JP2006521646A - 光ディスクのチルトを測定するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

光ディスクドライブ（１）におけるチルトを測定するための方法及び装置について開示している。光ディスクドライブ（１）は、異なる光学的特性を互いに有する２つのレーザビーム（３２、４２）を生成する２つのレーザ（３１、４１）を有する。それらのレーザビームの一（３２）は連続してオン状態であり、ディスクへの書き込み又はディスクからの読み取りのために用いられる。他のレーザビーム（４２）はオン状態及びオフ状態が繰り返される。チルトは、オフフェーズ中の正規化エラー信号（ＲＥＳ（ＯＦＦ））とオンフェーズ（ＴＯＮ）中の正規化エラー信号（ＲＥＳ（ＯＮ））を比較することにより測定される。

Description

本発明は、一般に、光記憶ディスクに情報を書き込むための及び光記憶ディスクから情報を読み出すためのディスクドライブ装置であって、光記憶ディスクは回転され、書き込み／読み出しヘッドは回転ディスクに対して半径方向に移動する、ディスクドライブ装置に関する。本発明は、光ディスクシステム及び光磁気ディスクシステムの場合に適用可能である。以下、用語“光ディスクドライブ”を用いるが、この用語は又、光磁気ディスクシステムを包含するように意図されていることを理解する必要がある。

周知であるように、光記憶ディスクは、情報がデータパターンの形で記憶される記憶空間の、複数の同心円の形か又は螺旋の形のどちらかである、少なくとも１つのトラックを有する。光ディスクは、情報が製造中に記録され、その情報はユーザによってのみ読み出されることができる、読み出し専用タイプであることが可能である。光記憶ディスクは又、情報がユーザによって記憶されることが可能である場合に、書き込み可能タイプであることが可能である。

光記憶ディスクの記憶空間に情報を書き込むために、又は、光記憶ディスクから情報を読み出すために、光ディスクドライブは、一方で、光ディスクを受けそして回転させるための回転手段と、他方で、光ビームであって、典型的には、レーザビームを生成するため及び前記レーザビームで記憶トラックをスキャンするための光学手段とを有する。光ディスクの技術は、一般に、情報を光ディスクに記憶することができ、光ディスクから光学的データを読み出すことができる方法であるとして周知であるため、ここでは、この技術について更に詳細に説明する必要はない。

光ディスクを回転させるために、光ディスクドライブは、典型的には、光ディスクの中心部分を嵌め込むハブを駆動するモーターを有する。通常、モーターはスピンドルモーターとして実施され、モーター駆動されるハブはモーターのスピンドル軸に、直接、配置されることが可能である。

回転ディスクを光学的にスキャンするために、光ディスクドライブは、光ビーム生成デバイス（典型的には、レーザダイオード）と、ディスク上に焦点の状態で光ビームをフォーカシングするための対物レンズと、ディスクから反射される反射光を受けるため及び電気的検出器出力信号を生成するための光学検出器とを有する。

作動中、光ビームはディスク上にフォーカシングされた状態を保つ必要がある。このために、対物レンズは軸が可動であるように備えられ、光ディスクドライブは、対物レンズの軸の位置を制御するための焦点アクチュエータ手段を有する。更に、焦点はトラックと位置合わせされた状態を保つ必要があり、又は、新しいトラックに対して位置決めされることができる必要がある。このために、少なくとも対物レンズは半径方向に移動可能であるように設けられ、光ディスクドライブは対物レンズの半径方向の位置を制御するためのラジアルアクチュエータ手段を有する。

多くのディスクドライブにおいては、対物レンズの向きはディスクの回転軸に対して平行である。一部のディスクドライブにおいては、対物レンズは、その軸がディスクの回転軸とある角度をなすように、回動自在であるように設けられる。

