JPS589227A - 光学的サ−ボ装置 - Google Patents

光学的サ−ボ装置

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JPS589227A
JPS589227A JP56106640A JP10664081A JPS589227A JP S589227 A JPS589227 A JP S589227A JP 56106640 A JP56106640 A JP 56106640A JP 10664081 A JP10664081 A JP 10664081A JP S589227 A JPS589227 A JP S589227A
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signal
optical
correction signal
track
light
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Kazuo Okada
和夫 岡田
Fumiaki Kondo
今度 史昭
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
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    • G11B7/0904Dithered tracking systems

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  • Optics & Photonics (AREA)
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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】 この発明は光学的情報再生装置、特にビデオディスクプ
レーヤ等におけるラジアルトラッキング装置またはフォ
ーカシジグ装置などに適用できる光学的サーボ装置に関
するものである。
以下ビデオディスクプレーヤのりVアルドクツキング装
置を例に説明する。
従来のクジアルドクツキング装置の基本的なものは、読
取レーザビームを曲折格子で3零に分け、l@O対物レ
ンズて3個の光スポットをつくる。
中央の1個は読取用としてディスク上の追跡すべきトラ
ックの中央に%両側の2個はトラックを左右から紘さむ
ような配置て投射し、これら3個の光スポットの反射光
を同し対物レンズで条光して3個の光検知器上にそれぞ
れ結像させる。中央の光検知器妙為らは***号を、両
側の光検知器の差出力からクジアルドクツキングのエラ
ー出力を得る。トラックが読取用光ス#eットの中央に
位置しているときは両側の光検知器には同じ強度の光が
入射するのでエフ−出力社零であるが、トラックが左、
右どちらかにずれると両光検知器の入射光強度のバラン
スがくずれエラー出力がでるので、このエラー出力が零
#Cなるよう光スポットの位置を―節するというもので
あつ九。
従来のこの装置では、回折格子や3個の光検知器という
デリケートな光学部品を必要とするうえ回折格子の回転
角や、3個の光検知−の3次元的位置の徽胸整が必要で
あるなどの欠点があった。
仁のような欠点をもつ従来装置に対し本出願人は、再生
IL1!信号を処理することによってエラー信号を得て
ラジアルトラッキングまたは7オーカシングを行なわせ
ることによ)、付加的光学部品°の一切不灸な光学的サ
ーボ装置の発明FCvrてすでに出願している(特願昭
55−118934)。
まず、この光学的サーボ装置について説明する。
MIFIJ(ロ)はビット列からなるトラック上を光ス
lットが通過して行く様子を示す因、同図(b)紘トラ
ックから反射される光強度80時間変化を示す卸、同一
(→は光スポットのX方向制御量の変化を示す図で丙申
、0線はトラック9の中心線である。
いま第1図(−のようなビット列上を光スポット7が通
過していくと、反射光のDO41度ID#i同因(b)
の左端に示しえようにビットによって度胸された交流信
号になる。しかし、ビットの繰返し周波数はM Hm領
域であるため、この装置でとシあつかうサーボO11波
数領域c数1101B以下)では−示したようなエンベ
ロープの変化としてiR配することをし、またビット列
も連続トラックとして表硯するものとする。
今、第1図(りにおいて、時刻$m−3、tm−2,1
n−I に−ta−11”t” X方向(トラックを横
切る方向、すなわちラジアル方向)の制御が行なわれえ
ものとし、時jBItnllcおける制御量を考えるも
のとする。X方向への制御量は、各制御時刻tiにおい
てのみ微小変位11が与えられるものとする。
