JPH0449530A - 光学式記録再生装置 - Google Patents

光学式記録再生装置

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JPH0449530A
JPH0449530A JP2159034A JP15903490A JPH0449530A JP H0449530 A JPH0449530 A JP H0449530A JP 2159034 A JP2159034 A JP 2159034A JP 15903490 A JP15903490 A JP 15903490A JP H0449530 A JPH0449530 A JP H0449530A
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sine wave
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disturbance
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泰明 枝廣
Katsuya Watanabe
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    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/0941Methods and circuits for servo gain or phase compensation during operation

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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明(′!、データファイル、画像ファイル等に用い
られる光学式記録再生装置に関するものであも 従来の技術 以下従来の光学式記録再生装置の例について図面を参照
しつつ説明すも 第3図は従来の例に於ける光学式記録再生装置のブロッ
ク図である。第3図において、 1は光ディス久 2は
光ビーA3は対物レンズ、4は光ヘッドであり、光ヘッ
ド4からでた光ビーム2は対物レンズ3で微小スポット
に絞られ光ディスクlに入射して情報の記録再生を行う
。5はサーボ誤差信号検出器で光スポットの制御目標位
置とのズレを電気的信号に変換して出力する。6は加算
器でサーボ誤差信号検出器5の出力のサーボ誤差信号に
外乱信号発生器9の出力の外乱信号を加算すも 7はサ
ーボ回路で加算器6の出力信号に位相補(jL  増幅
等の処理を行う。 8はアクチュエータで対物レンズ3
を移動させることにより光スポットを移動させる。 1
0はバンドパスフィル久 11はバンドパスフィル久 
12はゲイン計算器13はゲイン調整器である。
以上のように構成された光学式記録再生装置について以
下その動作を説明すも 従来の光学式記録再生装置にお
いて6表 まずサーボ誤差信号検出器5とサーボ回路7
とアクチュエータ8等により光ビーム2の焦点を光ディ
スク1の記録媒体面上に合焦するフォーカスサーボ及び
光スポットを信号記録再生トラックに追従させるトラッ
キングサーボを行う。外乱信号発生器9で所定の外乱信
号を発生し 加算器6で前記外乱信号をサーボ誤差信号
検出器5で検出されたサーボ誤差信号に加えサーボ誤差
信号検出器5の出力と加算器6の出力信号をそれぞれバ
ンドパスフィルタ10、バンドパスフィルタ11に入力
すも バンドパスフィルタ10とバンドパスフィルタ1
1は等しい周波数特性を有し それぞれサーボ誤差信号
検出器5の出力と加算器6の出力信号に含まれる外乱信
号の所定の周波数fsの成分を濾波して出力すム ゲイ
ン計算器12でバンドパスフィルタlOの出力振幅とバ
ンドパスフィルタ11の出力振幅を検出して、 (バン
ドパスフィルタIOの出力振幅)÷(バンドパスフィル
タ11の出力振幅)を計算して1、サーボループの所定
の周波数fsに於けるゲインを求めも ゲイン計算器1
2の出力に応じてゲイン調整器13でサーボ回路のゲイ
ンを所定の値にするようにサーボ回路7に指示を与えサ
ーボ回路7のゲインを調整することによってサーボルー
プのゲインの調整を行ってい丸 発明が解決しようとする課題 従来の光学式記録再生装置にあっては、 サーボゲイン
を精度良く検出するためには周波数帯域が狭い高精度の
バンドパスフィルタが必要であり、これを実現するため
には回路規模が大きくなってしましX、またゲイン特性
しか補正できないと言う課題があっ九 本発明ζよ 前記課題を解決するためのもの玄回路規模
が小さく高速・高精度にサーボループのゲイン・位相特
性を調整できる光学式記録再生装置を提供することを目
的としていも 課題を解決するための手段 上記目的を達成するため艮 本発明の光学式記録再生装
置においては 光ビームの微小スポットの制御目標位置
とのズレを検出する制御誤差信号検出手段と、前記光ス
ポットを前記制御目標位置に移動させ保持するサーボ手
段と、サーボループに外乱信号を加える外乱信号発生手
段と、前記サーボループ内の信号レベルを検出する手段
と、前記信号レベル検出手段の出力から前記サーボルー
プの位相・ゲイン特性を算出する演算手段と、前記演算
出力に応じて前記サーボループの位相・ゲイン特性を変
化させる調整手段を備えた構成を有している。またサー
ボループ内の信号レベルを検出するために 第1の正弦
波信号を発生する手段と、サーボ信号に前記正弦波信号
発生手段の出力を乗算する第1の乗算手段と、前記乗算
手段の出力を積算する第1の積算手段と、前記正弦波信
号発生手段の出力と略等しい周波数で位相が略90°ず
れた正弦波信号を発生する第2の正弦波信号発生手段と
、サーボ信号に前記第2の正弦波信号発生手段の出力を
乗算する第2の乗算手段と、前記第2の乗算器の出力を
積算する第2の積算手段とで構成されるサーボループ内
の信号レベルを検出する手段を備えた構成を有していも 作用 上記のように構成された光学式記録再生装置でG!  