いずれの理由に対して、光ディスクはチルトに苦慮することとなる。光ディスクのチルトは、焦点位置において光ディスクの記憶層が光軸に対して正確に垂直でない状態と定義される。チルトは、半径方向の成分と接線方向の成分とを有する。図６に示すように、半径方向の成分（半径方向のチルト）は、データ担体に対して横方向に及び読み取られるべきトラックに対して横方向（即ち、半径方向Ｒに沿って）に方向付けられた平面内の偏差の角度成分βである一方、接線成分（接線方向のチルト）は、データ担体に対して横方向に及び読み取られるべきトラックに対して平行に方向付けられた平面内の偏差の角度成分αとして定義される。チルトは全体として傾けられた光ディスクによりもたらされるが、通常は、反った光ディスクによりもたらされ、その結果、チルト量はディスクの位置に依存する。特に、比較的大きい開口数（ＮＡ）を有するシステムはディスクのチルトに対して敏感である。それ故、チルト補償機構が開発されてきた。典型的には、チルト補償を有するディスクドライブ装置においては、少なくとも対物レンズはピボット状に備えられ、光ディスクドライブは、レーザビームがディスク表面に対して局所的に垂直に維持されるように、対物レンズのチルト位置を制御するためのチルトアクチュエータ手段を有する。代替として、ディスク自体の方向を補正することが可能である。

ディスクチルトの影響を低減するためには、それ故、光ディスクのチルトを測定する方法を規定する必要がある。

別個のチルトセンサを用いてチルトを測定することが可能である。しかしながら、そのような解決方法は、付加的なハードウェアを必要とし、コストが増加する。

従来技術においては、チルト角度を表すチルト測定信号を得るために、光検出器からの電気出力信号を処理することが既に提案されている。そのようなチルト測定信号に基づいて、チルト制御器は、チルト角度が減少されるか又は０になるような方法で、チルトアクチュエータ手段を制御することができる。

日本国公開特許公報、特開２０００−０７６６７９号明細書においては、複数の異なる光ビームを用いて、異なるフォーマットを有する光ディスクにおいてデータを読み取り及びそれに書き込むように意図された組み合わせドライブについて開示している。データビームと呼ばれる第１光ビームが書き込み／読み出し動作のために用いられる。チルトビームと呼ばれる第２光ビームがチルト測定のために用いられる。このような組み合わせドライブはチルトを測定するための手段を有する。この目的のために、チルトビームは所定の変調周波数により変調され、その結果、同じ周波数を有するチルトを表す電気信号が得られる。バンドパスフィルタは、それ故、この信号成分を得るために用いられ、その信号成分はチルトを測定するために更に処理される。この技術は一部の不利点を有する。

一方、この技術は、少なくとも、ビーム変調器、バンドパスフィルタ及びピーク検出器を用いる必要があり、装置に複雑性とコストとを付加することとなる。

他方、チルトビームは、連続ビームと同様に、変調を有する電気信号をもたらし、そのことは、読み取り信号出力に基づくエラー検出に影響し得る。その影響の量は一定であるが、チルトの方向と大きさに依存し、それ故、この影響に対して必要な補償は困難である。

更に、チルトビームの連続使用は装置の消費電力を増加させる。

本発明の目的は、改善されたチルト測定方法及び装置を提供することである。

このために、光ディスクドライブにおける光ディスクのチルトを測定する本発明に従った方法は：
− 光ディスクに／から情報を書き込む／読み取るための第１光学的特性を有する第１レーザビームをノーマルフェーズ中に光ディスクに方向付ける段階；
− 光ディスクにおける前記第１レーザビームの反射後に得られた第１正規化エラー信号から第１中間値を導き出す段階；
− 第２光学的特性を有する第２レーザビームと前記第１レーザビームとを、チルト測定フェーズ中に光ディスクに方向付ける段階；
− 光ディスクにおける前記第１レーザビーム及び第２レーザビームの反射後に得られた第２正規化エラー信号から第２中間値を導き出す段階；並びに
− 前記第１中間値と前記第２中間値との差からチルト指示信号を導き出す算出段階；
を有する。

