JP3082758B2 - 記録再生装置 - Google Patents

記録再生装置

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JP3082758B2
JP3082758B2 JP11008787A JP878799A JP3082758B2 JP 3082758 B2 JP3082758 B2 JP 3082758B2 JP 11008787 A JP11008787 A JP 11008787A JP 878799 A JP878799 A JP 878799A JP 3082758 B2 JP3082758 B2 JP 3082758B2
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俊昭 樫原
美恵子 古川
理恵 児島
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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、コンピュータシス
テムの記憶部として活用されている高密度情報記録可能
な光ディスクなどの情報記録担体に情報を記録・再生す
る記録再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュータシステムの情報の記
憶部として、光ディスクを用いた記録再生装置の改善が
進められている。とくに小型化のため光ディスクの高密
度記録の要望が大きい。この光ディスクに高密度記録を
行う場合、記録レーザー光の波長と記録レンズの開口数
(以降NAと記す)とで制限される物理的な回折限界ま
でしか記録スポットを絞りこむことができず、記録密度
に限界がある。記録密度を向上させるために従来、記録
レーザー波長の少しでも短いものや、NAの大きいレン
ズが用いられてきた。また超解像の原理を用い集束スポ
ットのエアリーディスクの0次部分の大きさを小さくす
る方法が試みられている。図10に従来の実施例を示
す。図10(a)に示す記録用集束レンズ36により焦
点面に形成されるスポットの形状は、レンズ36への入
射光束中、光軸上に光遮蔽物37を置きレンズ周辺部の
光強度を中心部に比べて大きくすると図10(b)に示
すような強度分布のスポットが得られる。光遮蔽物37
のある場合の0次光強度分布40(エアリーディスク)
はない場合の強度分布38に比べて幅(スポット径)を
小さくすることができる。しかしながら1次光の分布は
遮蔽物37のない場合の強度分布39に比べて強度分布
41に示すように強度が増大する。その結果記録密度は
エアリーディスク径が小さくなった分、向上できるが、
1次光強度が増大する分、隣接トラックに対するクロス
トークが増大する。また図11に他の従来例を示す。特
開昭57−105828号で提案されている光ディスク
上の案内溝の構造をV字状にし、個々の溝の斜面を記録
領域として記録密度を上げる方法である。V字状の連続
した溝を形成する方法には、金属盤上に機械的に溝を刻
むやり方がある。しかしながらこの方法では高精度かつ
高切削性を有する金属盤が要求され、またトラックアド
レスなどを記録することは困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】記録密度を向上させる
ためには記録スポットサイズを小さくすること、または
記録トラックピッチを詰めることが必要である。しかし
ながら従来の方法では記録密度を上げようとするとクロ
ストークが発生したり、生産性に課題を有している。本
発明では記録レーザー波長を従来より短波長化したり、
記録レンズのNAを大きくすることなく従来より記録ト
ラックピッチを詰めることができ、かつクロストークを
実用レベルまで抑えて情報信号を記録再生可能な記録再
生装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基板と、基板上に形成された螺旋状の凹凸
構造のトラッキングガイドと、光学的情報を記録可能で
あって、トラッキングガイドを有する面に形成した記録
層と、トラッキングガイドの凹(または凸)構造を凸
(または凹)構造に反転させる不連続部とを具備する情
報記録担体に記録再生用の光束を集束させ情報の記録あ
るいは再生を行う記録再生装置であって、各々2つの光
検出器から成り、情報記録担体からの反射回折光のファ
ーフィールド分布のうち、0次と+1次との重なりの干