光ビームの微小スポットの制御目標位置とのズレを検出
する制御誤差信号検出手段と、前記光スポットを制御目
標位置に移動させる光スポツト移動手段と、前記光スポ
ットを制御目標位置に保持するサーボ手段でフォーカス
サーボあるいはトラッキングサーボを行いながら、外乱
信号発生手段でサーボループに外乱信号を加え 信号レ
ベル検出手段で外乱信号を加えた位置に対応する位置の
サーボ誤差信号のレベルを検出する。サーボ誤差信号の
周波数flの成分の複素振幅をXc(fl)、予め記憶
されている外乱信号の周波数f1の成分の複素振幅Uc
(fl)とすると、サーボループの特性H(fl) H(fl)     =    Hr(fl)   +
  j−Hi(fl)Xc(fl) Xc(fl)   +  Uc(fl)で表される。演
算手段でHr(fl)とHi(fl)を計算し これよ
りサーボループの周波数f1におけるゲインG(fl)
と位相P(fl)をG(fl)  =    r   
 +  1により計算する。演算手段で求められたサー
ボループの特性に基づきサーボ特性調整手段でサーボ回
路に指示を与え、サーボ回路のゲインと位相特性を調整
することによって、サーボループのゲインと位相特性を
所定の値に調整することができる。
これにより小さい回路構成で高速高精度のサーボループ
の特性調整を行うことができる。
また信号レベルを検出する手段として、時間aからbの
間に正弦波信号を発生する第1の正弦波発生手段と、サ
ーボ誤差信号に前記正弦波信号発生手段の出力を乗算す
る第1の乗算手段と、前記乗算手段の出力を積算する第
1の積算手段とで、サーボ誤差信号x (t)に含まれ
る周波数f1の成分の複素振幅の実数部Xr(fl) Xr(fl)  −S x(t)−cos(2yrfl
−t)dtを算出し 正弦波信号を発生する第2の正弦
波発生手段と、前記サーボ誤差信号に前記正弦波信号発
生手段の出力を乗算する第2の乗算手段と、前記乗算手
段の出力を積算する第2の積算手段とで、前記サーボ誤
差信号x (t)に含まれる周波数f1の成分の複素振
幅の虚数部X1(fl)、Xl(fl) =  S x
(t)・(−sin(2yrfl・t))dtを算出す
ることにより、前記サーボ誤差信号のフーリエ変換の周
波数f1の成分の複素振幅Xc(fl)の実数部)(r
(fl)と虚数部X1(fl)を検出することができも 2一 実施例 以下本発明の一実施例の光学式記録再生装置について図
面を参照しつつ説明する。
第1図はディジタル回路で構成した本発明の第1の実施
例に於ける光学式記録再生装置のブロック図である。
第1図において、 lは光ディス久 2は光ビー入 3
は対物レンズ、 4は光学ヘッド、 5はサーボ誤差信
号検出器 8はアクチュエータである。
以上の要素は従来の実施例で説明した要素と同様のもの
である。9はAD変換淋 10はDA変換311は加算
器 12はサーボ回路で加算器11の出力のサーボ信号
に位相補償などの処理を施す。 13は外乱信号発生a
 17は正弦波信号発生器 19は乗算器 21は積算
器 18は正弦波信号発生器 20は乗算器 22は積
算器 15はサーボ特性演算器で積算器21の出力と積
算器22の出力と予め記憶されている外乱信号レベルか
らサーボループのゲイン特性と位相特性を算出する。 
16はサーボ特性調整器で、サーボ特性演算器15の出
力に基づきサーボ回路のゲインと位相特性を変化させる
。正弦波信号発生器17と乗算器19と積算器21と正
弦波信号発生器18と乗算器20と積算器22で信号レ
ベル検出器14を構成する。第1図中に示された点線の
内部をディジタル回路により構成すも 以上の要素で構成された本発明の第1の実施例に於ける
光学式記録再生装置の動作について説明する。
