JPH10116423A - フォーカス制御の引き込み装置 - Google Patents

フォーカス制御の引き込み装置

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JPH10116423A
JPH10116423A JP8268101A JP26810196A JPH10116423A JP H10116423 A JPH10116423 A JP H10116423A JP 8268101 A JP8268101 A JP 8268101A JP 26810196 A JP26810196 A JP 26810196A JP H10116423 A JPH10116423 A JP H10116423A
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information surface
signal
focus control
focus
focal position
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JP8268101A
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Shinichi Yamada
真一 山田
Yasuaki Edahiro
泰明 枝廣
Osamu Yamaguchi
修 山口
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ101、移送台115等の取り付け誤
差によって高さずれが生じてもディスク100の基材表
面に広範囲に傷を付けることがないフォーカス制御の引
き込み装置を提供することを目的とする。また、フォー
カス制御を動作させた場合に焦点位置が制御可能範囲M
を逸脱しないフォーカス制御の引き込み装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 マイコン135は、D/A変換器131
に値を設定して集束レンズ103をディスク100に近
づける。コンパレータ132によって焦点位置とディス
ク100の情報面が一致したことが検出されると、マイ
コン135はディジタルフィルタ125を動作状態にす
ると共にD/A変換器131の設定値をホールドする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置の
集束レンズを駆動して光ビームの焦点を光ディスクの情
報面に一致させるフォーカス制御系におけるフォーカス
制御の引き込み装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図14は従来のフォーカス制御の引き込
み装置を示すブロック図である。
【0003】移送台115には、レーザ109、カップ
リングレンズ108、偏光ビ−ムスプリッタ110、1
/4波長板107、全反射鏡105、光検出器113お
よびアクチュエ−タ104が取り付けられており、移送
台115は、たとえばリニアモータ等の移送モータ(図
示せず。)によってディスク100の半径方向に移動す
るように構成されている。
【0004】移送台115に取り付けられたレ−ザ10
9より発生した光ビ−ムは、カップリングレンズ108
で平行光にされた後に、偏光ビ−ムスプリッタ110、
1/4波長板107を通過し、全反射鏡105で反射さ
れ、集束レンズ103によりディスク100の情報面上
に集束して照射される。
【0005】ディスク100の情報面により反射された
反射光は、集束レンズ103を通過して全反射鏡105
で反射され、1/4波長板107、偏光ビ−ムスプリッ
タ110、検出レンズ111、円筒レンズ112を通過
して4分割された光検出器113上に照射される。集束
レンズ103はアクチュエ−タ104の可動部に取り付
けられている。アクチュエ−タ104はコイル、永久磁
石より構成されている。したがって、アクチュエ−タ1
04のコイル(図示せず。)に電力増幅器128を用い
て電圧を加えるとコイルに電流が流れ、コイルは永久磁
石(図示せず。)から磁気力を受ける。よって、集束レ
ンズ103はディスク100の面と垂直な方向(図では
上下方向)に移動する。集束レンズ103は光ビーム1
06の焦点とディスク100の情報面とのずれを示すフ
ォーカスエラー信号(以下、FE信号と記す。)に基づ
いて光ビ−ム106の焦点が常にディスク100の情報
面に位置するように制御される。
【0006】光検出器113上に照射されたディスク1
00からの反射光は、4分割された光検出器113によ
ってそれぞれ電流に変換され、I/V変換器116、1
17、118、119に入力される。I/V変換器11
6、117、118、119は、入力される電流をその
電流レベルに応じて電圧に変換する。加算器120、1
21は入力信号を加算して、差動増幅器122に送る。
差動増幅器122は入力電圧の差を演算し、演算した値
を出力する。図14に示した光学系は一般に非点収差法
と呼ばれるフォーカスエラー検出方式を構成している。
従って、差動増幅器122の出力が光ビーム106の焦
点とディスク100の情報面とのずれを示すFE信号と
なる。
【0007】FE信号は、スイッチ801、位相補償回
路800及び加算器127を介して電力増幅器128に
送られる。電力増幅器128によりアクチュエータ10
4のコイルに電流が流れる。スイッチ801、804は
端子dがハイレベルの場合に端子aと端子bが接続さ
れ、ローレベルの場合に端子aと端子cが接続される。
【0008】位相補償回路800はフォーカス制御系を
安定にする。FE信号に応じて集束レンズ103が駆動
されるので光ビーム106の焦点が常に情報面上に位置
する。
【0009】次に上述したフォーカス制御の引き込みに
ついて説明する。最初に図15を用いてFE信号につい
て説明する。波形(b)はFE信号を示す。縦軸はFE
信号のレベルを示し、横軸は光ビーム106の焦点位置
とディスクの情報面の距離を示す。距離がu1の場合
は、光ビームの焦点位置が情報面から非常に離れている
場合を示す。同様にu2の場合は、焦点位置が基材の表
