JP2006164361A - 光記録媒体の傾き検出システムおよびそれを搭載した傾き検出装置並びに光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップの動きに悪影響を与えることが無く、信頼性の高い光記録媒体の傾き検出システムを実現する
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂに、最小ディスク反射率の光ディスク１に対して傾き検出に必要な角度分解能に対応する量子化幅を設定し、それよりも大きな反射率の光ディスク１に対して、どの程度大きな反射率まで正確に傾き検出を行うことができるのかを定める。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置に係り、とりわけチルト量を検出する機能を備えた光ディスク装置に関する。

近年、光ディスクには高密度および大容量記録が求められており、トラックピッチおよびピットピッチの縮小化がなされている。そしてディスクの高密度化および大容量化に対応すべく、レーザー光のスポットサイズをより小さくすることが行われている。レーザー光のスポットサイズを絞るためには、波長の短い半導体レーザーの使用や、光ピックアップのレンズの開口数（ＮＡ：numerical aperture）の引上げ等が必要となってくる。

一方、高密度・大容量記録を行う場合、チルトの発生に起因した読み取りまたは書き込み不良の問題が顕在化してくる。チルトとは、レーザー光の光軸とディスクの記録面の垂線との間の角度ずれ、すなわち記録面の傾きを意味し、その発生要因としては、（１）光ディスクをスピンドルモータにチャッキングする際に、光ディスクが傾いた状態でチャッキングしてしまうこと、（２）光ディスクの製造時に光ディスク自体に歪みが発生していること、（３）光ディスク装置の経時変化によりスピンドルモータの軸と光ピックアップのレンズの光軸との間にずれが生ずること、などがある。

従来は、光ディスク装置の製造時に光軸調整を行っておきさえすれば、以上のような原因でチルト量が増大しても信号の読み取りに重大な影響を与えることはなかったが、近年の高密度大容量記録化に伴い、わずかな光軸のずれが問題となるようになっている。

レーザー光の波長λ、開口数ＮＡ、およびチルトの許容値Ｔとの関係は、
Ｔ＝λ／（ＮＡ）^３
となることが知られており、レーザー光の波長λの短縮化、開口数ＮＡの引上げを行うと、チルト量の許容値Ｔは小さくなる。そしてチルト量が許容値を超えると、コマ収差によりスポット品位が大幅に劣化し、正確な信号の読み取りまたは書き込みが困難となるという問題が生じる。

この問題に対する解決策としては、傾きの発生を根本からなくすような手法、すなわち変形量の少ない光ディスクを使用したり、経時変化の少ない材料を用いて光ディスク装置を構成したりする手法も考えられるが、いずれも大幅な製造コストの増大に繋がるため、現実的ではない。

このため、上記問題に対する解決策として、光ディスク装置にチルト検出機能、チルト補償機能を設けることが行われている。

図６に、この種のチルトセンサ１０の構成の例を示す（特許文献１参照）。このチルトセンサ１０は、発光部を構成する発光ダイオードなど一個の発光素子１１、光検出部を構成する２分割受光素子１２、レンズ１３、および、上記各部品を保持するケース１４を、主たる部品として構成されている。

このときに、前記発光素子１１は、測定を目的とする傾斜方向に直交するレンズ１３の中心線Ｘ上に配置され、２分割受光素子１２はその分割線を前記中心線Ｘ上として配置され、従って、２分割受光素子１２は中心線Ｘに対して一対の受光部分が対称に配置されるものとなる。

また、図７に、発光素子１１と２分割受光素子１２との電気結線を示す。発光素子１１はアノードが電流制限抵抗Ｒを介して電源Ｖｃｃに接続されており、カソードがＧＮＤに接続されている。また、２分割受光素子１２の２の受光部分のカソードがＧＮＤに接続されているとともに、アノードがそれぞれに設けられた増幅器１５に接続されている。同図では、一方の増幅器１５が１５ａ、他方の増幅器１５が１５ｂとして示されている。増幅器１５は２分割受光素子１２の受光部分による受光信号を増幅して外部に出力する。

図８および図９は、上記チルトセンサ１０による傾斜の検出原理を示すものである。図８は被検出物１００が傾斜していない状態を、図９は被検出物１００が傾斜している状態を示している。図８において、先ず、発光素子１１から放射される光は、この発光素子１１がレンズ１３の中心線Ｘ上に配置されているものであるので、同図に示すように中心線Ｘに対し左右が対称の光束として被検出物１００に照射される。

