JPS63217535A - 光学的情報再生装置 - Google Patents

光学的情報再生装置

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JPS63217535A
JPS63217535A JP4895387A JP4895387A JPS63217535A JP S63217535 A JPS63217535 A JP S63217535A JP 4895387 A JP4895387 A JP 4895387A JP 4895387 A JP4895387 A JP 4895387A JP S63217535 A JPS63217535 A JP S63217535A
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Kenichi Sasaki
憲一 佐々木
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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] 本発明は、光学的情報記録媒体に光をIK1射し。
情報の記録および/または再生を行なう光学的情報再生
装置に関し、特に、光学的情報書き込み、読み出し装置
のピックアップ制御のための信号検出機構に関する。
[従来技術およびその問題点] 光デイスク装置、光磁気ディスク装置、光カード装置、
光テープ装置等の光を記録媒体に照射し、情報を記録お
よび/または再生する光学的情報記録再生装置において
、記録媒体上に高密度に記録された情報を読み取る場合
、あるいは新たに情報を記録する場合において、光束は
記録媒体上に、所定の状態で正確に収束され、またその
状態を常に保つよう制御されていなければならない。
例えば、フォーカスずれが起こると、記録媒体上に収束
されている光ビームのスポット径が変化する。このとき
、情報の記録のためのトラックの巾は一定であるため、
そしてまた光束のスポットの単位面積あたりのエネルギ
ー密度が変化するため、読み取りや書き込みの精度に悪
影響が及ぶ。
一方、光束のスポットが記録媒体上に正確に収束してい
ても、その位置が情報の記録トラック上から外れていて
は、当然情報の読み書きはできない、そこで、光学式ピ
ックアップには、光束を媒体上に収束させる対物レンズ
と、媒体表面との距離を常に一定に保ち、媒体が上下に
変位しても、収束スポット径が常に−・定になるような
フォーカス制御機構が備えられている。また、そのスポ
ットを常にトラック上に位置させるような、トラッキン
グ制御機構(以下、AT機構と称す)も備えられている
フォーカス制御機構(以下、AF機構と称す)には、幾
つかの方式が提案されているが、媒体上へ収束させた光
束の反射光束のファー・フィールドにおける空間的パタ
ーン(以下F、F、P、と称する)からフォーカス量を
検知するという方法にノふづくものが多い、基本的には
、F、F、P、の形状及び強度分布がフォーカスずれ積
に対応した変化を示すのを、分割された複数の光電変換
素子で検知し、それらの電気信号の比較によって、F、
F、P、の変化即ち、フォーカスずれ量を求めるという
考え方に基づいている。
上述のF、F、P、の大きさに基づいてフォーカスずれ
量を求める方式を用いたAFa構の従来例の1つを例示
し、その欠点について説明する。
t511図に示すのが、その光学式ピックアップの概略
構成ブロック図である。同図において、lは半導体レー
ザ等の′L源、2は光源lからの光を下行光束にするコ
リメータレンズ、5はビームスプリッタ−53は対物レ
ンズ、4は情報記録媒体、6は反射光束を所定位置に集
束させるセンサーレンズ、7はフォーカスずれ検知、お
よびトラックずれ検知のための、光センサ−(光電変換
素子)、8は該光センサ−7のプリアンプ、9.10は
それぞれAF制御回路、AT制御回路である。なお、詳
しくは光センサ−7はAF川のセンサー7aとAT用の
センサー7bとを有し、それぞれのセンサーでAF、A
Tのための制御信号を得るようになっている。
第12図は従来例からよく用いられるAF用の光センサ