面と一致した場合を示す。u4の場合は焦点位置が情報
面に一致した場合でる。従って、u4=0である。u5
の場合は、焦点位置が情報面より上にある場合を示す。
模式図(a)は、u1、u2、u4、u5の場合の光ビ
ームの焦点位置とディスクの情報面の位置関係を示して
いる。
【0010】距離がu4の近傍でFE信号はS字の様な
変化をする。一般にS字カーブと呼ばれる。図15に示
した範囲Mがほぼフォーカス制御の制御可能範囲であ
る。範囲Mは通常20um程度である。
【0011】フォーカス制御の引き込みは、u4のFE
信号がゼロクロスするタイミングを検出してフォーカス
制御を動作状態にすることで行われる。
【0012】ところで、距離がu2の場合に、小さなS
字カーブが現れる。これは基材がポリカーボネート等の
樹脂でできているので屈折率が空気と異なるため光ビー
ムが反射するためである。従って、このu2でのゼロク
ロスを検出しないようにするため、集束レンズ103を
光ビームの焦点とディスク100の情報面の距離がu5
となるまで一旦上げる。そして、集束レンズ103を徐
々に下げながら最初のゼロクロスのタイミングでフォー
カス制御系を動作させる。集束レンズ103を一旦上げ
ることで、u4のゼロクロスを正確に検出することがで
きる。
【0013】ゼロクロスの検出はコンパレータ132で
行っている。コンパレータ132の−端子にはE1の基
準電圧133が接続されている。また、+端子にはFE
信号が接続されている。従って、光ビームの焦点とディ
スクの情報面の距離がu3になった時点でコンパレータ
132の出力であるゼロクロス検出信号がハイレベルに
なる。このタイミングでフォーカス制御系が動作を開始
する。
【0014】尚、基準電圧133をE2とすれば集束レ
ンズを上げながらu4のゼロクロスを検出することがで
きる。しかしながら、検出の遅延が大きくなりフォーカ
ス制御の応答性が低い場合にはオーバーシュートが原因
で焦点位置が制御可能範囲Mを超えてしまうことがあ
る。尚、この場合はゼロクロス検出信号がローレベルに
なったタイミングがFE信号がゼロクロスしたタイミン
グを示す。
【0015】図16の波形を用いてフォーカス制御の引
き込みを説明する。波形(a)はマイコン802の端子
aの出力を示す。波形(b)は信号発生回路803の端
子aの出力を、波形(c)は光ビームの焦点位置を、波
形(d)はFE信号を、波形(e)は信号発生回路80
3の端子bの出力を、波形(f)はコンパレータ132
の出力を、波形(g)はマイコン802の端子bの出力
をそれぞれ示す。スイッチ801、804は端子dがロ
ーレベルの場合は端子aに端子cの信号が出力され、端
子dがハイレベルの場合は出力端子aに端子bの信号が
出力される。
【0016】波形(a)の時間t0でフォーカス制御の
引き込みが開始され、マイコン802の端子aがハイレ
ベルになると、信号発生回路803は端子bをローレベ
ルにして端子aに波形(b)に示す電圧を出力し、この
電圧が加算回路127を介して電力増幅器128に送ら
れる。従って、集束レンズ103はディスク100に近
づいていく。光ビーム106の焦点も同様にディスク1
00の情報面に近づいていく。時間t1で焦点位置は基
材表面と一致する。FE信号には小さなS字カーブが現
れる。その後時間t2で焦点位置は情報面と一致する。
FE信号にはS字カーブが現れる。その後、集束レンズ
103はさらに移動し時間t3で停止する。
【0017】信号発生回路803の端子aの出力は時間
t3以降は徐々に減少する。従って、焦点位置は情報面
に向かって移動する。また、信号発生回路803は時間
t3で端子bをハイレベルに切り換える。マイコン80
2は信号発生回路803の端子bのレベルがハイレベル
になると端子dに入力されるゼロクロス検出信号を調べ
る。以下では、ゼロクロス検出信号を検出してフォーカ
ス制御の引き込みを許可する信号を引き込み許可信号と
いう。
【0018】時間t4で情報面と焦点位置が一致する。
FE信号は波形(d)に示すように時間t4でゼロクロ
スする。ゼロクロスした直後の時間t5でコンパレータ
132の出力がハイレベルになる。マイコン802は端
子cがハイレベルであるので端子dに入力されるゼロク
ロス検出信号を検出して端子bをハイレベルに切り換え
る。従って、スイッチ801の端子aと端子bが接続さ
れ、フォーカス制御ループが閉じる。即ち、フォーカス
制御は動作状態になる。マイコン802は、A/D変換
器134を介してエンベロープ信号を取り込む。エンベ
ロープ信号が所定のレベル以上であるとフォーカス制御
が正常に引き込めたと判断する。エンベロープ信号が所
定のレベル以下の場合は再度フォーカス制御の引き込み
を行う。エンベロープ信号について図17を用いて説明
する。波形(a)は制御可能範囲におけるFE信号を、
波形(b)はAS信号を、波形(c)はエンベロープ信
号を示す。尚、図14ではENV信号と記している。A
S信号は光検出器113に入射するディスク100から
の全反射光量を示す。AS信号は情報面に予め凹凸で記
録されている情報によって変調を受ける。情報を示す信
号は、波形(b)の振幅Lの成分である。エンベロープ
検出回路136はディスクに記録されている情報成分を
検出する。エンベロープ検出信号は、この情報成分を検
出し、振幅Lの信号になる。従って、エンベロープ信号
のレベルが所定のレベル以上の場合はフォーカス制御が
正常に動作している。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】モータ101、移送台
115等の取り付け誤差によって高さずれが生じること
がある。集束レンズ103がディスク100に近づく方
向に大きな高さずれが生じた場合、集束レンズ103を
ディスク100に近づけた際にディスク100の基材と
集束レンズ103が衝突する。ディスク100は回転し
ているので衝突によって基材表面に広範囲に渡って傷が
付き信号の再生性能が大幅に劣化する。ディスク100
を停止してフォーカス制御を引き込んだ場合にはエンベ
ロープ信号が生成されないので、フォーカス制御が正確
に引き込めたか否かを判断するためにはモータ101を
回転する必要がある。フォーカス制御が正常に引き込め