本発明の原理は、異なる光学的特性を有する、データビームと呼ばれ、データビームとして用いられる第１光ビームと、チルトビームと呼ばれ、チルトビームとして用いられる第２光ビームとを用いるようになっており、光検出器により測定される異なるチルト感度を結果として得る。チルト感度に影響を与えるそれらの光学的特性により、例えば、波長、焦点、球面収差、偏光である。異なるレーザビームを用いる場合、いずれのディスクチルトは、一方で、第１光ビームの検出器スポットのチルト誘導回折と、他方で、第２光ビームの検出器スポットのチルト誘導回折との間の検出可能な差を結果として得る。第２光ビームは、交互にオン状態及びオフ状態になる。チルト測定は、チルトビームがオンである期間中に実行される。

本発明は又、第１光ビームが書き込み／読み取り動作に対して用いられる一方、第２光ビームがチルト測定に対して用いられる光ディスク装置に関する。この装置は、本発明に従った上記方法の各段階を実施するための手段を有する。

特に、この光ディスクドライブ装置は、２つ又はそれ以上の異なるレーザビームを用いる、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイのような２つ又はそれ以上の異なる種類のディスクを操作することができる組み合わせドライブに該当する。

この光ディスクドライブ装置は又、例えば、ＣＤ又はＤＶＤのような１つの種類のディスクのみを操作することができるドライブに該当することが可能であるが、これは、チルト測定のために用いられる第２レーザビームを生成するための付加光学システムの設置を必要とする。

本発明の好適な実施形態においては、チルト測定フェーズの持続時間は、対物レンズの三次元的位置を補正するように意図されたエラー信号の予測変化の関連時間スケールより短くなるように選択される。結果的に、エラー信号へのチルトビームのいずれの可能な影響はアクチュエータの制御に及ぼされることはない。更に、チルトビームは連続して使用されないため、装置の電力消費は制限される。

本発明の好適な実施形態においては、少なくとも１つのエラー信号は、前記チルト測定フェーズ中、無視され、それ故、少なくとも１つのレンズアクチュエータは、前記チルト測定フェーズ中、静止される。

チルト測定中であって、チルト測定の持続時間にいずれにしても、アクチュエータの制御が影響されないことを確実にすることは、他の特徴及び注意事項である。

本発明の以上の及び他の側面、特徴及び有利点については、図を参照して、以下の詳細説明により詳述するが、同じ参照番号は、同じ又は類似する構成要素を示すものである。

図１Ａは、光ディスク２であって、典型的なＤＶＤ又はＣＤから情報を読み出し又はそれに情報を記憶するために適切である光ディスクドライブ装置１を模式的に示している。ディスク２を回転させるために、ディスクドライブ装置１は、回転軸５を規定する、フレーム（簡略化のために図示していない）に静止されているモーター４を有する。ディスクを受け取り、支持するために、ディスクドライブ装置１はターンテーブル又はクランピングハブ６を有することが可能であり、スピンドルモーター４の場合に、そのクランピングハブ６はモーター４のスピンドル軸７に備えられている。

ディスクドライブ装置１は、光ビームによりディスク２の操作軌道（図示せず）のための光学システム３０を更に有する。更に詳細には、図１Ａに示す例示としての配置において、
光学システム３０は、第１光ビーム生成手段３１と第２光ビーム生成手段４１とを有し、各々は、典型的には、レーザダイオードのようなレーザであり、各々は第１光ビーム３２及び第２光ビーム４２をそれぞれ生成するように配置されている。以下において、光ビーム３２、４２の光路の異なる部分は、参照番号３２、４２それぞれに付加して、参照符合ａ、ｂ、ｃ等で示されている。

第１光ビーム３２は、ディスク２に達する（ビーム３２ｂが）ように、第１ビームスプリッタ４３、第２ビームスプリッタ３３及び対物レンズ３４を通る。それらのビームスプリッタは立方形のように模式的に表しているが、他の実施形態を有することが可能である。第１光ビーム３２ｂはディスク２から反射され（第１反射ビーム３２ｃ）、対物レンズ３４と第２ビームスプリッタ３３を通り（ビーム３２ｄ）、光検出器３５に達する。

