JP3510439B2 - 光学的情報再生装置 - Google Patents

光学的情報再生装置

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JP3510439B2
JP3510439B2 JP35906196A JP35906196A JP3510439B2 JP 3510439 B2 JP3510439 B2 JP 3510439B2 JP 35906196 A JP35906196 A JP 35906196A JP 35906196 A JP35906196 A JP 35906196A JP 3510439 B2 JP3510439 B2 JP 3510439B2
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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、コンパクトディス
ク(CD)の上位に位置する高密度の情報記録円盤から
光学的に情報を読み取る光学的情報再生装置、特にその
トラッキングサーボに関するものである。
【0002】
【従来の技術】音楽等の情報記録再生円盤としてはCD
技術が良く知られている。CDに続いて直径12cm、
基盤厚0.6mm盤を2枚張り合わせで記憶容量4.7
〜17GBを再生出来る高密度ディスクの開発、商品化
が進められており、デジタル・バーサタイル・ディスク
(DVD)と呼ばれている。
【0003】一般に、こうしたディスクから光学的に情
報を読み取る読み取りレーザの波長をλ、読み取りレン
ズの開口数をNAとすると、集光された読み取り光スポ
ットのサイズは、λ/NAで表される。1996年に実
用化されたDVDでは、λ=0.65μm、NA=0.
6が典型例であるので、読み取り光スポットのサイズは
λ/NA=1.08μmである。これに対してDVDに
螺旋状又は同心円状に形成された情報信号トラックのピ
ット列のトラックピッチは0.74μmであり、通常の
再生速度ではトラッキングサーボは目的の精度で動作す
るから、S/N良く情報信号を再生することができる。
【0004】ところで、トラッキングサーボを行うため
にはトラッキング誤差信号の検出が必要である。この検
出例としては位相差検出法がある。具体的には、読み取
りレーザをディスク上の情報信号トラック位置に照射す
ることによって得られた反射光を4分割受光素子によっ
て受光する。この4分割受光素子は対角線状に配置され
ている一方の2受光部から出力する2検出信号を加算す
る。同様に、他方の2受光部から出力する2検出信号を
加算する。こうして2組の加算信号は位相比較器にて位
相誤差が検出される。この後、位相誤差信号から不要な
高域信号成分を除去した信号をトラッキング誤差信号と
して用いるのである。この位相差検出法を用いた従来の
光学的情報再生装置としては、図2に示すものがある
(例えば特公平6−3648号公報)。
【0005】図2は従来の光学的情報再生装置のブロッ
ク構成図である。光学的情報再生装置Aは、図2に示す
ように、4分割受光素子A〜Dを備えた光電検出器1、
光電流−電圧変換手段である加算手段2,3、波形整形
手段4,5、位相比較手段6、低域通過フィルタ(LP
F)7から構成される。aは図示せぬ光ピックアップの
再生走査方向(トラック方向)、bは図示せぬ光ディス
クの半径方向である。
【0006】次に、前記した光学的情報再生装置Aの動
作を説明する。図示せぬ光ピックアップを構成する読み
取りレーザから出射したレーザ光は周知の光学系(主に
コリメータレンズ、ハーフミラー、対物レンズ)を介し
て図示せぬ光ディスク上の情報信号トラックに照射す
る。これに応じてレーザ光が照射された情報信号トラッ
クから反射光が再び前記した光学系(主に対物レンズ、
