JP2002025093A - 光ディスクの傾き測定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】データ記憶装置用に使用する光ディスクにおい
て、ディスクの半径方向の傾きを検出するために、従来
の方法では、別々の光ビームを使用すること、あるいは
別のセンサ要素を付加することを行っている。従って、
通常の光ビーム、通常の４信号検出器、及び通常の媒体
を使用する半径方向傾き測定システムの必要性が存在す
る。 【解決手段】光ディスクの傾きを単独の通常のトラッキ
ングエラー信号および通常の媒体を使用し、半径方向プ
ッシュプル（ＲＰＰ）信号の低周波変化を、半径方向に
トラックを横断して掃引しながら測定する。光ディスク
に傾きがなければＲＰＰ信号には低周波成分が存在しな
いが、傾きがあると低周波成分を生ずることを利用して
傾きを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にデータ記憶
装置用に使用する光ディスクに関し、更に詳細に記せ
ば、理想平面に対するディスクの半径方向の傾きを検出
することに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク、たとえば、コンパクト・デ
ィク（ＣＤ）は、データ面への光ビームの精密な集光を
必要とする。一つ以上の光ビーム（通常はレーザ・ダイ
オードからの）がディスク上の一つ以上の箇所を照ら
し、光学ヘッドに反射して戻される。記録データについ
ての情報の他に、反射光ビームは一般に、トラッキング
エラー（ビームがどれだけ良くデータ・トラックの中心
に集光されるか）、および集光誤差（ビームがどれだけ
良くデータ面に集光されるか）についての情報をも伝え
ることができる。通常、光ディスクのデータ面は、レー
ザにより照らされる側にある透明基板により保護されて
いる。一般に、照明ビームが基板を通過してデータ面に
到達しなければならないとき、ディスクの傾きがあると
照明ビームの集光品位を低下させる。取付け機構が理想
平面でない平面内でディスクを簡単に傾けることがあ
り、この場合には、傾きはディスクの全区域にわたり一
定である。代わりに、傾きが半径方向位置とともに増大
するように、ディスクをわずかにカップ形状にすること
ができ、または傾きが半径方向位置および回転位置の双
方の関数であるように、ディスクをわずかに複雑な形
状、たとえば、双曲放物面にすることができる。傾きは
半径方向成分および接線成分を有することがあるが、半
径方向成分は通常接線成分よりはるかに大きい（したが
って一層重要である）ことに注目する必要がある。