ない場合には再度モータ101の停止し、フォーカス制
御の引き込みを行う必要があり、フォーカス制御の引き
込み時間が増大する。
【0020】また、高さずれが生じた場合には信号発生
回路803の出力値が零から大きくずれた値の時に焦点
位置と情報面が一致する。即ち、集束レンズ103を中
立位置から大きく動かした位置で焦点位置と情報面が一
致する。この状態でフォーカス制御を動作させると直後
の位相補償回路800の出力値は零であるので、集束レ
ンズ103は中立位置の方向に向かって移動しようとす
る。従って、焦点位置は一旦情報面からずれる。図16
の波形(c)に示すように時間t5直後に焦点位置はず
れる。それによって、波形(d)に示すようにFE信号
のレベルも増大する。その後フォーカス制御系によって
焦点位置は、情報面に一致するように制御される。フォ
ーカス制御系の応答性が悪い場合には焦点位置は制御可
能範囲Mを逸脱する場合がある。
【0021】本発明は、上記問題点に鑑み、モータ10
1、移送台115等の取り付け誤差によって高さずれが
生じてもディスク100の基材表面に傷を付けることが
ないフォーカス制御の引き込み装置を提供することを目
的とする。また、フォーカス制御を動作させた場合に焦
点位置が制御可能範囲Mを逸脱しないフォーカス制御の
引き込み装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項1にかかるフォーカス制御の引き込み装置
は、ディスクの情報面より信号を再生する光ビームの焦
点位置と情報面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手段
と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動する移動
手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて情報面
上に前記焦点位置があるように前記移動手段を制御する
フォーカス制御手段と、信号発生手段と、前記信号発生
手段の出力信号に応じて前記焦点位置が情報面に接近す
るように前記移動手段を制御する接近手段と、前記焦点
ずれ検出手段の信号に基づいて前記焦点が情報面の近傍
にあることを検出する情報面検出手段とを備え、前記接
近手段により前記移動手段を駆動した際に前情報面検出
手段の信号に応じてフォーカス制御を動作させると共
に、前記接近手段手段をホールド状態にするようにした
ものである。
【0023】請求項2にかかるフォーカス制御の引き込
み装置は、ディスクの情報面より信号を再生する光ビー
ムの焦点位置と情報面とのずれ量を検出する焦点ずれ検
出手段と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動す
る移動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて
情報面上に前記焦点位置があるように前記移動手段をP
ID制御するフォーカス制御手段と、信号発生手段と、
前記信号発生手段の出力信号に応じて前記焦点位置が情
報面に接近するように前記移動手段を制御する接近手段
と、前記焦点ずれ検出手段の信号に基づいて前記焦点が
情報面の近傍にあることを検出する情報面検出手段とを
備え、前記接近手段により前記移動手段を駆動した際に
前情報面検出手段の信号に応じてフォーカス制御を動作
させると共に、前記PID制御のI信号生成系の積分器
の初期値を前記接近手段手段の値に基づいて設定するよ
うにしたものである。
【0024】請求項3にかかるフォーカス制御の引き込
み装置は、ディスクを回転させるモータと、ディスクの
情報面より信号を再生する光ビームの焦点位置と情報面
とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手段と、前記光ビー
ムのディスクからの反射光を検出する反射光検出手段
と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動する移動
手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて情報面
上に前記焦点位置があるように前記移動手段を制御する
フォーカス制御手段と、信号発生手段と、前記信号発生
手段の出力信号に応じて前記焦点位置が情報面に接近す
るように前記移動手段を制御する第1の接近手段と、前
記焦点位置が情報面を通過するように前記移動手段を制
御する第2の接近手段と、前記焦点ずれ検出手段の信号
に基づいて前記焦点が情報面の近傍にあることを検出す
る情報面検出手段と、前記モータを停止した状態で前記
第2の接近手段を動作させた際の前記反射光量検出手段
の出力値の最大値Qを測定する最大値検出手段とを備
え、前記モータを動作状態にして前記第1の接近手段に
より前記移動手段を駆動して前情報面検出手段の信号に
応じて前記フォーカス制御手段を動作させる際に、予め
前記最大値検出手段により測定した最大値Qに応じて前
記第2の接近手段による前記焦点位置の移動範囲を制限
するようにしたものである。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明のフォーカス制御の引き込
み装置は、モータ、アクチュエータ等の取り付け誤差に
よって高さずれが生じてもフォーカス制御を動作させる
前後でDC的にレンズ位置が変化しないので安定にフォ
ーカス制御の引き込みができる。
【0026】また、アクチュエータ等の取り付け誤差に
よって高さずれが生じ、レンズがディスクに衝突する可
能性がある場合でも、レンズとディスクが近づいたこと
を検出してレンズの移動を停止するのでレンズとディス
クが衝突することがない。
【0027】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。 (実施の形態1)以下、本発明の実施の形態1によるフ
ォーカス引き込み装置について、そのブロック図である
図1を用いて説明する。図14に示した従来例と同様な
ブロックには同一の番号を付して説明を省略する。
【0028】図14と異なる点は、位相補償回路80