ハーフミラー)を介して回折光とされて光電検出器1に
入光する。光電検出器1はA,B,C,Dの4つの受光
セルからなる(4分割受光素子)。加算手段2は対角位
置に配設された2つの受光セルA,Cからの出力信号を
加算した和信号(A+C)を出力する。
【0007】一方、加算手段3は対角位置に配設された
2つの受光セルB,Dからの出力信号を加算した和信号
(B+D)を出力する。トラッキング誤差がないときは
これらの和信号の間には位相誤差はないが、トラッキン
グ誤差が生じるとこれらの和信号の間には位相誤差が発
生する。ここでは受光セルA,B,C,Dからの出力信
号はA,B,C,Dと表示している。そこで、加算手段
2,3からの和信号(A+C),(B+D)をそれぞれ
波形整形手段4,5によって波形整形した後、位相比較
手段6によって位相比較し、その出力から低域通過フィ
ルタ7によって不要な高域成分を除去することによっ
て、安定したトラッキング誤差信号を得ることができ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】さて、DVDに於て、
光ピックアップの経年劣化等で収差が大きくなり、かつ
円盤も反り等で収差が大きい等、悪条件が重なると、前
述したトラッキングサーボは目的の精度で動作するのが
難かしくなる。又、前記のDVD以上にトラック密度を
上げようとすると、通常の再生速度状態に於いてもトラ
ッキングサーボは目的の精度で動作するのが困難とな
る。トラッキングサーボの精度不足はトラッキングサー
ボの検出の信号品質が不足しているのが原因であり、更
に詳しくはトラッキングサーボの検出信号S対雑音N
比、即ちS/Nが不足している為である。雑音Nの主要
因は隣トラックからのクロストーク妨害である。
【0009】そこで、本発明者はトラッキングサーボの
検出のS/N比を改善する為に、DVDに於ける典型的
なトラッキング検出法として公知の位相差検出法を主と
してその原因を調べた。その結果、DVDにおいて相対
的に短いピット即ち3T,4Tピットに於けるトラッキ
ング検出と、相対的に長いピット即ち6T〜14Tピッ
トに於けるトラッキング検出とでは、S/Nに有意差が
明らかに有る事を見つけ出した。
【0010】因みに、DVDのマスタ−クロック(チャ
ンネル周波数)fは、f=約26.16MHz、周期T
(=1/f)は、T=約38nsec、各ピットの長さ
は、3T〜14Tの範囲で規定されている。最短ピット
長は3Tピットであり、3Tピット長=0.4μm、最
長ピット長は14Tピットであり、14Tピット長=
1.87μmである。
【0011】一方、上述した構成の光学的情報再生装置
AでDVDを再生した場合、光電検出器1を構成する4
つの受光セルA〜Dからの出力信号A〜Dを全て加算し
た再生信号(RF出力,A+B+C+D)は、アイパタ
ーンと呼ばれている周知の再生出力波形となる。このア
イパターンは3T〜14Tピットをそれぞれ再生走査し
て得られたRF信号の出力を全て重ね合わせた時間対レ
ベル特性であり、各RF信号出力はゼロレベルを中心と
して正弦波状に振動する。そして、3Tピットを再生し
たRF出力レベル<4Tピットを再生したRF出力レベ
ル<5Tピットを再生したRF出力レベルの関係があ
り、また、6Tピットを再生したRF出力レベル〜14
Tピットを再生したRF出力レベルは全て同一(出力レ
ベルが頭打ちとなる)となる関係があることが知られて
いる。この関係は、3T,4Tピットは6T〜14Tピ
ットに比べて相対的に短いピット長である為、RF出力
レベルが相対的に小さくなり、この結果、相対的にS/
Nが劣るものと考えられる。なお、5Tピットは3T,
4Tピットと6T〜14Tピットとの中間的な性質をも
っている。
【0012】他方、DVDや更にこれより高密度のテス
