JPH06162541A - 光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク装置

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JPH06162541A
JPH06162541A JP31152792A JP31152792A JPH06162541A JP H06162541 A JPH06162541 A JP H06162541A JP 31152792 A JP31152792 A JP 31152792A JP 31152792 A JP31152792 A JP 31152792A JP H06162541 A JPH06162541 A JP H06162541A
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JP
Japan
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objective lens
focus
recording surface
signal
recording
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Application number
JP31152792A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Higo
一彦 肥後
Shogo Horinouchi
昇吾 堀之内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】チルトに対して高安定で高密度記録に対応す
る。 【構成】半導体レーザからの射出された光束を対物レン
ズによって記録面に集光させて記録信号を読み出す。こ
の記録信号を含んだ戻り光を光検出器によって検出する
ことにより、フォーカス方向の補正の信号と、記録面と
対物レンズ射出瞳面との平行度ずれいわゆるチルト補正
の信号とを得る。これらの補正信号に基づいて、対物レ
ンズ14の周りでその対物レンズ14の中心に対して等距離
にそれぞれ90度ごとに配置されている4つのフォーカス
アクチュエータF1〜F4によって対物レンズ14を駆動
させて、記録面に対するフォーカスを調整するととも
に、記録面と対物レンズ射出瞳面との平行度のずれを補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光によって情報を記録ま
たは再生する光ディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光を利用して情報の記録や再生を
行う技術はめざましい進歩を遂げている。予め記録媒体
に記憶されている音声や文字、画像データを読み出す再
生専用の光学装置、いわゆるコンパクトディスク、CD
−ROM、レーザディスクと呼ばれているもので、これ
らの基本的な技術、市場とも成熟期にある。また、コン
ピュータの2次記憶装置、リライタブルファイリング装
置などに、近年ますますその利用範囲を広げている書き
換え可能な光磁気ディスク装置や相変化型ディスク装置
などの書換え型ディスク装置などが、現在、技術的確
立、市場の形成、シェア獲得などを目指して本格的な立
ち上がり時期を迎えつつある。これらの技術的発展を支
えているものは市場のニーズもあるが半導体レーザ技
術、光学技術、媒体技術、信号処理技術などの多くの周
辺技術の発展の寄与するところが大きいと言える。今後
ますます技術の発展、市場規模の拡大に伴って、光ディ
スク装置はデータ記憶装置としてその地位を築いていく
ものと思われる。
【0003】図12は従来の光ディスク装置の原理を示す
光学系の構成図である。図12に示すように、光源である
半導体レーザー1から射出される光束はコリメータレン
ズ2によって平行光束に変換され、ビームスプリッター
3を透過したのち対物レンズ4に入射する。この対物レ
ンズ4によって光束は所定の大きさのスポットとして記
録面5に結像させられ記録面5へのデータの記録または
再生を行う。
【0004】この記録面5での情報を含んだ反射光線は
再び対物レンズ4へ戻り、ほぼ平行光に変換された後、
ビームスプリッタ3よって光路が変更された後、光検出
部6へ導かれる。この光検出部6に導かれた光束は再生
信号の検出に用いられる。すなわち、対物レンズ4をフ
ォーカス方向すなわち光束の光軸方向に駆動するいわゆ