このときに、図８のように被検出物１００に傾きを生じていなければ、被検出物１００で反射された反射光も中心線Ｘに対し左右が対称となる条件は保持されるものとなり、よって、中心線Ｘに対し左右が対称として配置された２分割受光素子１２のそれぞれの部分からの出力も同一となる。

ここで、前記被検出物１００に、例えば図示の状態で右側が上がる傾斜を生じると、図９に示すように反射光は右側に偏寄するものとなり、２分割受光素子１２からの出力は、右半部１２ａが左半部１２ｂよりも大きくなる。従って、この不平衡の状態から何れの側に傾斜が生じたかということと、傾斜の度合いとが知れるものとなる。

また、この傾き量を表わすチルト信号は例えば図１０に示すようなチルト信号生成回路１８に入力される。２分割受光素子１２の各出力は増幅器１５ａ・１５ｂを介してそれぞれＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）１６ａ・１６ｂに入力される。Ａ／Ｄ変換器１６ａ・１６ｂに入力されたアナログ信号は量子化数に応じた分解能、すなわち所定の量子化幅によってデジタル信号Ａ・Ｂに変換され、ＤＳＰ(digital signal processor)１７にてＡ−Ｂの差動演算がなされ、チルト信号となりチルト信号生成回路１８に入力される。チルト信号生成回路１８は、入力された差動信号Ａ−Ｂからチルト補償用の信号を生成して外部に出力する。
特開平１０−１９７２２７号公報（平成１０（１９９８）年７月３１日公開）

上記Ａ／Ｄ変換器１６ａ・１６ｂの分解能が例えば８ｂｉｔである場合、想定する最大入力信号レベルをＡ／Ｄ変換器１６ａ・１６ｂの出力の最大値、例えば１１１１１１１１（２５６）となるように設計する。つまりサンプリング分解能としては１ｂｉｔ＝最大入力信号レベル／２５６となる。

このため、例えば想定する最大ディスク反射率のディスクのチルト（傾き）を検出する場合、チルト量４度相当となる最大入力信号レベルが５Ｖであるとすると、１ｂｉｔ＝５／２５６Ｖ＝１９．５ｍＶとなり、量子化幅あたり（４／２５６）×６０＝０．９４’の分解能となる。

ところが、ディスクの反射率が例えば最大ディスク反射率の１／２０程度のディスクが使用された場合、入力信号レベルが最大入力信号レベル５Ｖの場合の１／２０となる。この場合、１ｂｉｔあたりの分解能は０．９４×２０＝１８．８’となってしまい、１８．８’以下のチルト量を検出することができなくなり、チルトセンサとしての性能をはたさなくなってしまう問題があった。また想定した最大ディスク反射率以上のディスクが使用された場合、Ａ／Ｄ変換器への入力が飽和してしまい、同じくディスクチルト量を正しく検出することができなくなる。

低反射率ディスクの使用時における低分解能検出や、Ａ／Ｄ変換器への入力が飽和してしまうことにより、ディスクチルト量を正しく検出することができなくなることによる結果として、チルト検出装置やチルト補償装置が誤動作して光ピックアップが正しくない傾きに制御されてしまい、チルト量が許容値を超え、コマ収差によりスポット品位が大幅に劣化し、正確な信号の読み取りまたは書き込みができなくなるという事態が生じる。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、光ピックアップの動きに悪影響を与えることが無く、信頼性の高い光記録媒体の傾き検出システム、およびそれを搭載した傾き検出装置並びに光ディスク装置を実現することにある。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、照射される光の波長に応じた所定の反射率を有する光記録媒体に光ピックアップ装置から光を照射し、その反射光を検出することで、前記光記録媒体に対する信号の記録再生を行う光ディスク装置に用いられ、自身と前記光記録媒体との相対的な傾きを、前記光記録媒体に発光部から光を照射し、その照射光に対して前記光記録媒体における傾き検出を行う領域からの反射光を光検出部で検出することにより検出する光記録媒体の傾き検出システムであって、前記発光部と前記光検出部とを有するチルトセンサ、前記チルトセンサの出力信号をＡ／Ｄ変換して所定の量子化幅で量子化するＡ／Ｄ変換手段、および、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を処理する信号処理手段を備える光記録媒体の傾き検出システムにおいて、前記所定の量子化幅を、使用が想定される最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して前記傾き検出に必要とされる角度分解能に対応した量子化幅とすることを特徴としている。

