの回転方向に対して
先行する位置となるように、前記第1折り返しミラー1
1の位置、及び、角度調整を行う。そして、前記スポッ
トSP4の反射光は前記対物レンズ6を通過後、前記1
/4波長板5でS偏光となり、前記コリメータレンズ3
で再集光される。S偏光となった光束LB4は前記偏光
ビームスプリッタ4で反射され、前記シリンドリカルレ
ンズ9によって第1欠陥用光検出器12に第4の再集光
スポットとして集光される。
【0013】図1(b)は前記再生・誤差信号用光検出
器10及び第1欠陥用光検出器12の平面配置図であ
る。前記再生・誤差信号用光検出器10はこれまでと同
じ構成であり、中央のフォーカス誤差用光検出素子10
aに集光される再集光スポットRSP2により光ヘッド
のフォーカス制御が行われる。また、前記フォーカス誤
差用光検出素子10aに集光される再集光スポットRS
P2と、そのx軸方向の両側に配置されているトラック
誤差用光検出素子10b,10cにそれぞれ集光される
つの再集光スポットRSP1RSP3により3ビー
ム法による光ヘッドのトラック制御が行われる。そし
て、前記再生・誤差信号用光検出器10のz軸方向に隣
接する位置に、前記第1欠陥用光検出器12の光検出素
子12aが配置されており、前記第4の集光スボットS
P4の再集光スポットRSP4が集光される。このた
め、この第1欠陥用光検出器12では、光ディスク7に
欠陥が生じていると、前記集光スポットSP4が欠陥に
集光されたときに回折が生じ、その光軸方向への反射光
量が低減され、第1欠陥用光検出器12での再集光スポ
ットRSP4の受光レベルが低下されることになる。な
お、図示は省略するが、前記再生・誤差信号用光検出器
10及び欠陥用光検出器12は、図外のトラック制御回
路に電気接続されており、これらの光検出器からの検出
出力に基づいて光ヘッドのトラック制御を行うように構
成されている。
【0014】この構成の光ヘッドによるトラック制御の
動作を説明する。図2は前記再生・誤差信号用光検出器
10から得られるトラック誤差信号と、前記第1欠陥用
光検出器12の出力信号を示す図である。光ディスク7
の回転に伴い、光ヘッドからの4つの光束はそれぞれ回
転方向にずれた位置でそれぞれ光ディスク7に集光スポ
ットSP1〜SP4を集光するが、図1に示した構成に
より、常に集光スポットSP4が他の集光スポットより
も先に光ディスク7の記録トラック上を走査することに
なる。このため、集光スポットSP4が欠陥を走査する
と、図2の時刻t3〜t4の間のように、第1欠陥用光
検出器12の検出信号のレベルが低下される。このた
め、集光スポットSP4よりも光ディスクの回転方向の
後方に位置する集光スポットSP2が、次の時点のt1
からt2の間で前記欠陥を走査すると、トラック誤差信
号に欠陥による回折の影響が現れて大きなトラックオフ
セットが生じる。そこで、第1欠陥用光検出器12にお
いて欠陥を検出した時点、例えば時刻t3から集光スポ
ットSP2が欠陥を通過する時刻t2までの間、トラッ
ク制御回路では第1欠陥用光検出器12からの検出信号
に基づいてトラック制御を停止させる。これにより、光
ヘッドの対物レンズ6は、欠陥が検出されたt3時点で
の光ディスク7の半径方向(z軸方向)に固定されるこ
とになり、欠陥によるトラックオフセットが未然に防止
される。
【0015】なお、時刻t3からt2までのトラック制
御を停止する時間は、第2欠陥用光検出器12で検出さ
れる欠陥長に対応する時間を時刻t3からt4の時間で
計測し、この計測時間を、予め設定されている集光スポ
ットSP4と集光スポットSP2との間の時間差に加え
る演算を行うことで、容易に得ることができる。なお、
集光スポットSP2の代わりに集光スポットSP1ある
いはSP3を利用することも可能である。
【0016】図3は本発明の第2の実施形態を示す図で
ある。なお、第1の実施形態と等価な部分には同一符号
を付してある。この第2の実施形態では、図3(a)に
示すように、前記コリメータレンズ3の視野から外れる
光束を反射するための2つの折り返しミラーを光軸を挟
んだ両側に配置している。すなわち、前記第1折り返し
ミラー11に対して光軸を挟んだ180度の位置、換言
すれば光ディスク7の回転方向に沿って走査が遅れる側
の位置に第2折り返しミラー13を配置するとともに、
前記コリメータレンズ3の視野から外れる第5の光束L
B5をこの第2折り返しミラー13で反射するように構
成している。この構成により、第2折り返しミラー13