Δiとしては、ここては簡単のために Δ轟(4″=のようにン+4もしく状−Δのみとする。
Δ1としてOもしくは、より細い階調のΔを与えること
も可能ではあるが説明の簡単化のためにここでは正また
は負の4のみとする・時刻tn−1で制御jlΔm−1
が与えられえものとする七、時刻gaKおける制御量Δ
鳳を次式で決定するのがとのサーボ装置の要点である。
Δn麿8jgIIl(k −am−1)・−トド・・・
・・・・・・・・・・:(1)ことK 8!g” ()
  は()中が正なら正符号を、負なら負符号を取るも
のである。すなわち、時刻軸における制御量は、時$1
taKおけるエンベロープ値8−(実際は1mの直前O
値)から、前回制御時刻1n−1でのエンベロープ値8
ト1を引いて、正なら前回と同じ符号の制御量(十Δも
しくは一Δ)を、負なら符号を変えた制御量(+Δもし
くは一Δ)を与えるものである。換言すれば、前回制御
によってエンベロープ値が増加すれば、前回と間し方向
へ光スポットを再度動かし、減少すれば前回と反対の方
向へ光スlットを動かそうとするものである。
上述したような光スポットの制−によって第2WK示す
ような結果が期待できる。図においてOはトラック中心
で、光スポットが仁の位置に一散しているξきエンベロ
ープ値8は最大値Bmax  七tb、これよシ左右い
ずれにずれても漸減する特性と6!、hま8m−2>8
11−3であるのでXa−1へと同方向の制御を行なっ
た結果、8m−1<8ト2となるので1次はXmへと逆
方向へ光スlットを動かす。この結果、光スポット拡常
にトラックの中心によシ接近するように制御される。Δ
をトラック巾(約1ミクロン)に対し十分小さい値C鉤
えば0.1ミクロン程度)にしておけに、光スポット7
をトラック9の中心に保つことがてきる。
次に制御を行う時間間隔の決定方法について述べる。制
御は一定の時間間隔て周期的に行なうのが最も簡単であ
るが、応答性を良くする丸めエンペロー1の変化が大き
い(トラックの曲シが大)個所では短周期で、変化が小
さい(トラックの曲〕が小)個所で紘長い周期で行なう
ようkする。
今制御屑期Tの最小値をrQとし1m1を整数とする。
制御時刻番励+1と制御時刻龜−との時間間隔rn+l
(mta−)1− In)はT鳳+1mmfi−1−1
−f・ ・−―・−・−・−・・・・・・・・・・・−
・・・・−・−・ (宜;で決定する。ここで、整数1
1111+1は、8mの大きさに依存させることにする
。例えば、エンペロー1信号8の最大値am・Xを仮に
8mhx■16とすれば、 8s<14−emm+1−1    (ta+1mTO
)14(811<15→1lIl+1=2   (fl
k+1=2fO)15≦8n   −ema+15w4
   (tn+15m4to)などのように変化させる
。むろん、In1m+1をエンベロープ信号の差8m−
8m−1に依存させて制御時開ta+1を訣めても良い
@ 前述のような動作*iiに基づく光学的情報再生装置を
第3f8で説明する。−において11は信号処timi
路て、12はエンベロープ検波器、13dム/Dクレバ
ータ、14は信ttンプリング回路、15はシフトレジ
スタ、16祉制御jl決定論m回路、17はシフトレジ
スタ、18は゛D/ム変換−119は積算回路、20は
制御間隔決定論理回路、21はタイミングパルス発生回
路、22はタイムカウンタである。
以下前記光学的情報再生装置の動作を説明する・レーザ
光Jllから出え光拡ビームス1リッタ3を通過後、ト
ラッキングミツ4で反射され対物レンズ6によルディス
ク8上のトラック9上に光スlット7として結像する。
ディスク8紘−示されていないモータによシ回転駆動さ
れておシ、また対物レンズ6は図示されていない周窄の
7オーカシングセンーサおよびアクテユエーIを含むデ
ーボ系で、・その無点が常にディスク8上に合うよう制
限されているものとする。今第1NKをいて、時刻@n
−1までの制御がすでに完了しておシ、つぎに時刻tm
での制御量を決定する機会について説明する・したがっ
て系の初期値として紘、時刻*m−1での値か与えられ
ているものとする。光検知器10の出力線エンベロープ
検波器12で検波され、エンベロープ出力を得る。これ
をム/D変換!113でディジタル信号に変換し、メモ
リ機能を有するテンプリング囲路14に送シ込む。今時
側saでの制御を行なうタイミングパルスがタイミング
パルス発生回路21から出走場合をスタートとすると、
ナンプリング回路14の出力に時刻taでのエンペロー
1値8鳳が現われる。一方タイミングパルスは同時にリ
セット信号としてタイムカラン722に送られタイムカ
ランIをリセットする。
タイムカラン122はその時点から再度Iイムカウント
を開始し、カウント値社タイミング/マルス発生回路2
