JP2006268961A

JP2006268961A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JP2006268961A
Application number: JP2005085474A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Masaki; 清正木; Katsumi Morita; 勝己森田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】チルトセンサなどの特別な検出装置を設けることなく、ディスクの反りを検出して精度の高いチルト制御を行なうことができる光ディスク装置を提供する。
【解決手段】内周側フォーカスコイル９１とマグネット８及び外周側フォーカスコイル９２とマグネット８とで得られるフォーカス駆動値を複数の半径位置で求めたディスクチルト量と、特定の半径位置で求めた再生特性が良好となる対物レンズの傾きとによって、各半径位置における対物レンズの最適な傾きをチルト補正制御部２０で算出したチルト駆動値テーブルを生成し、内周フォーカスコイル９１及び／または外周フォーカスコイル９２に帰還する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに光ビームを照射して情報の記録や再生を行う光ディスク装置に関し、特に光ディスクの反りに適応して良好な記録を行なう技術に関するものである。

近年、光ディスク装置は大容量のデータを記録再生する手段として、より高い記録密度で記録または再生できる装置が要望されている。高密度記録を実現するためには、光ビームの光軸に対する光ディスクの記録面の傾き（チルト量）を最適な角度に制御する必要がある。光ビームの光軸に対する光ディスクの記録面の傾き（チルト量）が最適な角度に保たれない場合には、光ディスクに光ビームを集束した際の光スポットが収差をもち、高密度に記録されたデータを正確に読み出すことや、品質のよい信号を高密度で記録することは困難である。

ところが光ディスクの基板は、一般的に樹脂材料を成形して構成されているため、成形時のひずみや保存状態などにより反りを生じる場合が多い。またさらには、装置内部の温度変化やディスクの保管環境と装置内部の温度差などに起因するディスクそのものの温度変化によって記録中に反り量が徐々に変化し、その変化量が半径位置によって異なる場合がある。特に変化量が大きい場合には、記録動作を継続することが困難な状態に至る。このような反りを有する光ディスクの記録面に対して、光ビームの光軸の傾き（チルト量）を制御する方法として従来からいくつかの方法が提案されている。

例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３などのように、発光素子と２分割された受光素子で構成されたいわゆるチルトセンサを光ヘッド上に設け、このチルトセンサで光ヘッドと光ディスクの記録面の相対的な傾きを検出し、チルトセンサの検出信号に基づいて光ヘッド全体を駆動機構によって傾けながら光ビームの光軸に対する光ディスクの記録面の傾きを制御するものが提案されている。
実開平２−７２４１４号公報特開平７−２７２３００号公報特開平１０−３０８０２３号公報

しかしながら従来の構成では、光ビームの光軸に対する光ディスクの記録面の傾きを検出するため、それ専用のチルトセンサを用いていた。よって、チルトセンサを配置するためのスペースが必要となると共に、センサ単体のみならずその駆動用回路、検出用回路を合わせたコストアップを招いていた。また、チルトセンサによっては光ビームの光軸と光ディスクの記録面との相対傾きそのものを検出するものではないため、光ビームの光軸調整残差やチルトセンサの取付け面に対する発光素子の光軸ずれを補正するために、チルトセンサの検出原点角度と光ビームの光軸の傾きとを合わせる調整作業が必要になる。さらに、チルトセンサの大きさに起因してチルトセンサが傾きを検出する位置と光スポットの位置とを一致するように配置するのは困難のため、光スポットの位置での光ディスクの記録面の傾きを検出することができない。つまり検出した光ディスクの記録面の傾きは、実際に記録再生している位置とは異なった半径位置での傾きであり、定常的に検出誤差が生じる。特に、記録中のディスクの温度変化によって反り量が大きく変化する場合には、上記の検出誤差が大きくなり、チルトずれが拡大し、記録品位を維持できない状態に至る。

