JPH076392A - ディスク装置 - Google Patents

ディスク装置

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JPH076392A
JPH076392A JP17254093A JP17254093A JPH076392A JP H076392 A JPH076392 A JP H076392A JP 17254093 A JP17254093 A JP 17254093A JP 17254093 A JP17254093 A JP 17254093A JP H076392 A JPH076392 A JP H076392A
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disk
frequency
control error
detecting means
rotation
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JP17254093A
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Yutaka Osada
豊 長田
Takeshi Miyazaki
健 宮崎
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ディスク装置内で行われるサーボ機構による各
種制御に於いて、ディスクの回転に同期した制御誤差を
抑圧する。 【構成】ディスク上の記録又は再生位置に応じて前記デ
ィスクの回転速度を変え、ディスクの記録又は再生を行
うディスク装置に於いて、制御対象の制御誤差を検出す
る制御誤差検出手段5と、増幅帯域を外部から制御でき
る帯域増幅フィルタ1を含み制御誤差検出手段5の出力
を増幅するサーボ増幅器10と、ディスクの回転速度を
検出する回転速度検出手段6とを備え、前記帯域増幅フ
ィルタ1の増幅度が極大となる極大点周波数を、前記デ
ィスクの回転周波数或いはその整数倍になるように、前
記回転速度検出手段6の出力に応じて制御する。 【効果】サーボ機構内に2次共振がある場合でもディス
クの偏心や面振れ等に起因する制御誤差を減少出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明のディスク装置は、記録媒
体の回転周波数が記録或いは再生領域の位置に応じて一
定でない所定値に制御されるディスク装置に関するもの
で、特にサーボ機構による各種制御に於いて記録媒体の
回転に同期して生じる制御誤差を抑圧したディスク装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】ディスク装置としては、ディスク状記録
媒体と記録再生ヘッドとの相対速度即ち線速度が一定
(以下、CLVとも記す)になるようにスピンドルモー
タの回転速度が制御されるものと、ディスク状記録媒体
を回転させるスピンドルモータの回転が定角速度(CA
V)になるように制御されるものとがある。ここではま
ず従来のディスク装置として、CAV制御のディスク装
置について説明をする。ディスク上の情報トラックに記
録されている情報はディスク装置の光学ヘッドによって
読み取られる。前記光学ヘッドに於いては、対物レンズ
で集光されたレーザ光が前記ディスク媒体上で光スポッ
トを形成するようにフォーカス制御が行われ、さらに前
記光スポットが前記情報トラックの中心線上をトレース
するようにトラッキング制御が行われる。
【0003】前記光学ヘッドに於けるフォーカス制御や
トラッキング制御は、アクチュエータによって前記対物
レンズを移動して行われる。以下に、トラッキング制御
を例にして従来のディスク装置に於けるサーボ機構の説
明をする。図5は従来のサーボ機構の一例を示す図であ
る。図5はディスク装置に於けるトラッキング制御の一
例を示しており、光学ヘッド7内のレーザ光源から出射
されたレーザ光が、周回状に情報ピットが形成されてい
る光ディスクに照射され、その反射光が光学ヘッド7内
の光検知器23で受光され、その出力はヘッドアンプ1
6で増幅される。
【0004】前記光検知器23としては4分割フォトダ
