JP4289234B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

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本発明は、光ディスクをドライブして情報の記録または再生を行う光ディスク装置において、記録面の反射率の異なる複数種類の光ディスクのフォーカスサーボ引込制御が可能となるようにしたもので、記録面の反射率が低い光ディスクを確実に引込制御できるようにしたものである。
情報記録媒体である円盤状の光ディスクの記録面にピットを形成することにより情報を記録し、または記録されたピットを読み出すことにより情報の再生を行う光ディスク装置では、このピットに光ビームの焦点を正確に合焦させなければならない。このための操作として、従来からフォーカスサーボ引込制御が一般に採用されているが、この引込制御とは、光ディスク装置の光ピックアップの対物レンズを強制的に光ビームの光軸方向(フォーカス方向)に上下動(フォーカススイープ)させ、検出された反射和信号(RF信号)が所定レベル以上であってフォーカスエラー信号(FE信号)が「0」(ゼロクロス)となる位置でフォーカスサーボループをオンさせるものである。
図7は、上記動作を行うための基本構成を示す図であり、光ピックアップ100の半導体レーザ素子から出射された光ビームがスピンドルモータ101で回転される光ディスクDに照射され、その反射光が受光素子である4分割光ディテクタ100aに入射する。なお、光ピックアップ100は、対物レンズが弾性支持されており、フォーカスドライバ102から供給される制御電流によりアクチュエータが駆動し、対物レンズを光ビームの光軸方向に上下動させて光ディスクDの記録面にビームスポットが正確に合焦するようにフォーカスサーボされる。
前記4分割光ディテクタ100aから出力された受光信号は、フォーカスエラー信号を生成するためのFE信号生成部103および反射和信号を生成するためのRF信号生成部104へ入力する。4分割光ディテクタ100aは、図8に示すように受光素子が4分割されており、非点収差法により差信号を検出するようにしている。即ち、4分割光ディテクタ100aにより検出された信号はFE信号生成部103において (A+C)−(B+D) の演算がなされ、光量和の差分を算出したフォーカスエラー信号FEを出力する。一方、4分割光ディテクタ100aにより検出された信号はRF信号生成部104において A+B+C+D の演算がなされ、反射光の総光量を算出した反射和信号RFを出力する。
このようにして、FE信号生成部103で生成されたフォーカスエラー信号FEは、位相補償フィルタ105を介して切換回路106へ入力するとともにゼロクロス検出部107へ入力し、このゼロクロス検出部107で検出されたゼロクロス信号とRF信号生成部104で生成された反射和信号RFが引込信号生成部108へ入力する。また、サーチ信号発生部109からは、光ピックアップ100の対物レンズを光ディスクDに対して上下動させるフォーカススイープを行うためのサーチ信号SSが出力され、このサーチ信号SSが切換回路106へ入力する。
図10は、以上の構成を駆動した場合の各信号の態様を示すもので、図10(a)はサーチ信号SS、(b)はフォーカスエラー信号、(c)は反射和信号、(d)は引込信号PSを示す。まず、光ディスクDが装填されると、システムコントローラからの指示にもとづいてサーチ信号発生部109から信号レベルが徐々に上昇するサーチ信号SSが出力される。このサーチ信号SSが切換回路106を介してフォーカスドライバ102へ入力することにより、フォーカスドライバ102は光ピックアップ100の対物レンズを徐々に上昇させてフォーカススイープを行う。
この時点で光ピックアップ100の対物レンズからは光ビームが出射されており、したがって、その焦点が次第に光ディスクDの表面d1に接近する。そして、光ビームの焦点が図9に示すように光ディスクDの表面d1に達すると、表面反射により4分割光ディテクタ100aがその反射光を検知し、図10(b)(c)に示すように微弱なフォーカスエラー信号feおよび反射和信号rfを出力するが、この時点では、前記反射和信号rfは記録面d3からの反射和信号RFと比較して微少レベルであるので、この反射和信号rfが引込信号生成部108に設定された閾値SLを越えることがなく、引込信号生成部108からの出力信号はローレベルが維持されることにより切換回路106は作動せず、反射光による誤作動を誘起することはない。
光ビームの焦点が光ディスクDの表面d1を通過して保護層d2へ進入すると、光ディスクDの表面d1による反射光が消滅するため、RF信号生成部104からの出力も消滅する。そして、光ビームの焦点がさらに進入して記録面d3に接近するに従いフォーカスエラー信号FEは光量和の差分が演算されることから、その信号レベルが増減した後、記録面d3に合焦すると信号レベルが「0」、即ち、ゼロクロス信号となり、また、反射和信号RFは図10(c)に示すように最大値となる。