上記の発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段における所定の量子化幅を、使用が想定される最小の反射率の光記録媒体に対して傾き検出に必要とされる角度分解能に対応した量子化幅とするので、チルトセンサのダイナミックレンジの範囲内で使用される全ての光記録媒体に対して、常に上記角度分解能以上の分解能を確保することができる。

従って、光ディスク装置に反射率の小さな光記録媒体を使用しても、光記録媒体の傾き量を正確に検出することができる。それゆえ、チルト検出装置やチルト補償装置が誤動作して光ピックアップが正しくない傾きに制御されてしまうことを防止することができる。

以上により、光ピックアップの動きに悪影響を与えることが無く、信頼性の高い光記録媒体の傾き検出システムを実現することができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記信号処理手段は、使用が想定される前記最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して、前記チルトセンサのダイナミックレンジと傾き検出に必要とされる角度分解能とに基づき得られる分割数を、前記Ａ／Ｄ変換手段の量子化数の一部に割り当てることを特徴としている。

上記の発明によれば、使用が想定される最小の反射率の光記録媒体に対して得られる分割数をＡ／Ｄ変換手段の量子化数の一部に割り当てるので、それよりも反射率の大きな光記録媒体に対して、十分なダイナミックレンジを確保しながら、より高い分解能で傾き検出を行うことができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記発光部からの前記照射光に対する前記反射光は、前記光記録媒体の前記領域における表面反射光であることを特徴としている。

上記の発明によれば、光記録媒体の表面反射光という微量な光の検出により、光記録媒体の傾きを正確に検出することができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記信号処理手段は、前記光検出部の前記出力信号が飽和する場合、前記発光部からの前記照射光の量を減少させることを特徴としている。

上記の発明によれば、光検出部の出力信号が飽和するような反射率の大きい光記録媒体に対しても、傾きを正確に検出することができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記照射光の減少量は５０％以上であることを特徴としている。

上記の発明によれば、光検出部の出力信号が飽和する場合に、照射光の減少量を５０％以下にするので、光記録媒体の傾きを正確に検出することができる反射率の上限を１００％以上とすることができる。従って、ほとんど全ての光記録媒体の傾きを正確に検出することができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記発光部からの前記照射光の波長は赤外領域の波長であることを特徴としている。

上記の発明によれば、光記録媒体の各規格に対応した光源の波長以外の波長を傾き検出に用いるので、光記録媒体の記録再生に悪影響を与えることがないという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記信号処理手段は、前記発光部からの前記照射光に対する前記光記録媒体の前記領域からの反射光量と、前記チルトセンサのダイナミックレンジと、使用が想定される最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して前記傾き検出に必要とされる角度分解能とに基づいて制御されることを特徴としている。

上記の発明によれば、使用する光記録媒体に対する反射光量が分かると、Ａ／Ｄ変換手段の量子化数を上記ダイナミックレンジに割り当てることにより、使用が想定される最小の反射率の光記録媒体に対して傾き検出に必要とされる角度分解能に基づき、使用する光記録媒体に対して最高の角度分解能を設定することができる。従って、使用する光記録媒体の反射率に応じて、最高の角度分解能で傾きを検出することができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記最小の前記反射率は４％であることを特徴としている。

上記の発明によれば、一般に光記録媒体の表面反射率は４％以上であるので、最小の反射率を４％とすることにより、設定する角度分解能を極力高くすることができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、上記課題を解決するために、前記光記録媒体の所定箇所に対してのみ前記傾き検出を行うことを特徴としている。

上記の発明によれば、一つの光ディスクの全記録面内において正確な信号の読み取りまたは書き込みが可能となるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出装置は、上記課題を解決するために、前記光記録媒体の傾き検出システムが一体部品として構成されてなることを特徴としている。

上記の発明によれば、光記録媒体の傾き検出システムを単独で構成することができるという効果を奏する。

本発明の光ディスク装置は、上記課題を解決するために、前記光記録媒体の傾き検出システムが搭載され、検出した前記光記録媒体の傾きを補償する傾き補償手段を有することを特徴としている。

上記の発明によれば、光記録媒体の傾き検出システムによって正確に検出された光記録媒体の傾きを、傾き補償手段によって補償するので、正確な信号の読み取りまたは書き込みが可能となる光ディスク装置を実現することができるという効果を奏する。

本発明の光記録媒体の傾き検出システムは、以上のように、前記所定の量子化幅を、使用が想定される最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して前記傾き検出に必要とされる角度分解能に対応した量子化幅とする。