イオードが使用され、トラッキング誤差検出回路21で
は、前記光検知器23の出力から例えばプッシュプル方
式のような周知の方法によってトラッキング誤差信号が
検出される。このトラッキング誤差信号は、光ディスク
に照射される光スポットと前記光ディスクに形成された
情報トラックの中心線とのずれに応じた信号である。前
記トラッキング誤差信号は帯域増幅フィルタ(以下、B
AFとも記す)33、位相補償回路34を介して、アク
チュエータ駆動回路35に印加される。前記帯域増幅フ
ィルタ(BAF)33は、特定の周波数帯域に於ける増
幅度(以下、ゲインとも記す)が他の周波数帯域に於け
る増幅度(ゲイン)よりも高く設定されたもので、1或
いは複数の周波数に於いてゲインがピークを持つもので
ある。
【0005】アクチュエータ駆動回路35は、光学ヘッ
ド7内のトラッキングアクチュエータ9を駆動する回路
であり、光学ヘッド7内の対物レンズは前記トラッキン
グアクチュエータ9によって記録媒体の半径方向に移動
され、レーザ光スポットが前記情報トラックの中心線上
を走査するように制御される。ところで前記したディス
ク装置にディスクが装着されて再生される場合に、ディ
スクの偏心やディスクの面振れ等に起因してトラッキン
グ誤差が増加する。この誤差を減少させるために、図5
に示すように光学ヘッド7、ヘッドアンプ16、トラッ
キング誤差検出回路21、BAF33、位相補償回路3
4、アクチュエータ駆動回路35等でサーボ機構50が
構成されている。
【0006】前記BAF33のゲインは前記ディスクの
所定の回転周波数に於いて最大になるように予め設定さ
れ、前記位相補償回路34は前記サーボ機構50が安定
に動作するように前記サーボ機構50の位相特性を主に
補正するものである。このサーボ機構50によって、ト
ラッキング制御に於ける制御誤差即ち残留誤差を減少さ
せようとする場合には、一般的に、サーボ機構50の一
巡伝達関数のゲインを上げる方法がとられる。
【0007】しかし、この方法はアクチュエータ等の2
次共振や種々の要素の位相遅れがあるために、単純にゲ
インを上げてもサーボ機構50の動作が不安定になり過
渡応答が悪くなったり、前記2次共振の悪影響が大きく
出たりする場合が多い。即ち、ボード線図に於けるゲイ
ン余裕や位相余裕が小さくなって、サーボ機構50の安
定度が低下し、整定時間が長くなったりアクセス時間が
長くなったりする。このため全体のゲインは余り大きく
せずに、前記BAFのゲインがディスクの回転周波数に
於てピークを持つようにして、前記残留誤差の減少を図
ることが提案されている。
【0008】前記トラッキング誤差は、主としてディス
クの偏心や面振れに起因して生じることが多いため、デ
ィスクの回転周波数と一致する周波数の成分が多い。こ
のため前記一巡伝達関数の全体のゲインはそのままに、
前記回転周波数近辺でのみゲインを大きくしてその周波
数に於ける改善度を大きくし、前記一巡伝達関数のゲイ
ン交点付近には大きな影響が及ばないようにして所定の
安定度を得るようにされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、音楽用コン
パクトディスクの再生装置のように、ディスク状記録媒
体の回転速度を情報が記録されている情報トラックの線
速度が一定(CLV)になるように回転制御されるディ
スク装置では、ディスクの回転角速度が変化するため
に、ディスクの偏心や面振れに起因して発生する制御誤
差成分の周波数が変化し、高精度の制御が出来ないと言
う問題がある。このことは、前記したように、ディスク
を回転するスピンドルモータの制御、フォーカス制御、
トラッキング制御に共通した問題であって、特に情報が
高密度に記録される高密度型のディスク状記録媒体につ
いては重大な問題点である。本発明は前記問題点に鑑み
て成されたものであって、その目的は、ディスク装置内
でサーボ機構を用いて行われる各種制御に於いて、ディ
スクの回転に同期した成分の制御誤差を抑圧したディス
ク装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のディスク装置
は、ディスク状記録媒体の記録又は再生領域の位置に応
じて前記ディスク状記録媒体の回転速度を変えて、ディ