るフォーカシングと、トラック方向すなわち媒体の記録
方向と光軸方向に対して直角方向に駆動するいわゆるト
ラッキングの誤差信号との検出に用いられる。
【0005】このように、光検出部6に導かれた光束は
集光レンズ7によって集光作用を受け、シリンドリカル
レンズ8を透過することによって非点収差が与えられ
て、記録面5の焦点ずれで生じる光ビームの形状の変化
を4分割センサー9で捉えることによって誤差信号成分
を得、この信号を対物レンズアクチュエータへフィード
バックすることによりフォーカスのサーボを行う。ま
た、集光レンズ7で集光された光において記録面5のピ
ットや案内溝で回折された±1次回折光のトラック中央
からのずれによる0次光との干渉光量のバランスを4分
割センサー9の左右で捉えることによって、トラック方
向の位置決め制御を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の光
ディスク装置では、媒体の面振れなどにより記録面5と
対物レンズ4の射出瞳面との平行度ずれいわゆるチルト
が発生する。このチルトにより発生するトラッキングや
フォーカスエラー信号のオフセットは大きく、サーボ性
能上問題となる。また、書換可能な光ディスク装置たと
えば光磁気ディスク装置などにおいてはその記録密度の
向上が強く望まれており、そのための一つの有効な手段
として高NA(開口数)な対物レンズを使用する方向に
あるが、対物レンズが高NAな場合ほどチルトにより発
生する収差が無視できなくなるという問題があった。
【0007】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、チルトに対して高安定で高密度記録に対応した光デ
ィスク装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の光ディスク装置は、半導体レーザからの射出
光束を対物レンズで記録面に集光させ、前記記録面から
の光束を光検出部で検出する光ディスク装置であって、
前記光検出部で検出された検出信号に基づいて前記対物
レンズを駆動させて、前記記録面に対するフォーカスを
調整するとともに、前記記録面と対物レンズ射出瞳面と
の平行度のずれを補正するフォーカスアクチュエータ部
を備えたものである。
【0009】また、本発明の光ディスク装置におけるフ
ォーカスアクチュエータ部は、対物レンズの周りでその
対物レンズの中心に対して等距離にそれぞれ90度ごとに
フォーカスアクチュエータを配置したものである。
【0010】さらに、本発明の光ディスク装置における
チルト補正は記録面のミラー部を検出して行う構成とし
たものである。
【0011】
【作用】上記構成により、半導体レーザからの射出され
た光束を対物レンズによって記録面に集光させ、この記
録面からの戻り光を光検出部で検出し、光検出部で検出
された検出信号に基づいてフォーカスアクチュエータで
対物レンズを駆動させ、記録面に対するフォーカスを調
整するとともに、記録面と対物レンズ射出瞳面との平行
度のずれを補正するので、チルトに対して高安定で高密
度記録にも対応可能である。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は本発明の第1の実施例における
光ディスク装置の光学系の構成図である。図1におい
て、光源である半導体レーザ11から射出されたレーザ光
束は、コリメータレンズ12によって平行光に変換され、
ビームスプリッタ13を透過して対物レンズ14に入射す
る。この対物レンズ14に入射した光束は記録面15に集光
され、この記録面15に対して情報の記録または再生信号
の読み出し、さらにフォーカス、トラッキングサーボ情
報のピックアップを行う。この記録面15で反射して対物
レンズ14を通過した戻り光はビームスプリッタ13により
光路を折曲げられ、検出光学系16に導かれる。
【0013】この検出光学系16では、ビームスプリッタ
13によって反射して光路を曲げられた光束は集光レンズ
17によって集光作用を受けつつ、別のビームスプリッタ
18によって2つの光束に分けられる。その2つに分かれ
た光束のうちビームスプリッタ18を透過する光は光検出
器19に入射し、また、ビームスプリッタ18で反射する光
は光検出器20に入射する。
【0014】図2は図1の光ディスク装置における光検
出器19,20の再生信号およびフォーカス調整信号検出構
成図である。図2において、2つの光検出器19,20はそ