−7aの構成を示した図であり、光センサ−7aはそれ
ぞれ同心円状の光検出部12と光検出部13とから構成
され、それぞれからの光信時は差動増幅器14へと導か
れ、この差動増幅器14からのフォーカスエラー信号は
第11図のAF制御回路9に入力される。
その制御の一例を以下に示す。
第14図(a)、(b)、(c)はそれぞれ光検出器上
のF、F、P、の状態を示したもので、第15図(a)
 、(b) 、(c)はそれぞれそれら状態のF、F、
P、の強度分布を示したものとする。なお、第15図に
おいて横軸Xは光検出器上の位置、縦軸yは光検出器上
の光強度を示している。
例えば、合焦時の光検出器上のF、F、P、の状1ムが
第14図(b)において斜線部分で示されるとする。ま
た、このときのF、F、P、の強度分布は第15図(b
)の形状を呈するものとする。このとさの(b)の光検
出部12と13からの信号の差を合焦時の規準値として
設定しておき、常に2つ光検出部からの信号の差をこの
規牛値と比較しながら、フォーカスずれの呈と方向をr
4断し、制御を行なう0例えば、媒体がピックアップに
近づき過ぎた場合は、光検出器上のF、F、P、の大き
さは第14図の(a)の斜線部分で示されるように大き
くなり、信号の差は小さくなる。また、逆に媒体が遠ざ
かり過ぎた場合は、F、F、P、の大きさは第14図(
C)の斜線部分で示されるように小さくなり、信号の差
は大きくなる。
一方、光学式ピックアップの光源として用いられる半導
体レーザーは、それが使用される出力の増大、または環
境温度の上昇に依存して、発振波長が長波長側へ変化す
るという性質を有している。光束の波長が変化すると、
色収差の影響が現われ、合焦状態にもかかわらず、光検
出器上のF、F、P、の大きさが変わる0例えばレーザ
ーがある出力で駆動されている時、合焦状態における光
検出部上のF、F、P、の大きさと、強度分布が、それ
ぞれ第14図(b)と第15図(b)で示されるものと
すと、出力が増大した時または減少したときの、合焦状
1gにおける光検出器上のF、F、P、の大きさは、そ
れぞれ第14図(a)及び(C)で示されるように変化
し、それぞれの強度分布は第15図(a)及び(C)と
なる、 F、F、P、の大きさが第14図(b)のとさ
の信号の差が規準値として設定しであるとすると、出力
が第14図(b)。
(C)の状態のときのように変化すると、仮に合焦では
あっても、先の固定された基準と比較して、2オーカス
ずれがあると判断してしまい、フォーカス制御が正常に
働かないという欠点がある。
光磁気ディスクのように、光源の出力がディスクからの
情報読取り時とディスクへの情報書込み時で異なるよう
な使用の仕方を本る場合には特に上記の欠点は避けられ
ない、また、環境温度の変化によっても、上記の欠点が
、出力の場合と同様にあられれる。
次にATに関する問題点について説明する。
ATa構についても、幾つかの方式が提案されているが
、例えば、媒体上に刻まれたトラックの案内溝(グルー
ウ゛)によって回折された光束のF、F、P、の強度の
対称性の変化から、トラックずれを検知する方法(ブツ
シュ・プル法)には以下の様な問題がある。また、これ
は同じ原因によって前述の問題とは別にフォーカス制御
にも悪影響を芋える。
トラッキング制御のための光センサ−7bは第11図の
光センサ−7の位置に置かれ、従来例では、第13図に
示すような、グループの方向に沿って2分割された光検
出部16.17を有する光電変換素子からなる。スポッ
トがトラック上にあるときには、F、F、P、はグルー
プの方向を軸とした対称な強度分布をもち、2つの光検
出器からの出力は等しい、ところが、スポットがグルー
ヴ上から外れると、F、F、P、の強度分布は、トラッ
クずれの量と方向に依存して、非対称な形に変化するの
で、その変化を2つの光検出器出力の比較によって検出
し、トラ−、キング制御のための信号を得る。
光学式ピックアップの光源として用いる半導体レーザ出
力のF、F、P、の強度分布は、理想的には第16図に
示すようなガウス分布の形状を呈して対称性を有してい
る。なお、第16図において横軸Xは光検出器面上の位