本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、チルトセンサなどの特別な検出装置を設けることなく、光ビームの光軸に対する光ディスクの記録面の傾きを正確に検出し、対物レンズの傾きを光ディスクの記録面の傾きに応じた最適な角度に制御することができる光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の光ディスク装置は、スパイラル状または同心円状に形成されたトラックを有する光ディスクに光ビームを照射する光源と、前記光ビームを前記光ディスクの記録面に集光させる集光手段と、前記集光手段を前記光ビームの光軸方向に移動させるフォーカス方向移動手段と、前記記録面からの反射光を受光する光検出器とを有する光学ヘッドと、前記光ビームの前記記録面に対する焦点ずれを検出するフォーカスエラー検出手段と、前記光ビームの焦点を前記情報面に合わせるように前記フォーカスエラー検出手段の出力に基づいて前記フォーカス方向移動手段を駆動するフォーカス制御手段と、前記光ビームを前記光ディスクの半径方向に移動するトラッキング方向移動手段と、前記光ディスクを回転させる回転手段と、前記光ディスクの半径方向の異なる複数の位置における前記フォーカス制御手段の出力値の平均値に基づいて前記記録面の傾きであるディスクチルト値を検出するディスクチルト検出手段と、前記集光手段の傾きを可変するチルト可変手段と、前記チルト可変手段を駆動するチルト駆動手段と、前記ディスクチルト検出手段により求めた前記ディスクチルト値に基づいて前記チルト駆動手段への入力値をチルト駆動値として算出するチルト駆動値算出手段と、前記光ディスクの半径方向の異なる複数の位置における前記ディスクチルト値に基づいて算出された前記チルト駆動値を記憶し、かつ各半径位置での前記チルト駆動値から半径位置と前記チルト駆動値の関係を近似する計算式を導出し、半径方向の所定間隔毎のチルト駆動値テーブルを生成・記憶するチルト駆動値テーブル生成手段と、前記光検出器の出力に基づく再生信号を計測する再生信号計測手段と、前記チルト駆動手段への入力値を変化させることによって前記集光手段の傾きを変化させながら再生信号計測手段の出力値を取得し、前記再生信号計測手段の出力値が目標値となる前記チルト駆動手段への入力値をチルト駆動基準値として算出する基準チルト駆動値演算手段と、を具備し、少なくとも1点の略同一の半径位置において前記チルト駆動基準値と前記チルト駆動値の両方を求め、それらの差分をオフセットとして複数の半径位置で求めた前記チルト駆動値に加え、前記オフセットにより補正した前記チルト駆動値に基づいて前記チルト駆動値テーブルを更新し、記録動作中または再生動作中の所望の半径位置における前記集光手段の傾きを前記光ディスクの記録面と前記光ビームの相対傾きに応じた最適な値に設定するために更新された前記チルト駆動値テーブルから該当する半径位置の前記チルト駆動値を求めて、前記チルト駆動手段に入力し、前記チルト可変手段を駆動するように構成されている。

本発明の光ディスク装置は、フォーカス駆動値を用いて複数の半径位置で求めたディスクチルト量と特定の半径位置で求めた再生特性が良好となる対物レンズの傾きによって、各半径位置における対物レンズの最適な傾きを求めたチルト駆動値テーブルを生成する構成としたので、チルトセンサなどの特別な検出装置を設けることなく、光ディスクの反り量の大小に関わらず、常に対物レンズの傾きを光ディスクの記録面と光ビームの相対傾きに応じた最適な値に設定することが可能となる。よって、小型・薄型でかつ信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。

（実施の形態）
以下、本発明の光ディスク装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の光ディスク装置の構成を示すブロック図、図２は本実施形態の光ディスク装置の光学ヘッド３の光学系の構成を示す図である。図１において、光ディスク１はスピンドルモータ２によって回転駆動され、スピンドルモータ２の回転周波数はスピンドル制御回路５によってコントロールされる。光学ヘッド３は光ビーム３９を光ディスク１の記録面に集光してデータの記録または再生を行う。記録すべき２値化信号は記録信号処理回路（図示せず）で記録信号に変換されて光学ヘッド３に送られ、光ディスク１から読み取った再生信号は再生信号処理回路１９で２値化信号に処理される。光学ヘッド３の対物レンズ４は、マグネット８と第１のフォーカス駆動コイル９１と第１のフォーカス駆動コイル９２とで構成されたフォーカスアクチュエータ７により、光ビームの光軸方向（フォーカス方向）に駆動される。フォーカス制御回路６は、光学ピックアップ３から出射された光ビーム３９を光ディスク１の記録面に集光するために、フォーカス駆動コイル９１と９２とに印可する電圧を制御し、対物レンズ４の焦点位置をコントロールする。対物レンズ４は、同様にマグネット８とトラッキング駆動コイル１１とで構成されたトラッキングアクチュエータ１２により、光ディスク３の半径方向（トラッキング方向）に駆動される。トラッキング制御回路１２は、光学ピックアップ３から出射された光ビームを記録面に形成されたトラックに追従させるために、トラッキング駆動コイル１０に印可する電圧を制御して対物レンズ４の光軸位置をコントロールする。光ビーム３９の焦点位置のずれを示すフォーカスエラー信号及びトラック方向のずれを示すトラッキングエラー信号は、光学ピックアップ３からの再生信号を元にして再生信号処理回路１９で生成され、フォーカス制御回路６及びトラッキング制御回路１２に送られる。