渉光を検出する第1の光検出部と、0次と−1次との重
なりの干渉光を検出する第2の光検出部とを有する光検
出手段と、情報記録担体の回転1周毎に回転同期させて
切り換え信号を出力する同期信号出力手段と、同期信号
出力手段が出力する切換信号によって第1,第2の光検
出部の出力の内どちらかに切り換える切換手段とを備
、基板上のトラッキングガイドの境界を含む領域の記
録層に、トラッキングガイドの凹凸構造の段差を保持し
た状態で光学的情報を記録することを特徴とする記録再
生装置である。
【0005】この構成により、トラッキングガイドのエ
ッジの方向により、0次と+1次との重なりの干渉光が
明るくなっても、0次と−1次との重なりの干渉光が明
るくなっても、極性切換スイッチにより適正な信号を検
出することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の記録再
生装置は、基板と、前記基板上に形成された螺旋状の凹
凸構造のトラッキングガイドと、光学的情報を記録可能
であって、前記トラッキングガイドを有する面に形成し
た記録層と、前記トラッキングガイドの凹(または凸)
構造を凸(または凹)構造に反転させる不連続部とを具
備する情報記録担体に記録再生用の光束を集束させ情報
の記録あるいは再生を行う記録再生装置であって、各々
2つの光検出器から成り、情報記録担体からの反射回折
光のファーフィールド分布のうち、0次と+1次との重
なりの干渉光を検出する第1の光検出部と、0次と−1
次との重なりの干渉光を検出する第2の光検出部とを有
する光検出手段と、情報記録担体の回転1周毎に回転同
期させて切り換え信号を出力する同期信号出力手段と、
同期信号出力手段が出力する切換信号によって第1,第
2の光検出部の出力の内どちらかに切り換える切換手段
とを備え、前記基板上の前記トラッキングガイドの境界
を含む領域の前記記録層に、前記トラッキングガイドの
凹凸構造の段差を保持した状態で前記光学的情報を記録
することを特徴とするもので、トラッキングガイドのエ
ッジの方向により、0次と+1次との重なりの干渉光が
明るくなっても、逆に0次と−1次との重なりの干渉光
が明るくなっても、極性切換スイッチにより適正な信号
を検出することができる。
【0007】また、請求項2に記載のものは、その中で
も、光検出手段は、第1,第2それぞれの光検出部を構
成する2つの光検出器出力を合算する第1、第2の加算
器と、同じく第1,第2それぞれの光検出部を構成する
2つの光検出器出力を差分する第1,第2の減算器とを
備え、かつ、切換手段は、第1の加算器出力、第1の減
算器出力の2出力か、第2の加算器出力、第2の減算器
出力の2出力かのどちらかに切り換えることを特徴とす
るもので、さらに、請求項3に記載のものは、特に、切
換手段は、第1、第2の加算器出力を、情報記録担体に
記録された情報を構成するRF信号として出力し、か
つ、第1、第2の減算器出力を、情報記録担体に記録再
生用の光束をトラッキングさせるトラッキングサーボ信
号として出力することを特徴とするもので、0次と+1
次(あるいは−1次)の重なりを検出する光検出部の光
検出器2出力のみで和・差をとることで、情報検出する
RF信号およびトラッキングサーボ信号を適正に検出す
ることができる。
【0008】(実施の形態1)まず、記録に関する説明
を行う。一般に記録に際しては、通常、記録層は記録ガ
ンマ特性(記録パワーに対する記録物質の変化の立ち上
がり部分)を有しており所定以上の強度の光が投入され
ないと記録が開始されないという性質を有している。し
たがって、光ディスク面上でガウス分布に近い強度分布
を有する光束の記録スポットを用いて、その強度分布の
一部で、記録層のガンマ特性に応じた書き込みが可能な
ため、記録スポットサイズ以上の分解能で光学的記録と
しての記録ピットを形成することができる。しかしなが
ら光ディスク面上から信号読みだしを行う場合は、再生
のための光束のスポットが照射される領域からその強度
分布に応じて回折光による記録情報が再生される。した
がって、微小なピットを、記録することはできるが、記
録と同じ強度分布を有する光束による再生スポットで再
生すると大きなクロストークを生じてしまう。そこで本
発明は、記録再生に従来と同じ強度分布のスポットを用
い、光ディスク面上のトラッキングガイドの境界に光束
を照射させ、記録再生することにより反射回折光に、情
報再生トラックと隣接トラックとの間で、空間的に異な
