JPH09326161A - 光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク装置

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JPH09326161A
JPH09326161A JP8168590A JP16859096A JPH09326161A JP H09326161 A JPH09326161 A JP H09326161A JP 8168590 A JP8168590 A JP 8168590A JP 16859096 A JP16859096 A JP 16859096A JP H09326161 A JPH09326161 A JP H09326161A
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optical disk
signal
focus
optical
lens
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Kazunori Tokiwa
盤 和 典 常
Kenichi Horikiri
切 憲 一 堀
Hiroichi Iida
田 博 一 飯
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Kenwood KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】互いに厚さの異なる複数の光ディスクのうち、
任意の1種類を選択して装着しても、その光ディスクに
適合したピック・アップ・レンズが自動的に設定する光
ディスク装置を提供する。 【解決手段】アクチュエータ23に流れる電流を検出回
路31で検出し、これをA/D変換して、コントローラ
16に入力する。コントローラ16は、FOK信号14
とFZC信号15とに基づいて、光ディスクの表面上と
反射膜上との各々の合焦点位置を検出し、各々の合焦点
位置のアクチュエータ23の電流値を求め、たがいの減
算値から、光ディスクの厚さの判別を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク装置に関
し、特に互いに厚みの異なる光ディスクのうち装着され
た光ディスクを判別するとともに、判別された光ディス
クに適合する最適なレンズに切り換えることができる光
ディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光ディスク装置においては、装着
された光ディスクに対してピック・アップ・レンズを介
してレーザビームを集光させ、その反射光をフォトディ
テクタで検出する集束光学系と、前記レーザビームを前
記光ディスクに集光させるためのアクチュエータを有す
るフォーカス引き込み制御系を備え、記録、再生、又は
消去を行う機能を有する。
【0003】このような従来の光ディスク装置の構成ブ
ロック図が図7に示されている。図7に示す装置は、合
計4つの単位素子A、B、C、Dからなるフォト・ディ
テクタ31と、各単位素子A、B、C、Dからの検出信
号を各々増幅するアンプ32、33、34、35と、増
幅後の出力をすべて加え合わせるように増幅するRFア
ンプ36と、アンプ33、35の出力を加え合わせると
共に、アンプ32、34の出力を差し引くように増幅す
るフォーカスエラー(以後FEと略記する)アンプ37
と、RFアンプ36のRF信号38から必要な、例えば
オーディオ信号を得るように処理する信号処理回路50
と、信号処理回路50の出力のデジタル値をアナログ値
に変換するD/A変換器51と、D/A変換器51の出
力を増幅するアンプ52と、アンプ52の出力を音声と
して生成するスピーカ53とを備える。また、本光ディ
スク装置は、通常、和信号と呼ばれるRF信号38を正
相入力(+)とし、かつ可変抵抗器42の分割電圧を逆
相入力(−)として、フォーカス・オー・ケー(FO
K)信号55を出力するRFコンパレータ40と、FE
アンプ37のFE信号39を正相入力(+)とし、かつ
抵抗器43、44との分割電圧を逆相入力(−)とし
て、フォーカス・ゼロ・クロス(FZC)信号56を出
力するFZCコンパレータ41と、サーボ系のON/O
FFスイッチ46と、スイッチ46とFEアンプ37の
出力との間に接続された抵抗器45と、スイッチ46の