1に入力される。タイミング/電ルス発生回路21で紘
タイムカウントの積算が開始される。シフトレジスタ1
sの出力には初期値8m−1が現われているのて、との
値とナンプルされたSa&によJ)8m−8m−1をり
〈シだす。制御量決定論!lE路16は入力された81
4m−1信号上、シ7トレジスjl17の出力にある初
期値Δa−IKよって413式の論理演算、すなわち差
信t8ト4烏−1の正負を判定し、jlm−1との乗算
を行ない求絵る制御量Δnを決定する。ja線Dりム変
換器11NC送られアナログの制御電圧値となシ積1i
E路19に導かれる。積算回路190出力にはトラッキ
ングミツ4を回動制御するための信号23が現われるの
て、これを7クテユエーIsK印加してトラッキングミ
ツ4を制御することによ)光スポット7のX方向位置を
修正し、常にトラック9上に位置させることができる・ 一方、エンベロープ値B鳳は制御間隔決定論理回路20
にも送られ、(!)式の論理演算を行ない、次の制御時
刻−m+1壕てO時聞閤隔T鳳+1を決定する。ず−+
1信号はタイミングパルス発生回路21に印加され、す
でに積算が行なかれているIイムカウント値七比穀され
る。比較が成立し九とき、タイミングパルスが出されサ
ンプリング回路14に印加されるとエンベローブ値8m
+1が読り出され、次の制御のtイクルが開始されると
とになる。
なお、前記装置では制御量を一定値Δとしたが、エンベ
ロー1のj18a−Jim−1に比例したものきしても
よい。すなわちエンベロープ差が大なるときは大きく、
小なるききは小さい制御量を与えるわけでよ〕効率の、
lEい制御が期待てきる。この場合は、例えばD/ム変
換器18へ入力される制御量Δnの代〕にjllX18
a−8勤−11の信号を与えればよい。
以上のよう′&ナサー装置によれば、前述のような回折
格子や光検知器アレイなどの付加光学部品は一切不要で
あシ、光学系の構造が簡単になるという利点がある。し
かし、一方法のような閏層点があった。即ち、光スポッ
ト7を1方向に移動させる手段をして社、アクチュエー
タ器のように電磁的な駆動手段でトラッキングミラー4
を回動させたシ、また、対物レンズ6そのもめをX方向
に電磁式のりニアモータで駆動させる方法が採られてい
る・このような移動′手段は、iずれも蒔定数が典撤的
な場合に線数m1程度と大きく、低速の動作しか得られ
ないという間−がった。
上述の如きディジタル方式のサーボ装置では、ある時j
IIl*mでの制御量tKよ〕アクタ・ユエータが動作
を完了し九時点でのエンベロープ信号値を得て、これを
情報として次の制御のためのエラー値を求め石のである
t島ら、アクチュエータの応答が遅い七制御時間間隔を
短縮することができず、高速O制御が得にくくなってそ
れだけ動作の精度4低下する。
それゆ、tK、この発IjlO主える目的は、光スプッ
トを偏移させる手段に伴なう無駄時開を補償して高速化
した光学的サーボ装置を提供することであゐ。
この発明の上述の目的およびその他O8的と特徴は図面
を参煕して行な゛う以下の詳細なll1i!明から一層
明らかとなろう。
この発明を要約すれば、光スポットを担体面に投射して
情報を読取る装置において、トラックからの変調光を光
検出器に入射して変調光に対応しえ出力信号を形成する
。この出力信号をナシプリングしてその前にナシプリン
グされている信号七〇差信号を作り出す。この差信号に
基いて光スーット位置を制御するためのベースとな1補
正信号を形成する。このベースとなる補正Ifを更に所
定の遅鴬時聞KWk定された回路に通して遅延補正信号
を形成する。この遅延補正信号と元の補正信号を加えた
和の信号を形成し、光スポット偏移手段に供給する。遅
延補正信号を加えた信号な働移手l&に供給することに
よシ光スポットをベースとなる補正信号のみで偏移させ
る場合に比べて、′―移手段の応答特性の振動が着しく
減少して速やかに安定動作に達し丸状lilを得ると、
!−ができる光学的サーボ装置である。
第4図は仁の発明の一実施例のブロック−である。Ig
において、ディスク8から反射されたレーザ光を光検知
器10で検知して、信号処理回路11を経て光スポツト
位置制御のための信号を形成する点て第3−に示した光
学的情報再生装置と岡じ構成を採っている。即ち、レー
ザ光源lかもの光はビームスプリッタ3、トラッキング
ミラ4を経由したのち対物レンズ6によ〕ディスク8上
Oトラツク9に光スポット7となって投射される。
トラックを構成するビットによシ変調され九し−ザ先は
、光路を逆行して光検知器10に入射し、1F信号を出
力する。凰1信号は第3−を用いて詳細に説明し九信号
処1i0!11111で魁珈されてベースとなる補正信
号23が形成される。ζO信号処ymm路11の出力で
ある補正信tff3は、サーボ回路30において第1補
