KR100269162B1 - Beam spriter and optical pickup for recording/reproducing using this - Google Patents

Beam spriter and optical pickup for recording/reproducing using this Download PDF

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KR100269162B1 KR1019930005530A KR930005530A KR100269162B1 KR 100269162 B1 KR100269162 B1 KR 100269162B1 KR 1019930005530 A KR1019930005530 A KR 1019930005530A KR 930005530 A KR930005530 A KR 930005530A KR 100269162 B1 KR100269162 B1 KR 100269162B1
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Abstract

PURPOSE: A beam splitter and an optical pickup thereof are provided to rapidly search and stably control a servo by using the beam splitter having a composite function for reducing the number of components. CONSTITUTION: An incidence beam from a laser diode(1) to an incidence surface of a beam splitter(10) progresses to a beam split surface for facing toward a lens pattern. Then, the beam is emitted from the diffraction lens pattern for being concentrated on an optical disk(4). The beam is reflected on the disk for face toward a half-mirror member. The beam is split to facing toward optical detectors(6,7). Herein, astigmatism is generated in the reflected beam from the half-mirror member by difference between indexes of refraction in second and third prism elements. Thus, concentration points of the reflected beams are generated on tangential and sagittal directions. Thus, a focus error is detected by separating the optical detector(6). Moreover, reproducing signal and a track error are detected through separating the other optical detector(7).

Description

빔스프리터 및 이를 이용한 기록재생용 광픽업Beam splitter and optical pickup for recording and playback using the same

제1도는 종래 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.1 is a layout view showing an optical configuration of a conventional optical pickup.

제2도는 본 발명에 따른 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.2 is a layout view showing the optical configuration of the optical pickup according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 광픽업.3 is an optical pickup according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1：레이저 다이오드 6,7：광검출기1: Laser diode 6, 7: Photodetector

10：빔스프리터 11,12,13：프리즘 요소10: beam splitter 11, 12, 13: prism element

14：하프미러 부재 15：입사면14: half mirror member 15: entrance surface

16：빔분리면 17：회절형 렌즈 패턴16: beam separation surface 17: diffractive lens pattern

본 발명은 각종 광학기구에 이용될 수 있고, 특히 광기록매체의 정보를 기록재생하는 광픽업에 있어서, 광기록매체의 반사빔을 입사빔으로부터 분리시키는 빔스프리터(beam splitter) 및 이를 이용한 기록재생용 광픽업에 관한 것이다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in various optical apparatuses. In particular, in an optical pickup for recording and reproducing information of an optical recording medium, a beam splitter for separating a reflected beam of the optical recording medium from an incident beam and recording and reproducing using the same It relates to optical pickup.

정보를 광학적으로 기록재생하는 분야에 있어서는, 정보의 고속탐색을 위하여 가능한 작고 가벼운 광픽업이 요구된다. 광픽업은 소요되는 광학부품의 수를 줄이고 최적화함으로써 그 무게와 부피를 줄일 수 있음은 물론일 것이다.In the field of optically recording and reproducing information, as small and light optical pickup as possible is required for high-speed search of information. Optical pickup will of course reduce the weight and volume by reducing and optimizing the number of optical components required.

제1도는 종래의 가장 간단한 광픽업을 예로 든 것이다. 광디스크(4)를 향하여 레이저 광빔을 발생하는 레이저 다이오드(1)가 있다. 레이저 다이오드(1)로부터 발생된 광빔은 빔스프리터(2)를 지나고 대물렌즈(3)에 의하여 광디스크(4)에 집속된다. 빔스프리터(2)는 그 광디스크(4)의 반사빔을 입사빔으로부터 분리시키는 경사상의 빔분리면(2a)을 가짐으로써 그 입사빔으로부터 반사빔을 분리시킨다. 빔스프리터(2)에 의하여 분리되는 반시빔은 하프미러(5)를 경유하여 정보의 재생 등 전기신호를 검출하는 광검출기(6)(7)에 도달한다.1 is an example of the simplest conventional optical pickup. There is a laser diode 1 which generates a laser light beam towards the optical disc 4. The light beam generated from the laser diode 1 passes through the beam splitter 2 and is focused on the optical disk 4 by the objective lens 3. The beam splitter 2 has an inclined beam splitting surface 2a which separates the reflected beam of the optical disc 4 from the incident beam, thereby separating the reflected beam from the incident beam. The half-time beam separated by the beam splitter 2 reaches the photodetectors 6 and 7 which detect the electric signal such as reproduction of information via the half mirror 5.