スク状記録媒体の記録又は再生を行うディスク装置に於
いて、制御対象の目標値からのずれを検出する制御誤差
検出手段と、増幅帯域を外部から制御できる帯域増幅フ
ィルタを含み前記制御誤差検出手段の出力を増幅するサ
ーボ増幅器と、前記ディスク状記録媒体の回転速度を検
出する回転速度検出手段とを備え、前記帯域増幅フィル
タの増幅度が極大となる極大点周波数を、前記ディスク
状記録媒体の回転周波数及び又はその整数倍になるよ
う、前記回転速度検出手段の出力に応じて制御して、前
記ディスク状記録媒体の回転に同期した制御誤差を抑圧
する。
【0011】
【作用】回転速度検出手段によってディスクの回転周波
数が検出され、帯域増幅フィルタの増幅帯域は1つ或い
は複数設定される。前記帯域増幅フィルタのゲインがピ
ークとなる周波数はディスクの回転周波数或いはその整
数倍の周波数になるよう前記回転速度検出手段の出力に
基づいて制御される。ディスク装置に於いてトラッキン
グ制御などが行われる場合、ディスクの面振れ等に起因
する残留誤差の周期はディスクの1回転につき1回或い
は数回となる。 前記トラッキング制御などが行われる
サーボループのゲインは比較的小さく設定されるが、サ
ーボループ中に前記帯域増幅フィルタが設けられたこと
により、ディスクの回転周波数或いはその整数倍の周波
数でゲインがピークとなり、その周波数成分の制御誤差
が抑圧される一方、機械系の2次共振がある周波数付近
では、一巡伝達関数のゲインが低く前記2次共振による
悪影響を受けず、良好な制御が行われる。
【0012】
【実施例】本発明のディスク装置は、例えば音楽用コン
パクトディスクの再生装置のようにディスク状記録媒体
の記録又は再生位置に応じてディスク状記録媒体の回転
速度を変えて、ディスク状記録媒体の記録又は再生を行
うディスク装置に於いて、スピンドルモータの回転制御
や、トラッキング制御や、フォーカス制御などの各種制
御を行う場合に、増幅帯域を外部から制御出来る帯域増
幅フィルタ(BAF)をサーボ機構中に設けて、ディス
クの回転に同期した成分の制御誤差を極めて小さく抑え
且つ前記各種の制御が安定に行われるようにしたもので
ある。
【0013】図1は本発明のディスク装置の要部を示す
ブロック図である。本発明のディスク装置は、図1に示
すように制御対象4の制御誤差を検出する制御誤差検出
手段5と、増幅帯域を外部から制御できる帯域増幅フィ
ルタ1を含むサーボ増幅器10と、ディスク状記録媒体
の回転速度を検出する回転速度検出手段6とを備え、前
記帯域増幅フィルタ1の増幅帯域が前記ディスク状記録
媒体の回転周波数或いはその整数倍になるよう前記回転
速度検出手段6の出力に応じて制御し、各種の制御に於
いて、ディスク状記録媒体の回転に同期した制御誤差成
分を抑圧したものである。
【0014】図1に於いて、サーボ増幅器10、駆動装
置3、制御対象4、制御誤差検出手段5等によりサーボ
機構40が構成されている。駆動装置3はサーボ増幅器
10の出力に応じて制御対象4を駆動するための装置で
あって、ここに制御対象とは、例えば対物レンズを移動
するためのアクチュエータやスピンドルモータ等であ
る。回転速度検出手段6では、スピンドルモータに組み
込まれた周波数発電機の出力から、或いはディスクの再
生信号から得られるトラック番号等からディスクの回転
周波数が検出され、その出力は前記サーボ増幅器10を
構成する帯域増幅フィルタ(BAF)1に入力される。
この帯域増幅フィルタ(BAF)1のゲインは1つ或い
は複数の周波数でピークを持ち、前記ディスクの回転周
波数又はその整数倍の周波数に於いて前記ゲインのピー
クを持つように、前記回転速度検出手段6の出力に応じ
て制御される。
【0015】前記BAF1の出力はサーボ増幅器10を
構成する増幅器2に印加される。この増幅器2には、サ
ーボ機構40の安定度を向上するために位相補償回路が
設けられている。制御誤差検出手段5では、フィードバ
ック制御が行われるサーボ機構の制御誤差が検出され
る。前記制御誤差とは例えば、スピンドルモータの回転
速度の誤差や、トラッキング制御に於ける光スポットと
情報トラックの中心線とのずれや、フォーカス制御に於
ける光スポット径の大きさ等を指す。
【0016】サーボ機構40を用いて、例えばトラッキ