れぞれ8つのフォトダイオード群により形成されてい
る。光検出器19上のフォトダイオードを便宜的にA1 〜
A8 としてその出力をそれぞれP1 〜P8 とし、同様に
光検出器20上のフォトダイオードを便宜的にB1 〜B8
としてその出力をそれぞれQ1 〜Q8 とするならば、再
生信号RFは次の(数式1)に示されるような全フォト
ダイオードの出力の和により得られる。 (数式1) RF=(P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8)+ (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8) ここで、フォーカシングの方法について図2〜図4を用
いて説明する。まず、2つの光検出器19,20は対物レン
ズ14による結像スポットが記録面15に対して合焦な位置
にある場合に2つの光検出器19,20上の光のスポットの
サイズが同じになる位置に置かれている。したがって、
記録面15に対する焦点がずれている場合に2つの光検出
器19,20で捕らえる光スポットのサイズが異なってく
る。すなわち、次の(数式2)に示すような光検出器19
にある4つのフォトダイオードA1,A4,A5,A8
と、光検出器20にあるフォトダイオードB2,B3,B
6,B7との8つのフォトダイオードの出力の和と、光
検出器19にある4つのフォトダイオードA2,A3,A
6,A7と光検出器20にあるフォトダイオードB1,B
4,B5,B8の8つのフォトダイオードの出力の和と
の差動信号FEを取ることによって対物レンズ14のデフ
ォーカスに伴う光検出器19,20上での集光スポットの大
きさを比較することができ、この差動信号FEを図3に
示すようなフォーカスエラー信号とすることができる。 (数式2) FE={(P1+P4+P5+P8)+(Q2+Q3+Q6+Q7)} −{(P2+P3+P6+P7)−(Q1+Q4+Q5+Q8)} 図4は図1の光ディスク装置における対物レンズ14とフ
ォーカスアクチュエータの配置図である。図4におい
て、4つのフォーカスアクチュエータF1,F2,F
3,F4は対物レンズ14の中心点に対して同じ距離でそ
れぞれ90度をなすように配置されており、そのうちフォ
ーカスアクチュエータF1とフォーカスアクチュエータ
F4はトラック方向に対して+45度方向、フォーカスア
クチュエータF2とフォーカスアクチュエータF3はト
ラック方向に対して−45度方向のライン上にある。光検
出器19,20からのフォーカスエラー信号は一旦信号処理
部へと導かれて対物レンズ14のデフォーカス量に応じた
駆動電流を発生させる。この駆動電流が4つのフォーカ
スアクチュエータF1,F2,F3,F4全てに同じ量
だけ同時に流れることにより磁石に作用して対物レンズ
14をフォーカス方向へ任意の量だけ駆動させることがで
きる。
【0015】次に、4つのフォーカスアクチュエータF
1,F2,F3,F4を用いて記録面15と対物レンズ射
出瞳面との平行度ずれいわゆるチルトをなくす方法につ
いて説明する。まず、4つのフォーカスアクチュエータ
F1,F2,F3,F4は前述のように記録面15のトラ
ック方向に対して+45度方向にフォーカスアクチュエー
タF1,F4が、また、−45度方向にフォーカスアクチ
ュエータF2,F3が配置されているので、フォーカス
アクチュエータF1とフォーカスアクチュエータF4の
上下方向のバランスを取ることにより、トラック方向に
対して+45度方向のチルト成分の補正を行い、また、フ
ォーカスアクチュエータF2とフォーカスアクチュエー
タF3によりトラック方向に対して−45度方向のチルト
成分の補正を行うことができる。
【0016】図5は図1の光検出器19におけるフォトダ
イオードに対する検出光学系に関わる図であり、図6は
図1の光検出器19のチルト補正信号検出構成図であり、
図7は図4のフォーカスアクチュエータF1,F4につ
いてのチルト補正信号波形図であって、以下、チルト補
正信号の検出方法について説明する。図5〜図7に示す
ように、チルト補正信号の検出には記録面上でトラッキ
ングサーボなどに利用される溝や記録信号としてのピッ
ト、マークなどのないミラー部からの反射光を光検出器
19または光検出器20で検出することにより得られる。チ
ルトがない場合、光のスポットは図5に示される光検出
器19におけるフォトダイオード群上の中心円で示すスポ
ットDの位置にある。このとき、光検出器19上のスポッ