置、縦軸yは光検出器上の光強度を示している。ところ
が、実際の半導体レーザの強度分布は、例えば第17図
に示すような不規則な非対称性を有している。そして、
レーザ出力の変化または、環境温度の変化によって、例
えば第18図に示すように、その非対称性が不規則に変
化する。この現象はトラッキング制御に、大きな悪影響
を与え、またフォーカス制御にも同様である。なお、第
16図、第17図、第18図はそれぞれ規格化されてい
るものとする。
レーザ出力のF、F、P、が第16図に示したような理
想的なガウス分布の場合にはフォーカス制御、トラッキ
ング制御共に全く問題はない、また、第17図に示すよ
うな非対称の場合でも温度や出力に応じた強度分布の変
化がリニアであれば(換言すれば、光検出器■−の任意
のある一点における強度が波長もしくは出力の変化に対
してリニアであれば)、各光電変換素子からのでの比は
、一定であるため、基準を強度の非対称性に応じて設定
し、各光電変換素子からの比に基づいて、フォーカス制
御、トラッキング制御を行なえば、問題はない、しかし
、第17図から第18図へと変化する場合のように強度
分布の非対称性の変化がリニアでない場合は、最適な基
準を設定することはできず、書き込み、読み取りの際の
出力変化、環境温度変化によって、トラッキング制御、
そしてフォーカス制御に誤差を生ずることは避けられな
い。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上述従来例の欠点、即ち、光源の半導体レー
ザの、出力及び環境温度の変化による波長変化及び強度
分布の変化がフォーカス制御とトラッキング制御に対し
て与える影響を除去し、どのような使用条件下において
も、高精度なフォーカス制御、トラッキング制御を行な
うことを1ftmにする光学的情報再生装置を提供する
ことを目的とする。
以上のような目的は、フォーカス制御手段とトラッキン
グ制御手段を備え、光源から発せられたた光を光学的情
報記録媒体に照射することにより、該記録媒体に記録さ
れた情報を再生および/または新らたな情報を記録する
光学的情報再生装置において。
前記光源の出力検出手段および/または光源周囲の環境
温度検出手段を有し、その少なくとも1つの検出手段か
ら得られた信号により前記フォーカスル制御および/ま
たはトラッキング制御のための制御信号を補正すること
を特徴とする光学的情報再生装置により達成される。
1i11記のような光学的情報再生装置は、上記のよう
に、光源の半導体レーザーの出力、環境温度等の変動を
常に監視する手段を設け、その信号に基づいてオートフ
ォーカス、オートトラッキング制御信号を補正すること
により、それら変動の影響を減少させることを基本思想
としている。
この思想を実現すべき具体的な方法として、本発す1者
が1iI記半導体レーザーの出力、環境温度等による変
動要因を調べた結果、次のような結論に達したのであっ
た。即ち、 オートフォーカスの補正は主に半導体レーザーの出力、
環境温度変化による波長変動によるF、F。
P、の変動を補正するということにより達成され。
さらに半導体レーザーの出力、環境温度変化に伴なうF
、F、P、対称性の非リニアな変動を補正することによ
り完全になる。
また、オートトラッキングの補正は半導体レーザーの出
力、環境温度変化に伴なうF、F、P、対称性の非リニ
アな変動を補正することに達成されるというものである
なお、光源としての半導体レーザーはその一例であり、
その他にも各種の光源(広a)が用いうる。
[実施例] 以下、本発明の光学的情報再生装置について具体的な実
施例に基づき詳細に説明する。
第1図は本発明の光学的情報再生装置の一実施例を示す
概略構成ブロック図である。
同図において、lは半導体レーザ等の光源。
2は光源1からの光を平行光束にするコリメータレンズ
、5はビームスプリッタ−13は対物レンズ、4は情報
記録媒体、6は反射光束を所定位置に集束させるセンサ
ーレンズ、7はフォーカスずれ検知、およびトラックず
れ検知のための、光センサ−(光電変換素子)、8は該
光センサ−7のプリアンプ、9.10はそれぞれAF制
御回路。
AT制御回路、20は半導体レーザlの出力をモニタす