光学ヘッド３を異なる半径位置に移動させる光学ヘッド移動手段１３は、トラバースモータ１４、リードスクリュウ１５、ラック１６、及びガイド軸１７で構成され、トラバースモータ１４の回転軸に形成されたリードスクリュウ１５は、光学ヘッド３に固定されたラック１６と係合しており、光学ヘッド３はガイド軸１７によって直進可能に支持されている。そして光学ヘッド３は、リードスクリュウ１５とラック１６とを介して伝達されたトラバースモータ１４の回転トルクによって、光ディスク１の半径方向に移動される。

図２を用いて光学ヘッド３の光学系の構成をより詳細に説明する。光学ヘッド３は、対物レンズ４、レーザー光源３１、カップリングレンズ３２、偏光ビームスプリッタ３３、１／４波長板３４、反射ミラー３５、検出レンズ３６、円筒レンズ３７、光検出器３８が取り付けられており、レーザー光源３１より発生した光ビーム３９は、レンズ３２で平行光にされた後に、偏光ビームスプリッタ３３、１／４波長板３４を通過し、反射ミラー３５で折り曲げられ、対物レンズ４により光ディスク１の記録面上に集束して照射される。

光ディスク１のデータ面で反射した戻り光は、対物レンズ４を通過して反射ミラー３５により折り曲げられて、１／４波長板３４などを通過して光検出器３８に集束して照射される。なお、光検出器３８は図３に示される通り、４分割された受光素子で形成されている。

次に、光学ヘッド３に設けられた光検出器３４と再生信号処理回路１９とに関して、図３と図４とを用いて説明する。図３は、光検出器３８の構成と光ディスク１からの反射光との関係を示したものである。光検出器３８は、分割された４つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成され、それぞれの出力ａ、ｂ、ｃ、ｄは再生信号処理回路１９に出力される。図４は再生信号処理回路１９を示しており、再生信号処理回路１９は光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、トラッキングエラー（ＴＥ）信号＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）、フォーカスエラー（ＦＥ）信号＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）、ＲＦ信号＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）を生成する。

このＴＥ信号は、トラッキングサーボ回路１２へ送られ、光スポットを光ディスクのトラックに追従させるトラッキングサーボに用いられる。またＦＥ信号は、フォーカスサーボ回路６へ送られ、光スポットを光ディスク１の記録面に集光するために対物レンズ４の焦点位置をコントロールするフォーカスサーボに用いられる。

次に、対物レンズ４を傾けるチルトアクチュエータのより詳細な構成を、図５を用いて説明する。チルトアクチュエータは、マグネット８と内周側フォーカス駆動コイル９１と外周側フォーカス駆動コイル９２とで構成されている。内周側フォーカス駆動コイル９１と外周側フォーカスコイル９２とに同位相の電圧を加えると、対物レンズ４はフォーカス方向（上下方向）に駆動される。また、内周側フォーカス駆動コイル９１と外周側フォーカスコイル９２とに逆位相の電圧を加えると、対物レンズ４は傾き、これらのコイルに入力する電圧をコントロールすることにより、対物レンズ４の傾き角度を制御できる。

チルト補正制御部２０の構成を図６を用いて説明する。チルト補正制御部２０は、ディスクチルト検出部２４、チルト駆動値算出部２５、チルト駆動値テーブル生成部２６、基準チルト駆動値算出部２７とで構成されており、ディスクチルト検出部２４は光ディスク１の半径方向の異なる複数の位置においてフォーカス制御回路の出力値、すなわちフォーカス駆動値の平均値を測定し、その値に基づいて記録面の傾きであるディスクチルト値を検出する。図７に示すように、光ディスク１が反りを有している場合、半径方向の距離ΔＲだけ離れている２点における光ディスク１の記録面のフォーカス方向の高さに差ΔＨが発生しており、このときのディスクチルトθは（式１）
θ＝ｔａｎ^-1（△Ｈ／△Ｒ）（式１）
で表される。

このとき対物レンズ４は、フォーカス制御回路１２によって記録面に焦点が結ばれるように制御されているので、光ディスク１の記録面からの距離は焦点距離ＷＤに維持されており、ΔＨ分だけ対物レンズ４の高さも変化しており、フォーカス駆動値（電圧）に対するフォーカス方向の移動量の係数をＫｆとすると、ディスクチルトθは（数２）のように表される。