る方向に強度分布を持たせ、クロストークを大幅に低減
させている。
【0009】すなわち光の波長オーダーの凹凸構造を有
する反射面または位相構造を有する光透過性物体に光を
入射させると、反射光または透過光は構造により回折,
干渉をおこす。とくにトラッキングガイドの境界部分の
ように段差部を光スポットが横切る場合、段差の形状お
よび高さにより、種々の方向への回折を起こす。この段
差の高さを適切に選ぶことによって光束による光スポッ
トの進行方向に対する段差の方向すなわち段差が正の段
差の場合と負の段差の場合とに対応して、回折方向が入
射光束方向に対して互いに反対方向に振れる。正の段差
と負の段差を有する領域を互いに隣接した記録領域とす
ることによって回折方向を異なった方向にすることがで
きる。そこでトラッキングガイドの両側の境界では段差
が方向が反対であるので各々の回折方向に光検出器を配
置することによって隣接トラック間を詰めた場合でも、
クロストークの少ない高品位な、信号記録再生を行うこ
とができる。
【0010】本発明の記録再生装置に使用する平板状情
報記録担体の参考例を図1に示す。いわゆる案内溝であ
るトラッキングガイド2および隣接のトラッキングガイ
ド2間に設けられる隔離帯であるランド部の幅をほぼ等
しく形成した平板状基板1に、トラッキングガイド2の
左右の各々の境界にあるエッジ5,6を中心として情報
信号4を記録層3に記録した光ディスクの部分の状態を
示す。この情報信号4を再生するために光束を照射して
得られる再生信号情報は、記録層3が相変化型や穴あけ
型の場合、回折光の強度変化となって現れ、光磁気膜の
場合には偏光面の回転となって現れる。
【0011】トラッキングガイド2のエッジ5,6に集
光したレーザー光を照射したときエッジ5,6により光
が回折,干渉し、ファーフィールド分布がどのようにな
るかをまず求める。図2にトラッキングガイド2のエッ
ジ6に記録再生スポットをレンズ7を介して照射したと
きのニアフィールド(ディスク面上)の座標系(x,
y)およびファーフィールド(レンズ面)の座標系
(x,y)を示す。x=x0,y=0における振幅反射
率をr(x,x0)とすると、 r(x,x0)=u(x−x0)exp[ikG(x)]……(1) G(x)=2hのとき|x|≦a/2 G(x)=0のとき|x|>a/2 と表せる。ただし、u(x)はディスク面上でのスポッ
トの振幅分布、hは溝深さ、aは溝幅、k=2π/λを
表す。
【0012】θ方向のファーフィールド回折光振幅は
【0013】
【数1】
【0014】と表せる。ここで記録再生レンズの焦点距
離をf、開口数をNAとすると、X=f・sinθとな
り(数1)は
【0015】
【数2】
【0016】となる。
【0017】ただし、a1=(−x0−a/2)kNA,
a2=(−x0+a/2)kNAであり、強度分布は(数
2)の絶対値の2乗、|R(x/f,x0)|2で求める
ことができる。図3にその計算結果を示す。右側のエッ
ジ6にスポットがあるとき、ファーフィールド分布は図
3(b)のAのようになり、左側のエッジ5にスポット
があるときはファーフィールド分布は図3(b)のBの
ようになる。入射光軸に対する強度分布の変化量は、矩
形溝の場合光学的溝深さがλ/8のときに最大になるこ
とがわかる。右側のエッジ6および左側のエッジ5をス
ポットがトレースしたときに各々回折光強度が最大にな
る位置に2個の光検出器を配置しておけばそれぞれの部
分からの情報を十分分離して検出することができる。図
3(c)は光検出器(A1),(A2)がエッジ6用、光
検出器(B1),(B2)はエッジ5用に配置した例であ
る。この再生信号情報は、記録層が相変化型や穴あけ型
の場合、回折光の強度変化となって現れ、光磁気膜の場
合には偏光面の回転となって現れる。レーザーカッティ
ングマシンでフォトレジストを塗布したガラス原盤に溝
を記録する場合、溝エッジ部分は完全な矩形にはならず
必ず傾斜を持つ。傾斜を持つ場合溝深さは、矩形の場合
に比べ見かけ上浅くなったと同じ結果になる。したがっ
て、溝エッジの傾斜がついてゆくに従って、溝深さを少
し深くすることが望ましい。
【0018】また、記録層にとっては溝エッジがシャー
プに立っているより傾斜を持っている方が、耐環境性,
繰り返し記録消去特性などの面から考えて望ましい。1
本の溝につき、エッジは2個あり、トラッキングする場
合、両方のエッジを追従するためには、たとえば、図4
に示すように、1周ごとに隣接エッジにスポットをジャ