이와 같이, 광픽업의 광학계에는 광디스크의 입사빔과 반사빔을 분리시키는 빔스프리터(2)의 사용이 필수적임을 알 수 있다. 종래에 사용된 빔스프리터(2)는 예를 들면 2개의 직각 프리즘을 접합시킨 구조로서, 단지 입사빔과 반사빔을 분리하는 기능만을 수행하도록 제작된 것을 알 수 있다. 또한 그 단순기능의 빔스프리터는 다른 렌즈요소(예：대물렌즈)와 공간적으로 떨어져 설치되고 있음을 알 수 있다. 따라서 종래의 빔스프리터는 광픽업 광학계 전체의 부피와 무게를 가중시키는 문제를 갖고 있다.As such, it can be seen that the use of the beam splitter 2 for separating the incident beam and the reflected beam of the optical disc is essential for the optical system of the optical pickup. The beam splitter 2 used in the related art is, for example, a structure in which two rectangular prisms are bonded to each other, and is manufactured to perform only a function of separating the incident beam and the reflected beam. It can also be seen that the beam splitter with its simple function is installed spatially apart from other lens elements (eg, objective lens). Therefore, the conventional beam splitter has a problem of weighting the volume and weight of the entire optical pickup optical system.

한편 종래의 광픽업은, 전술한 이유에 의하여 소형경량화에 한계가 있으므로, 그만큼 정보의 고속탐색에 불리한 문제점을 갖고 있다. 그래서 종래에는 광픽업 광학계를, 정보의 고속탐색을 위하여, 주로 제1도에 나타낸 바와 같이, 광디스크(4)의 수직 및 수평진동에 따라 광학계의 일부인 대물렌즈 만의 미동(微動)용 액튜에이터(8)가 구비된 형태로 구성하여 왔다. 이같은 형태의 광학계에서는 대물렌즈의 미동시에 발생되는 광축옵셋에 의한 대물렌즈의 포커스/트랙 서보에러가 자주 발생하는 문제가 있다. 즉, 종래의 광학계는 광축의 흔들림에 의한 서보의 불안정한 문제를 근본적으로 가지고 있었다.On the other hand, the conventional optical pickup has a limitation in miniaturization and weight reduction due to the above-described reasons, and thus has a problem in that high-speed search of information is by that much. Thus, conventionally, the optical pickup optical system is a microscopic actuator 8 of only the objective lens that is part of the optical system according to the vertical and horizontal vibration of the optical disk 4, mainly as shown in FIG. 1, for high-speed retrieval of information. It has been configured in the form provided. In this type of optical system, there is a problem in that the focus / track servo error of the objective lens frequently occurs due to the optical axis offset generated when the objective lens is not synchronized. That is, the conventional optical system has a fundamental problem of servo instability due to the shaking of the optical axis.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 먼저 광픽업 광학계 등에서 부품수를 줄일 수 있도록, 복합기능을 갖는 빔스프리터의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a beam splitter having a compound function so as to reduce the number of parts in an optical pickup optical system.

또한 본 발명의 다른 목적은 복합기능을 갖는 빔스프리터를 이용하여 고속탐색과 안정된 서보제어가 가능한 소형경량의 기록재생용 광픽업을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a small-sized optical recording and playback optical pickup capable of high speed search and stable servo control using a beam splitter having a complex function.