0、スイッチ801、スイッチ804、信号発生回路8
03が削除され、アナログ・ディジタル変換器(A/D
変換器)124、ディジタルフィルタ125、ディジタ
ル・アナログ変換器(D/A変換器)126が追加され
た点である。A/D変換器124はFE信号をディジタ
ル信号に変換する。ディジタルフィルタ125は従来の
位相補償回路800をディジタルで構成したものであ
る。D/A変換器126は、ディジタル信号をアナログ
信号に変換する。フォーカス制御の引き込みについて図
2を用いて説明する。波形(a)はD/A変換器131
の出力波形を示す。波形(b)は焦点の位置を、波形
(c)はFE信号を、波形(d)はコンパレータ132
の出力であるゼロクロス検出信号を、波形(e)は引き
込み許可信号を、波形(f)はマイコン135の端子a
の波形をそれぞれ示す。尚、引き込み許可信号は、マイ
コン135の内部信号である。
【0029】マイコン135は端子aをローレベルにす
ることでディジタルフィルタ125を不動作にする。デ
ィジタルフィルタ125の出力は零になる。詳細につい
ては後述する。波形(a)の時間t10にフォーカス制
御の引き込み動作が開始する。マイコン135は端子b
を介してD/A変換器131に値を設定する。D/A変
換器131の出力値は徐々に増加する。D/A変換器1
31の出力値が徐々に増加する期間は、波形aの時間t
10から時間t12の期間である。D/A変換器131
の出力は加算器127を介して電力増幅器128に送ら
れる。集束レンズ103は時間t12でディスクに最も
近づく。時間t12の状態は、焦点位置がディスクの情
報面を通り過ぎてさらにディスクに近づいた状態であ
る。従って、時間t11で情報面と焦点が一致する。時
間t12以降はD/A変換器131の出力は徐々に低下
する。従って、時間t12以降は集束レンズは徐々に下
がる。マイコン135は内部の引き込み許可信号をハイ
レベルにして、時間t12以降に端子cに入力されるゼ
ロクロス検出信号を取り込む。時間t12以降は焦点は
ディスクの情報面に近づいていく。時間t13に焦点と
情報面が一致する。その直後にゼロクロス検出信号がハ
イレベルになる。マイコン135は時間t14にゼロク
ロス検出信号がハイレベルになったことを検出してD/
A変換器131の出力値を時間t14の値に固定する。
従って、時間t14以降はD/A変換器131の出力値
はDとなる。そして、端子aをハイレベルに切り換えて
ディジタルフィルタ125を動作状態にする。
【0030】従って、時間t14以降はフォーカス制御
が動作状態になる。ディジタルフィルタ125の時間t
14における出力値は、零であるがD/A変換器131
の出力がDであるので集束レンズ103がフォーカス制
御系が動作した直後にずれることがない。マイコン13
5は、A/D変換器134を介してエンベロープ信号を
取り込む。エンベロープ信号が所定のレベル以上である
とフォーカス制御が正常に動作していると判断する。
【0031】次に、図2の時間t10から時間t12の
期間集束レンズが徐々にディスクに近づく動作について
図3のアクチュエータ104の特性を用いて説明する。
図3はアクチュエータ104の周波数特性を示す。一般
にボード線図と呼ばれる図である。横軸が周波数を示
す。特性図(a)の縦軸がゲインを示す。特性図(b)
の縦軸が位相を示す。アクチュエータ104の集束レン
ズ103はバネを介して移送台115に取り付けられて
いる。また、バネにはゴム等の粘性を持った物質が張り
付けられている。電力増幅器128によってコイルに流
れる電流をiとし、集束レンズ103の位置をxとする
と、xとyの関係は数1の微分方程式で表すことができ
る。wは一般に固有角周波数と呼ばれ、aは減衰率と呼
ばれる。
【0032】
【数1】
【0033】数1をボード線図で表すと上述した図3の
ボード線図になる。従って、周波数が50Hzでゲイン
は高くなり、位相は−90度となる。また、50Hzよ
り低い周波数では、感度は周波数に因らず一定で、位相
遅れは無い。図2の波形(a)に示した時間t10から
t12の期間はコイルの電流は徐々に増加する。時間t
10からt12の期間の電流の変化は50Hz以下にし
ているので集束レンズ103の位置は、電流値iのレベ
ルに対応する。時間t12から時間t14の期間も同様
である。
【0034】従って、図2の波形(a)に示したDが高
さずれに相当する集束レンズ103の駆動電流iのレベ
ルに対応している。
【0035】図1に示したディジタルフィルタ125の
ブロック図を図4に示す。図4において入力端子200
は図1のA/D変換器124に、端子201はマイコン
135の端子aに、端子202はD/A変換器126に
接続されている。スイッチ203はフォーカス制御のオ
ン又はオフを切り換える。加算器204、205、20
6は、入力信号を加算し出力する。減算器207は入力
信号を減算する。乗算器208、209は、入力信号に
係数を乗算し出力する。このディジタルフィルタ125
は周期Tの基準クロックCLKの立ち上がりエッジに同
期して動作しており、遅延回路210、211は入力信
号を周期Tの時間だけ遅延し出力する。遅延回路21
0、211は端子aに入力されるディジタルデータを基
準クロックCLKの立ち上がりエッジに同期して記憶し
て端子bより出力するランダムアクセスメモリ(RA
M)で構成されている。以下では、遅延器211のRA
MをRAM1と、遅延器210のRAMをRAM2と言
う。ディジタルフィルタ125の点線で示したブロック
Aはフォーカス制御系の低域のゲインを高くする位相遅
れ補償フィルタで、ブロックBはゲイン交点近傍の位相
余裕を確保するための位相進み補償フィルタである。即
ち、ディジタルフィルタ125はPID制御系を実現す
るための位相補償フィルタである。遅延回路210、2
11は端子cがローレベルになると記憶している値がク
リアーされる。即ち、遅延の動作を停止する。
【0036】図5にディジタルフィルタ125のゲイン
及び位相の特性を示す。特性(a)がブロックAの特性
を、特性(b)がブロックBの特性を、特性(c)がブ
ロックA、ブロックB及びP信号を加算した全体の特性