ンプさせる必要がある。そうすることによってディスク
面内の全エッジをトレースすることが可能である。1周
ごとに隣接エッジへジャンプさせないで全エッジをトレ
ースできるようにするには、図5(a)に斜線部分が凹
条、白紙部分が凸条として示すように、1周ごとにフォ
トレジスト原盤製作時に、溝の極性すなわちトラッキン
グガイド2が凹から凸条になるように変えてやればよ
い。そのためにはカッティングレーザー光を原盤1回転
ごとにオン,オフを繰り返せば、情報記録再生記録ビー
ムにとってディスク1回転ごとに極性の異なるスパイラ
ル状のエッジを得ることができる。その極性変換部分に
不連続部8が発生する。図5(b)にはその極性切替区
間の拡大図を示す。溝の左側のエッジ5を追従していた
スポット9はトラッキングガイド2の極性切替区間であ
る不連続部8を経て溝の右側のエッジ6を追従する。
【0019】図6に、本発明の記録再生装置の実施の形
態1の構成ブロック図を示す。構成要素として、レーザ
ーの発生手段としてのレーザー発生手段(図示せず)か
らのレーザー光11が入力されるビームスプリッタ2
2、そのビームスプリッタ22を透過したレーザー光1
2が入力し光ディスクの平板状基板1の前述した光情報
を記録再生するトラック23にレーザー光13の光束を
集束してスポットとして照射するレンズ7、トラック2
3に記録された光情報により反射した回折光がレンズ7
を介して、ビームスプリッタ22で反射し、再生情報を
含む回折光としてレーザー光14が入力する光検出器1
8,19,20,21、この光検出器18,19,2
0,21の出力を入力とする差動アンプ24,25、お
よび加算アンプ27,28、これらのアンプの出力を選
択して出力する極性切り換えスイッチ26とを有するも
のである。その構成要素の関連動作を説明する。
【0020】レーザー光11はビームスプリッタ22、
記録再生用のレンズ7を通り記録層3が形成されている
トラック23に集光される。記録層3で反射された光束
はファーフィールド面上に配置した光検出器18,1
9,20,21に入射する。光スポットがトラッキング
ガイド2のエッジ5,6のどちらに位置するかによって
ファーフィールド内の光強度分布が大きく変化すること
は、すでに図3により説明した。そのため、たとえば右
側のエッジ5を追従するためには再生レンズの開口に対
して光検出器18,19を用い、左側のエッジ6を追従
するためには光検出器20,21の出力信号を用いる。
光検出器18,19からの出力を減算器24、光検出器
20,21の出力信号を減算器25につなぎ、トラッキ
ング信号を得ることができる。トラッキングガイド2の
エッジのいずれの側を追従させるかによりトラッキング
の極性切替スイッチ26にて極性を切り替える。またR
F信号は光検出器出力を加算器27,28で加算するこ
とにより得る。これもいずれのエッジを追従するかによ
って極性切替スイッチ26により切替を行う。
【0021】つぎにトラッキングディテクターおよびト
ラッキング極性切り替えについて説明する。溝の光学的
深さがおよそλ/8のとき溝の左右のエッジからの回折
光の偏りが最も大きくなることは図3に示すようにすで
に述べた。光ディスクからの反射回折光のファーフィー
ルド分布は図7に示すように、0次光(15),+1次
光(16),−1次光(17)の重なりの干渉結果とな
って再生レンズ面上に光検出器18,19,20,21
の位置との関係が図のように現れる。トラッキングガイ
ド21の溝の右側エッジを追従するか、左側エッジを追
従するかによって0次と+1次の重なりが明るくなった
り、0次と−1次の重なりが明るくなったりする。たと
えば、溝の右側のエッジ5を追従するためには再生レン
ズの開口に対してトラッキング検出器18,19を配置
し、左側のエッジ6を追従するためにはトラッキング検
出器20,21を配置する。図6のようにトラッキング
検出器からの出力を差動アンプ24,25につなぎ、極
性切替スイッチ26にてディスク1回転ごとに図5の不
連続部8にてトラッキング極性を切り替える。極性切替
スイッチ26の切替信号はディスク1周ごとにでる回転
同期信号などによって得られる。RF信号は検出器1
8,19の加算信号または検出器20,21の加算信号
によって得られる。トラッキングガイド2の溝幅と残り
の隣接トラッキングガイド2との隔離帯であるランド部
の幅をほぼ1:1に設定すればトラックピッチを最も詰
めることができる。記録トラックピッチを1μm〜0.