トDは記録面15が対物レンズ14の結像スポットと記録面
15の位置関係によりその大きさが変化するが、この光検
出器19上のスポットDの大小に関わらずフォトダイオー
ドA1,A2の出力の和とそれら2つのフォトダイオー
ドA1,A2に対して光検出器19の中心点について対角
の位置にある2つのフォトダイオードA7,A8の出力
の和は等しい。また、フォトダイオードA3,A4の出
力の和とフォトダイオードA5,A6の出力の和につい
ても同様に等しい。そこで、フォーカスアクチュエータ
F1,F4のチルト補正信号を図6のようにT1,T4
としてそれぞれ次の(数式3)、(数式6)のようなフ
ォトダイオードA1,A2の出力の和とフォトダイオー
ドA7,A8の出力の和との差動信号をとる。また、フ
ォーカスアクチュエータF2,F3についてもチルト補
正信号をT2,T3としてそれぞれ次の(数式4)、
(数式5)のようなフォトダイオードA3,A4の出力
の和とフォトダイオードA5,A6の出力の和との差動
信号をとれば、チルト補正信号T1,T2,T3,T4
はすべて0となる。 (数式3) T1=(P1+P2)−(P7+P8) (数式4) T2=(P3+P4)−(P5+P6) (数式5) T3=(P5+P6)−(P3+P4) (数式6) T4=(P7+P8)−(P1+P2) ここで、チルトがトラック方向に対して+45度方向に発
生した場合を考える。このとき、光検出器19上の光のス
ポットDは図5に示すように実線の矢印Eの方向に移動
するので、フォトダイオードA3とフォトダイオードA
4の出力の和とフォトダイオードA5とフォトダイオー
ドA6の出力の和は等しいままであるがフォトダイオー
ドA1とフォトダイオードA2の出力の和とフォトダイ
オードA7とフォトダイオードA8の出力の和はアンバ
ランスとなる。したがって、チルト補正信号はフォーカ
スアクチュエータF2とフォーカスアクチュエータF3
については0であるが、フォーカスアクチュエータF1
とフォーカスアクチュエータF4については0とはなら
ずに、図7のa,bに示すようなトラック方向に対して
+45度方向のチルト成分についてのチルト補正信号を得
ることができる。図7によると、あるチルト成分に対し
てフォーカスアクチュエータF1とフォーカスアクチュ
エータF4の信号成分の絶対値が同じで極性が逆となっ
ている。つまり、あるチルト量に対してチルト補正信号
T1とチルト補正信号T4をとればトラッキング方向に
対してフォーカスアクチュエータF1とフォーカスアク
チュエータF4を結ぶ線の中心位置すなわち対物レンズ
14の中心点の高さ方向の位置を変えずにこの中心点に対
してチルト補正を行うことができる。
【0017】また、チルトがトラック方向に対して−45
度方向に発生した場合には図5に示すように光検出器19
上のスポットDは波線の矢印Fの方向に移動する。この
場合、チルト補正信号はフォーカスアクチュエータF1
とフォーカスアクチュエータF4については0である
が、フォーカスアクチュエータF2とフォーカスアクチ
ュエータF3については0とはならない。したがって、
チルト補正信号T2とチルト補正信号T3によって−45
度方向のチルト成分を補正することができる。
【0018】以上説明したように、トラック方向に対し
て+45度方向のチルト成分はフォーカスアクチュエータ
F1とフォーカスアクチュエータF4によって、また、
トラック方向に対して−45度のチルト成分はフォーカス
アクチュエータF2とフォーカスアクチュエータF3に
よってそれぞれ補正できるので、この4つのフォーカス
アクチュエータF1,F2,F3,F4によって全ての
方向のチルトを補正することができる。なお、本実施例
においては、チルト補正の検出原理を光検出器19につい
て説明したが、光検出器20についても同様の作用を奏す
る。
【0019】また、それぞれのチルト補正信号は前述の
ように記録面15のミラー部についてのものであり、実際
にはミラー部以外のセクター領域などではトラッキング
偏差によって記録面15の溝やピット、マークなどで光検
出器19,20上のスポットの光量分布がアンバランスとな
りチルト補正信号に乱れが生じるので、ミラー部におけ
る信号のみを取り出さなければならない。そこで、本発
明においては以下に説明するミラー部検出手段によって
ミラー部のみの信号を取り出すように構成している。
【0020】このミラー部検出手段について図8を用い
て説明する。図8のaは(数式1)で示されるような再