光ヘッド4から出た光ビーム2は対物レンズ3で微小ス
ポットに絞られ光ディスク1に入射して情報の記録再生
を行う。サーボ誤差信号検出器5で光スポットの制御目
標位置とのズレを電気的信号に変換して、AD変換器9
でディジタル信号に変換する。外乱信号発生器13では
、 単一周波数・複数の周波数の正弦波あるいは方形波
等の外乱信号を発生する。前記外乱信号を加算器11で
ディジタル信号に変換されたサーボ誤差信号に加える。
加算器11の出力はサーボ回路12に入力して位相補イ
1  増幅等の処理を行1.X、DA変換器10でアナ
ログ信号に変換すも DA変換器10の出力に従ってア
クチュエータ8で対物レンズ3を移動させフォーカスサ
ーボあるいはトラッキングサーボを行う。
前記外乱信号をサーボループに加えた状態で、乗算器1
9でサーボ誤差信号と正弦波発生器17の出力の積を計
算する。乗算器19の出力を積算器21で積算して出力
する。さらに乗算器20でサーボ誤差信号と正弦波発生
器18の出力の積を計算すも 乗算器20の出力を積算
器22で積算して出力する。
TSをサンプリング時間とすると、正弦波出力器14で
は周波数flの cos(2・yr −f14s−n)  、 n = 
0.1,2,3.・・−、N−1なる正弦波信号を出力
し 正弦波出力器15では周波数f1の 5in(2−yr ・fl−Ts−n) 、 n −0
,1,2,3,−・、N−1なる正弦波信号を出力する
AD変換器9の出力をx (n)、周波数f1の成分の
複素振幅Xc(fl)を、 Xc(fl)−Xr(fl)+j−Xi(fl)とすム x (n)のサンプルの数をN個とするとXr(fl)
41  乗算器19と正弦波発生器17と積算器21で
、 と言う計算を行うことにより算出され またXl(fl
)4;L  乗算器20と正弦波発生器18と積算器2
2て と言う計算を行うことにより算出されも これは離散フ
ーリエ変換を周波数f1の点についてのみ計算している
ことになも 外乱信号の周波数fl成分の複素振幅をUc(fl)、
加算器11の出力信号の周波数f1成分の複素振幅をY
c(fl)、AD変換器9の出力のサーボ誤差信号の周
波数fl成分の複素振幅をXc(fl)、サーボループ
の周波数flの成分の伝達特性をHe(fl)とすると
、 となり伝達特性He(fl)は He(fl) =  Hr(fl) + Hi(fl)
Xc(fl) Xc(fl) + Uc(fl) で計算される。
サーボ特性演算器15でit  信号レベル検出器14
の出力からサーボループの周波数f1の特性の実数部H
r(fl)と虚数部Hi(fl)を削成より計算して、
サーボループの周波数f1のゲインG(fl)と位相P
(fl)を G(fl) =  u(Hr”(fl) + Hi2(
fl) )サーボ特性調整器16ではサーボ特性演算器
15の出力に従って、サーボ回路12に指示を与え前記
ゲインG(fl)と前記位相時P(fl)が所定の値に
なるようにサーボ回路のゲインと位相特性を補正すも 
これによりゲイン交点の周波数、位相余有などを所定の
値に調整することができる。
外乱信号の発生および正弦波信号の発生は近似関数など
で発生することができる。次に近似関数の1例を示す。
5in(X)−3,140625・X+0.02026
376 ・X′!−5,325196・X”+0.54
46778・X’+1.800293・x6または次式 %式% を、定数と初期値を x(−2T)=−sin(2yr fT)AI=2co
s(2yr fT) A2=−1 として順次計算することによって正弦波を発生できも また外乱信号正弦波の発生は予め信号の値を記憶した数
値テーブルを用いて出力することにより計算時間を短縮
することができる。第2図を用いて数値テーブルを用た