ング制御が行われる場合の説明をする。この場合、制御
対象4は光学ヘッドであり、この光学ヘッド内には従来
例で説明した光学ヘッド7と同様に、レーザ光源や、こ
のレーザ光を集光して記録媒体上に光スポットを形成す
る対物レンズや、記録媒体からの反射光を受光する光検
知器等が設けられている。制御誤差検出手段5では、前
記光検知器の出力からトラッキング誤差信号が検出さ
れ、前記帯域増幅フィルタ(BAF)1に供給される。
【0017】一方、回転速度検出手段6では、スピンド
ルモータに設けられた周波数発電機の出力やディスクか
ら再生されたトラック番号の情報を用いて、ディスクの
回転周波数が検出される。そして、BAF1のゲインが
ピークとなる周波数即ち極大点周波数が、ディスクの回
転周波数或いはその整数倍になるように、前記回転速度
検出手段6の出力によってBAF1が制御される。この
場合、サーボ機構40の一巡伝達関数のゲイン交点は、
前記の極大点周波数の数倍の周波数近傍に設定され、前
記BAF1による位相遅れ特性が、ゲイン交点付近で大
きな影響を及ぼさないように配慮される。また、アクチ
ュエータ等の機械系の2次共振周波数に於いては、一巡
伝達関数のゲインが十分小になるよう設定される。
【0018】次に前記BAF1の一例を図3、図4を基
に説明する。図3は、BAFの一例を示す図である。図
3に示すBAFは、フィルタF1とフィルタF2とで構
成され、これらのフィルタのゲインがピークとなる周波
数即ち極大点周波数は制御信号によって制御される。図
3に示す例は、ディスク装置に於いて、ディスクの回転
速度が1200RPM即ち20Hzの時のもので、フィ
ルタF1の極大点周波数は20Hz、フィルタF2の極
大点周波数は40Hzとされる。図4は、BAFの一例
のボード線図である。図4は、図3に示すBAFのボー
ド線図であり、20Hzと40Hzでゲインがピークを
示し、これらの極大点周波数付近より低周波側では位相
が進み、高周波側で位相が遅れている。
【0019】次に本発明の一実施例について図2を基に
説明する。図2は本発明のディスク装置の一実施例を示
すブロック図である。図2に示すディスク装置は、音楽
用コンパクトディスクのような情報ピットが周回状に形
成された光ディスクの再生装置であって、ディスクの回
転制御は線速度が一定になるようにいわゆるCLV制御
が行われる。即ちディスクの内径部が再生される場合は
ディスクの外径部が再生する場合よりディスクが高速に
回転される。光学ヘッド7は、粗動モータ26によって
光ディスクの半径方向に、レール27に導かれて移動さ
れる。この光学ヘッド7は、レーザ光を集光して光ディ
スク上に光スポットを形成するための対物レンズ9L、
この対物レンズを移動するためのトラッキングアクチュ
エータ9、光ディスクからの反射光を受光する4分割光
検知器23、光ヘッド7の位置を検出するためのリニア
エンコーダ24等を有する。
【0020】図2に於いて、4分割光検知器23の出力
はヘッドアンプ16で増幅され、その出力は復調回路1
7とトラッキング誤差検出回路21とに供給される。前
記復調回路17では、ヘッドアンプ16の出力から得ら
れるRF信号を用いて復調が行われ、復調回路17中の
アドレス検出器17Aで再生中の情報トラックのトラッ
ク番号が検出され、中央演算装置(以下、CPUと記
す)18に供給される。CPU18では、与えられたト
ラック番号に該当するディスク回転周波数が算出され、
算出されたデジタル情報はインターフェース13を介し
てBAF1に供給される。BAF1の極大点周波数は、
インターフェース13のデジタル出力信号SCによって
制御される。
【0021】トラックキング誤差検出回路21では、ヘ
ッドアンプ16の出力から周知の技術でトラッキング誤
差信号が検出され、A/D変換器22でデジタル信号に
変換されてBAF1に供給される。サーボ増幅器10A
は、BAF1、位相補償回路12、インターフェース1
3等で構成される。CPU18で検出されたディスクの
回転速度が例えば1200RPMであるとすると、BA
F1の極大点周波数は20Hz及び40Hzに制御され
る。A/D変換器22でデジタル化されたトラッキング
誤差信号は、BAF1では前記極大点周波数の近傍で特