生信号RFを示したものである。 (数式1) RF=(P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8)+ (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8) 図8に示すように、ミラー部においては溝による回折や
ピット、マークなどによる光量損失がないので他の領域
に比べて再生信号RFの絶対値が大きい。そこで、図8
の直線Gで示されるような基準電圧を設けると、図8の
bに示されるようなミラー部おいて1、その他の領域で
0となるような信号Hが得られ、ミラー部であるかない
かの情報を得ることができる。そこで、この図8のbで
示される信号Hをゲート信号として図8のcのような
(数式3)〜(数式6)で得られる生のチルト補正信号
Iに作用させると、図8のdのようなミラー部以外は0
でミラー部のみにおけるチルト補正信号Jが得られる。 (数式3) T1=(P1+P2)−(P7+P8) (数式4) T2=(P3+P4)−(P5+P6) (数式5) T3=(P5+P6)−(P3+P4) (数式6) T4=(P7+P8)−(P1+P2) このチルト補正信号Jを4つのフォーカスアクチュエー
タF1 ,F2,F3,F4にフィードバックしてチルト
補正を行う。
【0021】なお、トラッキングについては従来例と同
様にプッシュプル法によって図9に示すように光検出器
19を用いてトラッキングエラー信号TEを得る。つま
り、記録面15のピットや案内溝で回折された±1次光の
トラック中央からのずれによる光量のバランスを次の
(数式7)で示されるようなフォトダイオードA1,A
2,A3,A4の出力の和とフォトダイオードA5,A
6,A7,A8の出力の和との差動信号でとる。このト
ラッキングエラー信号TEについてもチルト補正信号検
出と同様に光検出器20を用いても得ることができる。 (数式7) TE=(P1+P2+P3+P4)−(P5+P6+P7+P8) 次に、図10,図11を用いて第2の実施例について説明す
る。本実施例においては半導体レーザや検出光学系など
の光学系の配置は第1の実施例と同様であるが、4つの
フォーカスアクチュエータの配置とチルト補正信号の検
出方法が異なっている。
【0022】図10は本発明の第2の実施例におけるフォ
ーカスアクチュエータの配置図である。図10において、
対物レンズ21の中心点に対してトラッキング方向にフォ
ーカスアクチュエータF5,F7が配置され、また、そ
れに対して90度方向にフォーカスアクチュエータF6,
F8が配置されている。これらフォーカスアクチュエー
タF5,F6,F7,F8のチルト補正信号をそれぞれ
T5,T6,T7,T8とすれば、図11に示すT5〜T
8についてはそれぞれ(数式8)、(数式9)、(数式
10)、(数式11)で得られる。 (数式8) T5=(P1+P2+P5+P6)−(P3+P4+P7+P8) (数式9) T6=(P1+P2+P3+P4)−(P5+P6+P7+P8) (数式10) T7=(P3+P4+P7+P8)−(P1+P2+P5+P6) (数式11) T8=(P5+P6+P7+P8)−(P1+P2+P3+P4) つまり、チルトのトラック方向成分については検出器の
上下4つずつのフォトダイオードの出力のバランスを取
り、2つのアクチュエータF5とアクチュエータF8に
フィードバックすることにより補正する。一方、トラッ
ク方向にして90度方向については検出器の左右4つずつ
のバランスを取り、アクチュエータF6とアクチュエー
タF7によって補正する。
【0023】したがって、以上の第1および第2の実施
例の構成により、半導体レーザ11からの射出された光束
を対物レンズ14,21によって記録面15に集光させて記録
信号を読み出し、この記録信号を含んだ戻り光を光検出
器19,20によって検出することにより、フォーカス方向
の補正の信号と、記録面15と対物レンズ14の射出瞳面と
の平行度ずれいわゆるチルト補正の信号とを得ることが
できる。これらの補正信号に基づいて、4つのフォーカ
スアクチュエータF1〜F4またはフォーカスアクチュ
エータF5〜F8によって対物レンズ14または対物レン
ズ21を駆動させて、記録面15に対するフォーカスを調整
する記録面フォーカス調整機構と、記録面15と対物レン
ズ射出瞳面との平行度のずれを補正するチルト補正機構
とを有するため、チルトに対して高安定で高密度記録に
も対応することができる。
【0024】なお、第1および第2の実施例において