正信号23・2第2補正信号23bに分岐される。#I
l補正信号23龜は第1のアンプ31を通して所望レベ
ルに増幅され九後加算1832の一方の入力端子に与え
られ、ベースの補正信号23と岡しタイミングを保って
いる。一方分岐された第2補正信号23hは、入力11
8を次に説明する微小時開ずだけ遅延させる違延囲路3
3を介して、第1補正信!23mに対゛して遅延された
信号とな如、この遅延信号は更に第201ンプ34を介
して所iiOレベルに増梱された後、前記加算1132
の他方の入力端子に与えられる◎加算1132において
両入力fIi号の加算が実行されてサーボ回路出力が形
成され、この和出カーt=トyyキンダミッ4を動作さ
せる九めの°アクテユエー!SK与えられ、光スポット
を所望位置に偏移させるべくミツ4を回動させる。
次に、第51を用い、て前記遅延回路33に設定された
遅延時開tt−説明する。J1!5因(ム)は第1補正
信号23畠がIIのアンプ31を通って、直ちにアクチ
ュエータ6に加えられる場合の入力信号の時開変化を示
し、第514 (B)はそのときのアクチュエータ5の
応答波形を示している。即ち、−CB)のように7クテ
ユエータは応答当初において振動的に変化し、一定レベ
ルに収れんするまでにはしばらくの時間か必要になる・
このように応答が振動している期間は光スポツト位置も
定まらず、前述の光スポツト位置補正の′丸めのエンベ
ロープ値のサンプリングはできないことになる。即ち、
光スIットの魂や力為な位置補JEができないと七にな
る。第51fi(4社、微小時開Tだけ遅延させた第2
7ンプ34から゛出力され九82補正信号23bを示し
、遅延時間Tは図にも示すように前記第1補正信号23
龜による応答波形(B)がビークに達する時点付近にな
るように遍ばれる。第2補正色号23bKよるアクチュ
エータの応答波形もまたjlg S m (D)に示す
ように振動的に変化するが、この変化はj1延時@T及
び第1.第2アンプ31゜34がもつゲインを遍ぶこと
によシ、前記第1補正信号23畠の応答波形に現われる
山及び谷を埋める特性をもたせることができる。従って
、加算1!j32を通してjI!5k(ム)及び(0)
に示した両人力信号を加算するこ2によシ* St< 
(E)に示す合成された補正信号を形成し、この加算補
正信号が1クチユニー−5に供給される。このような入
力信号に対してアクテユエー!、5は第5 m (F)
に示すようにほとんど振動することなく短時間で収れん
する応答特性を示し、光スポツト位置の安定が早〈従来
装置に比べて早い時点でエンベロープ値のサンプリング
を実行すゐことができる。
なお、遅延時間T及び第1のアンプ31.Jlltのア
ンプ33の各ゲインは、りシアルトラッキングに用いる
アクチュエータ5の特性を考慮して最適な値を選ぶこと
ができる。
5!施例においてディスク8を為らの映像やオーディオ
信teどの情報は、光検知器1Gの出方を因示していな
い復lIB路を通すことによシ得るζ七ができる。
以上のようにこれらの実施例のりVアルトラッキング装
置は、光検知@のILII出カ信出金電気回路で処理す
るのみで、エラー信号を得てhるので従来のように回折
格子、光検知器アレイ、ウォブリンダミラーなどの光学
部品紘−切不要で、光学系の構造が簡単にな)コストが
安くなると同時に、極めて小塵の光ピツクアップが可能
となる。すなわち、半導体レーザ、ビームスプリッjl
、)?ッキングミク、レンズおよび1個の光検知器を1
本の鏡筒に収容したようなピックアップを実現すること
ができる。
第6凶社、このピックアップの一実施例である。
半導体レーザ1、コリメートレンズ6拳、対物レンx6
を1本の超小畠同軸鏡筒4oに収容し、半導体レーザ1
の後側光(光自己結合の原理でディスクの情報が乗って
いる。)を検知するように配し九光検知JI100ff
i力を処11図路11で錫層して得たエラー信号を前述
のサーボ回路30tjlしてアクチュエータSに印加し
てラジアル方向のサーボ制御を行なうものである。7オ
ーカス制御杜、公知のいずれかの方式てエラーを検知し
、7オーカスアクテユエータ4を制御すればよい。
この発明の方式紘、このような光ピツクアップの超小型
化に特に威力を発揮し、寅用上の効Illが大きい。
なお、以上の説明で9s/アルドクツキングへの適用例
を述べてきたが、フォーカスナーポにも肉様に使える。
すなわち、第6図の信号部1!m111110出力を、
対物レンズを光軸方向に駆動するフォーカスアクチュエ
ータに印加するのみで7オーカス制御が行なえる。大だ
し、この場合クジアルドクツキングには他のセンtが必
要である。
また、上記実施例てはビデオディスクへの適用例を述べ
たが、POMオーディオディスク、光メモリなど他の光