それゆえ、光ピックアップの動きに悪影響を与えることが無く、信頼性の高い光記録媒体の傾き検出システムを実現することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図９に基づいて説明すると以下の通りである。

図２に示すように、光ディスク装置５１は、光ディスク１をチャッキングして回転させるスピンドルモータ２と、光ディスク１から情報を読み出したり光ディスク１に情報を書き込んだりするための光ピックアップ３と、光ピックアップ３を光ディスク１の半径方向に移動させるための（粗動用の）駆動装置４とを備えている。また、スピンドルモータ２は、回転制御系５により制御されるようになっており、回転制御系５は光ピックアップ３により読み出された光ディスク１の半径方向についての位置情報に基づいてスピンドルモータ２の動作を制御するようになっている。

なお、本実施形態において、光ディスク１とは、レーザー光等の光により情報を読み出すことが可能で、その種類によっては情報を書き込むことも可能な情報記録媒体を指し、一般に光記録媒体と呼ばれるものはこれに相当する。

本実施形態の要旨と直接関係しないためここでは詳述しないが、光ピックアップ３には、レーザー光線を発生させるための半導体レーザー、レーザー光線を整形するコリメートレンズ、ビームスプリッタ、レーザー光線を検出するためのフォトダイオード、レーザー光線を光ディスク１上の所望の位置に照射するための対物レンズや駆動系等が設けられている。光ピックアップ３に設けられた駆動系とは、対物レンズにより集束されたスポットをフォーカス方向とトラッキング方向とに位置決めするためのものである。

また、図２に示すように、光ディスク装置５１は、光ディスク１の対物レンズと同一半径位置に配置されたチルトセンサ１０を備えている。このチルトセンサ１０は、光ピックアップ３に搭載され光ピックアップ３の構成要素として設けられている。

前記図６に、チルトセンサ１０の構成の例を示す。また、前記図７に、発光素子１１と２分割受光素子１２との電気結線を示す。図６および図７についての説明は前述のものと同様であるが、図７の前記増幅器１５ａ・１５ｂはチルトセンサ１０内に内蔵されている場合もあり、またチルトセンサ１０の外部に配置されている場合もある。

さらに、前記図８および図９に、上記チルトセンサ１０による傾斜の検出原理を示す。図８および図９の被検出物１００は、ここでは光ディスク１に相当する。図８および図９の説明は前述のものと同様である。

図１に、増幅器１５ａ・１５ｂの出力信号を処理する検出信号処理回路２０の構成を示す。この出力信号を処理する回路は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）２１ａ・２１ｂ、ＤＳＰ２２、チルト信号生成回路２３、および、トータル信号生成回路２４を備えている。増幅器１５ａの出力信号はＡ／Ｄ変換器２１ａに入力されて所定の量子化幅によってＡ／Ｄ変換され、量子化数（＝全量子化数）の何割に対してダイナミックレンジが割り合てられるかで決定される分解能を有するデジタル信号Ａとして出力される。増幅器１５ｂの出力信号はＡ／Ｄ変換器２１ｂに入力されてＡ／Ｄ変換され、量子化数（＝全量子化数）の何割に対してダイナミックレンジが割り合てられるかで決定される分解能を有するデジタル信号Ｂとして出力される。デジタル信号Ａ・ＢはともにＤＳＰ２２に入力される。ＤＳＰ２２はデジタル信号Ａとデジタル信号Ｂとの差動演算Ａ−Ｂを実行するとともに、加算演算Ａ＋Ｂを実行する。得られた差動信号Ａ−Ｂ（便宜上、差動演算と同符号を用いる）はチルト信号生成回路２３に入力され、トータル信号Ａ＋Ｂ（便宜上、加算演算と同符号を用いる）はトータル信号生成回路２４に入力される。差動信号Ａ−Ｂは光ディスク１の傾きの程度を示し、トータル信号Ａ＋Ｂは光ディスク１から２分割受光素子１２への全反射光量の大きさを示す。特に、光ディスク１に傾きがない場合、すなわちＡ−Ｂ＝０の場合には、トータル信号Ａ＋Ｂは光ディスク１からの反射光量が照射光の反射率倍となることに対応した信号となる。

チルト信号生成回路２３は、差動信号Ａ−Ｂから傾斜を補償するための信号を生成して出力する。トータル信号生成回路２４は、トータル信号Ａ＋Ｂから反射光量を評価したり照射光量を調整したりするための信号を生成して出力する。