を各々示す。なお、縦軸はゲイン及び位相を示し、横軸
は周波数を対数(Log)で示している。ブロックAの
特性(a)は、積分を示しゲインの傾きは−20dB/
decとなる。また、ブロックBの特性(b)のfg近
傍のゲインの傾きは、ほぼ20dB/decとなる。特
性(c)に示した周波数fgがフォーカス制御系のゲイ
ン交点でありその周波数で位相余裕を確保するために位
相進みが最大になっている。また、ブロックAの位相遅
れ補償フィルタの効果が現れるのは周波数fl以下であ
りそれに伴って位相が遅れている。なお、一般にfgは
数100Hzから数kHzに設定されている。尚、上述
したようにアクチュエータ104の駆動電流に対する変
位の関係は一般に2次比例要素の特性になっており、ゲ
イン交点近傍では−40dB/decの傾きになってい
る。
【0037】(実施の形態2)以下、本発明の実施の形
態2によるフォーカス制御の引き込み装置について、そ
のブロック図である図6を用いて説明する。図1に示し
た第1の実施の形態と同様なブロックには同一の番号を
付して説明を省略する。
【0038】図1と異なる点は、ディジタルフィルタ1
25がディジタルフィルタ250に、マイコン135が
マイコン251にそれぞれ置き換わっている点である。
【0039】フォーカス引き込みについて図7を用いて
説明する。波形(a)はD/A変換器131の出力波形
を示す。波形(b)は焦点の位置を、波形(c)はFE
信号を、波形(d)はコンパレータ132の出力である
ゼロクロス検出信号を、波形(e)は引き込み許可信号
を、波形(f)はマイコン251の端子aの波形を、波
形(g)はディジタルフィルタ250の出力信号をそれ
ぞれ示す。尚、引き込み許可信号は、マイコン251の
内部信号である。
【0040】図7の時間t23までの動作は実施の形態
1の動作と同様なので説明を省略する。尚、時間t20
は時間t10に対応する。同様に時間t21は時間t1
1に、時間t22は時間t12に、時間t23は時間t
13にそれぞれ対応する。
【0041】時間t24でマイコンはD/A変換器13
1の出力を零にする。そして、ディジタルフィルタ25
0の出力がDになるようにディジタルフィルタ125の
内部のI信号生成系のRAMの初期値を設定する。その
後にディジタルフィルタ250を動作状態にすることで
フォーカス制御を動作状態にする。従って、時間t24
以降はフォーカス制御が動作状態になる。時間t24の
D/A変換器131の出力は零であるがディジタルフィ
ルタ250の出力値は、Dであるので集束レンズ103
がフォーカス制御系が動作した直後にずれることがな
い。マイコン251は、A/D変換器134を介してエ
ンベロープ信号を取り込む。エンベロープ信号が所定の
レベル以上であるとフォーカス制御が正常に引き込めた
と判断する。
【0042】次にディジタルフィルタ250について図
8を用いて説明する。図8はディジタルフィルタ250
のブロック図を示す。端子260はA/D変換器124
に接続されている。端子262はD/A変換器126
に、端子261はマイコン251の端子aに、端子27
2はマイコン251の端子fに、端子273はマイコン
251の端子gにそれぞれ接続されている。
【0043】実施の形態2のディジタルフィルタ250
が実施の形態1のディジタルフィルタ125と異なる点
は、RAM1の機能である。RAM1には外部より所定
のデータを書き込める機能が付加されている。RAM1
の端子dがデータを入力する端子で、端子eが書き込み
パルスを入力する端子である。端子eがハイレベルにな
るとその時の端子dに設定されたデータがRAM1の値
に記憶される。
【0044】図9の波形を用いてディジタルフィルタ2
50の動作を説明する。波形(a)は、ディジタルフィ
ルタ250の基準クロックCLKである。立ち上がりエ
ッジに同期してフィルタが動作する。波形(b)はディ
ジタルフィルタ250の端子272に設定されるディジ
タルデータを示す。波形(c)は端子273の波形を、
波形(d)は端子261の波形を、波形(e)は端子2
62の波形を、波形(f)はD/A変換器131の出力
波形を、波形(g)は加算器127の出力波形をそれぞ
れ示す。
【0045】時間t30からt32の期間は、図7の時
間t24の近傍の期間を示す。時間t30でゼロクロス
が検出されるとマイコン251は端子aの信号をローレ
ベルからハイレベルに切り換える。従ってスイッチ26
3は閉じる。また、RAM1、RAM2はクリアー状態
が解除される。また、マイコン251はディジタルフィ
ルタ250の端子272にDに相当するディジタルデー
タを設定する。時間t31で書き込みパルスがディジタ
ルフィルタ250に送られる。従って、RAM1の値は
Dに相当するディジタル値になる。時間t31ではディ
ジタルフィルタ250のクリアー状態が解除された以後
にクロックCLKの立ち上がりエッジが入力されていな
いので、I信号の値は零である。また、P信号の値はF
E信号のゼロクロス近傍であるのでほぼ零である。従っ
て、ディジタルフィルタ250の出力値はDに相当する
ディジタル値である。ディジタルフィルタ250の出力
はD/A変換器126に送られる。従って、D/A変換
器126の出力値はDとなる。また、時間t31でD/
A変換器131の出力値は零になる。よって、加算器1
27の出力は時間t31の前後でDとなる。
【0046】時間t32でディジタルフィルタ250の
クリアー状態が解除された後の最初の基準クロックCL
Kの立ち上がりエッジが入力される。ディジタルフィル
タ250は動作を開始する。
【0047】実施の形態2では、ディスクの内周側と外
周側を再生する場合に異なる高さずれがあっても高さず
れに応じてRAM1の値が変化する。これに対し、一定
の駆動電流を常時加える実施の形態1では、高さずれが
異なると、その差が外乱となり制御精度を悪化させる。
従って、高さずれの量が異なる場合でも制御精度を悪化
させることがない。
【0048】ところで、実施の形態2及び3のフォーカ
ス制御の引き込み装置は、集束レンズ103を一旦ディ
スク100に近づけ、その後徐々に下げながらFE信号
が最初にゼロクロスするタイミングでフォーカス制御を