トディスクにおいては、7T〜14TピットのRF出力
レベルを基準にした3T,4TピットのRF出力レベル
は、CDの7T〜11TピットのRF出力レベルを基準
にした3T,4TピットのRF出力レベルと比べて、相
対的に小さい。例えば、読取り光スポットのサイズにお
いて、CDは約1.73μmであるのに対してDVDは
約1.08μmであり、また、CDの3Tピット長は
0.9μm、DVDの3Tピット長は0.4μmであ
る。この結果、同じ3Tピットを再生するに要するトラ
ッキングサーボはCDよりもDVDの場合のほうが一段
と高精度が要求されることは明らかである。
【0013】さて、前述したアイパターンにおけるゼロ
クロス近辺は各ピットの前縁と後縁に対応するRF出力
が得られるところである。前述した位相差検出法や公知
のヘテロダイン検出法等の1ビームを用いるトラッキン
グ検出法の中の多くは、こうしたゼロクロス近辺のRF
出力の再生タイミングでトラッキング検出出力(トラッ
キング誤差信号)を得ている。このために、ゼロクロス
近辺のRF出力レベルが大きいほどトラッキング検出出
力のS/Nは良好となるが、相対的にRF出力レベルが
小さい3T,4Tピットでは、トラッキング検出出力は
相対的にS/Nが劣ってしまうことが推定できる。この
ことを観察したところ、有意差を持って3T,4Tピッ
ト部分ではトラッキング検出も相対的にS/Nが劣って
いることが確認された。
【0014】そこで、本発明は、トラッキングサーボに
用いられるトラッキング検出出力のS/N比を改善する
ために、前記した有意差を積極的に利用して3T,4T
ピットを再生走査して得られたトラッキング検出出力を
棄却し、トラッキング検出のS/Nが相対的に良好な6
T〜14Tピットを再生走査して得られたトラッキング
検出出力のみを、トラッキングサーボに用いられるトラ
ッキング検出出力として用いることにより、トラッキン
グサーボの検出のS/N比の改善が可能な光学的情報再
生装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し上記
目的を達成するため、本発明は次の(1)〜(3)の構
成を有する光学的情報再生装置を提供する。
【0016】(1) 図1に示すように、同心円状又は
螺旋状に情報信号トラックが多数ピット列として形成さ
れた図示せぬ光ディスクを再生走査する、再生走査子
(主に、読み取りレーザコリメータレンズ、ハーフミラ
ー、対物レンズから成るピックアップ)のトラッキング
制御に用いるためのトラッキング検出信号(位相比較手
段6から出力する位相誤差信号、トラッキング誤差信
号)を生成する光学的情報再生装置Bであって、前記ピ
ックアップが再生走査して得た再生信号(RF信号(A
+B+C+D))に基づいて、前記多数ピット列(3T
〜14Tピット)のうち、特定の長さのピット(3T,
4Tピット)を検出して得た検出信号を出力する検出手
段(3T,4Tピット部検出手段,ピット部検出手段)
11と、前記検出信号に基づいて生成されるトラッキン
グ検出信号の出力を制御するホールド手段9とを有し、
前記検出手段11からの検出信号が前記ホールド手段9
に供給されると前記トラッキング検出信号の出力を阻止
し、前記検出手段11からの検出信号が前記ホールド手
段9に供給されないと前記トラッキング検出信号の出力
を行うことを特徴とする光学的情報再生装置。
【0017】(2) 前記再生走査子(ピックアップ)
の光源波長をλ、集光レンズ開口数をNA、再生光スポ
ットの大きさをλ/NA、とすると、前記検出手段で検
出される特定の長さのピットは、λ/NAの0.4倍以
上0.5倍以下のピットとしたことを特徴とする請求項
1記載の光学的情報再生装置。例えば、DVDに於いて
再生光スポットの大きさλ/NAは、1.08μmであ
る。DVDの最短ピットである3Tピットの長さは0.