に増幅され、位相補償回路12を介してD/A変換器1
4に供給されアナログ値に変換される。
【0022】D/A変換器14の出力はトラッキングア
クチュエータ9を駆動するためのトラッキングアクチュ
エータ駆動回路15に供給され、対物レンズ9Lは光デ
ィスクの記録面に平行で且つディスクの半径方向に移動
されて、レーザ光スポットが常に情報トラックの中心線
上をトレースするように制御される。前記したように図
2に示すディスク装置では、光スポットが走査している
ディスク上の位置のアドレス情報が読み取られ、その位
置に於けるディスクの回転周波数が算出され、その周波
数或いはその周波数の整数倍の周波数で帯域増幅フィル
タ(BAF)の増幅度が極大となるように、BAF1に
供給されるパラメータが逐次設定し直される。
【0023】ディスクの回転周波数を検出する方法とし
ては、前記したトラック番号から算出する方法の他に、
ディスクを回転するスピンドルモータに取り付けた周波
数発電機によっても良いし、或いは図2に示すリニアエ
ンコーダ24によって光学ヘッド7の位置を割り出しそ
の結果から算出する方法でも良い。次に、図2、図3に
示すBAF1の極大点周波数の制御方法について述べ
る。前記極大点周波数の制御は、プログラムを内蔵する
デジタルシグナルプロセッサ(DSP)により実現され
ている。
【0024】図3に示すように、ある時刻に於けるフィ
ルタF1の入力、出力を夫々Un、Pnとし、フィルタ
F2の出力をQnとすると、Pn、Qnは、 P =a×U+a×Un−1+a×Un−2
+a×Pn−1+a×Pn−2 Qn =b×Pn+b×Pn−1+b×Pn−2
+b×Qn−1+b×Qn−2 で与えられる。
【0025】ここにa1〜a5、b1〜b5は定数であ
り、BAF1の極大点周波数等の特性を決定するのはこ
れらの定数である。また、U、P、Qは或るサン
プリング点に於ける値であり、Un−1、Pn−1、Q
n−1はその1つ前のサンプリング点に於ける値で、U
n−2、Pn−2、Qn−2は、さらに1つ前のサンプ
リング点に於ける値である。前記サンプリングの周波数
は例えば8KHzであり、この場合例えばディスクが2
0Hzで回転している場合なら、ディスクが1回転する
間に400個のデータが検出される。
【0026】図2に示す実施例では、BAF1の係数の
決定は次のように行われる。まず、ディスクの半径方向
の光スポットの移動範囲が10等分割され、この各分割
領域の中心に於けるディスクの回転周波数に該当するB
AF係数が予め算出され、CPU18内のROMにデー
タテーブルとして記録される。そして実際の再生動作時
には、再生されている領域が前記10等分割された領域
のどの領域に属するかがCPU18によって判断され、
その領域に対応するBAFの係数が前記データテーブル
より読み出されて、インターフェース13を介してBA
F1の係数が設定される。
【0027】図2に於いて、トラッキング制御を行うサ
ーボ機構の安定度が、ディスク装置の性能に大きな影響
を及ぼすことは自明のことである。本発明のディスク装
置では、極大点周波数を外部から制御出来るようにした
帯域増幅フィルタが使用され、前記帯域増幅フィルタの
極大点周波数がディスクの回転周波数或いはその整数倍
になるように制御される。そして、ディスクの最内周が
再生される時にはディスクの回転周波数が最も大きくな
り前記極大点周波数も最も高く設定される。この場合に
於ても、前記BAFによる位相遅れがサーボ機構の安定
度に悪影響を及ぼさないように、サーボ機構の一巡伝達
関数のゲイン交点は、前記極大点周波数の最大値の数倍
以上に設定される。
【0028】例えばディスクの再生中にディスクの回転
周波数が10Hzから20Hzまで変化する場合、前記
極大点周波数は最外周で10Hzと20Hz、最内周で
20Hzと40Hzとなるので、ゲイン交点は例えばこ
の40Hzの数倍以上の点に設定される。図6は、一巡
伝達関数のゲイン特性の比較例を示す図である。図6に
於いて、曲線Bは図2に示すトラッキング制御ループの
開ループゲイン(一巡伝達関数のゲイン)を示し、曲線
Aは図2のBAF1の代わりに周波数特性を有さない増
幅器を用いた場合の開ループゲイン(一巡伝達関数のゲ
イン)を示し、両者のゲインが40Hzで一致するよう