る出力モニタ、21は半導体レーザlの周囲温度を測定
する温度センサである。なお、詳しくは光センサ−7は
AF用のセンサー7aとAT用のセンサー7bとを有し
、それぞれのセンサーでAF、ATのための制御信号奉
書るようになっている。
上記構成において、光源lを発した光束はコリメータレ
ンズ2.ビームスプリッタ5.対物レンズ3を経て情報
記録媒体4−ヒヘ集束され、反射されたのち、対物レン
ズ3.ビームスプリッタ5゜センサレンズ6を経て光セ
ンサ−(光検出器7)へ入射する。
本実施例に係るフォーカス制御信号のための光検出器7
a及びフォーカス制御信号処理系の概略図が第2図であ
る。
第2図において、12.13はそれぞれ円心円形状に分
割された光検出面である。光検出面12.13からの、
F、F、P、の大きさに関する信号と、出力モニタ20
からの半導体レーザlの出力信号Smに基づいて所定の
補正をした後、フォーカス制v4信号を送り出す。
第14図(a) 、(b) 、(c)を今度は光源の出
力を変化させた時の、光検出面12.13上のF、F、
P、の大きさの変化例とみることにする。この図におい
て斜線部分が、F、F、P、の大きさを示す、このよう
に出力の変化に伴なって、合焦時の、最適な基準が変わ
るので、常に第1図の出力モニタ20で光源の状態を監
視し、レーザの出力にあわせて1合焦の基型を変化させ
る。レーザの各出力時の合焦状態の基準となるF、F、
P、の大きさ、即ち光検出面12、及び13からの信号
出力の差は、予め求めておき、表のようにして用いるか
、出力モニタ20の値との関係から実時間で算出する等
の方法が考えられる。そして、その出力時の最適な合焦
の基準と、実際の光検出面12、及び13からの信号を
用いて、フォーカス制御信号を送り出す。
この処理の一例について以下、詳しく説明する。
オートフォーカスの合焦時の基準が光検出面12.13
において、光検出面12からの出力を51、光検出面1
3からの出力をS2とするとき、 フォーカスエラー信号F、E、は で与えられるとすると、焦点はずれに対するF、E、信
号のカーブ(いわゆる8字カーブ)は第6図のようにな
る。第6図において横軸は焦点ずれ丑、縦軸はF、E、
信号レベルである。ここにおいて、5l=32 (F、
E、=O)において、合焦であるというように設定され
ている。
第6図のようなF、E、の8字カーブの合焦点付近にお
いて、F、F、P、が変化すると、実際の合焦点がF、
E、=0の点からずれてしまう、第7図はそのようすを
示した図であり、A点は波長入Aのときの合焦時のF、
E、信号レベルであり、B点は波長λBのときの合焦時
のF、E、信号レベルである。
このとき、波長入Aについて合焦時のF、E、信号レベ
ルを設定すると波長がλBに変化したときは、F、F、
P、の変化のため1合焦時のF、E、信号レベルは第7
図のΔbに相当するはずであるが、入Aの合焦の基準に
従うと結果として、Δdのフォーカスエラーを生じてし
まうことになる。
よって、本実施例では、予め、波長の変化(あるいは出
力の変化)によって生じる合焦時のF、E、信号のずれ
を求めておき、波長の変化、あるいはレーザ出力を変化
させたときのF、E、信号の合焦基準レベルを補正する
ようにしている。第8図はその補正概念の一例を示した
図であり、図中、実線で示したのが、波長あるいは出力
が変化したのときの合焦時のF、E、レベル、破線で示
したのが、補正用データK(入)またはK(出力)を示
している(K(入)、K(出力)はそれぞれ“入”と“
出力”の関数であることを示している)、つまり第8図
の場合においては、補正されたF、E、信号、すなわち
、F、E、 ’信号は、F、E、 ’ = F、E、 
−K (入)または F、E、 ’ = F、E、 −K (出力)で表され
る。
なお、このときの補正データは、前記したように各波長
、出力ごとにあらかじめ計算したものを表として用意し
ておいて、そこから読出して用いるか、あるいはレーザ
の出力、温度モニタからのデータに基づいて各瞬間毎に
電気的な演算によって求め、補正を行なうことが考えら
れる。
L記の方法を用いることによって、光源の113力を変