4μmであり、これは再生光スポットの大きさの0.3
7倍である。DVDの4Tピットの長さは0.53μm
であり、これは再生光スポットの大きさの0.49倍で
ある。これらの再生波形の観察より、トラッキング検出
出力を通過させる、通過させないの境目は再生光スポッ
トの大きさの0.4〜0.5倍に置くことが見いだされ
た。この倍率の数値は光スポットの大きさで正規化され
ているので、今回DVDシステムに於いて観察した結果
は、これ以外のシステムに於いても、倍率の数値として
はこのまま適用出来る。
【0018】(3) 前記光ディスクに記録すべき情報
信号を生成するのに用いられるチャンネル周波数をf、
チャンネル周波数fの周期をT、情報信号トラックを構
成する多数ピットの長さの範囲を3T〜14T、とする
と、前記特定の長さのピットは、4T以下のピットであ
ることを特徴とする請求項1又は2記載の光学的情報再
生装置。
【0019】本発明の光学的情報再生装置の作用は次の
通りである。例えば、トラッキング検出回路は公知の位
相差検出法や公知のヘテロダイン検出法等の1ビームを
用いるトラッキング検出法にて知られている回路を用
い、3T〜14Tの全てのピットに対応してトラッキン
グ検出信号を出力する。3T,4Tピット検出回路は再
生信号の中から3T,4Tピット部分のみを検出する。
この3T,4Tピットに対応したパルスを用いて、この
時間、トラッキング検出回路の出力を棄却する回路は例
えばアナログ電子スイッチを用いた公知の回路技術で構
成出来、本発明の狙いである3T,4Tピットに於ける
トラッキング検出出力の通過を阻止し、5T〜14Tピ
ットに於けるトラッキング検出出力のみを用いる動作を
行う。以上の動作に依り、相対的に検出S/Nが劣って
いるトラッキング検出部分を棄却した結果、本発明に依
って得られたトラッキング検出信号は、従来例と比べ
て、S/Nを向上することができる。
【0020】
【発明の実施の態様】以下、本発明の光学的情報再生装
置につき、図1、図3を用いて説明する。図1は本発明
の光学的情報再生装置の一実施例ブロック構成図、図3
は本発明の光学的情報再生装置の動作を説明するための
図である。
【0021】本発明の光学的情報再生装置は、大略、後
述するように、公知の位相差検出法や時間差検出法等の
1ビームを用いるトラッキング検出法にて知られている
回路(前述した図2に示した光学的情報再生装置)A
と、3T,4Tピット検出回路(3T,4Tピット部検
出手段)11と、3T,4Tピットを再生走査して得ら
れたトラッキング検出出力のタイミングに対応させてト
ラッキング検出回路の出力を棄却する回路(ホールド手
段)9とを用いて、3T,4Tピットを再生走査して得
られた相対的に低S/Nのトラッキング検出出力を検出
した場合は、このトラッキング検出出力を出力せずに、
直前に検出した5T〜14Tピットを再生走査して得ら
れた相対的に高S/Nのトラッキング検出出力を継続出
力するように構成したものである。
【0022】本発明の光学的情報再生装置Bは、図1に
示すように、前述した図2に示した光学的情報再生装置
Aの構成中、位相比較手段6と低域通過フィルタ(LP
F)7との間に、遅延手段8とホールド手段9とを縦続
接続したものを介挿接続すると共に、このホールド手段
9の入力側に、波形整形手段10とピット部検出手段1
1とを縦続接続したものを接続するものと同一構成のも
のである。
【0023】即ち、光学的情報再生装置Bは、図1に示
すように、4分割受光素子A〜Dを備えた光電検出器
1、光電流−電圧変換手段である加算手段2,3、波形
整形手段4,5,10、位相比較手段6、低域通過フィ
ルタ(LPF)7、遅延手段8、ホールド手段9、3
T,4Tピット部検出手段(ピット部検出手段)11か
ら構成される。aは図示せぬ光ピックアップの再生走査
方向(トラック方向)、bは図示せぬ光ディスクの半径
方向である。
【0024】次に、上述した光学的情報再生装置Bの動
作を説明する。図示せぬ光ピックアップを構成する読み
取りレーザから出射したレーザ光は周知の光学系(主に
コリメータレンズ、ハーフミラー、対物レンズ)を介し
て図示せぬDVD上の情報信号トラックに照射する。こ
れに応じてレーザ光が照射された情報信号トラックから
反射光が再び前記した光学系(主に対物レンズ、ハーフ
ミラー)を介して回折光とされて光電検出器1に入光す
る。光電検出器1はA,B,C,Dの4つの受光セルか
らなる(4分割受光素子)。加算手段2は対角位置に配
設された2つの受光セルA,Cからの出力信号を加算し