この時点に至ると、引込信号生成部108は両信号の状態、即ち、フォーカスエラー信号FEが「0」であり、反射和信号RFの最大値が閾値SLを越えている条件のもとに、その出力信号が図10(d)に示すようにハイレベルとなり引込信号PSを出力する。引込信号生成部108から引込信号PSが出力されると、この信号が切換回路106を作動し、サーチ信号発生部109からのサーチ信号SSの送出を遮断し、位相補償フィルタ105から入力したフォーカスエラー信号FEをフォーカスドライバ102へ送出してフォーカスサーボをオンとし、フォーカスサーボのループを形成して引込制御を完了する。
以上の説明から明らかなように、光ディスク装置における引込制御は、引込信号生成部における反射和信号の閾値がゲートとなりフォーカスエラー信号のゼロクロスを検出することにより引込制御のタイミングが決定されるが、このような特徴を利用して記録面の反射率の異なる光ディスクの引込制御を行う方法が提案されている。これは、フォーカスサーボの引込制御時にフォーカススイープで対物レンズを光ディスクに近づけ、合焦点付近で反射和信号の信号レベルを測定することにより、この信号レベルから光ディスクの反射率を検出して光ディスクの種類を判別し、その判別結果にもとづいてRF信号生成部などの増幅率を切り換え、再び引込制御を行ってフォーカスサーボをオンするようにしたものである(例えば、特許文献1)。
特開平11−203691号公報
上記従来の例による方法は、光ディスクの種別を判別し、その結果に応じてRFアンプの増幅率を一意的に変更するようにしたものであり、これにより、低反射率の光ディスクであっても引込制御が可能となるようにしている。しかしながら、同一種類の光ディスクであっても、個々の光ディスクによって反射率が異なり、単に光ディスクの種別に応じて増幅率を変更しても、それが固定されたものである場合、引込制御ができない場合がある。また、増幅率を変更すると、低反射率の光ディスクの場合、表面からの反射光も増幅することとなり、誤ってディスク表面で引込制御が行われる虞がある。
ところで、近年、光ディスク装置でドライブされる光ディスクは多くの規格にもとづくものが提案されており、情報の記録形態も多様化している。例えば、DVD(Digital Versatile Disc)はCD(Compact Disc)と比較した場合、トラックピッチおよび最短ピット長を1/2以下にして記録密度を上げることにより大容量化を実現している。そのため、光ビームのスポットサイズをCDの1.6μm程度から0.8μm程度に絞る必要があり、このため、光ビームの波長をCDの780nmから650nmとしている。また、CDの場合は、さらに、CD−ROM、CD−RW、CD−Rなど、そして、DVDの場合は、DVD−RAM、DVD−ROM1層、DVD−ROM2層など複数の種類が存在し、異なる反射率を備える。
図11は、このような各種の光ディスクをCD用の光ビーム(波長780nm)で検出した場合に得られる反射和信号を示したもので、DVD−RAM、DVD−ROM(2層)、CD−RWに比較して、DVD−ROM、CD−ROM、CD−Rの信号レベルが大きいことを認めることができる。また、図12は、上記各光ディスクをDVD用の光ビーム(波長650nm)で検出した場合に得られる反射和信号を示したもので、DVD−RAM、DVD−ROM、CD−ROMに比較して、DVD−ROM(2層)、CD−RWの信号レベルが低く、さらにCD−Rの信号レベルが低いことを認めることができる。
このように各種の規格による光ディスクの反射率は大きく異なり、例えば、CD−ROMのようなスタンパディスクの場合は、記録面の反射率が高い(12db程度)ので、引込制御の際に光ビームの焦点位置が記録面にあるときの反射和信号が大きく、閾値を高く設定することができる。これに対して、CD−RWのような相変化型ディスクの場合は、記録面の反射率が低い(6db程度)ため、引込制御の際に光ビームの焦点位置が記録面にあるときの反射和信号が小さくなり、閾値を低く設定しなければならない。
図13は、記録面の反射率が低く反射和信号のレベルが接近した複数種類の光ディスク(図示の例では2種類)を共通の閾値で引込制御する場合の態様を説明するものであり、第1のフォーカスエラー信号FE1と第2のフォーカスエラー信号FE2および第1の反射和信号RF1と第2の反射和信号RF2の生成状態を同時に示したものである。この場合、同図から明らかなように第1の反射和信号RF1と第2の反射和信号RF2の閾値SLを共通の閾値とするため、閾値のレベルを反射率の低い光ディスクから得られる第1の反射和信号RF1に対応できるように低く設定しなければならない。また、前記閾値SLは、引込制御が行われる際に発生する反射光により生成される反射和信号rf2のピーク値より高く設定することが条件となる。