一端とコントローラ54からの制御信号とが入力される
サーボ回路47と、サーボ回路47からの信号を電力増
幅するドライバ48と、ドライバ48の出力に接続され
たフォーカス・コイルからなるアクチュエータ49と、
FOK信号55及びFZC信号56を入力として、スイ
ッチ46やサーボ回路47等のサーボ系を制御するマイ
クロ・コンピュータからなるコントローラ54とを備え
る。ここで、FOK信号とFZC信号とを合わせて、フ
ォーカス信号と定義する。
【0004】上述した可変抵抗器42は、電源電圧+V
と接地との間に接続され、後述するFOKレベルを適宜
調整して、光ディスクの表面を検出せず、光ディスクの
反射膜の合焦点を検出するために設けられている。抵抗
器43、44は、電源電圧+Vと接地との間に直列に接
続され、FE信号39のゼロ・クロス点を正確に検出す
るために、逆相入力(−)のバイアスを予め所定電圧に
設定しておくためのものである。以上説明した図7のブ
ロック図は、主としてフォーカス引き込み制御系関係の
ブロック図である。
【0005】図7の光ディスク装置の制御手順を示す図
8のフローチャート、さらに各部の波形を示す図9のタ
イミングチャートを参照すると、まずステップS1にお
いて、レーザ電源が投入されて、レーザビームが、装着
された光ディスクに当たる。次に、ステップS2におい
て、フォーカス・サーボ系は、ピック・アップ・レンズ
を下方から上方へ光ディスクに近づくように一定速度で
移動を開始する。これにより、合焦点位置は光ディスク
の外方から内部へ次第に移動する。
【0006】この際、まず光ディスクの表面に合焦点位
置が達する時点t1の位置P1において、RF信号38
に小さなピークの波形が現われ、この波形はRFコンパ
レータ40に設定されたFOKレベル以下であるため、
FOK信号55には変化は現われない。一方、FE信号
39にはS字カーブ又は逆S字カーブが現われ、フォー
カス・ゼロ・クロス時点を立ち下がりとする負パルスが
FZC信号56として出力される。ここで、FOK信号
55とFZC信号56との2信号をフォーカス信号とい
う。この位置P1は、光ディスク表面上の合焦点位置で
あり、この時点でサーボ系を停止して焦点を固定しても
何等意味がないため、スイッチ46はOFF状態、即ち
サーボ系は依然動作状態となり、ステップS5に移行せ
ず、さらに移動が行われる。
【0007】ステップS3でFOK信号55が検出され
る時点t2の位置P2は、光ディスクの内部にある反射
層上での合焦点位置であり、この際にはRF信号38は
FOKレベルを越えるため、この越える期間をパルス幅
とする正パルスのFOK信号55が得られる。一方、F
E信号39は、大きなS字状のインパルスとなり、FZ
Cコンパレータ41で整形されて、ゼロ・クロス時点を
立ち下りとするFZC信号56が得られる。
【0008】ここでは、ステップS4のFZC信号56
がL(低)レベルであり、ステップS3におけるFOK
信号55がH(高)レベルであるから、ステップS5に
移行し、フォーカス・サーボループを閉じ、ピック・ア
ップ・レンズの移動は停止され、位置P2はフォーカス
・オン・ポイントとして、反射層上での合焦点が確立す
る。
【0009】レンズを一定速度で移動させて行くと、焦
点が一瞬合うポイントが発生する。この合焦点の検出
は、RF信号38がFOKレベルより大きく、かつフォ
ーカス・エラー信号の振幅がしきい値Eより小さい期間
内のゼロ・クロス・ポイントであり、この期間に相当す
る位置内に対物レンズがあれば、常に安定したフォーカ
ス引き込みを行うことができることが知られている。
【0010】かかる構成においては、FOKレベルをR
Fコンパレータ40で設定しているが、光ディスクの表
面上からのRF信号38と光ディスクの内部の反射膜上
からのRF信号38とのピーク値差が小さい場合があ
り、この場合には双方ともFOK信号55のパルスが生
じて、ディスク表面を反射層と判断し誤ることがあり、
また双方ともFOK信号55のパルスが生じないで、光
ディスクを装着していない時と同じ状態となる恐れがあ
る。従って、FOKレベルを充分な電圧マージンを持っ
て設定できないことは、信頼性の乏しい制御となる。
【0011】また、かかる構成においては、フォーカス
・オン・ポイントが略共通している一種類の光ディスク
に対して共通のピック・アップ・レンズを使用してフォ
ーカス制御を行っているが、光ディスクの厚さが大幅に