信号の出力について説明する。正弦波信号は2πの周期
で繰り返す信号であるか収 テーブルの値は1周期だけ
記憶しておき繰り返し出力する。第2図の例は1周期を
uOからul5まで16分割した例である。外乱信号と
正弦波信号はこのテーブルの値を順にuOからul5ま
で読みだしさらにUOにもどってまた繰り返し 所定の
回数だけ出力する。ここで前記正弦波信号に対して位相
が90°進んだ信号はu4からテーブルの読み出しを開
始すれば良し−また位相が90°遅れた信号はul2か
らテーブルの読み出しを開始すれば良t%、  さらに
テーブルの信号の数を2の倍数にして、 uOからul
までを予め数値テーブルとして記憶しておき、 u8か
らul5まではuOからulまでの値に−1を掛けて用
℃\ メモリの数を1/2にすることができる。さらに
テーブルの信号の数を4の倍数にして、 uOからu4
までを予め数値テーブルとして記憶しておき、 u5か
らu8まではUoからu3までの値を逆にu3.  u
2.  ul、  uoと読み出すことにより出力Lu
9からul2まではulからu4までの値に−1を掛け
て出力Lu13がらul5まではulからu3までの値
を逆にu3.  u2゜ulと読み出しさらに−1を掛
けて出力する事によりメモリの数を1/4にできる。メ
モリ数をl/2と1/4にする場合にも数値テーブルを
読み出す位置を変えることにより90°位相の進んだま
たは遅れた信号を1つの数値テーブルから出力できも 
また数値テーブルは1種類だけ備えて、それから外乱信
号と正弦波信号をそれぞれレベルを調整して算R出力す
ることによりより一層のメモリの減少が達成できる。
また複数の周波数のサーボループの特性を測定して所定
の関数に近似して、近似した関数からサーボループ所望
の周波数の特性を計算することによってより正確なサー
ボループ特性を得ることができる。この時外乱信号とし
て複数の周波数成分を持った信号を同時に出力して、正
弦波発生器で発生する周波数を順次変えながら乗算器と
積算器一加一 でそれぞれの周波数の信号の複素振幅を順次計算して求
めて耘 また複数の周波数の数だけ正弦波発生器と乗算
器と積算器の対を備えてそれぞれの周波数の信号の複素
振幅を計算しても良(t また外乱信号として単一の周
波数成分を持った信号を出力して、正弦波発生器と乗算
器と積算器で信号の複素振幅を計算して求めて、周波数
を順次変化させて複素振幅を求めることを複数の周波数
について行っても良IIも なお乗算器20は乗算器19を時分割で使用しても良(
〜 なお計算するサンプルの数Nをflの周期の略正数倍に
することによって、周波数f1の成分の他の周波数への
漏れがなくなり、検出精度が向上する。
また周波数f1の信号の1周期ごとの信号レベル検出器
14の出力の変動を前回の検出レベルと比較し誤差が所
定の値以下になるまで計算を続けることによって、計算
回数を最適化できる。この時信号レベル検出器14の出
力は信号レベルの積算出力であるので信号レベル検出器
14の出力を積算した回数で割ることにより信号1周期
分の信号レベルを求へ それぞれ前回の出力と比較する
なおゲインと位相特性の調整はディスクを光学式記録再
生装置に装着したときに行うことによって、ディスクに
よってサーボ信号の検出感度が異なる場合にも補正でき
る。さらにディスクの異なる記録方式によって予め信号
の記録された領域(ROM領域)ではサーボ信号の検出
感度が異なる場合が生じるたIA  ROM領域ではサ
ーボループの特性を別に測定して記憶し補正することに
より、ROMディスクにおいても均一なサーボ特性を得
ることができも なおサーボループの安定性はゲイン交点付近の周波数特
性で決まるたべ ゲイン交点近傍の周波数の点の特性を