動作させる。これは、従来の技術で説明したようにディ
スクの基材表面でFE信号がゼロクロスした場合の誤検
出を防止するためである。しかしながら従来の技術にお
いて図15で説明したように基準電圧133をE2に変
更すれば、集束レンズ103を徐々に上げながら最初に
ゼロクロス検出信号がローレベルになるタイミングでフ
ォーカス制御を動作させることで正常にフォーカス制御
を引き込むことができる。実施の形態2及び3で説明し
たフォーカス制御の引き込み装置は、基準電圧133を
E2に変更して、集束レンズ103を徐々に上げながら
最初にゼロクロス検出信号がローレベルになるタイミン
グでフォーカス制御を動作させるように変更しても発明
が目的とする効果を同様に発揮する。従って、実施の形
態2及び3で説明した発明はフォーカス制御を動作させ
る際の集束レンズ103の移動方向に限定されるもので
はない。
【0049】(実施の形態3)以下、本発明の実施の形
態3によるフォーカス引き込み装置について、そのブロ
ック図である図10を用いて説明する。図1に示した第
1の実施の形態と同様なブロックには同一の番号を付し
て説明を省略する。
【0050】図1と異なる点は、マイコン135がマイ
コン300に入れ替わっている点である。また、LPF
301、A/D変換器302が追加されている。マイコ
ン300はA/D変換器302の出力を取り込むことが
できる。また、モータ101の回転をオン又はオフでき
る構成になっている。
【0051】尚、実施の形態3においては、高さずれが
大きく集束レンズを可能範囲の上限まで上げた場合に集
束レンズ103がディスク100の基材表面と衝突する
場合を示している。
【0052】最初に図11を用いてローパスフィルタ3
01(以下、LPFと記す。)の出力信号であるASL
について説明する。模式図(a)と、ディスク100と
ビーム106の焦点との関係を示す。波形bはFE信号
を示す。模式図(a)及び波形(b)は従来例で用いた
図15と同様である。波形(c)がASL信号を示す。
【0053】ASL信号は、光検出器113に入射する
全反射光量の低周波信号成分のレベルを示している。従
って、焦点とディスク100の情報面が一致した場合に
最大となる。尚、焦点とディスク100の基材表面が一
致した場合でもASLのレベルは高くなるが、基材表面
の反射率は情報面の反射率に比べ非常に低いのでu4の
場合にASLは最大になる。
【0054】フォーカス制御の引き込みについて図11
を用いて説明する。図12の波形(a)はD/A変換器
131の出力波形を示す。波形(b)はASL信号を、
波形(c)はFE信号を、波形(d)はゼロクロス検出
信号を、波形(e)は引き込み許可信号を、波形(f)
はモータのオン/オフ信号を示す。モータのオン/オフ
信号はローレベルでオフを、ハイレベルでオンを示す。
【0055】マイコン300は初期状態でモータ101
を停止させておく。マイコン300は端子aをローレベ
ルにすることでディジタルフィルタ125を不動作にす
る。ディジタルフィルタ125の出力は零になる。波形
(a)の時間t40にフォーカス引き込み動作が開始す
る。マイコン300は端子bを介してD/A変換器13
1に値を設定する。D/A変換器131の出力値は徐々
に増加する。D/A変換器131の出力値が徐々に増加
する期間は、波形(a)の時間t40から時間t43の
期間である。D/A変換器131の出力は加算器127
を介して電力増幅器128に送られる。焦点は時間t4
1で基材表面と一致し、時間t42で情報面と一致す
る。時間t42でASL信号は最大になる。マイコン3
00はASLの最大値Qを内部のRAMqに記憶してお
く。焦点は時間43でディスクに最も近づく。高さずれ
があるので集束レンズ103はディスク100の基材表
面と衝突する。しかしながら、モータ101はオフ状態
であり、集束レンズ103の移動速度は低速であるので
集束レンズ103及びディスク100には傷が付かな
い。
【0056】時間t43以降はD/A変換器131の出
力は徐々に低下する。従って、時間t43以降は集束レ
ンズ103は徐々に下がる。時間t44で集束レンズ1
03はディスク100から最も離れる。
【0057】マイコン300は時間t44にモータ10
1をオンにする。従ってディスク100は回転を始め
る。マイコン300は時間t45になるとD/A変換器
131の出力値を徐々に増加させる。従って、焦点位置
はディスク100に徐々に近づいていく。時間t46に
ASLの値がQ/2になるとマイコンはタイマー303
をスタートさせる。タイマー303の値が所定の値にな
るまでD/A変換器131の出力値を徐々に増加させ
る。所定の値をTupと記す。時間t47で焦点と情報
面が一致する。時間t48でタイマー303の測定値が
所定の値になるとマイコン300はD/A変換器131
の出力値を徐々に低下させる。また、時間t48以後は
引き込み許可信号をハイレベルにしてゼロクロス検出信
号の検出を開始する。
【0058】時間t49でゼロクロス検出信号がハイレ
ベルになるとフォーカス制御系を動作状態にする。時間
49以後の動作は実施の形態1において図2を用いて説
明した時間t14以後の動作と同様である。尚、マイコ
ン300はエンベロープ信号をA/D変換器134を介
して取り込む。エンベロープ信号が所定のレベル以下の
場合には、フォーカス制御が正常に動作していないとし
て再度フォーカス制御の引き込みを行う。この場合に
は、モータ101を停止してASLの最大値の測定はし
ない。図12の時間t45以降の動作を再度行う。
【0059】Tupが大きい場合には集束レンズ103
がディスク100に近づき衝突する場合が起こり得る。
【0060】そこでTupの設定方法について説明す
る。図13に焦点とディスク100の情報面が一致した
場合の模式図を示す。集束レンズ103の表面と基材表
面は一般に1.5mm程度離れている。この距離は光学
系の設計に因って決まる。ディスク100に面振れが無
い場合には、この状態よりレンズを数um程度ディスク
に近づけた後に徐々に下げる。そして、ゼロクロス検出
信号に応じてフォーカス制御を動作させればよい。しか
しながら、ディスクに面振れがある場合には、図13の