상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the first object of the present invention,

광발생소자로부터 발생되는 입사빔의 입사면과 그 출사면, 그 입사면과 출사면 사이의 광축상에 형성된 반사빔의 빔분리면, 및 그 반사빔의 출사면을 갖는 빔스프리터에 있어서,A beam splitter having an incident surface and an exit surface of an incident beam generated from a light generating element, a beam splitting surface of a reflection beam formed on an optical axis between the entrance surface and an exit surface, and an exit surface of the reflection beam,

상기 입사빔의 입사면과 출사면 그리고 반사빔의 출사면의 적어도 한 면에 회절형 렌즈 패턴이 구비되어 된 빔스프리터를 제공한다.Provided is a beam splitter provided with a diffractive lens pattern on at least one surface of the incident surface and the exit surface of the incident beam and the exit surface of the reflected beam.

또한 상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In addition, the present invention to achieve the second object,

광기록매체의 입사빔을 제공하는 광발생소자;A photo-generation device for providing an incident beam of the optical recording medium;

광기록매체의 반사빔으로부터 전기적 재생신호를 검출하는 적어도 하나의 광검출소자;At least one photodetector for detecting an electrical reproduction signal from the reflected beam of the optical record carrier;

광발생소자로부터 발생되는 입사빔의 입사면과 그 출사면을 가지며, 그 입사면과 출사면 사이의 광축상에 형성된 반사빔의 빔분할면 및 그 반사빔의 출사면을 가지며, 그 입사빔의 입사면과 출사면 그리고 반사빔의 출사면의 적어도 한 면에 형성된 회절형 렌즈 패턴을 갖는 빔스프리터를 포함하는 광학수단을 구비하여 되는 광픽업을 제공한다.An incident surface of the incident beam generated from the light generating element, and an exit surface thereof; a beam splitting surface of the reflected beam formed on the optical axis between the incident surface and the exit surface; and an exit surface of the reflected beam; An optical pickup comprising an optical means including a beam splitter having a diffractive lens pattern formed on at least one surface of an exit surface and an exit surface of a reflected beam.

이와 같은 본 발명의 빔스프리터 및 이를 이용한 기록재생용 광픽업에 있어서, 빔스프리터는 입사빔과 반사빔을 분리시키는 본래의 기능을 발휘하는 동시에 상기 회절형 렌즈 패턴에 의하여, 그를 경유하는 빔을 수렴 또는 발산시키는 렌즈의 기능도 발휘하게 된다. 예를 들면, 그 출사면으로부터 광기록매체에 입사빔이 직접 집속되게 하는 렌즈 패턴을 형성함으로써 기존 광학계의 대물렌즈의 기능도 겸하게 할 수 있을 것이다. 따라서 그 대물렌즈를 제거할 수 있음은 물론, 그밖의 인접하는 다른 요소의 기능도 포함토록 함으로써 광학계의 대폭적인 부피 및 무게의 감축이 가능한 것이다.In the beam splitter of the present invention and the optical pickup for recording and reproducing using the same, the beam splitter exhibits an original function of separating the incident beam and the reflected beam and at the same time converges the beam passing through the diffractive lens pattern. Alternatively, the function of the lens to diverge is also exhibited. For example, by forming a lens pattern for focusing the incident beam directly on the optical recording medium from the exit surface, it may also function as an objective lens of the existing optical system. Therefore, the objective lens can be removed, as well as the function of other adjacent elements can be significantly reduced the volume and weight of the optical system.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 먼저 제2도를 참조하여 본 발명에 따른 기록재생용 광픽업을 설명한다. 도면에는 설명의 편의상 제1도와 동일한 부분에 대하여 같은 부호를 사용하였다. 즉, 부호 1은 레이저 다이오드를, 4는 광디스크를, 그리고 6과 7은 광검출기를 각각 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the optical pickup for recording and reproducing according to the present invention will be described with reference to FIG. In the drawings, the same reference numerals are used for the same parts as in FIG. 1 for convenience of description. That is, reference numeral 1 denotes a laser diode, 4 an optical disk, and 6 and 7 a photodetector, respectively.