変化した他種類の光ディスクが装着された場合、球面収
差のため共通のレンズでは回折限界までの焦光が不可能
である。
【0012】図10には3種類の光ディスクの断面図が
示されている。図10を参照すると、(a)のディスク
は、CD(Compact Disk)と呼ばれるもので、厚さ約
1.2mm、ポリカーボネートからなる基板61の主表
面上に、アルミニウムからなる反射膜60が形成されて
いる。同図(b)のディスクは、DVD(Digital Versa
tile Disk)と呼ばれるもので、厚さ約0.6mm、ポ
リカーボネートからなる第2の基板63の主表面上に、
アルミニウムからなる反射膜64が形成され、さらに第
1の基板62がこの表面に張り合わされている。同図
(c)のディスクは、2層式のDVDと呼ばれるもの
で、厚さ約0.6mm、第1、第2の基板65、66間
に、反射膜67、中間層(透明材料)半透明膜68を介
在させている。以上の3種類の光ディスクが、共通の装
置に装着されて、再生や記録が行えることが好ましい。
【0013】ところで、複数種類の光ディスクを判別す
る機能を有する従来の光ディスク装置が特開平5ー54
406号公報に開示されている。この光ディスクでは、
フォーカス位置制御手段が対物レンズをディスク面に近
付けたときに、フォーカス・エラー信号に生じる2つの
S字形の発生する時間間隔を計測手段で計測することに
より、ディスク基板の厚さを特別の検出器を設けること
なしに識別可能としている。
【0014】しかしながら、かかる構成においては、上
述した時間間隔が、対物レンズの移動速度に依存してい
るため、この移動速度が変動すると、ディスクの厚さは
同じであっても時間間隔が変化してしまうため、正確な
厚さの計測が困難となる欠点がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、次
の各課題を解決した光ディスク装置を提供することを目
的とする。 (1)FOKレベルを設定することにより、ディスク表
面と反射層との判別を行う手段を廃止して、電圧マージ
ンを大幅に確保すること。 (2)信頼の高いフォーカス制御を可能とすること。 (3)基板の厚さが大幅に相違するディスクを、共通の
光ディスク装置に装着して、記録や再生ができること。 (4)CD、DVD、2層式DVDの各ディスクを共通
の光ディスク装置に装着して、記録や再生ができるこ
と。 (5)レンズの移動速度が変動しても、厚さの計測に影
響がないこと。 (6)基板の厚みが大幅に異なっていても、迅速に厚み
を判別できること。
【0016】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明による光ディスク装置は、互いに厚みの異なる
複数種類の光ディスクの中から任意の1種類の光ディス
クが装着され、装着された前記光ディスクに対して、ピ
ック・アップレンズを介してレーザビームを集光させ、
反射光をフォトディテクタで検出する集束光学系と、前
記レーザビームを前記光ディスクに集光させるためのア
クチュエータを備えた制御系とを用いて、記録、再生、
又は消去を行う光ディスク装置において、前記制御系で
前記レンズを移動させながら前記フォトディテクタから
フォーカス信号を検出する検出手段と、前記フォーカス
信号のうち前記光ディスクの表面上の合焦点位置、及び
前記光ディスクの反射膜上の合焦点位置における前記ア
クチュエータの駆動電流又は電圧を求めて各々第1及び
第2の測定値として記憶する一時記憶手段と、前記第1
及び第2の測定値の減算値を求める減算手段と、前記減
算値を基準値と比較することにより前記光ディスクの種
類を特定する判別手段とを備えて構成される。ここで、
前記判別手段で特定されたディスクに適合する専用のピ
ック・アップ・レンズに切り換える手段を有する。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を示す図1
のブロック図を参照すると、この光ディスク装置は、サ
ーボ系に電流検出回路31を設けたことや、コントロー
ラ16はサーボ系のアクチュエータに流れる電流又はア
クチュエータの電圧を検出して光ディスクの判別を行う
こと、FOKアンプ10のFOKレベルの設定値が低い
こと等が、図7の従来と相違する構成であり、上述した
点以外は、略図7のブロック図と共通する。
【0019】ピック・アップ1は、例えば、従来例の図