8μmに詰めた場合でもクロストークを、データ情報の
再生に必要な−25dB程度以下に低減することができ
る。
【0022】つぎに幅が1μm程度か、またはそれ以上
の幅の広い溝を形成する手段についてのべる。通常のガ
ウス分布をした集束スポットのピークパワーを上げ強度
分布の裾野のあたりで広溝を形成するか、または、集光
スポットの絞れ方を悪くし、ガウス分布の裾野を広げ広
溝を形成する方法などがある。しかし、これらの方法で
は、フォトレジストが、感光される部分以外にも広がっ
たレーザービームが照射され、いわゆるかぶりを生じ
て、本来露光されてはいけない領域のフォトレジストが
膜減りを起こしてしまう。図8(a)に示すように集光
スポットが通常のガウスビーム29では隣接領域への影
響が非常に大きい。本発明での方法のように複数の集光
スポットを合成すれば台形状の強度分布30を得ること
ができる。複数のスポットを合成するための一実施例を
図8(b)に示す。偏光ビームスプリッター31に、互
いに直交する2本のビームを入射させれば記録レンズ3
2の焦点面に、合成された強度分布30スポットが得ら
れる。強度分布の形状は、2つのビームの互いになす角
θを変えることによりコントロールできる。台形状の裾
の広がりの小さいスポットを用いることによりかぶりの
少ない高品位な広溝を形成することができる。2個のビ
ームを合成するのは空間的であっても時間的であっても
いずれでもよい。
【0023】記録トラックの識別を行うためにはトラッ
クアドレスを記録しておく必要がある。その記録方法の
一実施例について説明する。2個のビームを照射して広
溝記録を行う際、図9(a)に示すように、一方のビー
ムをオフにしておき、他方のビームをオン,オフすれば
アドレス情報に対応したピット33を形成することがで
きる。図9(b)には、一方のビームはオンのままで他
方のビームをオン,オフした場合のアドレス情報34の
記録の仕方を示す。以上は溝の右側エッジと左側エッジ
に個別のアドレスを付ける場合である。溝の右側エッジ
をたとえば偶数アドレスとし左側エッジを奇数アドレス
としておけば、図9(c)に示すように、1組で1つの
代表アドレス35で表すことができる。代表アドレスに
対してトラッキング極性を正にすれば、代表アドレス+
1番地となり、負にすれば代表アドレスと同じアドレス
になり、左右の溝エッジに対応したアドレスの読みだし
ができる。
【0024】なお、本発明によればトラッキングガイド
2の隣接するエッジの記録層に光情報を記録再生するこ
とができるので、複数の光検出器を配置して、隣接する
エッジからの記録再生を同時に行うことができる。また
エッジの段差方向が途中で変化しても、前述のように2
個の光検出器を1組で構成することにより、隣接する全
てのエッジ情報を検出することができる。
【0025】また、一般に光ディスクのトラッキングガ
イド、いわゆる案内溝を形成するには、ガラス原盤に感
光性フォトレジストをスピンナーで塗布し、プリベーク
を行った後、アルゴンレーザーまたはHe−Cdレーザ
ー光などを集束させて露光,記録を行う。その後現像工
程を経て案内溝が形成する。そこから金属スタンパーを
作成しさらにポリカーボネート,PMMAなどの樹脂で
複製ディスクを作る。その上に記録層を形成する。この
記録層は熱磁気記録材料はもちろんのこと、変形または
溶融蒸発により反射率または透過率の変化を生じる材料
や、相変化型,穴あき型,色素材料などの記録材料を用
いて、記録再生または消去を行うことで同様の効果を有
することは言うまでもない。
【0026】
【発明の効果】このように、本発明によれば、トラッキ
ングガイドのエッジの方向により、0次と+1次との重
なりの干渉光が明るくなっても、逆に0次と−1次との
重なりの干渉光が明るくなっても、極性切換スイッチに
より適正な信号を検出することができるという優れた効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の記録再生装置に使用可能な光ディスク
の一例の部分断面図
【図2】同、光ディスク面への光束の照射を示す状態図