学式情報再生装置のトラック追跡。
フォーカス合わせ、また計測、加工における線、面の光
学式追跡装置に広く適用できることはいうまてもなho この発明紘光学的手段で読み出される形態で惰@が面上
に記録され九トクックを有する組体面の上記トラックに
光スポットを投射するとともkその反射光を集光して光
検知器に入射させる光学系および上記光検知−の出力信
号を所定a11隔でゾンデリングしそのエンベロープ値
を読み出す手段と。
この読み出された前後Oエンベロープ鏝を比較しその差
信号を出力する手段と、この!!差信号正負に応じて上
記光スずットの位置を―移させる方向を反転させる補正
信号を送出する手段と、この補正信号を遅延させる手段
上、遅延した信号と元の補正信号とを加え合せる手段と
を11にえたもので、反射光の検波信号のエンベロープ
の変化からエラー信号を求めて、このエラー信号を更に
光スポット伽移手段の動作特性に適合した制御信を責直
し九後、光スポットの位置を制御するようにしたも、 
 のて、従来O−gF−ボ装置に比し主として光学系の
構成が著しく簡単なものとなるのて光ピツクアップの着
しい小形化が可能になるなど、実用上大きな効果かある
・特に光スポツト偏移手段の動作の早期安定化を−り、
ディジタル制御の特徴を有効に活してサーボの追随性を
向上させることができる・
【図面の簡単な説明】
*1kl(蟲J〜(切は従来のラジアルトラッキングを
説明するためのトラックとエンベロープ値上制御量との
関係を示す図である。第2図はエンベロープ値の変化七
光スIット位置との関係を示す図である**S−は従来
装置のシロツク−て壱る。第4図線この発明の一実施例
を示すブ四ツク図である。第S−は@4因実施例の動作
を説明する良めの信号波形−である。第6図は仁OJ1
例を適用した光ピツクアップの構成を示す図である。 図において、lはレーザ光源、3#iビームス1リツ7
44はトラッキングミク、5はアクテニス−1,6ft
対物vンx、6畠はコリメートレンズ、7は光スポット
、8はディズク、11#i)フック、9−祉ビット、1
0Fi光検知器、11祉信号処理回路、12は検波−1
23は補正信号、23畠紘第1補正信号、23b#i*
2′補正信号、3oはt−ボ回路、31及び34#iア
ンプ、33祉加算器、34は遅延回路、40拡鏡筒、4
1はフォーカスアクテユエー!である。 代理人  葛−舒 信 −(外1名)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光学的手段で読み出される゛形態で情報が面上に
    記録されたトラックを有する担体面の前記トラックに光
    スポットを投射すると七もにその反射光を集光して光検
    知器に入射させる光学系と、前記光検知器の出力信号を
    所定間隔でサンプリングしそのエンベロー プ値を読み
    出す手段と、この読み出されたエンベロープ値とその前
    に読み出されたエンベロープ値とを比較しその差信号を
    出力する手段と、 この差信号の正負に応じて前記光スポットの位置を変移
    させる方向を反転させる補正信号を送出する手段2、 
             ゛ 前記補正信号を遅延させた遅延補正信号を発生する手段
    と。 この遅延補正信号および前記補正信号の和をとった信号
    を発生する手段と、 この和の信号に基づいて光スlットの位置を偏移させる
    光スポツト偏移手段とを備えてなる光学的サーボ装置。
  2. (2)  前記光スポット偏移子1RFi、ラジアルト
    クツキングミクーを制御するアクチュエータを含んでな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光
    学的サーボ装置。
  3. (3)  前記光スポット偏移手段は、対物レンズを駆
    動するフォーカスアクチュエータを含んでなると七を特
    徴とする特許請求の範囲第(凰)項記載の光学的サーボ
    装置。
JP56106640A 1981-07-07 1981-07-07 光学的サ−ボ装置 Pending JPS589227A (ja)

Priority Applications (2)

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JP56106640A JPS589227A (ja) 1981-07-07 1981-07-07 光学的サ−ボ装置
US06/358,601 US4482987A (en) 1981-07-07 1982-03-15 Optical information reproducing apparatus

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