7のフォト・ディテクタ31、アンプ32、33、3
4、35の構成と共通する。RFアンプ2、FEアンプ
3は、各々RFアンプ36、FEアンプ37と共通す
る。RF信号12を入力としFOK信号14を出力する
FOKアンプ10は、RFコンパレータ40と共通する
が、可変抵抗器42の設定値が相違する。即ち、本実施
形態では、後述するように、光ディスクの表面び反射膜
の双方を検出して、それぞれのパルスが得られるよう
に、図示しない可変抵抗器のバイアス設定を行う。
【0020】FE信号13を入力とし、FZC信号15
を出力するFZCアンプ11は、FZCコンパレータ4
1と共通し、バイアス抵抗器43、44は図示しない
が、共通に存在する。RF信号12を入力とする位相補
償回路9、スイッチ18、加算器19を備えたサーボ系
は、コントローラ16によって制御される。加算器19
の制御は、デジタル値をアナログ値に交換するD/A変
換器17を介して、行われる。電力増幅を行うドライバ
22は、抵抗器20、21によって、増幅度が設定され
る。ドライバ22の出力は、抵抗器24を介してフォー
カス・コイルからなるアクチュエータ23に接続され
る。
【0021】電流検出回路31は、アクチュエータ23
に流れる電流を検出するため、一定の抵抗値を有する抵
抗器24の両端電圧を検出する回路であり、コンパレー
タ30の逆相入力(−)には、抵抗器25、27が直列
接続され、正相入力(+)には抵抗器26、28が直列
接続され、さらに抵抗器33が接続される。ノイズ等の
高い周波数成分は、増幅されないように、コンデンサ2
9を抵抗器25、27の共通接続点と抵抗器26、28
の共通接続点との間に接続する。
【0022】コンパレータ30の出力はアナログ値であ
るため、これをA/D変換器32でディジタル値に変換
して、コントローラ16に入力する。コントローラ16
は、マイクロ・コンピュータで、後述する制御プログラ
ムが内蔵されており、所定の手順で処理される。
【0023】一方、RF信号12は、信号処理回路34
を通して、さらにD/A変換器4、5に入力し、画像信
号は表示装置6に、オーディオ信号はドライバ7を介し
てスピーカ8に、各々導かれる。
【0024】この光ディスク装置は、主として、フォー
カス引き込み制御系ブロックを示したもので、図10の
ディスクのうちいずれかの光ディスクが装着される。
【0025】今、0.6mm厚の光ディスクが装着され
た場合のフォーカス・サーチのタイミングチャートを示
す図2、その際のコントローラ16の処理手順を示す図
4、図5を参照すると、まずステップS6において、電
源を投入してレーザビームを光ディスクに当てる。次
に、ステップS7において、ピック・アップ・レンズ
を、下方から上方即ち光ディスクの表面に近付く方向
へ、次第に移動を行う。
【0026】光ディスクの表面上での合焦時には、RF
信号12は予め設定されたFOKレベルを越えるため、
この越えた期間をパルス幅とするFOK信号14が得ら
れる。ここで大切なことは、表面上の合焦時にもFOK
信号14を検出するように、FOKアンプ10の比較値
のバイアスを設定することである。
【0027】一方、フォーカス・エラー(FE)信号1
3は、S字状のインパルス(ここでは反転しているため
逆S字状となっている)を検出し、これをFZCアンプ
11で整形して、立ち下がりをゼロ・クロス・ポイント
とする所定のパルス幅のFZC信号15が得られる。以
上の波形により、ステップS8でFOK信号14がH
(高)レベル、ステップS9でFZC信号15がL
(低)レベルの条件を満足し、次のステップ10でアク
チュエータ23のコイル電流をサンプル・アンド・ホー
ルドし、さらにA/D変換を行い、ステップS11でこ
の時のコイル電流値i1をコントローラ16内のメモリ
に格納する。次に、ステップS8、S9を満足した回数
が1回目(光ディスクの表面上に合焦することを意味)
か、2回目(反射膜上に合焦したことを意味)かを、ス
テップS12で判断し、1回目の場合はステップ8へ移
行する。
【0028】次に、レンズをさらに移動させると、光デ
ィスクの反射膜上の合焦時に、より大きなインパルスの
RF信号12が現われ、FOKレベルと比較され、FO
KレベルよりRF信号が大きい期間をパルス幅とするパ
ルス波形が現われる。一方、FE信号13も、より大き
なS字状カーブのインパルスが現われ、ゼロ・クロス・
ポイントを立ち下がりとするパルス幅のFZC信号15