化させて使用するときでも常に最適なフォーカス制御を
かけることができる。
また、補正の方法の一つとしては、前述のような厳密な
補正方法以外に、より簡略化された方法として、以下の
ような方法も採用することもできる。
出力(後述するように温度も同様である)によって変化
する波長の上限と下限をそれぞれ入max、λminと
したとき、F、E、カーブにおいて、合焦時の基準を第
9図のように設定する。即ち、波長変動によるF、E、
信号の変動の範囲、alとa3の中間のレベルa2をも
って、合焦時の基準として設定(固定値)とする、この
場合、合焦基準は動かないので、逐次制御する場合に対
して、精度は悪くなるが、基準を一方の状態に固定した
場合(従来の方法)に対しては、 F、F、ρ、変動の
影響は小さく抑えられる。
なお、前記実施例では、光源の波長変化の影響のみにつ
いての例であったが、前述したように、レーザは、出力
の変化に応じて、F、F、P、の強度分布も変動する。
従って、前記実施例において、出力モニタ8の信号に基
づき、波長変化によるF、F、P、の大きさのみ考慮す
るのでなく、強度分布の非対称性の変化をも含めて、合
焦状態の最適な基準を求めるようにすれば、 F、F、
P、が非対称な半導体レーザを使用してもフォーカス制
御信号に与える影響はさらに少なくなり、補正はより完
全になる。
次に、本発明の技術思想をトラッキング制御に対して適
用した場合の実施例について示す。
第4図は、トラッキング制御機構の概略図である。i4
図において、16.17はそれぞれグルーヴ方向に2分
割された光検出面であり(第1図の7の位置に鐙かれる
)、8は第1図と同様、レーザの出力モニタである。光
検出面18.17からの信号からトラッキングのずれ瞳
と方向を判断する際の最適な基準も、強度分布の非対称
性によって変化するので、出力モニタ8からの出力モニ
タ信号Smに基づいて、各出力時の最適な基準を求め、
光検出面16と17からの信号との比較からトラッキン
グ制御信号を送り出す。
レーザの、出力に対する強度分布の不規Illな変動は
、予め測定しておき、出力信号と強度分布の変動の関係
を求めておく必要があり、その変動を前述の方法と同様
の方法で補正することにより、より一層正確なオートト
ラッキングが可能になる。そのトラッキングエラー信号
(T、E、信号)の補正も前述したフォーカシングエラ
ー信号(F、E、信号)の補正と同様に行なうことが可
能である。
r、E、@号は第4図の光検出面16と17からの出力
をそれぞれS3.S4とすれば、 で与えられ、波長変動の影響による0N−Trackの
基準のずれ及びその補正はF、E、信号の場合と同様に
行なえば良いと考えられ、上記した簡略化された方法も
同様に適応できる。なお、第10図(&)はT、E、信
号の例を示した図であり、横軸はトラッキングエラー量
、縦軸は丁、E、信号レベルであり、第10図(b)は
ディスク半径方向のディスク断面を示している。
今までの実施例は全て、半導体レーザの出力の変化にの
み着目したものであったが、周知の通り前記レーザの波
長及び強度分布の変化は、環境温度の変動によっても全
く同様に生ずる。従って環境温度の情報を温度センナに
よって検知し、フォーカス制御及びトラッキング制御の
最適な基準値設定のための情報として用いれば、その影
響を取り除くことができる。
その実施例について、第3図及び第5図に図示する。
第3図はフォーカス制御系の概略で、Stは、半導体レ
ーザの環境温度を検知する温度センサ13からの温度情
報信号である。この場合も前記実施例と同様に、環境温
度の変化に対する、F、F、P、の大きさの変化を予め
測定しておく、その結果を用いて、フォーカス制御を行
なう際に環境温度の情報に基づいて合焦基準を常に最適
な値へ調整する。
第5図はI・ラフキング制御系の概略図である。
こちらも、環境温度の情報信号Stに/、tiづいて。
F、F、P、の強度分布の不規則な変動の分を考慮した
最適なトラッキング制御を行なうものである。
また、前記したようにF、F、P、の強度分布の不規則
な変動は、フォーカス制御にも影響を与えるので、第2
図および第3図のフォーカス制御系において、この点も