したがって、半径方向の所定距離ΔＲだけ離れている２点におけるフォーカス駆動値の差ΔＶを測定することにより、ディスクチルトθを検出することができる。このようにして求めたディスクチルト値に基づき対物レンズ４の傾きを最適にするため、チルト駆動値算出部２５はチルトアクチュエータ２９を構成する内周側フォーカス駆動コイル９１と外周側フォーカスコイル９２とへの印可電圧を決めるチルト駆動値を算出する。チルト補正コントローラ２８は、半径方向の複数の点でディスクチルト値を測定するため、トラバース制御回路１８に測定位置への移動指示を送ると共に、測定位置情報をディスクチルト検出部２４とチルト駆動値テーブル生成部２６に送る。さらに、チルト補正コントローラ２８は、光ディスク１の面振れによるフォーカス駆動値の変動の影響を除去するため、１回転の整数倍の期間で平均化が行なえるようスピンドルモータ制御回路５から得たＦＧ信号を用い、ディスクチルト検出部２４に測定タイミング信号を送る。チルト駆動値テーブル生成部２６は、チルト駆動値算出部２５から得た各測定位置におけるチルト駆動値を記憶し、かつ各測定位置でのチルト駆動値から半径位置とチルト駆動値との関係を近似する計算式を導出し、半径方向の所定間隔毎のチルト駆動値を格納したチルト駆動値テーブルを生成して記憶する。例えば図８に示すように、ディスクチルト値を測定したＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の５点におけるチルト駆動値を元にそれら５点の間を直線近似し、その直線近似式から距離ΔＸ間隔毎のチルト駆動値テーブルを生成して記憶するものである。

次に、基準チルト駆動値算出部２７は、チルト駆動値を所定のステップで変化させることにより、対物レンズ４の傾きを強制的に変化させながら再生ジッタ計測回路２１からジッタ値を取得し、ジッタ値が最小となるチルト駆動値を求める。この目的は、対物レンズ４の光ビーム９３の光軸に対する傾きの影響を除去することにある。図９に示すように、チルト駆動値をゼロとした場合の対物レンズ４の光ビーム９３の光軸に対する傾きΔθＬは、主には製造時の調整誤差やドライバＩＣのチャンネル間のオフセットに起因するものであり、いずれの場合も完全にゼロすることは不可能である。本実施形態のフォーカス駆動値からチルト駆動値を求める方法は、実質的に光ディスク１のディスクチルト値そのものを測定するものであるので、ディスクチルト値の半径方向の変化量に関しては誤差なく求めることができる。したがって、少なくとも１点の半径位置でフォーカス駆動値から得られたチルト駆動値とジッタ値とが最小となるチルト駆動値の差を求めれば、その差が対物レンズ４の傾き誤差に相当し、その差分だけを補正してやれば、すべての半径位置において精度良くチルト補正を行なうことができる。図１０に示すように、チルト駆動値をゼロを基準としてプラス方向とマイナス方向に変化させながらジッタ値を測定し、その結果を最小２乗法を用いて２次式に近似してやれば、ジッタ値が最小となるチルト駆動値を求めることができる。そして、フォーカス駆動値から得られたチルト駆動値とジッタ値とが最小となるチルト駆動値の差分ΔＶｔに、チルト駆動感度Ｋｔ（対物レンズ４の傾き角度／チルト駆動値）を乗算した値が、対物レンズ４の光軸に対するずれ角度ΔθＬに相当する。より具体的には図１１に示すように、ディスクチルト値を測定したＲ１の位置でジッタ値が最小となる基準チルト駆動値を求め、Ｒ１で得られていたチルト駆動値との差分をチルト駆動値テーブル生成部が記録しているＲ１からＲ５のチルト駆動値にオフセットとして加えて、チルト駆動値テーブルを更新する。

このように、任意の半径位置での最適なチルト駆動値を格納したチルト駆動値テーブルを生成することにより、記録動作中または再生動作中にはチルト駆動値テーブルから該当する半径位置のチルト駆動値を求めて、チルトアクチュエータ２９を駆動することで、対物レンズ４の傾きを光ディスク１の記録面と光ビームとの相対傾きに応じた最適な値に設定することが可能となる。以上のように本実施形態の構成によれば、フォーカス駆動値に基づき求めたディスクチルト量を再生信号によって補正して対物レンズの最適な傾きを求めるようにしたので、チルトセンサなどの特別な検出装置やチルトモータなどのチルト駆動機構を設けることなく、光ディスクの反り量が大きい場合でも、安定な記録再生が可能な光ディスク装置を提供する。