が得られる。この際、ステップS8、S9、S10を通
り、この時のコイル電流i2を、ステップS11で、コ
ントローラ16内のメモリに格納する。
【0029】次に、ステップS12では、2回目を数え
るため、ステップS13へ移行し、電流値(i2ーi
1)即ち差電流値を求める。ステップS14において、
予め設定しておいた基準値(この実施の形態において
は、0.9mm厚相当の電流値を基準値とする。)と比
較し、この差電流値が小さい場合には、ステップS15
において、0.6mm厚のディスクと判定する(この差
電流値が基準値(0.9mm厚相当の電流値)よりも大
きい場合には、ステップS16において1.2mm厚の
ディスクと判定する)。ステップS15に続いて、ステ
ップS17において、ピック・アップ・レンズをDVD
(高NAタイプ)に切り換えて終了する。
【0030】次に1.2mm厚の光ディスクが装着され
た場合の各部の波形を示す図3のタイミングチャートを
参照すると、この場合も、時点t1において、光ディス
クの表面上における合焦時のコイル電流i1が検出さ
れ、次の反射膜上における合焦時のコイル電流i3が検
出され、双方の差電流値i3ーi1が求められ、この値
は基準値(0.9mm厚相当の電流値)よりも大きいた
め、ステップS16、S18に移行し、ピック・アップ
・レンズをCD用(低NAタイプ)に切り換えて、終了
となる。
【0031】ここで、コイル電流値i3は、コイル電流
値i2の2倍より小さいが、差電流値i3−i1は差電
流値i2ーi1の2倍程度であるから、この差電流値同
士を比較する方が、差異が大きく現われるため有利とな
り、ステップS14の比較判別の信頼性が高くなる。ま
た、差電流値ではなく絶対値比較では、ターンテーブル
の取り付け位置が若干異なると、そのままコイル電流の
絶対値がばらつく欠点がある。これを克服するために、
差電流値を求めることにより、光ディスクの装着状態の
若干のばらつきに起因するコイル電流のばらつきも消去
されるという利点がある。
【0032】尚、ステップS17、S18におけるピッ
ク・アップ・レンズの使い分けでは、曲面収差なく合焦
させるため、異なる開口数NAのレンズが複数用意され
る。このため、平面上複数のレンズを配列し、一軸を中
心として回転制御して、レンズの切り換えを行うことが
好ましい。
【0033】この種のツインレンズ式のピック・アップ
が図6に示されている。図6におけるピック・アップ
は、レンズホルダ70にCD用対物レンズ78、DVD
用対物レンズ79、鉄片71、72、75、トラッキン
グ用コイル73、74、76を備え、更に、支持体81
とレンズホルダ70との間にフォーカシング用マグネッ
ト80を設け、レンズホルダ70が回転軸82を中心と
して回転自在となるように離間して支持体81に固定さ
れたトラッキングマグネット77、83を設けている。
尚、更にもう1つの鉄片とトラッキング用コイルとがあ
るが、トラッキングマグネット77の陰になり、図示さ
れていない。
【0034】トラッキング用コイル73、74、76等
に、電流が流れていなくとも、例えば鉄片72とトラッ
キング用マグネット81とが互いに引き合う構成になっ
ている。即ち、制御電圧何等印加されなくとも、レンズ
78、79の内どちらかの設定状態が維持されている。
かかる構成において、レンズの切り換えを行うために
は、例えばトラッキング用コイル74に、一瞬キックパ
ルスを印加して、マグネット81と鉄片72とで引き合
っている力以上の反発力を発生させ、これによりレンズ
ホルダ70の回転トルクを得て、レンズホルダ70を回
転させる。ある程度すると、鉄片71がマグネット81
に引き込まれて、所定の位置に固定される。こうして、
レンズホルダ70に固定されたレンズ78、79が切り
換えられる。レンズを戻す時には、逆極性のキックパル
スを印加して同様に制御する。
【0035】上述したステップ17、18においては、
切り換え制御を行うだけであるが、この他にどの厚さの
光ディスクを選択したか、発光表示する手段を、さらに
設けてもよい。
【0036】本実施形態の電流検出回路31は、アクチ
ュエータ23に流れる電流を求めるために、このアクチ
ュエータ23と直列に抵抗器24を設け、この抵抗器2
4の抵抗値を一定とみなして、この両端の電圧を検出し
ている。従って、実際には電流を検出せず、電圧を検出
している。この電圧値は、A/D変換器32を介してコ