た和信号(A+C)を出力する。
【0025】一方、加算手段3は対角位置に配設された
2つの受光セルB,Dからの出力信号を加算した和信号
(B+D)を出力する。トラッキング誤差がないときは
これらの和信号の間には位相差はないが、トラッキング
誤差が生じるとこれらの和信号の間には位相差が発生す
る。そこで、加算手段2,3からの和信号(A+C),
(B+D)をそれぞれ波形整形手段4,5によって波形
整形した後、位相比較手段6によって位相比較した位相
比較信号を遅延手段8に供給する。
【0026】この遅延手段8は位相比較手段6からホー
ルド手段9へ出力する位相比較信号(即ち、3T〜14
Tピットの前縁と後縁の2ヶ所をそれぞれ検出して得た
パルス)と、ピット部検出手段11からホールド手段9
へ出力する(3T,4Tピットのみを検出した)検出信
号とのタイミングを合わせるために設けられている。後
述するように、遅延手段8は4Tピットを検出するに要
するマスタ−クロックfの5クロック分の時間Tb(図
3(C)に図示)と等しい遅延時間をもって位相比較手
段6から出力する位相比較信号を遅延出力するのであ
る。このように、遅延手段8を用いて、5クロック分の
時間だけ位相比較手段6の出力を遅延させるのである
が、5クロック時間の遅延はトラッキングサ−ボの遅れ
時間の観点からは実用上全く差し支え無い程のものであ
る。
【0027】前記したホールド手段9は、周知のサンプ
ルホールド回路から構成されており、ピット部検出手段
11から検出信号が供給されない期間は、遅延手段8を
介して位相比較手段6から出力されかつ5T遅延した位
相比較信号を低域通過フィルタ7へ出力し、一方、その
検出信号が供給されている期間(3T,4Tピット検出
期間)には、遅延手段8を介して位相比較手段6から出
力されかつ5T遅延した位相比較信号を低域通過フィル
タ7へ出力せずに(3T,4Tピットを検出して得た位
相比較信号を出力せずに)、この代わりに、直前の5T
〜14Tピットを再生走査して得られかつホールドされ
ていた位相比較信号(5T〜14Tピットを検出して得
た位相比較信号)を低域通過フィルタ7へ出力するので
ある。これによって、ホールド手段9は常時S/Nの良
い位相比較信号を低域通過フィルタ7へ出力することが
でき、この結果、低域通過フィルタ7はS/Nの良いト
ラッキング誤差信号を出力できるのである。
【0028】次に、前記した波形整形手段10及びピッ
ト部検出手段11について説明する。前記した光学的情
報再生装置Bは1T(1クロック周期)が約38nse
cのマスタ−クロック(即ち、DVDのマスタ−クロッ
クf=約26.16MHz)を発生する図示せぬマスタ
−クロック発生回路を備えている。このマスタ−クロッ
ク発生回路から出力するマスタ−クロックfはピット部
検出手段11へ出力される(図3(A)に図示)。一
方、前記した光電検出器1の4分割受光素子A〜Dから
の出力信号を全て加算したRF信号(A+B+C+D)
は波形整形手段10へ出力され、ここで矩形パルス状に
波形整形された後ピット部検出手段11へ出力される。
【0029】当然のことながら、波形整形手段10から
出力するパルスは前述したマスタ−クロックfと位相ず
れを有した関係にある。この状態において、ピット部検
出手段11は次のように、3Tピット、3Tピットの各
検出を行うのである。即ち、図示せぬ読み取りレーザ光
をDVD上の情報信号トラックのミラー(反射部)〜3
Tピット〜ミラー(反射部)と連続に照射して得た波形
整形手段10からの出力パルスは、図3(B)に示すよ
うに、「1」レベル(ミラー,反射部)から「0」レベ
ル(3Tピットの前縁)への立ち下がり変化は、ピット
部検出手段11において、マスタ−クロックfのクロッ
ク1の立上がりに同期して検出される。これに続く
「0」レベル(3Tピットの後縁)から「1」レベル
(ミラー)への立ち上がり変化は、マスタ−クロックf
のクロック4の立上がりに同期して検出されるのであ
る。従って、ピット部検出手段11における3Tピット
の検出にはマスタ−クロックfの4周期分の時間Taが
必要である。
【0030】同様に、読み取りレーザ光を情報信号トラ
ックのミラー(反射部)〜4Tピット〜ミラー(反射
部)と連続に照射して得た波形整形手段10からの出力
パルスは、図3(C)に示すように、「1」レベル(ミ
ラー)から「0」レベル(4Tピットの前縁)への立ち
下がり変化は、マスタ−クロックfのクロック1の立上
がりに同期して検出される。これに続く「0」レベル
(4Tピットの後縁)から「1」レベル(ミラー)への