状態からディスクが焦点から離れることがある。図13
では、ディスク100が図の上方向に移動ことを示す。
集束レンズは徐々に下がっているので最悪の場合には、
焦点と情報面が一致しない場合が発生する。即ちフォー
カス制御を動作させることができなくなる。
【0061】面振れを±300umすると図13の状態
から600umだけ集束レンズを上げ、その後徐々に下
げれば必ず、焦点と情報面が一致する。また、600u
m上げてもレンズの表面と基材表面の距離は最悪でも6
00umある。この値は以下の式で求めることができ
る。
【0062】 600um=1500um−600um−300um この式は、面振れによりディスク100が一番上がった
状態で焦点と情報面が一致し、その位置より600um
レンズを上げた場合を示す。なお、面振れによりディス
ク100が一番上がった状態はディスク100が300
um上がった状態である。
【0063】ところで、図12ではASL信号がQ/2
になった時点からタイマー303を動作させるとしてい
るが、ASLがQ/2になるのは、焦点が情報面から1
0um程度離れた状態であるので上記の600umに比
べ無視できる。また、ASLがQ/2になるタイミング
を検出しているのでASLの測定に誤差があっても確実
にQ/2のタイミングを検出できる。尚、Q/2の値
は、基材厚と焦点が一致したときのASLのレベルより
大きな値でなければならない。ただし、通常は、基材厚
と焦点が一致したときのASLのレベルはQ/2に比べ
十分に小さい。
【0064】集束レンズ103を上げる速度は、FE信
号やASL信号の検出が正確に行え、アクチュエータ1
04の50Hzの固有振動の影響を受けない低速でなけ
ればならない。集束レンズ103を上げる速度を2mm
/sと仮定すると、レンズが600um移動する時間
は、300msである。従って、タイマー303をいて
300msを計測できるように構成する。即ち、Tup
=300msである。
【0065】
【発明の効果】以上のように、請求項1にかかるフォー
カス制御の引き込み装置によれば、ディスクの情報面よ
り信号を再生する光ビームの焦点位置と情報面とのずれ
量を検出する焦点ずれ検出手段と、前記焦点位置を情報
面に垂直な方向に駆動する移動手段と、前記焦点ずれ検
出手段の出力に基づいて情報面上に前記焦点位置がある
ように前記移動手段を制御するフォーカス制御手段と、
信号発生手段と、前記信号発生手段の出力信号に応じて
前記焦点位置が情報面に接近するように前記移動手段を
制御する接近手段と、前記焦点ずれ検出手段の信号に基
づいて前記焦点が情報面の近傍にあることを検出する情
報面検出手段とを備え、前記接近手段により前記移動手
段を駆動した際に前情報面検出手段の信号に応じてフォ
ーカス制御を動作させると共に、前記接近手段手段をホ
ールド状態にするようにしたので、高さずれがあっても
前記フォーカス制御系を動作させる際に焦点が情報面と
ずれることがない。
【0066】請求項2にかかるフォーカス制御の引き込
み装置によれば、ディスクの情報面より信号を再生する
光ビームの焦点位置と情報面とのずれ量を検出する焦点
ずれ検出手段と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に
駆動する移動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基
づいて情報面上に前記焦点位置があるように前記移動手
段をPID制御するフォーカス制御手段と、信号発生手
段と、前記信号発生手段の出力信号に応じて前記焦点位
置が情報面に接近するように前記移動手段を制御する接
近手段と、前記焦点ずれ検出手段の信号に基づいて前記
焦点が情報面の近傍にあることを検出する情報面検出手
段とを備え、前記接近手段により前記移動手段を駆動し
た際に前情報面検出手段の信号に応じてフォーカス制御
を動作させると共に、前記PID制御のI信号生成系の
積分器の初期値を前記接近手段の値に基づいて設定する
ようにしたので、ディスクの外周と内周で異なる高さず
れがあっても前記フォーカス制御系を動作させる際に焦
点が情報面とずれることがない。また、制御精度を悪化
させることがない。
【0067】請求項3にかかるフォーカス制御の引き込
み装置によれば、ディスクを回転させるモータと、ディ
スクの情報面より信号を再生する光ビームの焦点位置と
情報面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手段と、前記
光ビームのディスクからの反射光を検出する反射光検出
手段と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動する
移動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて情
報面上に前記焦点位置があるように前記移動手段を制御
するフォーカス制御手段と、信号発生手段と、前記信号
発生手段の出力信号に応じて前記焦点位置が情報面に接
近するように前記移動手段を制御する第1の接近手段
と、前記焦点位置が情報面を通過するように前記移動手
段を制御する第2の接近手段と、前記焦点ずれ検出手段
の信号に基づいて前記焦点が情報面の近傍にあることを
検出する情報面検出手段と、前記モータを停止した状態
で前記第2の接近手段を動作させた際の前記反射光量検
出手段の出力値の最大値Qを測定する最大値検出手段と
を備え、前記モータを動作状態にして前記第1の接近手
段により前記移動手段を駆動して前情報面検出手段の信
号に応じて前記フォーカス制御手段を動作させる際に、
予め前記最大値検出手段により測定した最大値Qに応じ
て前記第2の接近手段による前記焦点位置の移動範囲を
制限するようにしたので、高さずれがあってもディスク
が回転した状態で集束レンズとディスクが衝突すること
がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるフォーカス制
御の引き込み装置のブロック図
【図2】上記実施の形態1における出力信号を示す波形
【図3】上記実施の形態1におけるアクチュエータ10
4の特性を示すボード線図
【図4】上記実施の形態1におけるディジタルフィルタ