ントローラ16に入力され、ここで相当電流値に変換さ
れる。電流値と電圧値は比例関係にあるので、そのまま
電圧値を検出値として使用しても良い。尚、図1の電流
検出回路31は、一例を示したものであり、この他に直
接電流を検出する公知の手段が用いられてもよい。
【0037】以上のように、最初のフォーカス・サーチ
の段階で光ディスクの判別が可能となるため、レンズ切
り換えが直ちに行え、実際にデータを読み始めるまでの
時間を短縮することができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク装置によれば、光ディスクの表面上と反射膜上との各
合焦点位置でのアクチュエータの電流差を求めることに
より、光ディスクの種別を判読しているから、判別上の
信頼性が極めて高く、上述した各課題が、悉く達成され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の実施形態において0.6mm厚の光デ
ィスクをフォーカス・サーチする場合の各部の波形を示
すタイミングチャートである。
【図3】1.2mm厚の光ディスクをフォーカス・サー
チする場合の各部の波形を示すタイミングチャートであ
る。
【図4】本発明の実施形態における制御手順の前半を示
すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態における制御手順の後半を示
すフローチャートである。
【図6】本発明の実施形態に用いるピック・アップの構
造を示す斜視図である。
【図7】従来の光ディスク装置を示すブロック図であ
る。
【図8】従来の制御手順を示すフローチャートである。
【図9】従来のフォーカス・サーチの各部波形を示すタ
イミングチャートである。
【図10】互いに異なる光ディスクの種類を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 ピック・アップ 2、36 RFアンプ 3、37 FEアンプ 4、5、17、51 D/A変換器 6 表示装置 7、32〜35、52 アンプ 8、53 スピーカ 9 位相補償回路 10、55 FOKアンプ 11、56 FZCアンプ 16、54 コントローラ 18、46 スイッチ 19 加算器 20、21、24〜28、33、43、44、45
抵抗器 23、49 アクチュエータ 30、40、41 コンパレータ 31 フォト・ディテクタ 32 A/D変換器 34、50 信号処理回路 47 サーボ回路 48 ドライバ 60、64、67 反射膜 61、62、63、65、66 基板 70 レンズホルダ 71、75、75 鉄片 73、74、76 トラッキング用コイル 77、83 トラッキング用マグネット 78 CD用対物レンズ 79 DVD用対物レンズ 80 フォーカシング用マグネット 81 支持体 82 回転軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに厚みの異なる複数種類の光ディスク
    の中から任意の1種類の光ディスクが装着され、装着さ
    れた前記光ディスクに対して、ピック・アップレンズを
    介してレーザビームを集光させ、反射光をフォトディテ
    クタで検出する集束光学系と、前記レーザビームを前記
    光ディスクに集光させるためのアクチュエータを備えた
    制御系とを用いて、記録、再生、又は消去を行う光ディ
    スク装置において、 前記制御系で前記レンズを移動させながら前記フォトデ
    ィテクタからフォーカス信号を検出する検出手段と、前
    記フォーカス信号のうち前記光ディスクの表面上の合焦
    点位置、及び前記光ディスクの反射膜上の合焦点位置に
    おける前記アクチュエータの駆動電流又は電圧を求めて
    各々第1及び第2の測定値として記憶する一時記憶手段
    と、前記第1及び第2の測定値の減算値を求める減算手
    段と、前記減算値を基準値と比較することにより前記光
    ディスクの種類を特定する判別手段とを備えて成ること
    を特徴とする光ディスク装置。
  2. 【請求項2】前記判別手段で特定されたディスクに適合
    する専用のピック・アップ・レンズに切り換える手段を
    備えた請求項1に記載の光ディスク装置。
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