求めることが重要である。よって特性測定の周波数はゲ
イン交点近傍でディスクのアドレス等のノイズの少ない
周波数について行えば効果的である。
なおサーボループに加える外乱はサーボループ内であれ
ばサーボ回路の中でk サーボ回路の後−舘一 でもどこでも良い。また外乱を加えた点と信号レベルを
測定する点の間の特性を予め記憶しておくことにより信
号レベルを測定する点はサーボループ内であればどこに
とってL サーボループの特性を計算で求めることがで
きる。
なお位相特性の変動の少ないサーボループであれば サ
ーボループの特性調整はゲインのみでよく、サーボ特性
の検出・調整はゲイン特性の検出・調整のみでよいこと
はいうまでもなl、%なお第1図中の点線で囲まれた部
分を、マイクロプロセッサ−あるいはディジタルシグナ
ルプロセッサー(DSP)、またはアナログ回路で構成
しても良t〜 発明の効果 本発明は以上説明したようへ 少ない回路構成で高精度
高速のサーボループのゲイン・位相特性の測定を行うこ
とができ、さらにサーボループのゲイン・位相特性を調
整してサーボループの特性を所定の値にすることにより
安定なサーボ特性を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例における光学式記録再生装置
のブロックは 第2図は正弦波信号の数値テーブルの値
を示す信号波形医 第3図は従来例の光学式記録再生装
置のブロック図である。 1・・・光ディス久 2・・・光ビー入 3・・・対物
レンズ、 4・・・光ヘット 5・・・サーボ誤差信号
検出器 8・・・アクチュエー久 11・・・加算器 
12・・・サーボ回路 13・・・外乱信号発生器 1
4・・・信号レベル検出器 15・・・サーボ特性演算
器 16・・・サーボ特性調整器 17・・・正弦波信
号発生器18・・・正弦波信号発生器 19・・・乗算
器20・・・乗算器 21・・・積算W22・・・積算
器 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はが1名膿− −別

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)光ビームの微小スポットの制御目標位置とのズレ
    を検出する制御誤差信号検出手段と、前記光スポットを
    前記制御目標位置に移動して保持するサーボ手段と、サ
    ーボループに外乱信号を加える外乱信号発生手段と、前
    記サーボループ内の信号レベルを検出する手段と、前記
    信号レベル検出手段の出力から前記サーボループの位相
    ・ゲイン特性を算出する演算手段と、前記演算出力に応
    じて前記サーボループの位相・ゲイン特性を変化させる
    調整手段を備えたことを特徴とする光学式記録再生装置 (2)演算手段はサーボループに加える外乱信号のレベ
    ルを予め記憶しておいて、前記サーボループ内の信号レ
    ベルを検出する手段の出力と外乱信号のレベルから前記
    サーボループの位相・ゲイン特性を算出する請求項1記
    載の光学式記録再生装置。 (3)外乱信号発生手段は、サーボループのゲイン交点
    近傍の略単一正弦波信号を外乱信号として出力する請求
    項1記載の光学式記録再生装置。(4)サーボループ内
    の信号レベルを検出する手段は単一周波数の信号レベル
    を検出する請求項1記載の光学式記録再生装置。 (5)外乱信号発生手段は、略単一正弦波信号の1/2
    周期の信号波形の値を記憶する記憶手段を備え、前記記
    憶手段に記憶された信号波形から略単一正弦波信号1周
    期の信号を算出し連続して外乱信号として出力する請求
    項3記載の光学式記録再生装置 (6)外乱信号発生手段は、略単一正弦波信号の1/4