【０００３】通常、ＣＤ媒体に関係するデータ密度につ
いては、傾きの検出および補償は必要ない。しかし、更
に高いデータ密度では、たとえば、ディジタル多能ディ
スク（ＤＶＤ）では、傾きの検出および補償が必要なこ
とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】幾つかの光ディスク駆
動機構は、半径方向傾き測定に別々の光ビームを使用し
ている。たとえば、米国特許第５，６５７，３０３号お
よび第５，６９９、３４０号を参照。別々の光ビームを
通常、ビームを多数の経路に分割し、データを読取りま
たは書き込むのに利用できるパワーを減らすことにより
発生させる。通常書きなおし可能な駆動機構では、書込
速度は書込に利用できるパワーにより制限され、最大書
込パワーを得るには単独ビームが好適である。単独光ビ
ームを使用する傾き検出の他の方法は、別のセンサ要素
を付加して多数のトラッキングエラー信号を得ることで
ある。たとえば、米国特許第５，８０８，９８５号を参
照。単独光ビームを使用して傾き情報を与える更に他の
方法は、最新式記憶磁気光学（ＡＳＭＯ）フォーマット
により使用されている。ＡＳＭＯ媒体は、固定（浮き出
し型）ヘッダで予備フォーマットされている。各ヘッダ
は、トラックを形成する溝の壁に形成された傾き測定マ
ークから始める。傾き測定情報は、データおよびヘッダ
がディスク上の同じ場所に共存しないので、データを妨
害しない。しかし、或る書込可能ＤＶＤ媒体は固定ヘッ
ダを使用していない。従って、データを読取り書込むの
に使用される同じ光ビームを使用し、通常の４信号検出
器を備え、媒体上に特殊な形体を必要としないで、半径
方向傾き測定システムの必要性が存在する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】傾きを単独の通常のトラ
ッキングエラー信号および通常の媒体を使用して測定す
る。半径方向プッシュプル（ＲＰＰ）信号の低周波変化
を、たとえば、シーク動作中、集光箇所を半径方向にト
ラックを横断して掃引しながら、監視する。傾きがなけ
れば、正規化ＲＰＰ信号には低周波成分が存在しない。
しかし、傾きがあると低周波成分を生ずる。傾きをディ
スクが静止している間に測定できる。代わりに、傾き
を、ディスクが回転している間に、多数の半径方向の線
に沿って、インデックス信号に対して所定時間後にＲＰ
Ｐ信号を測定することにより、測定できる。インデック
ス信号は、好適にはスピン・モータ制御回路から利用で
きる。代わりに、或る媒体については、信号を媒体上に
ある物理的形体を検出して得ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１で、光ディスク駆動機構が、
光ディスク１００に対して、読取り、書込むのに使用さ
れている。光ディスク駆動機構は、ディスク１００を回
転させるモータ１０２、電子制御回路１０４、および光
変換器アセンブリ１０６を備えている。レーザ・ダイオ
ード１０８がコリメータ・レンズ１１０によりコリメー
トされた直線偏光光ビームを放出する。光ビームは偏光
ビーム・スプリッタ１１２を通過する。光ビームは四分
の一波長遅延板１１４により直線偏光から円偏光に変換
される。光ビームは対物レンズ１１６により光ディスク
１００の記録層上に集光する。光の一部はディスク１０
０により反射され、対物レンズ１１６および四分の一波
長遅延板１１４を通って戻る。四分の一波長遅延板１１
４を逆に通過すると、光は再び直線偏光される。しか
し、光ビームの偏光方向はその最初の偏光方向に対して
９０度回転している。したがって、偏光ビーム・スプリ
ッタ１１２が戻り光ビームの実質的に全部をレンズ１１
８および光検出器１２０の方に反射させる。光検出器１
２０は普通、４信号検出器である。焦点機構１２４が対
物レンズ１１６を（光ディスク１００に向かってまたは
光ディスク１００から離れる方に）移動させて記録可能
層上の光スポットの焦点を制御する。半径方向位置調節
器１２８は、レンズ１１６の精密な移動を行い、集光レ
ーザ・スポットの位置を半径方向に調節する。レーザ・
スポットの半径方向の粗い位置決めについては、変換器
アセンブリ１０６全体を移動させる。

【０００７】図２は、図１の電子制御回路１０４の一部
を示す。図２で、光検出器１２０は、各区画が別々の信
号を与える四つの区画（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に分割されて
いる。幾らかの電子的に濾波および処理をした、四つの
信号の和（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）は、アナログ読取りデータ
信号（２０２）である。アナログ読取りデータ信号２０
２は、アナログ比較器２０４に受けられ、基準電圧と比
較される。アナログ比較器の２進出力は、２進読取りデ
ータ信号２０６である。

【０００８】半径方向位置誤差信号は、半径方向プッシ
ュプル（ＲＰＰ）信号（２０８）といわれるが、４信号
検出器からの信号の適切な組合せを差し引くことによ
り、たとえば、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）により、得られ
る。本発明の例示実施形態では、アナログＲＰＰ信号を
ディジタル化するのにアナログ／ディジタル（Ａ/Ｄ）
変換器２１０を使用している。一例示実施形態では、Ｒ
ＰＰ信号のディジタル・サンプル値をモータ制御回路２
１４からのインデックス信号２１６（遅延回路２１８に
より遅延された）をトリガとして得ている。他の実施形
態では、２進読取りデータ信号２０６（光ディスク上の
物理的形体により決まる）から回転基準位置を得てい
る。

【０００９】図３は、ディスク１００を示す。４本の半
径方向の線（３００、３０２、３０４、および３０６）
が示されている。線の数およびその回転位置をディスク
の傾きを特性付ける必要に応じて変えることができる。
光ディスクは通常、中心取付け孔の近辺のディスク部分
を覆う機構により取付けられており、情報は通常、取付
け孔の近くには記録されない。半径方向の線を中心取付
け孔の外側の位置から始まり、ディスクの外縁の内側に
ある位置で止まるように示してある。傾きをデイスクが
静止している間に一つの半径方向の線に沿って測定する
ことができ、次にディスクを回転させて他の半径方向の
線に沿う測定値を得ることができる。しかし、ディスク
は回転していると幾らか平らになることがあるので、傾
きを回転ディスクに関して測定するのが好適である。以
下に一層詳細に説明するように、ＲＰＰ信号をディスク
の中心からの多数の半径方向位置で、様々な半径方向の
線に沿って、ディスクが回転している間に、測定するこ
とができる。