立ち上がり変化は、マスタ−クロックfのクロック5の
立上がりに同期して検出されるのである。従って、ピッ
ト部検出手段11における4Tピットの検出にはマスタ
−クロックfの5周期分の時間Tbが必要である。
【0031】この結果、ピット部検出手段11は3T,
4Tピットを検出して得た検出信号をホールド手段9に
出力するのである。上述したように、本発明の光学的情
報再生装置は、3T,4Tピットを再生走査して得られ
た相対的に低S/Nのトラッキング検出出力を検出した
場合は、このトラッキング検出出力を出力せずに、直前
に検出した5T〜14Tピットを再生走査して得られた
相対的に高S/Nのトラッキング検出出力を継続出力す
ることができるのである。なお、本実施例の光ディスク
のピット寸法及び読取り光スポットのサイズ等のパラメ
ーターにおいては、3T,4Tピットの検出出力を用い
ない構成としたが、本発明はこれに限定されることはな
く、必要に応じて、3T〜5Tピットの検出出力を用い
ない構成としても良いことは勿論である。なお、上述し
た本発明の実施例においてはDVDを例として説明した
が、本発明はDVDよりも更に高密度なディスクの再生
にも適用可能であることは言うまでもない。
【0032】
【発明の効果】以上で述べたように、本発明は主として
クロスト−ク妨害に対して相対的にS/Nが劣る特定の
長さのピット(3T,4Tピット)からのトラッキング
検出信号を出力せずに、耐クロスト−ク妨害の高S/N
である特定の長さのピット以外のピット(5T〜14T
ピット)からのトラッキング検出信号を用いるので、隣
接トラックからのクロスト−ク妨害に対して強いトラッ
キング検出を提供出来る。また、この利点を用いて、D
VDに於て、光ピックアップの経年劣化等で収差が大き
くなり、かつディスクも反り等で収差が大きい等、悪条
件が重なった時にでも従来よりも高精度でトラッキング
するのに好適な光学的情報再生装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学的情報再生装置の一実施例ブロッ
ク構成図である。
【図2】従来の光学的情報再生装置のブロック構成図で
ある。
【図3】本発明の光学的情報再生装置の動作を説明する
ための図である。
【符号の説明】
6 位相比較手段 9 ホールド手段 11 3T,4Tピット部検出手段、ピット部検出手段
(検出手段) A,B 光学的情報再生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/09 G11B 7/007 G11B 7/24 563

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同心円状又は螺旋状に情報信号トラックが
    多数ピット列として形成された光ディスクを再生走査す
    る、再生走査子のトラッキング制御に用いるためのトラ
    ッキング検出信号を生成する光学的情報再生装置であっ
    て、 前記ピックアップが再生走査して得た再生信号に基づい
    て、前記多数ピット列のうち、特定の長さのピットを検
    出して得た検出信号を出力する検出手段と、 前記検出信号に基づいて生成されるトラッキング検出信
    号の出力を制御するホールド手段とを有し、 前記検出手段からの検出信号が前記ホールド手段に供給
    されると前記トラッキング検出信号の出力を阻止し、前
    記検出手段からの検出信号が前記ホールド手段に供給さ
    れないと前記トラッキング検出信号の出力を行うことを
    特徴とする光学的情報再生装置。
  2. 【請求項2】前記再生走査子の光源波長をλ、集光レン
    ズ開口数をNA、再生光スポットの大きさをλ/NA、
    とすると、 前記検出手段で検出される特定の長さのピットは、λ/
    NAの0.4倍以上0.5倍以下のピットとしたことを
    特徴とする請求項1記載の光学的情報再生装置。
  3. 【請求項3】前記光ディスクに記録すべき情報信号を生
    成するのに用いられるチャンネル周波数をf、チャンネ
    ル周波数fの周期をT、情報信号トラックを構成する多
    数ピットの長さの範囲を3T〜14T、とすると、 前記特定の長さのピットは、4T以下のピットであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の光学的情報再生装
    置。
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