본 발명은 그 레이저 다이오드(1)로부터 광디스크(4)로 향하는 입사빔을 광디스크(4)에 집속하고, 광디스크(4)의 반사빔을 그 입사빔으로부터 분리시키며, 또한 그 분리되는 반사빔이 각 광검출기(6)(7)에 도달케 하는 광학계를 위하여, 단일체로서, 복합기능을 발휘하도록 개선된 빔스프리터(10)를 구비한다.The present invention focuses an incident beam directed from the laser diode 1 on the optical disk 4 to the optical disk 4, separates the reflected beam of the optical disk 4 from the incident beam, and the separated reflected beam For the optical system to reach the photodetectors 6, 7, as a single body, an improved beam splitter 10 is provided to exhibit a complex function.

빔스프리터(10)는 제3도에 상세히 도시된 바와 같이, 3개의 프리즘 요소(11)(12)(13)와, 한 개의 하프미러 부재(14)의 접합으로 이루어진 직육면체이다. 제1프리즘 요소는 제2도의 레이저 다이오드(1)로부터 제공된 광빔의 입사면(15)을 가지며, 제2프리즘요소(12)와 접합되어 있다. 제1프리즘 요소(11)와 제2프리즘 요소(12)의 접합에 의한 45°경사의 빔분리면(16)이 구비되어 있다. 제2프리즘 요소(12)는 그 입사면(14)에 대한 출사면(부호 생략)에 형성된 회절형 렌즈 패턴(17)을 갖고 있으며, 상기 빔분리면(16)과 나란한 경사상으로 박형의 하프미러 부재(14)와 접합되어 있다. 그리고 그 박형의 하프미러부재(14)에 또 다른 제3프리즘 요소(13)가 접합되어 있다. 여기서 회절형 패턴(17)은 그 출사면의 정중앙을 중심으로 하는 동심원형의 다수의 톱니(18)로 이루어진 것으로, 그 입사면(14)으로 입사되는 입사빔을 상기 광디스크(4)에 집속하는 통상의 대물렌즈의 기능을 발휘하는 것이다. 다시 말해서 각 톱니(18)들은 각각에 입사하는 빔이 그 광축상의 한점에 수렴될 수 있도록 그 빔을 굴절시키도록 배려된 것이다. 또한 제2프리즘 요소(12)와 제3프리즘 요소(13)의 굴절률이 서로 같고 그것과 하프미러 부재(14)의 굴절률이 다르도록 각각 고려된 것이다.The beam splitter 10 is a cuboid consisting of the joining of three prism elements 11, 12, 13 and one half mirror member 14, as shown in detail in FIG. 3. The first prism element has an incident surface 15 of the light beam provided from the laser diode 1 of FIG. 2 and is bonded to the second prism element 12. A 45 degree inclined beam separation surface 16 is provided by the joining of the first prism element 11 and the second prism element 12. The second prism element 12 has a diffractive lens pattern 17 formed on the exit plane (not shown) with respect to the entrance plane 14, and has a thin half in an inclined parallel to the beam separation plane 16. It is joined to the mirror member 14. Then, another third prism element 13 is joined to the thin half mirror member 14. Here, the diffraction pattern 17 is composed of a plurality of concentric circular teeth 18 centered on the center of the exit surface, and focuses the incident beam incident on the incident surface 14 on the optical disk 4. It exhibits the function of an ordinary objective lens. In other words, each tooth 18 is considered to bend the beam so that the beam incident on each can converge at a point on the optical axis. It is also considered that the refractive indices of the second prism element 12 and the third prism element 13 are equal to each other and that of the half mirror member 14 is different.