【００１０】傾きを好適には、双曲放物面のような複雑
な形状であっても明瞭に決定できるように多数の半径方
向位置および多数の回転位置で測定する。図３は、半径
方向の線に沿ってＲＰＰ信号を測定することを示してい
る。しかし、半径方向の線に沿って測定する必要はな
い。ただ一つの真の必要事項は、ディスクの形状を明瞭
に決定できるようにするのに十分な情報が必要であると
いうことである。或る媒体については少ない情報で十分
なことがある。たとえば、特定の媒体について傾きがど
んな特定の半径に対してもすべての回転位置で本質的に
同一であることを示すことができれば、ＲＰＰ信号サン
プルの回転位置は問題にならない。すなわち、ＲＰＰ信
号サンプルを半径方向の線に沿って取る必要はなく、代
わりに関係する各半径でどんな任意の回転位置ででも測
定することができる。たとえば、変換器がディスクが回
転している間にトラックのシーク動作を行なうことがで
きる。

【００１１】図４は、傾きのないディスクについて、Ｒ
ＰＰ信号値４００を（半径方向の線に沿う）半径方向位
置の関数として示す例示グラフである。レーザ・スポッ
トがデータ・トラックの中心にあるとき、およびレーザ
・スポットが二つのデータ・トラックの間の精密に中心
にあるとき、ＲＰＰ信号は０である。たとえば、半径方
向位置４０２および４０６をデータ・トラックの中心に
置くことができ、半径方向位置４０４を二つのデータ・
トラックの間の中間に置くことができる。集光点の位置
がデータ・トラック上の中心からまたはデータ・トラッ
クの間の中心から離れる方に移動するにつれて、ＲＰＰ
信号は０でなくなる。

【００１２】或るディスク駆動機構は、本質的に９０度
だけずれたＲＰＰ信号であるトラック交差信号を発生す
ることもあることに注目する必要がある。すなわち、Ｒ
ＰＰ信号は、集光点がトラックの中心にあるとき０であ
り、トラック交差信号は、集光点がトラックの中心にあ
るときピーク値にある。本出願の目的で、トラック交差
信号をＲＰＰ信号の代わりに使用することができる。

【００１３】図５は、半径方向の線に沿って傾いている
ディスクについて、ＲＰＰ信号値５００を（半径方向の
線に沿う）半径方向位置の関数として示す例示グラフで
ある（図解しやすくするため誇張してある）。線５００
は、半径方向位置の関数としてのＲＰＰ信号値の変化を
示す。線５０２を、たとえば、低域フィルタで波形５０
０をディジタル的に濾波することにより得られる、波形
５００の低空間周波数成分として計算できる。代わり
に、線５０２を波形５００のピークを測定することによ
り計算できる。以下に更に説明するように、傾きは、低
空間周波数情報（線５０２）を非０にすることができる
幾つかの因子の一つであり、各因子を別々に測定するこ
とができる。

【００１４】図４および図５のグラフをディスクが静止
した状態で半径方向の線に沿う連続測定値として得るこ
とができる。代わりに、回転ディスクについて、グラフ
を以下のように一度に一つのＲＰＰ信号サイクルを構成
することができる。図３で、集光レーザ・スポットが、
モータ制御システムが指標パルス（図２、２１６）を発
生するごとに、半径方向の線３００を照らすと仮定し、
遅延回路２１８（図２、２１８）がディスクの角速度に
関係なく、回転の四分の一の整数倍に対応する時間だけ
遅延するよう制御されると仮定する。変換器アセンブリ
（図１、１０６）を最初、たとえば、取付け孔の近くの
半径方向位置に設置し、ＲＰＰ信号のピークを、ＲＰＰ
信号の少なくとも一つの正ピークおよび一つの負ピーク
を捕らえるよう半径方向に十分な集光点を掃引すること
により、半径方向の線３００の基準回転位置で測定する
ことができる。遅延回路２１８は、半径方向の線３０２
の回転位置で第２のサンプルをトリガし、半径方向の線
３０４の回転位置で第３のサンプルを、および半径方向
の線３０６の回転位置で第４のサンプルをトリガする。
各トリガ時に、集光点がＲＰＰ信号の少なくとも一つの
正ピークおよび一つの負ピークを捕らえるのに半径方向
に十分な距離を移動する。たとえば、最初の回転位置
で、変換器は外向きに掃引することができ、第２の回転
位置で、変換器は内向きに掃引することができ、それに
より平均半径方向位置を一定にしている。次に変換器ア
センブリをわずかに大きい基準半径方向位置に（たとえ
ば、１トラック）移動させ、プロセスを繰り返すことが
できる。結局、測定の蓄積に従って、ＲＰＰ信号が多数
の半径方向の線に沿う半径方向位置の関数として測定さ
れる。