そして、このような条件にもとづいて閾値SLを設定した場合において、例えば、光ディスクの偏心、反りあるいは個体差などにより反射光によるフォーカスエラー信号および反射和信号が図14の仮想線で示すように通常のピーク値より高く生成されてしまうことがある。このような状態に至ると、同図に示すように反射光により発生するフォーカスエラー信号のゼロクロスの時点で反射和信号が閾値SLに達し、光ディスクの表面の合焦において誤った引込制御が行われてしまうことになる。即ち、共通の閾値で反射率の低い複数種類の光ディスクの引込制御を行う場合、記録面での正しい引込制御ができなくなる確率が高くなる。このような問題は、記録面の反射率の低い光ディスクによる反射和信号のレベルが低い場合に発生する確率が高くなるのであるが、同種類の光ディスクにおいても、反射率が異なる場合があり、不具合を助長する原因となっている。
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたもので、光ディスクの表面からの反射光の影響を回避し、反射率の低い光ディスクにおいても記録面の正確な位置で安定した引込制御が可能となるようにしたもので、光ディスク装置の動作の安定性、信頼性を向上するようにしたものである。
そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項1記載の発明では、フォーカススイープにより対物レンズを光軸方向に移動させて検出したフォーカスエラー信号と反射和信号によりフォーカスサーボ引込制御を行い、情報を記録または再生するようにした光ディスク装置において、任意に装填された光ディスクのディスクサーチにより検出したこの光ディスクの表面からの反射光による反射和信号と記録面からの反射光による反射和信号のピーク値を記憶する記憶手段と、記憶された各々の反射和信号のピーク値間の任意に定めたレベルをフォーカスサーボ引込制御における閾値として出力するようにした閾値設定手段とを備え、異なる種類の光ディスクのフォーカスサーボ引込制御が可能となるようにする。
請求項2記載の発明では、上記請求項1記載の光ディスク装置において、記憶手段にそれまでのディスクサーチにより検出され記憶されている記録面からの反射和信号のピーク値と、新たに装填された光ディスクのディスクサーチにより検出された記録面からの反射和信号のピーク値とを照合する照合手段とを備え、新たに装填された光ディスクのディスクサーチにより検出された反射和信号のピーク値が、それまでのディスクサーチにより検出され記憶されている反射和信号のピーク値と相違するとき、前記閾値設定手段に設定されている閾値の変更が可能となるようにする
本発明によれば、光ディスクの表面からの反射光の影響を回避し、反射率の低い光ディスクにおいても記録面の正確な位置で安定した引込制御が可能となり、信頼性の高い光ディスク装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて詳細に説明する。図1は、本発明の基本的構成を示すブロック図であり、光ピックアップ1の半導体レーザ素子から出射された光ビームがスピンドルモータ2で回転される光ディスクDに照射され、その反射光が受光素子である4分割ディテクタ1aに入射する。光ピックアップ1は、対物レンズが弾性支持されており、フォーカスドライバ3から供給される制御電流によりアクチュエータが駆動し、対物レンズを光ビームの光軸方向に上下動させて光ディスクDの記録面にビームスポットが正確に合焦するようにフォーカスサーボされる。
前記4分割光ディテクタ1aから出力された受光信号は、フォーカスエラー信号を生成するためのFE信号生成部4および反射和信号を生成するためのRF信号生成部5へ入力する。そして、従来の演算処理と同様に、FE信号生成部4では、(A+C)−(B+D) の演算がなされ、光量和の差分を算出したフォーカスエラー信号を出力する。一方、RF信号生成部5においては、A+B+C+D の演算がなされ、反射光の総光量を算出した反射和信号を出力する。
このようにして、FE信号生成部4で生成されたフォーカスエラー信号は、位相補償フィルタ6を介して切換回路7へ入力するとともに、ゼロクロス検出部8へ入力する。また、RF信号生成部5で生成された反射和信号は、可変レベルコンパレータ9、システムコントローラ13へ入力するとともに、RF信号判別部10へ入力する。
このRF信号判別部10は、過去に行われた光ディスクのディスクサーチにより検出されて記憶されている反射和信号のピーク値と、それ以後の光ディスクのディスクサーチによる反射和信号のピーク値とを対比し、その結果にもとづいてシステムコントローラ13における処理の流れを決定するようにしている。ここで、ディスクサーチとは、光ディスク装置の起動時において光ディスクの有無および装填された光ディスクの種別を判断するための処理動作であり、引込制御を行う場合と同様にスイープ信号をフォーカスコイルに加えることによって対物レンズを光ディスクに近づけ、この時の光ディスクの反射和信号を検出することにより行われる。