【図3】(a)は異なる段差方向への光束照射を示す状
態図 (b)は光束による回折光のファーフィールド強度分布
を示すグラフ (c)は光検出器の配置を示す正面図
【図4】同光ディスク上のトラッキングガイドの形状を
示す概念図
【図5】(a)は光ディスク上のトラッキングガイドの
形状を示す上面図 (b)は光ディスク上のトラッキングガイドの不連続部
の拡大部分を示す上面図
【図6】本発明の実施の形態1の記録再生装置の構成ブ
ロック図
【図7】同、光検出器の配置状態を示す上面図
【図8】(a)は光ディスクの案内溝と露光用の光ビー
ムの強度分布との関連を示す状態図 (b)は複数ビームによる露光を示す概念図 (c)は露光ビームの強度分布を示すグラフ
【図9】光ディスクの記録層の情報記録状態を示す状態
【図10】(a)は光ディスクへの光束の状態を示す状
態図 (b)は光束による強度分布を示すグラフ
【図11】光ディスクへの情報記録状態を示す部分断面
【符号の説明】
15 ファーフィールド分布0次光 16 ファーフィールド分布+1次光 17 ファーフィールド分布−1次光 18,19,20,21 光検出器 22 ビームスプリッタ 24,25 差動アンプ 26 極性切換スイッチ 27,28 加算アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−198446(JP,A) 特開 昭62−177732(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/00 - 7/013 G11B 7/09 - 7/10 G11B 7/12 - 7/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、前記基板上に形成された螺旋状
    の凹凸構造のトラッキングガイドと、光学的情報を記録
    可能であって、前記トラッキングガイドを有する面に形
    成した記録層と、前記トラッキングガイドの凹(または
    凸)構造を凸(または凹)構造に反転させる不連続部と
    を具備する情報記録担体に記録再生用の光束を集束させ
    情報の記録あるいは再生を行う記録再生装置であって、 各々2つの光検出器から成り、情報記録担体からの反射
    回折光のファーフィールド分布のうち、0次と+1次と
    の重なりの干渉光を検出する第1の光検出部と、0次と
    −1次との重なりの干渉光を検出する第2の光検出部と
    を有する光検出手段と、情報記録担体の回転1周毎に回
    転同期させて切り換え信号を出力する同期信号出力手段
    と、前記同期信号出力手段が出力する切換信号によって
    前記第1,第2の光検出部の出力の内どちらかに切り換
    える切換手段とを備え、前記基板上の前記トラッキング
    ガイドの境界を含む領域の前記記録層に、前記トラッキ
    ングガイドの凹凸構造の段差を保持した状態で前記光学
    的情報を記録することを特徴とする記録再生装置。
  2. 【請求項2】 光検出手段は、第1,第2それぞれの光
    検出部を構成する2つの光検出器出力を合算する第1,
    第2の加算器と、同じく第1,第2それぞれの光検出部
    を構成する2つの光検出器出力を差分する第1,第2の
    減算器とを備え、かつ、切換手段は、前記第1の加算器
    出力、前記第1の減算器出力の2出力か、前記第2の加
    算器出力、前記第2の減算器出力の2出力かのどちらか
    に切り換えることを特徴とする請求項1記載の記録再生
    装置。
  3. 【請求項3】 切換手段は、前記第1、第2の加算器出
    力を、情報記録担体に記録された情報を構成するRF信
    号として出力し、かつ、前記第1、第2の減算器出力
    を、情報記録担体に記録再生用の光束をトラッキングさ
    せるトラッキングサーボとして出力することを特徴とす
    る請求項2記載の記録再生装置。
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