본 발명의 빔스프리터(10)에 의하면, 레이저 다이오드(1)로부터 발생되어 빔스프리터(10)의 입사면(15)으로 입사되는 입사빔은 빔분리면(16)을 직진하여 그 출사면의 회절형 렌즈 패턴(17)을 향한다. 그 회절형 렌즈 패턴(17)으로부터 출사되는 입사빔은 광디스크(4)에 집속된다. 광디스크(4)의 반사빔은 다시 그 회절형 렌즈 패턴(17)을 거꾸로 경유하여 상기 빔분리면(16)에 이르게 된다. 반사빔은 빔분리면(16)에서 반사되어 그 출사측의 하프미러 부재(14)로 향한다. 하프미러 부재(14)에서 반사빔은 2개의 빔으로 분할되어 각각 광검출기(6)(7)로 향하게 된다. 이때 하프미러 부재(14)를 통과하는 반사빔에는, 하프미러 부재(14)와 그 전후에 접합되어 있는 제2 및 제3프리즘요소(12)(13)와의 굴절률 차이에 의하여 비점수차가 생긴다. 그리하여 그 반사빔의 집광점은 탄젠셜(tangential) 방향과 서지탈(sagital) 방향에 다르게 나타난다. 따라서 일측 광검출기(6)를 4분할하여 광디스크(4)의 수직진동에 기인하는 포커스 에러를 검출할 수 있는 것이다. 참고로 정보의 재생신호와 트랙 에러는 타측 광검출기(7)를 2분할 함으로써 검출할 수 있는 것이다.According to the beam splitter 10 of the present invention, the incident beam generated from the laser diode 1 and incident on the incident surface 15 of the beam splitter 10 goes straight through the beam separation surface 16 to diffract the exit surface. Toward the lens pattern 17. The incident beam emitted from the diffractive lens pattern 17 is focused on the optical disc 4. The reflected beam of the optical disc 4 again reaches the beam splitting surface 16 via its diffractive lens pattern 17 upside down. The reflected beam is reflected by the beam separation surface 16 and directed to the half mirror member 14 on the exit side thereof. In the half mirror member 14, the reflected beam is split into two beams and directed to the photodetectors 6 and 7, respectively. At this time, astigmatism occurs in the reflected beam passing through the half mirror member 14 due to the difference in refractive index between the half mirror member 14 and the second and third prism elements 12 and 13 joined to the front and rear thereof. Thus, the focusing points of the reflected beams appear differently in the tangential and the sagittal directions. Therefore, by dividing the one side photodetector 6 into four, the focus error resulting from the vertical vibration of the optical disc 4 can be detected. For reference, the reproduction signal and track error of the information can be detected by dividing the other photodetector 7 into two.

이와 같은 본 발명의 광픽업 광학계는 복합기능을 발휘하고 또 주변의 다른 부품과 일체화된 단일체의 빔스프리터(10)를 구비함으로써 그 부피와 무게가 상당히 감축된다. 따라서 본 발명의 광픽업은 제2도에 도시된 바와 같이, 광학계 전체가 상기 광검출기(6)(7)로부터 검출되는 포커스 및 트랙 에러 신호로 구동되는 액튜에이터(8')에 의하여 광디스크(4)의 수직 및 수평진동에 따라 미동되도록 일체형으로 구성하는 것이 가능하며, 그렇게 함으로써 보다 더 안정된 서보를 가능케 한다.The optical pick-up optical system of the present invention exhibits a complex function and is substantially reduced in volume and weight by having a single beam splitter 10 integrated with other peripheral parts. Accordingly, the optical pickup of the present invention, as shown in FIG. 2, has an optical disk 4 by an actuator 8 'driven by the focus and track error signals detected by the entire optical system from the photodetectors 6 and 7. It is possible to configure integrally so as to be fine-tuned according to the vertical and horizontal vibrations of, thereby enabling a more stable servo.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 각종 광학기구에 이용될 수 있으며 특히 광픽업 광학계의 부피와 무게를 대폭 감축시킬 수 있는 복합기능의 빔스프리터와 이를 이용한 기록재생용 광픽업을 제공하는 발명으로서, 광픽업의 고속탐색과 안정된 서보에 지극히 효과적인 발명이다.As described above, the present invention can be used in various optical instruments, and in particular, the present invention provides a beam splitter having a complex function that can greatly reduce the volume and weight of an optical pickup optical system, and an optical pickup for recording and reproduction using the same. It is an extremely effective invention for high speed search and stable servo of optical pickup.