【００１５】光学変換器（図１、１０６）が閉ループ・
モードでトラッキングしているとき、半径方向位置制御
システムは、集光レーザ・スポットの、データ・トラッ
クの中心からの小さい半径方向変位を、対物レンズ（図
１、１１６）の位置をわずか調節する（図１、１２８）
ことにより補償する。対物レンズが基準中心位置から変
位すれば、集光スポットをデータ・トラックの中心に置
くことができるが、得られるスポットの強度分布（回折
パターン）は通常、データ・トラックの中心の周りに半
径方向に対称ではない。したがって、スポットが中心に
あっても、ＲＰＰ信号を非０にすることができる（この
現象は、通常はビームウォーク（Ｂｅａｍ−ｗａｌｋ）
と呼ばれる）。更に補償せずに、半径方向位置制御シス
テムは、レンズを移動させて集光スポットを移動させ、
ＲＰＰ信号が０になるようにし、スポットが実際に中心
にないようにする。駆動機構は、精密位置決めシステム
（図１、１２８）で位置決め制御電流および位置決め制
御電圧を測定し、対物レンズの位置を測定することがで
きる。代わりに、或るシステムでは、位置エンコーダを
使用して対物レンズの位置を測定することができる。い
ずれの場合でも、ＲＰＰ信号に及ぼすレンズ位置の影響
を較正することができ、ＲＰＰ信号を較正量だけレンズ
位置の関数として片寄せることができる。ＲＰＰ信号が
レンズ位置について正しく較正されれば、ＲＰＰ信号の
低周波内容（図５、５０２）が、較正後、傾きの尺度に
なる。

【００１６】ディスクを回転の中心がディスクの中心で
ないように固定することもできることに注目する必要が
ある。生ずる偏心は、図４および図５のＲＰＰ信号の、
ピークの大きさではなく、ピークの半径方向位置を幾ら
か動的にずらせることがある。

【００１７】図５の線５０２は、半径方向位置とともに
指数的に増大する、１本の半径方向の線に沿う、傾きを
示している。したがって、異なる半径方向の線に沿う傾
きが実質的に異なっていれば、ディスクが複雑な形状に
曲がっていることがある。

【００１８】図６は、回転ディスクについて、本発明に
従って、ＲＰＰ信号を半径方向位置の関数として測定す
る方法の一例を示す。 ステップ６００：半径方向位置誤差（ＲＰＰ）信号を測
定する。 ステップ６０２：対物レンズの半径方向位置を測定す
る。 ステップ６０４：補償係数を使用して半径方向位置誤差
を修正する。 ステップ６０６：微調整できる範囲の最大値であるか判
断する。 ステップ６０８：半径方向位置を微調整する。 ステップ６１０：ディスクを新しい回転位置まで回転さ
せる。 ステップ６１２：半径方向位置に粗い調整が必要か否か
を判断する。 ステップ６１４：半径方向位置に移動する。 ステップ６１６：粗い調整できる最大値であるか否かを
判断する。

【００１９】以下に更に詳細に説明する。ステップ６０
０で、半径方向位置誤差（ＲＰＰ）信号を測定する。ス
テップ６０２で、対物レンズの正確な半径方向位置を測
定する。半径方向位置誤差補償係数を対物レンズの正確
な半径方向位置から決定し、ステップ６０４で、必要な
ら、補償係数を使用して半径方向位置誤差を修正する。
ステップ６０６および６０８は、ＲＰＰ信号の少なくと
も一つの正ピークおよび一つの負ピークを検出するのに
十分な距離に変換器を半径方向に掃引する。ステップ６
０６および６０８での「微（ｆｉｎｅ）調整」とは、二
つのピークを検出するに十分な移動（たとえば、１トラ
ック・ピツチ以内）を意味している。これに対して、ス
テップ６１２−６１６における、「粗い（ｃｏａｒｓ
ｅ）調整」とは、少なくとも１トラック・ピッチの移動
であるを意味する。ステップ６１０で、ディスクを新し
い回転位置まで回転させる。ステップ６１４で、ディス
クが一つの基準トラック位置で完全回転を完了していれ
ば、変換器を半径方向に少なくとも１トラック移動させ
る。半径方向位置の関数としての、得られたＲＰＰ信号
のディジタル波形の各々をディジタル的に濾波するかま
たはピークを検出して、傾きを半径方向位置の関数とし
て決定することができる。