125のブロック図
【図5】上記実施の形態1におけるディジタルフィルタ
125の特性を示すボード線図
【図6】本発明の第2の実施の形態によるフォーカス制
御の引き込み装置のブロック図
【図7】上記実施の形態2における出力信号を示す波形
【図8】上記実施の形態2におけるディジタルフィルタ
250のブロック図
【図9】上記実施の形態2における出力信号の波形図
【図10】本発明の第3の実施の形態によるフォーカス
制御の引き込み装置のブロック図
【図11】上記実施の形態3における焦点とディスクの
情報面の関係を示すための図
【図12】上記実施の形態3における出力値を示す波形
【図13】上記実施の形態3における焦点とディスクの
情報面の関係を示す模式図
【図14】従来のフォーカス制御の引き込み装置のブロ
ック図
【図15】上記従来例における焦点とディスクの情報面
の関係を示す模式図とFE信号を示す波形図
【図16】上記従来例における出力信号を示す波形図
【図17】上記従来例におけるはFE信号、AS信号、
ENV信号を示す波形図
【符号の説明】
100 ディスク 101 モータ 103 集束レンズ 104 アクチュエータ 105 全反射鏡 106 光ビーム 107 1/4波長板 108 カップリングレンズ 109 レーザ 110 偏光ビームスプリッター 111 検出レンズ 112 円筒レンズ 113 光検出器 114 移送モータ 115 移送台 116,117,118,119 I/V変換器 120,121 加算器 122 差動増幅器 123 加算器 124 A/D変換器 125 ディジタルフィルタ 126 D/A変換器 127 加算器 128 電力増幅器 131 D/A変換器 132 コンパレータ 133 基準電圧 134 A/D変換器 135 マイコン 136 エンベロープ検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスクの情報面より信号を再生する光ビ
    ームの焦点位置と情報面とのずれ量を検出する焦点ずれ
    検出手段と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動
    する移動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づい
    て情報面上に前記焦点位置があるように前記移動手段を
    制御するフォーカス制御手段と、信号発生手段と、前記
    信号発生手段の出力信号に応じて前記焦点位置が情報面
    に接近するように前記移動手段を制御する接近手段と、
    前記焦点ずれ検出手段の信号に基づいて前記焦点が情報
    面の近傍にあることを検出する情報面検出手段とを備
    え、 前記接近手段により前記移動手段を駆動した際に前情報
    面検出手段の信号に応じてフォーカス制御を動作させる
    と共に、前記接近手段手段をホールド状態にすることを
    特徴とするフォーカス制御の引き込み装置。
  2. 【請求項2】ディスクの情報面より信号を再生する光ビ
    ームの焦点位置と情報面とのずれ量を検出する焦点ずれ
    検出手段と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動
    する移動手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づい
    て情報面上に前記焦点位置があるように前記移動手段を
    PID制御するフォーカス制御手段と、信号発生手段
    と、前記信号発生手段の出力信号に応じて前記焦点位置
    が情報面に接近するように前記移動手段を制御する接近
    手段と、前記焦点ずれ検出手段の信号に基づいて前記焦
    点が情報面の近傍にあることを検出する情報面検出手段
    とを備え、 前記接近手段により前記移動手段を駆動した際に前情報
    面検出手段の信号に応じてフォーカス制御を動作させる
    と共に、前記PID制御のI信号生成系の積分器の初期
    値を前記接近手段の値に基づいて設定するようにしたこ
    とを特徴とするフォーカス制御の引き込み装置。
  3. 【請求項3】ディスクを回転させるモータと、ディスク
    の情報面より信号を再生する光ビームの焦点位置と情報
    面とのずれ量を検出する焦点ずれ検出手段と、前記光ビ
    ームのディスクからの反射光を検出する反射光検出手段
    と、前記焦点位置を情報面に垂直な方向に駆動する移動
    手段と、前記焦点ずれ検出手段の出力に基づいて情報面
    上に前記焦点位置があるように前記移動手段を制御する
    フォーカス制御手段と、信号発生手段と、前記信号発生
    手段の出力信号に応じて前記焦点位置が情報面に接近す
    るように前記移動手段を制御する第1の接近手段と、前
    記焦点位置が情報面を通過するように前記移動手段を制
    御する第2の接近手段と、前記焦点ずれ検出手段の信号
    に基づいて前記焦点が情報面の近傍にあることを検出す
    る情報面検出手段と、前記モータを停止した状態で前記
    第2の接近手段を駆動して前記反射光量検出手段の出力
    値の最大値Qを測定する最大値検出手段とを備え、 前記モータを動作状態にして前記第1の接近手段により
    前記移動手段を駆動して前情報面検出手段の信号に応じ
    て前記フォーカス制御手段を動作させる際に、予め前記
    最大値検出手段により測定した最大値Qに応じて前記第
    2の接近手段による前記焦点位置の移動範囲を制限する
    ようしたことを特徴とするフォーカス制御の引き込み装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7257053B2 (en) * 2001-04-20 2007-08-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical disc apparatus
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