ＤＳＰ２２、チルト信号生成回路２３、および、トータル信号生成回路２４は信号処理手段の少なくとも一部を構成している。信号処理手段は、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂでデジタル信号に変換された傾斜検出信号を、傾斜を補償するための信号を生成するために処理する手段である。

また、前記チルトセンサ１０、前記Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂ、および信号処理手段は光ディスク１の傾き検出システムの少なくとも一部を構成している。

図３に、傾き検出システムの実装例を示す。図３（ａ）は、傾き検出システムを、傾き検出装置３０として光ピックアップ３上に実装した例を示す。傾き検出装置３０は、図６のチルトセンサ１０と、図１の検出信号処理回路２０とが、一つの部品に一体化されたものである。図３（ｂ）は、傾き検出システムを、傾き検出装置６０として光ピックアップ３上に実装した例を示す。傾き検出装置６０は、図６の２分割受光素子１２と図１の検出信号処理回路２０とが１チップの集積回路に搭載されたＯＥＩＣ４０と、図６の発光素子１１とが、一つの部品に一体化されたものである。図３（ｃ）は、傾き検出システムを異なる箇所に実装された複数の部品からなる傾き検出システム７０として光ディスク装置５１上に実装した例を示す。傾き検出システム７０は、光ピックアップ３上に実装された図２のチルトセンサ１０と、光ピックアップ３とは別に設けられ他の回路を含めた回路基板８０上に実装された図１の検出信号処理回路２０とがフレキシブル配線などの配線７５により接続されたものである。

このように、本実施形態の傾き検出システムは、図３（ａ）・（ｂ）に示す、チルトセンサ１０、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂ、および、前記信号処理手段が一固体の部品からなる傾き検出装置として一体化されたものでもよいし、図３（ｃ）でチルトセンサ１０と、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂおよび前記信号処理手段とが分かれているように、複数の部品が別々の箇所に実装されてそれらが配線で接続されたものでもよい。特に、傾き検出システムが一体部品として構成されてなる場合には、光ディスク１の傾き検出システムを単独で構成することができる。

また、傾き検出システムによって検出された光ディスク１の傾きを補償する傾き補償手段は、図２の構成によって実現される。

前述の構成の検出信号処理回路２０において、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂが例えば８ｂｉｔのデジタル信号Ａ・Ｂを生成し、その量子化数が２５６である場合、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂの分解能で決定される分割可能数は２５６となる。

２分割受光素子１２で検出される光量はディスク反射率に依存するため、ディスク反射率が、想定される最小反射率の場合は、検出されるトータル光量は最小となり、ディスク反射率が、想定される最大反射率の場合は、検出される光量は最大となる。

従って、チルトセンサ１０の検出ダイナミックレンジをｂ度、サンプリングにて最低必要な分解能をｃ度とすると、チルトセンサ１０のダイナミックレンジと、傾き検出に必要とされる角度分解能とに基づき得られる分割数はｂ／ｃとなる。

次に、ＤＳＰ２２により行われる設定動作について説明する。

ディスク反射率のバラツキによる２分割受光素子１２で検出される光量のバラツキの許容範囲を拡大するためには、使用が想定される最小の反射率の光ディスク１の反射率（以下、「最小ディスク反射率」と称する）をａ％とすると、前記分割数ｂ／ｃを、この最小ディスク反射率の場合に相当する前記光量の検出量の前記Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂによる量子化数の一部に対し割り当てることが好ましい。この場合、前記Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂで飽和することなく量子化数範囲内で割り当てられる検出可能な光量に相当する最大ディスク反射率をｄ％とすると、
ｄ＝ａ×２５６／（ｂ／ｃ） −（１）
となる。

つまり想定できるディスク反射率のばらつきは
ｄ／ａ＝２５６／（ｂ／ｃ） −（２）
となる。

このため最小ディスク反射率を小さく設定するほど許容できる反射率の範囲が小さくなることになり、最小ディスク反射率の下限をいくつに設定すればいいかが設計のポイントとなる。以下にその最小ディスク反射率の設定について述べる。

図４にディスク反射率の波長依存特性の測定結果を示す。同図において記録再生想定波長が４０５ｎｍの複数のメーカーのディスク反射率の波長依存特性は赤外線波長領域（８００ｎｍ以上）で大きく異なる。これはディスク媒体面の反射率が４０５ｎｍ波長で定義されており赤外光での反射率が規定されていないことによる。