可変レベルコンパレータ9は、システムコントローラ13により指定される閾値が設定され、RF信号生成部から入力した反射和信号がこの閾値以上となったとき、引込信号生成部11へ信号を出力する。引込信号生成部11は、前記可変レベルコンパレータ9からの信号を入力している期間にゼロクロス検出部8からゼロクロス信号を入力すると切換回路7へ引込信号を送出し、フォーカスサーボをオンにする。
サーチ信号発生部12は、光ディスクの装填時のディスクサーチに必要なサーチ信号SSをシステムコントローラ13からの指示にもとづいて切換回路7へ送出し、このサーチ信号SSをフォーカスドライバ3で増幅し、その制御電流により光ピックアップ1のフォーカススイープを行う。
つぎに、上記の構成を作動した場合の処理の流れを図2および図3にもとづいて説明する。同図において、光ディスクDが装填されると、システムコントローラ13はこれを検出してサーチ信号発生部12へ起動を指示する信号を送出する。サーチ信号発生部12が起動されると、サーチ信号SSを切換回路7を介してフォーカスドライバ3へ出力し、このフォーカスドライバ3から制御電流が光ピックアップ1のアクチュエータに出力され、ディスクサーチが開始される(ステップST1)。
ディスクサーチが進行すると、RF信号生成部は光ディスクDの表面反射による反射和信号rfを出力した後、光ディスクDの記録面による反射和信号RFを生成して出力する(ステップST2)。なお、この時、FE信号生成部4からフォーカスエラー信号FEが出力されるが、システムコントローラ13により、例えば、可変レベルコンパレータ9の出力禁止処理などにより引込信号生成部11が作動しないようにする。
RF信号生成部5で生成され出力された反射和信号RFはRF信号判別部10へ入力し、そのRF信号のピーク値がそれまでのディスクサーチにより検出され記憶されている反射和信号のピーク値と対比される(ステップST3)。そしてこのRF信号判別部10における判別の結果、記憶されているピーク値と一致しない場合には、そのピーク値に相応の閾値が設定され(ステップST4)、システムコントローラ13内の記憶手段に記憶される(ステップST5)。なお、前記ピーク値毎に設定される閾値は、特に反射和信号RFが低い値である場合、反射和信号rfより十分に高い値とするなど、反射和信号RFのピーク値のレベルに応じて最適な値を設定する。そして、このようにして記憶手段に記憶された閾値は、システムコントローラ13から可変レベルコンパレータ9へ設定される(ステップST6)。
一方、ステップST3における反射和信号RFの判別において、装填された光ディスクのディスクサーチにより得られた記録面からの反射和信号RFのピーク値と記憶手段に記憶された反射和信号との照合(ステップST7)の結果、一致するものが記憶されている場合、そのピーク値に設定された閾値を記憶手段から読み出し(ステップST8)、その閾値を可変レベルコンパレータ9へ設定する(ステップST6)。
以上のようにしてディスクサーチが完了し、装填された光ディスクに好適な閾値が可変レベルコンパレータ9に設定されると、システムコントローラ13はサーチ信号発生部12を作動し、再度、サーチ信号SSを出力してフォーカススイープを開始する(ステップST9)。フォーカススイープが開始されると、RF信号生成部5は光ディスクDの表面反射による反射和信号rf1が発生するが、この時のピーク値pl1は設定された閾値SL1を越えることがないので、この時点で誤って引込制御されることはない。なお、閾値設定処理を光ディスク装置の起動時のディスクサーチ処理動作において行うことにより、閾値設定処理のために別途スイープ動作を行う必要がなく、かかる処理に時間を要することがなくなる。
さらにフォーカススイープが進行するとフォーカスエラー信号FE1がFE信号生成部4から出力され(ステップST10)、光ディスクDの記録面からの反射和信号RF1がRF信号生成部5から出力される(ステップST11)。そして、フォーカスエラー信号FE1はゼロクロス検出部8へ入力してゼロクロス信号が検出され(ステップST12)、引込信号生成部11へ入力する。一方、反射和信号RF1が可変レベルコンパレータ10へ入力し、設定した閾値SL1との比較がなされ(ステップST13)、反射和信号RF1が閾値SL1を越えた時点から引込信号生成部11へ信号を出力する。
前記可変レベルコンパレータ9から引込信号生成部11へ入力した信号はゼロクロス信号のゲート信号となるため、ゼロクロス検出器8から引込信号生成部11へゼロクロス信号が入力すると同時にこの引込信号生成部11から引込信号PSが切換回路7へ出力される。切換回路7が引込信号PSにより作動されると、位相補償フィルタ6からフォーカスエラー信号FE1を入力するように切り換えられ、これによりフォーカスサーボがオンとなりフォーカスロックされることにより、光ディスクDの記録面に光ビームのスポットが合焦し、情報の読み出しまたは書き込みが可能となる。