考慮する方が望ましい。
なお1本発明はその性質上、半導体レーザ等の光源を用
いる種々の光学的装置、即ち、光デイスク装置、光磁気
ディスク装置、光カード装置、光テープ装置等の光を記
録媒体に照射し情報を記録あるいは再生する光学的情報
記録再生装置におけるAF、ATにおいて広く適用する
ことができることは明らかである。
[発明の効果] 以上、説明したように本発明の光学的情報再生装置によ
れば、半導体レーザの出力及び環境温度の変化による発
振波長及びF、F、P、の強度分布の変動が、フォーカ
ス制御及びトラッキングnjl ggに対して与える影
響を最小限度に抑えることができる。
光磁気ディスク等、光源の出力を変化させて使用する必
要がある場合、フォーカス制御、トラッキング制御に与
える影響は不可避であったが、本発明によって、各制御
の精度は大きく向上し、読み取り、書き込みのエラーは
減少する。更に媒体への情報記録密度を上げることもで
きる。
また、装置を使う環境、装置内部の温度E昇等が、もた
らす影響も取り除くことができ、上記の効果をよりいっ
そう大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光学的情報再生装置の一実施例を示す
概略構成ブロック図である。 第2図、第3図はそれぞれレーザの出力信号を用いるフ
ォーカス制御信号系の実施例、第4図。 第5図はトラッキング制御信号系の実施例を示す図であ
る。 第6図〜第9図はそれぞれフォーカス制御信号の補正を
説明するための図である。 第10図(a)、(b)はそれぞれT、E、信号の例を
示した図、ディスク半径方向のディスツク断面の図であ
る。 第11図は従来の光学的情報+rf生装置を示す概略構
成ブロック図である。 第12図、第13図はそれぞれ、フォーカス制御信号系
の従来例、トラッキング制御信号系(どの従来例を示す
図である。 第14図(a)、(b)、(C)は合焦時および焦点は
ずれの時の光検出器上のF、F、P、の状態、または光
源の出力を変化させた時の光検出器上のF、F、P、の
状態を示す図である。 第15図(a) 、 (b) 、 (c)はそれぞれF
、F、P、ノ強度分布を示す図である。 第16図は、理想的なガウス分布を有するレーザ出力光
束のF、F、P、の強度分布を示す図である。 第17図は、不規則な非対称性を有する実際のレーザ出
力光のF、F、P、の強度分布を示す図である。 第18図は、レーザ出力を変化させたときのF、F、P
、の強度分布の不規則な変化をしたF、F、P、の強度
分布を示す図である。。 1:半導体レーザー 2:コリメータレンズ 3:対物レンズ 4:情報記録媒体 5:ビームスブリツタ 6:センサーレンズ 7:光センサ− 8:プリアンプ 9:AF制御回路 10:AT制御回路 2(l出力モニタ 21:温度センサ 代理人   弁理士    山下穣平 第1図 第2図 第6図 第7図 FE、イち号しにル 第゛8図 第14図 (G)    (b)   (c) 第15図 (a)   (b)   (C) 第6図 第17図 第18図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フォーカス制御手段とトラッキング制御手段を備
    え、光源から発せられた光を光学的情報記録媒体に照射
    することにより、該記録媒体に記録された情報を再生お
    よび/または新たな情報を前記記録媒体へ記録する光学
    的情報再生装置において、 前記光源の出力検出手段および/または光源周囲の環境
    温度検出手段を有し、その少なくとも1つの検出手段か
    ら得られた信号により前記フォーカス制御および/また
    はトラッキング制御のための制御信号を補正することを
    特徴とする光学的情報再生装置。
JP4895387A 1987-03-05 1987-03-05 光学的情報再生装置 Pending JPS63217535A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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