で反射された第5の光束LB5はコリメータレンズ3を
通過後、1/4波長板5で円偏光とされ、対物レンズ6
で集光された後、光ディスク7の回転方向に遅れた位置
の集光スポットSP5となる。光ディスク7で反射した
集光スポットSP5の光束は対物レンズ6を通過後、1
/4波長板5でS偏光とされ、コリメータレンズ3で再
集光され偏光ビームスプリッタ4で反射される。その後
シリンドリカルレンズ9を経て、第2欠陥用光検出器1
48へ入射される。なお、前記回折格子2で回折された
3つの出射光束LB1〜LB3の集光スポットSP1〜
SP3が光ディスク7で反射された上で、その再集光ス
ポットRSP1〜RSP3が再生・誤差信号用光検出器
10において検出されること、及び、前記第1折り返し
ミラー11で反射されて得られる第4の集光スポットS
P1が光ディスク7で反射された上で、その再集光スポ
ットRSP4が第1欠陥用光検出器12において検出さ
れることは第1の実施形態と同じである。
【0017】図3(b)は、前記再生・誤差信号用光検
出器10、第1欠陥用光検出器12、第2欠陥用光検出
器14の平面配置図である。前記再生・誤差信号用光検
出器10の軸方向に隣接する両側位置に、前記第1欠
陥用光検出器12と第2欠陥用光検出器14の各光検出
素子12a,14aが配置されており、前記第4及び第
5の各再集光スポットRSP4,RSP5が集光され
る。このため、光ディスク7に欠陥が生じていると、前
記スポットSP4,SP5が欠陥に集光されたときに回
折が生じ、その光軸方向への反射光量が低減され、第1
欠陥用光検出器12及び第2欠陥用光検出器14での受
光レベルが低下されることになる。なお、第1の実施形
態と同様に、前記再生・誤差信号用光検出器10及び第
1及び第2の欠陥用光検出器12,14は、図外のトラ
ック制御回路に電気接続されており、これらの光検出器
からの検出出力に基づいて光ヘッドのトラック制御を行
うように構成されている。
【0018】図4は前記再生・誤差信号用光検出器10
から得られるトラック誤差信号と第1欠陥用光検出器1
2と第2欠陥用光検出器14の出力信号を示す図であ
る。トラック誤差信号と、第1欠陥用光検出器12の検
出信号の変化は図2の場合と同様である。これに加え
て、第5光束LB5の集光スポットSP5が欠陥を走査
した後に、集光スポットSP5が時刻t5からt6の間
で光ディスク7の表面の欠陥を走査すると、欠陥におけ
る回折によってその出力信号が減少する。したがって、
第1欠陥用光検出器12で欠陥を検出した時刻t3か
ら、第2欠陥用光検出器14で欠陥を検出し終えた時刻
t6までの間、光ヘッドの対物レンズ6をz軸方向に関
して、t3時点の位置に固定するように制御すること
で、トラックオフセットを防止することが可能となる。
この第2の実施形態では、対物レンズ6を固定する時間
の終点を第2欠陥用光検出器14の出力に基づいて決定
しているため、第1の実施形態のようにトラック制御回
路に欠陥時間を検出するための計測回路や演算回路が不
要となり、回路構成を簡略化するとともに、高速回転す
る光ディスクへの適用が可能となる。
【0019】ここで、前記各実施形態では、第1及び第
2の折り返しミラー11,13を用いて光ディスク7の
欠陥を検出する集光スポットSP4,SP5を形成して
いるが、回折格子2の光束LB4,LBが通過する領
域で、前記光束の進行方向を変えても構わない。例え
ば、光束LB4,LB5を集光スポットSP4,SP5
と同じ位置にスポットを形成できるように、回折格子2
の光束LB4,LB5の通過する領域に別の回折格子を
設けても、実用上問題ない。また、本発明は情報記録媒
体に対する情報の記録、再生のいずれの場合でも有効で
ある。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光源の出
射光束で集光光学系の視野より外側にある光束を視野内
へ導く光学系を備え、この光学系によって少なくともト
ラック誤差信号を得る集光スポットの前に欠陥検出用の
集光スポットを配置し、この欠陥検査用の集光スポット
によりトラック制御を固定状態とすることにより、情報
記録媒体に欠陥が存在している場合に、トラック誤差信
号用の集光スポットが欠陥を走査する前に、欠陥検出用
の集光スポットが欠陥を検出し、トラック制御を固定状
態としてその位置に対物レンズが固定され、トラックオ
フセットを防止することができる。また、トラック誤差
信号を得る集光スポットの後に欠陥検出用の集光スポッ
トを配置することにより、欠陥の走査完了が検出でき、