このように本発明では、光ディスクが装填される毎に検出した反射和信号に対して最適な閾値を可変レベルコンパレータ9に設定するようにしたので、反射率の低い光ディスクにおいても表面反射による反射和信号の影響を受けないようにすることができる。即ち、図4に示すように記録面の反射率の低い光ディスクの反射和信号RF1の閾値SL1を高く設定することにより、光ディスクの偏心、反りあるいは個体差により表面反射による反射和信号が仮想線に示すレベルまで生じても閾値SL1に達しないので、可変レベルコンパレータ9から信号を出力することはない。
また、図5に示すように、反射率の低い2種類の光ディスクの表面反射による反射和信号がrf1、rf2であり、そのピーク値がpl1、pl2であり、閾値がSL1のみと仮定した場合、反射和信号rf2のピーク値pl2が反射和信号SL1にきわめて接近し、誤動作を発生する確率が高くなり、反射和信号RF2を生成する光ディスクは閾値SL1を基準とすることから、ゲート幅が大きくなり引込制御の精度が低下する。ところが、本発明では、前述したように光ディスク毎に閾値を可変レベルコンパレータ9に設定するようにしたので、例えば、図5に示すように反射和信号RF1より高い反射和信号RF2を検出した場合には、これに最適となる閾値SL2が可変レベルコンパレータ9に設定され、精度の高い引込制御が可能となる。
図6は、本発明の他の例を示すもので、ディスクサーチの初期に表面反射により生成される反射和信号を検出(ステップST1)し、そのピーク値をステップST4における閾値を定めるための下限の基準値とするようにしたものである。即ち、前述の実施例では、光ディスクの記録面による反射和信号にもとづいて閾値を決定するようにしているが、図6による処理の場合は、表面反射による反射和信号も基準とするため、閾値の設定範囲を正確に定めることができる。
本発明の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本発明の動作処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の信号処理の態様を説明する図である。 本発明の信号処理の態様を説明する図である。 本発明の信号処理の態様を説明する図である。 本発明の処理の流れの他の例を示す図である。 従来の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 4分割光ディテクタを示す図である。 フォーカススイープの態様を説明する図である。 従来の信号処理の態様を説明する図である。 光ディスクの反射率を説明する図である。 光ディスクの反射率を説明する図である。 従来の信号処理の態様を説明する図である。 従来の信号処理における不具合の状態を説明する図である。
符号の説明
1・・・・・・光ピックアップ
2・・・・・・スピンドモータ
3・・・・・・フォーカスドライバ
4・・・・・・FE信号生成部
5・・・・・・RF信号生成部
6・・・・・・位相補償フィルタ
7・・・・・・切換回路
8・・・・・・ゼロクロス検出部
9・・・・・・可変レベルコンパレータ
10・・・・・RF信号判別部
11・・・・・引込信号生成部
12・・・・・サーチ信号発生部
13・・・・・システムコントローラ(マイコン)
D・・・・・・光ディスク

Claims (2)

  1. フォーカススイープにより対物レンズを光軸方向に移動させて検出したフォーカスエラー信号と反射和信号によりフォーカスサーボ引込制御を行い、情報を記録または再生するようにした光ディスク装置において、
    任意に装填された光ディスクのディスクサーチにより検出したこの光ディスクの表面からの反射光による反射和信号と記録面からの反射光による反射和信号のピーク値を記憶する記憶手段と、
    記憶された各々の反射和信号のピーク値間の任意に定めたレベルをフォーカスサーボ引込制御における閾値として出力するようにした閾値設定手段とを備え、
    異なる種類の光ディスクのフォーカスサーボ引込制御が可能となるようにしたことを特徴とする光ディスク装置。
  2. 前記記憶手段にそれまでのディスクサーチにより検出され記憶されている記録面からの反射和信号のピーク値と、新たに装填された光ディスクのディスクサーチにより検出された記録面からの反射和信号のピーク値とを照合する照合手段とを備え、
    新たに装填された光ディスクのディスクサーチにより検出された反射和信号のピーク値が、それまでのディスクサーチにより検出され記憶されている反射和信号のピーク値と相違するとき、前記閾値設定手段に設定されている閾値の変更が可能となるようにしたことを特徴とする請求項1記載の光ディスク装置。
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