以上、本発明の光ディスク装置は、チルトセンサなどの特別な検出装置を設けることなく、光ディスクの反り量が大きい場合にも、確実に最適チルト量を検出することができるので、非常に高精度で信頼性の高いチルト補正が実現できる。したがって、本発明の光ディスク装置の構成はＤＶＤ−Ｒ装置、ＤＶＤ−ＲＡＭ装置、ＤＶＤ−ＲＷ装置、ＣＤ−Ｒ装置、ＣＤ−ＲＷ装置や光磁気記録装置などの記録及び再生の両方を行う光ディスク記録再生装置、及び再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭ装置、ＣＤ−ＲＯＭ装置や再生専用ＭＤ装置などの光ディスク再生装置、及び記録のみを行う光ディスク記録装置のいずれの光ディスク装置においても好適であり、いずれの場合も同様の効果を奏することは言うまでもない。

本発明のディスク装置は、光ディスクに光ビームを照射して情報の記録や再生を行う光ディスク装置に適用できる。

本発明の一実施形態おける光ディスク装置の構成を示すブロック図同実施形態における光学ヘッドの構成を示した説明図同実施形態における光学ヘッドの光検出記器の構成を示した説明図同実施形態における光ディスク装置の再生信号処理回路の説明図同実施形態における光ディスク装置のチルトアクチュエータの説明図同実施形態における光ディスク装置のチルト補正制御部のブロック図同実施形態における光ディスク装置のディスクチルト測定の説明図同実施形態における光ディスク装置のチルト駆動値テーブルの説明図同実施形態における光ディスク装置の対物レンズと光軸とのずれの説明図同実施形態における光ディスク装置のチルト駆動値とジッタ値の関係図同実施形態における光ディスク装置のチルト駆動値テーブル更新の説明図

符号の説明

１光ディスク
２スピンドルモータ
３光学ヘッド
４対物レンズ
２０チルト制御部

Claims

スパイラル状または同心円状に形成されたトラックを有する光ディスクに光ビームを照射する光源と、前記光ビームを前記光ディスクの記録面に集光させる集光手段と、前記集光手段を前記光ビームの光軸方向に移動させるフォーカス方向移動手段と、前記記録面からの反射光を受光する光検出器とを有する光学ヘッドと、
前記光ビームの前記記録面に対する焦点ずれを検出するフォーカスエラー検出手段と、
前記光ビームの焦点を前記情報面に合わせるように前記フォーカスエラー検出手段の出力に基づいて前記フォーカス方向移動手段を駆動するフォーカス制御手段と、
前記光ビームを前記光ディスクの半径方向に移動するトラッキング方向移動手段と、
前記光ディスクを回転させる回転手段と、
前記光ディスクの半径方向の異なる複数の位置における前記フォーカス制御手段の出力値の平均値に基づいて、前記記録面の傾きであるディスクチルト値を検出するディスクチルト検出手段と
前記集光手段の傾きを可変するチルト可変手段と、
前記チルト可変手段を駆動するチルト駆動手段と、
前記ディスクチルト検出手段により求めた前記ディスクチルト値に基づいて、前記チルト駆動手段への入力値をチルト駆動値として算出するチルト駆動値算出手段と
前記光ディスクの半径方向の異なる複数の位置における前記ディスクチルト値に基づいて算出された前記チルト駆動値を記憶し、かつ各半径位置での前記チルト駆動値から半径位置と前記チルト駆動値の関係を近似する計算式を導出し、半径方向の所定間隔毎のチルト駆動値テーブルを生成・記憶するチルト駆動値テーブル生成手段と
前記光検出器の出力に基づく再生信号を計測する再生信号計測手段と、
前記チルト駆動手段への入力値を変化させることによって前記集光手段の傾きを変化させながら再生信号計測手段の出力値を取得し、前記再生信号計測手段の出力値が目標値となる前記チルト駆動手段への入力値をチルト駆動基準値として算出する基準チルト駆動値演算手段とを具備し、
少なくとも１点の略同一の半径位置において前記チルト駆動基準値と前記チルト駆動値との両方を求め、それらの差分をオフセットとして複数の半径位置で求めた前記チルト駆動値に加え、前記オフセットにより補正した前記チルト駆動値に基づいて前記チルト駆動値テーブルを更新し、記録動作中または再生動作中の所望の半径位置における前記集光手段の傾きを、前記光ディスクの記録面と前記光ビームの相対傾きに応じた最適な値に設定するために更新された前記チルト駆動値テーブルから、該当する半径位置の前記チルト駆動値を求めて、前記チルト駆動手段に入力し、前記チルト可変手段を駆動するように構成したことを特徴とする光ディスク装置。