ところが、ディスク表面反射率はディスク基板の屈折率で決まるため、全波長領域で約６％とほぼ一定である。

一般に、ディスク基板は透過性の高い樹脂（ＰＣあるいはそれに近い光学特性の樹脂）で構成されており、その屈折率はｎ＝１．５以上であり表面反射率は、
（ｎ−１）^２／（ｎ＋１）^２≧４％
となる。このため、傾き検出システムにて傾き検出を行うことを想定する最小ディスク反射率を、４％とすることができる。

このとき、例えば傾き検出システムとして傾き検出に必要な最小分解能が６’であって、チルト検出範囲を２°とした場合、最大ディスク反射率は（１）式より５１．２％とすることができる。

つまり上記傾き検出システムの場合、ディスク反射率のばらつき４％〜５１．２％に対して、６’以下の分解能を実現できることになる。また、このときの発光素子１１の出射光量は信号のＳ／Ｎを上げるため、可能な限り大きくすることが望ましい。

このように、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂに、最小ディスク反射率の光ディスク１に対して傾き検出に必要な角度分解能に対応する量子化幅を設定し、それよりも大きな反射率の光ディスク１に対して、どの程度大きな反射率まで正確に傾き検出を行うことができるのかを定めるようにしている。このようにすれば、チルトセンサ１０のダイナミックレンジの範囲内で使用される全ての光ディスク１に対して、常に最低限必要な角度分解能以上の分解能を確保することができる。

従って、光ディスク装置５１に反射率の小さな光ディスク１を使用しても、光ディスク１の傾き量を正確に検出することができる。それゆえ、チルト検出装置やチルト補償装置が誤動作して光ピックアップが正しくない傾きに制御されてしまうことを防止することができる。

以上により、光ピックアップの動きに悪影響を与えることが無く、信頼性の高い光記録媒体の傾き検出システムを実現することができる。

そして、傾き検出システムによって正確に検出された光ディスク１の傾きを、傾き補償手段によって補償するようにすれば、レーザー光の波長λの短縮化、開口数ＮＡの引上げに伴い、光ディスク１のチルトで発生するコマ収差によりスポット品位が大幅に劣化した場合でもチルトを補正することができる。従って、光ディスク装置５１は、正確な信号の読み取りまたは書き込みが可能となる光ディスク装置として実現される。

また、このような光記録媒体の傾き検出システムを用いれば、光ディスク１において所望の箇所でのみチルト補償を行うことも可能になる。以下に、その例について、図１１を用いて説明する。同図に示す光ディスク１は、成型等の製造過程の影響で外周部１ａが湾曲した椀型をなしている。例えばこの形状を光ディスク１の代表的な傾き形状とし、面内の微小な傾きが無視できるものであるとすると、外周部１ａのそりによる大まかな傾斜に対してはチルト補償を行い、内周部ではチルト補償を行わないようにすることにより、光ディスク装置５１は、一つの光ディスクの全記録面内において正確な信号の読み取りまたは書き込みが可能となる光ディスク装置となる。

図１１は、チルトセンサ１０が光ピックアップ３と独立して設けられている構成を示す例であり、チルトセンサ１０は、光ピックアップ３、あるいは光ピックアップ３を半径方向に駆動する駆動装置４と同一基準面（例えば平行が精度良く出ている面）を構成する部材５２に固定設置されている。光ピックアップ３が内周部にある時（点線時）にはチルト補償を行わず、外周部にある時（図の実線）にはチルトセンサ１０によりチルト補償を行う構成である。チルトセンサ１０は、図３（ａ）・（ｂ）に示す傾き検出装置３０・６０であってもよい。このように、本実施形態の光記録媒体の傾き検出システムは、光ディスク１の所定箇所に対してのみ傾き検出を行ってそのチルト補償を行う構成とすることもできる。

また、最小ディスク反射率の光ディスク１に対して得られる分割数をＡ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂの量子化数の一部に割り当てるので、それよりも反射率の大きな光ディスク１に対して、十分なダイナミックレンジを確保しながら、より高い分解能で傾き検出を行うことができる。

また、ＲＯＭディスクのように５０％以上の大きな反射率の光ディスク１も想定する場合は、発光素子１１の光量を１／２以下に減少することで、ディスク反射率が８％〜１０２．４％（従って、理論上１００％）という範囲の光ディスク１に対して傾き検出が可能となる。反射率の大きな光ディスク１を用いると、２分割受光素子１２の出力信号が飽和する場合があるが、発光素子１１の光量を減少させれば、反射率の大きい光ディスク１に対しても飽和させずに傾き検出を行うことができる。