は、記録面15に光を結像させる集光手段として対物レン
ズ14,21を用いたが、この対物レンズ14,21をホログラ
ム、回折格子などを利用した集光素子に置き換えて光学
系全体を素子化したものであっても、4つのフォーカス
アクチュエータを用いて同様な作用でチルトの補正を行
うことができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光ディス
ク装置において記録面と対物レンズ射出瞳面との平行度
ずれいわゆるチルトを補正することができ、したがっ
て、このチルトによって問題となってくるトラッキング
やフォーカスエラー信号のオフセットを取り除くことが
できるため、基本サーボ性能を高安定に得ることができ
る。また、対物レンズの結像性能に関わる収差を補正す
ることができるため、高NAな対物レンズを使用した高
密度記録対応の光ディスク装置を容易に得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における光ディスク装置
の光学系の構成図
【図2】図1の光ディスク装置における光検出器19,20
の再生信号およびフォーカス調整信号検出構成図
【図3】図1の光ディスク装置におけるフォーカスエラ
ー信号波形図
【図4】図1の光ディスク装置における対物レンズ14と
フォーカスアクチュエータの配置図
【図5】図1の光検出器19におけるフォトダイオードに
対する検出光学系に関わる図
【図6】図1の光ディスク装置における光検出器19のチ
ルト補正信号検出構成図
【図7】図4のフォーカスアクチュエータF1,F4の
チルト補正信号波形図
【図8】図1の光ディスク装置におけるチルト補正に関
わる波形図
【図9】図1の光ディスク装置における光検出器19のト
ラッキングエラー信号検出構成図
【図10】本発明の第2の実施例の光ディスク装置にお
ける対物レンズ14とフォーカスアクチュエータの配置図
【図11】図10の光ディスク装置における光検出器19の
チルト補正信号検出構成図
【図12】従来の光ディスク装置の原理を示す光学系の
構成図
【符号の説明】
11 半導体レーザ 12 コリメータレンズ 13,18 ビームスプリッタ 14,21 対物レンズ 15 記録面 16 検出光学系 17 集光レンズ 19,20 光検出器 F1〜F8 フォーカスアクチュエータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザからの射出光束を対物レンズ
    で記録面に集光させ、前記記録面からの光束を光検出部
    で検出する光ディスク装置であって、前記光検出部で検
    出された検出信号に基づいて前記対物レンズを駆動させ
    て、前記記録面に対するフォーカスを調整するととも
    に、前記記録面と対物レンズ射出瞳面との平行度のずれ
    を補正するフォーカスアクチュエータ部を備えた光ディ
    スク装置。
  2. 【請求項2】フォーカスアクチュエータ部は、対物レン
    ズの周りでその対物レンズの中心に対して等距離にそれ
    ぞれ90度ごとにフォーカスアクチュエータを配置した請
    求項1記載の光ディスク装置。
  3. 【請求項3】記録面と対物レンズ射出瞳面との平行度の
    ずれを補正するチルト補正は、前記記録面のミラー部を
    検出して行う構成とした請求項1記載の光ディスク装
    置。
JP31152792A 1992-11-20 1992-11-20 光ディスク装置 Pending JPH06162541A (ja)

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JP31152792A JPH06162541A (ja) 1992-11-20 1992-11-20 光ディスク装置

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US6510111B2 (en) 1998-04-30 2003-01-21 Fujitsu Limited Method and apparatus for aberration correction
US9057272B2 (en) 2012-06-29 2015-06-16 United Technologies Corporation Protective polishing mask

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