トラック制御回路を複雑化することなくトラック制御の
固定状態を解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の光学系の構成図と光
検出器の平面図である。
【図2】図1の構成の光ヘッドの動作を説明するための
信号波形図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の光学系の構成図と光
検出器の平面図である。
【図4】図3の構成の光ヘッドの動作を説明するための
信号波形図である。
【図5】従来の光ヘッドの一例の光学系の構成図と光検
出器の平面図である。
【図6】従来の光ヘッドが媒体欠陥を走査するときの概
略図と、光検出器の平面図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 回折格子 3 コリメータレンズ 4 偏光ビームスプリッタ 5 1/4波長板 6 対物レンズ 7 光ディスク 9 シリンドリカルレンズ 10 再生・誤差信号用光検出器 10a フォーカスエラー用光検出素子 10b,10c トラックエラー用光検出素子 11 第1折り返しミラー 12 第1欠陥用光検出器 13 第2折り返しミラー 14 第2欠陥用光検出器 LB,LB1〜LB5 光束 SP1〜SP5 集光スポット RSP1〜RSP5 再集光スポット

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの出射光束を情報記録媒体の記
    録トラックへ集光し、かつ前記情報記録媒体からの反射
    光束を受光して再生・誤差信号を得る集光光学系を備え
    る光ヘッドにおいて、前記光源の出射光束で前記集光光
    学系の視野より外側にある光束を視野内へ導く光学系を
    備え、前記視野の外側にある光束を前記情報記録媒体に
    集光して前記情報記録媒体の欠陥を検出することを特徴
    とする光ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記集光光学系の視野より外側にある光
    束を視野内に導く光学系において導かれた欠陥検出用の
    光束は、前記再生・誤差信号を得る前記出射光束が前記
    情報記録媒体に集光する位置の前または前後位置に集光
    するように構成され、かつ前記欠陥検出用の光束の前記
    情報記録媒体からの反射光束の受光レベルによって前記
    情報記録媒体の欠陥を検出する手段を備えることを特徴
    とする請求項1に記載の光ヘッド。
  3. 【請求項3】 光源からの出射光束を情報記録媒体の記
    録トラックへ集光し、かつ前記情報記録媒体からの反射
    光束を受光して少なくともトラック誤差信号を得る光学
    系と、前記トラック誤差信号に基づいて前記出射光束の
    集光位置を制御するトラック制御系と、前記トラック制
    御系を固定状態とする固定手段とを備え、前記光学系
    は、前記光源からの出射光束を複数の光束に分離する手
    段と、前記複数の光束が前記情報記録媒体でそれぞれ反
    射された光束を受光する再生・誤差用光検出器とを有し
    て前記再生・誤差用光検出器の出力で前記トラック誤差
    信号を得るように構成され、前記トラック制御系を固定
    状態とする手段は、前記出射光束を分離する手段で分離
    された内の一つで前記光学系の視野より外側にある光束
    を前記出射光束が前記情報記録媒体に集光される前時点
    の位置において前記記録トラックに欠陥用の光束として
    集光し、かつ前記欠陥用の光束の反射光束を受光し、前
    記欠陥用の反射光束の受光レベルに応じて前記トラック
    制御系の制御を所定時間だけ固定状態とすることを特徴
    とする光ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記トラック制御系を固定状態とする手
    段は、前記出射光束が前記情報記録媒体に集光される後
    時点の位置において第2の欠陥用の光束を集光する手段
    と、前記後時点の位置に集光された前記第2の欠陥用の
    反射光束の受光レベルに応じて前記トラック制御系の制
    御の固定状態を解除する手段とを備えることを特徴とす
    る請求項に記載の光ヘッド。
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