あるいは、想定する最小ディスク反射率を４％とした場合に必要な最小分解能を６’とすれば、チルト検出範囲を上記の半分である１°とした場合に、最大ディスク反射率として１０２．４％（従って、理論上１００％）まで許容できることになる。

なお、このように、発光素子１１からの照射光の量の減少は、信号処理手段から出力される信号を発光素子１１へフィードバックすることで行うことができる。

また、発光素子１１からの照射光の減少量を５０％以下にすれば、上述のように、光ディスク１の傾きを正確に検出することができる反射率の上限を１００％以上とすることができる。従って、ほとんど全ての光ディスクの傾きを正確に検出することができる。

光ディスク１の記録面の反射率はディスクメーカ等により大きくばらつく、一方で基板表面率は上述の理由からバラツキが少なく波長依存性も少ない。従って、基板表面反射による反射光を利用する構成でも構わない。このように発光素子１１からの照射光に対する検出対象となる反射光を表面反射光とすれば、微量な光の検出により、光ディスク１の傾きを正確に検出することができる。

また、発光素子１１からの照射光の波長を前述の赤外領域の波長とすれば、光ディスク１の各規格に対応した光源の波長以外の波長を傾き検出に用いることになるので、光ディスク１の記録再生に悪影響を与えることがない。

ここでは、ＤＰＳ２２による設定は、最小ディスク反射率（ａ％）の場合に相当する前記光量の検出量の前記Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂによる量子化数に対し前記分割数ｂ／ｃを割り当てる構成であるが、これに限るものではない。光ディスク装置５１に挿入される任意の光ディスク１’毎に最小分解能（最小分解角度）Ｃ’を設定し、前記最小分解能Ｃ’に基づき傾き検出システムを制御しても構わない。図５にその概要を表すフローチャートを示す。

同図において、Ｓ１では光ディスク装置５１に光ディスク１’を挿入する。Ｓ２では傾き検出システムの発光素子１１をＯＮし光ディスク１’を照射する。この時、Ｓ３のように光ピックアップ３を徐々に傾斜させながら光ディスク１’からの反射光量を光検出器により検出する。次いでＳ４で、図１に示すＤＳＰ２２で差動演算Ａ−Ｂを実行し、差動信号Ａ−Ｂが０となるまでＳ３に戻って光ピックアップ３の傾斜動作と、前記検出並びに差動演算Ａ−Ｂとを継続する。一方向の傾斜で差動信号Ａ−Ｂが０となる傾斜角度が得られない場合は他方向の傾斜に切り換えて継続する。ここで、差動信号Ａ−Ｂが０となる状態は、光ピックアップ３と光ディスク１’とが相対的に傾斜していない状態である。

差動信号Ａ−Ｂが０となる傾斜角度が得られると、Ｓ５で２分割受光素子１２のトータル信号Ａ＋Ｂを検出する。ここで前記トータル信号Ａ＋Ｂにおける例えば電圧値をＶｔとし、予めＤＳＰ２２内に格納してある最小ディスク反射率（例えば前記４％）で前記差動信号Ａ−Ｂが０となる状態のトータル信号Ａ＋Ｂの電圧値をＶａとすると、前記最小分解能（最小分解角度）Ｃ’は、
Ｃ’＝ｂ・Ｖｔ／（２５６・Ｖａ） ・・・（３）
で与えられる。

Ｓ６でこの最小分解能Ｃ’を求め、Ｓ７でこれによって得られた最小分解能（最小分解角度）Ｃ’で傾き検出システムを制御することによって、光ディスク１’の反射率による反射光量に応じた制御が可能となる。

このように、使用する光ディスク１’に対する反射光量が分かると、Ａ／Ｄ変換器２１ａ・２１ｂの量子化数をチルトセンサ１０のダイナミックレンジに割り当てることにより、最小ディスク反射率の光ディスク１に対して傾き検出に必要とされる角度分解能に基づき、使用する光ディスク１に対して最高の角度分解能を設定することができる。従って、使用する光ディスク１の反射率に応じて、最高の角度分解能で傾きを検出することができる。

また、本実施形態のように、最小ディスク反射率を４％とすれば、一般に光ディスク１の表面反射率が４％以上であるので、不必要に最小ディスク反射率を小さくすることがないため、設定する角度分解能を極力高くすることができる。