    周期の信号波形の値を記憶する記憶手段を備え、前記記
    憶手段に記憶された信号波形から略単一正弦波信号1周
    期の信号を算出し連続して外乱信号として出力する請求
    項3記載の光学式記録再生装置 (7)外乱信号発生手段は、複数の周波数の外乱信号を
    サーボループに同時に加える請求項1記載の光学式記録
    再生装置。 (8)外乱信号発生手段は、複数の周波数の外乱信号を
    サーボループに順次加える請求項1記載の光学式記録再
    生装置。 (9)信号レベル検出手段は複数の周波数の信号レベル
    を同時に検出する請求項1記載の光学式記録再生装置。 (10)信号レベル検出手段は複数の周波数の信号レベ
    ルを順次検出する請求項1記載の光学式記録再生装置。 (11)サーボループの位相・ゲイン特性を算出する演
    算手段は、複数の周波数の測定特性を所定の関数に近似
    して、所望の周波数のサーボループの特性を算出する請
    求項1記載の光学式記録再生装置。 (12)サーボループの位相・ゲイン特性の算出と、前
    記サーボループの位相・ゲイン特性を変化させることを
    、ディスク装着時に行う請求項1記載の光学式記録再生
    装置。 (13)サーボループの位相・ゲイン特性の算出と、前
    記サーボループの位相・ゲイン特性を変化させることを
    、ディスクの記録再生領域と予め情報が凹凸状態で記録
    された領域で行う請求項1記載の光学式記録再生装置。 (14)外乱信号の周期の略正数倍の期間のデータを積
    算する請求項1記載の光学式記録再生装置。 (15)外乱信号の周期の略正数倍の期間のデータをデ
    ータのばらつきが所定の値以下になるまで積算する請求
    項1記載の光学式情報記録再生装置。 (16)正弦波信号を発生する手段と、サーボ信号に前
    記正弦波信号発生手段の出力を乗算する第1の乗算手段
    と、前記乗算手段の出力を積算する第1の積算手段と、
    前記正弦波信号発生手段の出力と略等しい周波数で位相
    が略90゜ずれた正弦波信号を発生する第2の正弦波信
    号発生手段と、サーボ信号に前記第2の正弦波発生手段
    の出力を乗算する第2の乗算手段と、前記第2の乗算器
    の出力を積算する第2の積算手段とで構成されるサーボ
    ループ内の信号レベルを検出する手段を備えた光学式記
    録再生装置。 (17)第1と第2の正弦波信号発生手段は、略単一周
    波数正弦波信号の1/2周期の信号波形の値を記憶する
    記憶手段を備え、前記記憶手段に記憶された信号波形か
    ら略単一周波数正弦波信号の1周期の信号を算出する請
    求項16記載の光学式記録再生装置。 (18)第1と第2の正弦波信号発生手段1は、略単一
    周波数正弦波信号の1/4周期の信号波形の値を記憶す
    る記憶手段を備え、前記記憶手段に記憶された信号波形
    から略単一周波数正弦波信号の1周期の信号を算出する
    請求項16記載の光学式記録再生装置。 (19)第1の正弦波信号発生手段は略単一周波数正弦
    波信号の周期の全部あるいは一部の波形を記憶する手段
    を備え、第2の正弦波信号は第1の正弦波信号を略90
    ゜ずらして算出する請求項16記載の光学式記録再生装
    置。 (20)第1の正弦波信号、第2の正弦波信号は前記外
    乱信号発生手段の記憶手段に記憶された正弦波信号を用
    いて算出する請求項3または16記載の光学式記録再生
    装置。
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