設定された場合の例が示されている。
【0029】図6に示されているようにトラッキングア
クチュエータの2次共振周波数f2は約1.3kHzで
あり、曲線Aのゲイン交点周波数faは約700Hz、
曲線Bのゲイン交点周波数fbは約170Hzとなって
いる。曲線A、Bに対応する位相特性は図示されていな
いが、前記2次共振周波数f2付近では両者共位相が急
激に変化している。そして前記周波数f2付近では、曲
線Aの場合、ゲインは0db近傍にあるため閉ループ特
性が不安定となるが、曲線Bの場合、ゲインは−12d
b以下であるので閉ループ特性が安定であり、アクチュ
エータ等の2次共振の悪影響が表面に出難くなってい
る。
【0030】ここまで本案の実施例として、線速度一定
(CLV)の回転制御を行う光ディスクのトラッキング
サーボ系について述べたが、これに限らず、回転数が記
録或いは再生領域の位置に応じて制御されるディスク装
置に於いては、アクチュエータのような制御ループ内の
要素の2次共振や位相遅れ特性等によってゲイン交点が
制限されるサーボ系に於いて、ディスクの回転に同期し
たサーボ機構の残留誤差を除去或いは軽減すると言う優
れた効果がある。
【0031】
【発明の効果】本発明のディスク装置によれば、ディス
クの回転数がディスク上の記録或いは再生領域の位置に
応じて制御されるディスク装置に於いて、アクチュエー
タのような制御ループ内の要素の2次共振や位相遅れ要
素による位相遅れ特性等がある場合であっても、ディス
クの回転に同期したサーボ機構の残留誤差を除去或いは
軽減しサーボ精度を向上すると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスク装置の要部を示すブロック図
である。
【図2】本発明のディスク装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図3】BAFの一例を示す図である。
【図4】BAFの一例のボード線図である。
【図5】従来のサーボ機構の一例を示す図である。
【図6】一巡伝達関数のゲイン特性の比較例を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…帯域増幅フィルタ(BAF) 3…駆動装置 4…制御対象 5…制御誤差検出手段 6…回転速度検出手段 7…光学ヘッド 9…トラッキングアクチュエータ 9L…対物レンズ 10、10A…サーボ増幅器 15…アクチュエータ駆動回路 21…トラッキング誤差検出手段 23…光検知器 40…サーボ機構

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスク状記録媒体の記録又は再生領域の
    位置に応じて前記ディスク状記録媒体の回転速度を変え
    て、ディスク状記録媒体の記録又は再生を行うディスク
    装置に於いて、 制御対象の制御誤差を検出する制御誤差検出手段と、 増幅帯域を外部から制御できる帯域増幅フィルタを含み
    前記制御誤差検出手段の出力を増幅するサーボ増幅器
    と、 ディスク状記録媒体の回転速度を検出する回転速度検出
    手段とを備え、 前記帯域増幅フィルタの増幅度が極大となる極大点周波
    数を、前記ディスク状記録媒体の回転周波数及び又はそ
    の整数倍になるように、前記回転速度検出手段の出力に
    応じて制御することを特徴とするディスク装置。
JP17254093A 1993-06-18 1993-06-18 ディスク装置 Pending JPH076392A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62287483A (ja) * 1986-06-05 1987-12-14 Sony Corp 回転記録媒体に対するサーボ装置

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JPS62287483A (ja) * 1986-06-05 1987-12-14 Sony Corp 回転記録媒体に対するサーボ装置

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