なお、図５に限らず、上記実施形態における検出信号処理回路２０の各処理ステップは、ＣＰＵやＤＳＰ２２などの演算手段が、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行し、キーボードなどの入力手段、ディスプレイなどの出力手段、あるいは、インターフェース回路などの通信手段を制御することにより実現することができる。したがって、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態の傾き検出システムの各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。

この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読み取り可能なプログラムメディアであっても良い。

また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。

また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等のディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。

また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。

さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、光ディスク装置一般に適用できる。

本発明の実施形態を示すものであり、傾き検出システムに備えられる検出信号処理回路の要部構成を示すブロック図である。 光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）ないし（ｃ）は、傾き検出システムの実装例を示す図である。 ディスク反射率の波長依存特性の測定結果を示すグラフである。 光ディスク装置における傾き検出および傾き制御の処理の一例を示すフローチャートである。 チルトセンサの構成を示す斜視図である。 図６のチルトセンサの電気結線を示す回路図である。 チルトセンサによる傾斜の検出原理を説明するための第１の状態を示す図である。 チルトセンサによる傾斜の検出原理を説明するための第２の状態を示す図である。 従来技術を示すものであり、傾き検出システムに備えられる回路の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すものであり、傾き検出システムの変形例が搭載された光ディスク装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 光ディスク（光記録媒体）
３ 光ピックアップ
１０ チルトセンサ
１１ 発光素子（発光部）
１２ ２分割受光素子（光検出部）
２１ａ、２１ｂ
Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）
３０ 傾き検出装置（光記録媒体の傾き検出システム、光記録媒体の傾き検出装 置）
６０ 傾き検出装置（光記録媒体の傾き検出システム、光記録媒体の傾き検出装 置）
７０ 傾き検出システム（光記録媒体の傾き検出システム）
５１ 光ディスク装置

Claims (11)

1. 照射される光の波長に応じた所定の反射率を有する光記録媒体に光ピックアップ装置から光を照射し、その反射光を検出することで、前記光記録媒体に対する信号の記録再生を行う光ディスク装置に用いられ、
   自身と前記光記録媒体との相対的な傾きを、前記光記録媒体に発光部から光を照射し、その照射光に対して前記光記録媒体における傾き検出を行う領域からの反射光を光検出部で検出することにより検出する光記録媒体の傾き検出システムであって、
   前記発光部と前記光検出部とを有するチルトセンサ、前記チルトセンサの出力信号をＡ／Ｄ変換して所定の量子化幅で量子化するＡ／Ｄ変換手段、および、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を処理する信号処理手段を備える光記録媒体の傾き検出システムにおいて、
   前記所定の量子化幅を、使用が想定される最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して前記傾き検出に必要とされる角度分解能に対応した量子化幅とすることを特徴とする光記録媒体の傾き検出システム。
2. 前記信号処理手段は、
   使用が想定される前記最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して、前記チルトセンサのダイナミックレンジと傾き検出に必要とされる角度分解能とに基づき得られる分割数を、前記Ａ／Ｄ変換手段の量子化数の一部に割り当てることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
3. 前記発光部からの前記照射光に対する前記反射光は、前記光記録媒体の前記領域における表面反射光であることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
4. 前記信号処理手段は、前記光検出部の前記出力信号が飽和する場合、前記発光部からの前記照射光の量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
5. 前記照射光の減少量は５０％以上であることを特徴とする請求項４に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
6. 前記発光部からの前記照射光の波長は赤外領域の波長であることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
7. 前記信号処理手段は、
   前記発光部からの前記照射光に対する前記光記録媒体の前記領域からの反射光量と、前記チルトセンサのダイナミックレンジと、使用が想定される最小の前記反射率の前記光記録媒体に対して前記傾き検出に必要とされる角度分解能とに基づいて制御されることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
8. 前記最小の前記反射率は４％であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光記録媒体の傾き検出システム。
9. 前記光記録媒体の所定箇所に対してのみ前記傾き検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の傾き検出システム。
10. 請求項１ないし８のいずれかに記載の光記録媒体の傾き検出システムが一体部品として構成されてなることを特徴とする光記録媒体の傾き検出装置。
11. 請求項１ないし９のいずれかに記載の光記録媒体の傾き検出システムが搭載され、検出した前記光記録媒体の傾きを補償する傾き補償手段を有することを特徴とする光ディスク装置。

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