【００２０】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。

【００２１】（実施態様１）以下の（ａ）から（ｃ）の
ステップを含む光ディスク（１００）の傾き測定方法、
（ａ）前記光ディスク上の複数の位置において半径方向
位置誤差信号（２１２、４００、５００）を測定するス
テップ（６００）、（ｂ）前記半径方向位置誤差信号の
多数の測定値の変化を測定するステップ（５０２）、
（ｃ）前記変化から傾きを決定するステップ。

【００２２】（実施態様２）更に、前記光ディスク上の
半径方向の線（３００−３０６）に沿う前記半径方向位
置誤差信号を測定するステップ、を備えていることを特
徴とする実施態様１に記載の方法。

【００２３】（実施態様３）更に、前記光ディスク上の
多数の回転位置で半径方向位置誤差信号を測定するステ
ップ、を備えていることを特徴とする実施態様１に記載
の方法。

【００２４】（実施態様４）更に、モータ制御回路から
のインデックス信号（２１６）により決まる、基準位置
に対する半径方向位置誤差信号を測定するステップ、を
備えていることを特徴とする実施態様３に記載の方法。

【００２５】（実施態様５）更に、（ａ）レーザを前記
ディスクのデータ層に集光するのに使用する対物レンズ
（１１６）の半径方向位置を測定するステップ、（ｂ）
前記対物レンズの半径方向位置に基づき前記半径方向位
置誤差信号の偏りを決定するステップ、および（ｃ）前
記半径方向位置誤差の偏りを使用して前記半径方向位置
誤差信号の測定値を補償するステップ、を備えているこ
とを特徴とする実施態様１に記載の方法。

【００２６】（実施態様６）更に、低域フィルタを用い
て前記半径方向位置誤差信号の測定値を空間的に濾波す
ることにより変化を決定するステップ、を備えているこ
とを特徴とする実施態様１に記載の方法。

【００２７】（実施態様７）更に、前記半径方向位置誤
差信号の測定値のピークを測定することにより変化を決
定するステップ、を備えていることを特徴とする実施態
様１に記載の方法。

【００２８】本発明のこれまでの説明は、図解および説
明の目的で提示してきた。本発明を徹底的に説明した
り、開示した精密な形態に限定したりするつもりはな
く、別の修正案および変形案が上の教示に照らして可能
である。実施形態は、本発明の原理およびその実際的用
途を最もよく説明し、それにより当業者が様々な実施形
態および様々な修正例の形態を成す本発明を考えられる
特定の用途に適しているとして最もよく利用できるよう
にするために選定し説明したものである。付記した特許
請求の範囲を従来技術により限定されているものを除
き、本発明の代わりの実施形態を備えていると解釈する
つもりである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施できる光ディスク駆動機構のブロ
ック図である。

【図２】図１のディスク駆動機構の電子制御回路の一部
のブロック図である。

【図３】ＲＰＰ信号を測定する半径方向線を示す光ディ
スクの平面図である。

【図４】傾きのない光ディスク場合の、半径方向の線に
沿う半径方向変位の関数としてのＲＰＰ信号の例示グラ
フである。

【図５】傾きのある光ディスクの場合の、半径方向の線
に沿う半径方向変位の関数としてのＲＰＰ信号の例示グ
ラフである。

【図６】本発明による例示方法の流れ図である。

【符号の説明】

１００：光ディスク １１６：対物レンズ ２１２：半径方向位置誤差信号 ２１６：インデックス信号 ３００、３０２、３０４、３０６：半径方向の線 ４００、５００：半径方向位置誤差信号 ５０２：変化

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下の（ａ）から（ｃ）のステップを含む
   光ディスクの傾き測定方法、（ａ）前記光ディスク上の
   複数の位置において半径方向位置誤差信号を測定するス
   テップ、（ｂ）前記半径方向位置誤差信号の多数の測定
   値の変化を測定するステップ、（ｃ）前記変化から傾き
   を決定するステップ。