Claims (5)

광발생소자로부터 발생되는 입사빔의 입사면과 그 출사면, 그 입사면과 출사면 사이의 광축상에 형성된 반사빔의 빔분리면, 및 그 반사빔의 출사면을 갖는 빔스프리터에 있어서,A beam splitter having an incident surface and an exit surface of an incident beam generated from a light generating element, a beam splitting surface of a reflection beam formed on an optical axis between the entrance surface and an exit surface, and an exit surface of the reflection beam, 상기 광발생소자로부터 입사하는 빔을 피사체에 집속하는 대물렌즈의 기능을 발휘하도록 상기 출사면에 회절형 렌즈 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 빔스프리터.And a diffractive lens pattern formed on the exit surface so as to function as an objective lens for focusing a beam incident from the light generating element on a subject. 제1항에 있어서, 상기 회절형 렌즈 패턴이 각 면을 경유하는 빔의 광축을 중심으로 하는 동심원상의 복수의 톱니를 형성하여 되는 것을 특징으로 하는 빔스프리터.The beam splitter according to claim 1, wherein the diffractive lens pattern forms a plurality of concentric teeth having a center of the optical axis of the beam passing through each surface. 광기록매체의 입사빔을 제공하는 광발생소자;A photo-generation device for providing an incident beam of the optical recording medium; 광기록매체의 반사빔으로부터 전기적 재생신호를 검출하는 적어도 하나의 광검출소자;At least one photodetector for detecting an electrical reproduction signal from the reflected beam of the optical record carrier; 광발생소자로부터 발생되는 입사빔의 입사면과 그 출사면을 가지며, 그 입사면과 출사면 사이의 광축상에 형성된 반사빔의 빔분할면 및 그 반사빔의 출사면을 가지고, 상기 광발생소자로부터 입사하는 빔을 피사체에 집속하는 대물렌즈의 기능을 발휘하도록 상기 출사면에 회절형 렌즈 패턴이 형성된 빔스프리터를 포함하는 광학수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 기록재생용 광픽업.The light generating element having an incident surface of the incident beam and an exit surface thereof, the beam splitting surface of the reflected beam formed on the optical axis between the incident surface and the exit surface, and an exit surface of the reflected beam; And optical means including a beam splitter having a diffractive lens pattern formed on the exit surface so as to function as an objective lens for focusing a beam incident from the object. 제3항에 있어서, 상기 빔스프리트는 제1프리즘 요소(11)와 제2프리즘 요소(12), 하프미러 부재(14) 및 제3프리즘 요소(13)가 순차 배치된 상태로 접합되어 이루어지며,The method of claim 3, wherein the beam split is formed by joining the first prism element 11 and the second prism element 12, the half mirror member 14, and the third prism element 13 in sequence. , 상기 제1프리즘 요소와 제2프리즘 요소의 접합면은 상기 발광소자로부터 입사되는 입사빔을 분할하는 빔분할면으로 형성되고,The bonding surface of the first prism element and the second prism element is formed as a beam splitting surface dividing an incident beam incident from the light emitting element, 상기 광발생소자로부터 입사하는 빔이 출사되는 상기 제2프리즘 요소의 출사면에는 출사빔을 피사체에 집속하는 대물렌즈의 기능을 발휘하도록 회절형 렌즈 패턴이 형성되며,A diffractive lens pattern is formed on the exit surface of the second prism element from which the beam incident from the light generating element is emitted to function as an objective lens that focuses the exit beam on a subject. 상기 하프미러 부재는 상기 제2프리즘 요소로부터 입사되는 입사빔을 분할하여 2개의 광검출기에 각각 집속하도록 된 것을 특징으로 하는 기록재생용 광픽업.And the half mirror member is configured to divide incident beams incident from the second prism element and to focus each of the two photodetectors. 제4항에 있어서, 상기 하프미러 부재(14)를 통과하는 광빔에 비점수차가 생기도록, 그 하프미러 부재(14)의 굴절률을 상기 각 프리즘 요소들의 굴절률과 다르게 한 것을 특징으로 하는 기록재생용 광픽업.5. The recording and reproducing apparatus according to claim 4, wherein the refractive index of the half mirror member 14 is different from that of each of the prism elements so that astigmatism occurs in the light beam passing through the half mirror member 14. Optical pickup.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0281340A (en) * 1988-09-19 1990-03-22 Hitachi Maxell Ltd Optical recording medium driving device
JPH03104025A (en) * 1989-09-18 1991-05-01 Seiko Epson Corp Focusing mechanism and optical head

Patent Citations (2)

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