第２光ビーム４２はミラー４４により反射され、第１ビームスプリッタ４３を通り、次いで、参照番号４２ｂ、４２ｃ、４２ｄにより示されている、第１光ビーム３２の光路と同等の光路を辿る。

対物レンズ３４は、ディスク２の記録層（簡略化のために図示せず）の焦点Ｆにおいて２つの光ビーム３２ｂ、４２ｂの１つをフォーカシングするように設計されており、その焦点スポットは、通常、円形である。

以下、第１光ビーム３２をデータビームといい、第２光ビーム４２をチルトビームという。

何れの光ディスクドライブにおいて、対物レンズは、光ディスク材料と組み合わされて、設計波長を有する光ビームが用いられる場合、この光ビームが対物レンズに入射するときに実質的に平行（即ち、非収束性及び非発散性）である場合、及び、このビームの焦点がディスクの記憶層と一致する場合に、反射ビームが実質的に光の収差がないような、特定の波長（以下、設計波長と表す）のデータビームに最適であるように適合される光学システムを構成するように設計される。この状態は設計動作状態として表され、その設計動作状態は光ディスクドライブ装置の特性として考慮される。全ての設計動作状態に適合しない第２ビームが用いられる場合、第２反射ビームは、収差のようなあるゆがみの影響を受けることとなる。その結果、チルトにおいて、そのような第２ビームの検出器スポット、即ち、検出器に入射するときにそのような第２ビームによりもたらされる光スポットは、データビームの検出器スポットと異なる量だけ歪む及び／又は変移する。本発明に照らして、チルトビームの光学的特性の１つがデータビームの対応する光学的特性と十分に異なる場合、それは十分である。

第１実施例に従って、チルトビームは、データビームの波長と異なる波長を有する、そのような場合、データビーム及びチルトビームは、光学ディスクの記録層における同じ焦点にフォーカシングされることが可能である。

第２実施例に従って、データビームの焦点及びチルトビームの焦点は光軸において異なる位置を有する、即ち、それらの焦点は互いに対して軸上距離を有し、それ故、データビームが光ディスクの記録層において焦点が合っているとき、チルトビームは焦点が合っていないこととなる。そのような場合、データビーム及びチルトビームは同じ波長を有することが可能である。

第３実施例に従って、チルトビームの偏光状態はデータビームの偏光状態と異なり、その場合、データビーム及びチルトビームは同じ波長を有し、対物レンズが偏光依存性である屈折特性を有する場合、又は光ディスクが偏光依存性である屈折特性を有する場合、又はそれら両方である場合、焦点は同等である。

第４実施例に従ってチルトビームの波長はデータビームの波長と異なる一方又、チルトビームの焦点は、チルトビームの焦点から離れた軸上距離に位置付けられる。

以下、説明のために、第１レーザ３１と第２レーザ４１が、それぞれのレーザビーム３２及び４２が異なる波長を有する点で、異なるタイプのレーザである場合についてのみ考慮する。異なる光学的特性を有する第１レーザビーム及び第１レーザビームに対する説明は同じであることに留意する必要がある。例えば、組み合わせドライブにおいて、ＣＤを取り扱うために適切であるレーザビームは約７８０ｎｍのオーダーの波長である一方、ＤＶＤを取り扱うために適切であるレーザビームは約６６０ｎｍのオーダーの波長である。

組み合わせドライブがＣＤ再生モードにあるとき、チルトビームはＤＶＤビームであり、それ故、チルトビームはデータビームより短い波長を有する。他方、組み合わせドライブがＤＶＤ再生モードにあるとき、チルトビームはＣＤビームであり、それ故、チルトビームはデータビームより長い波長を有する。

そのような状態においては、チルトビームはデフォーカシングされる及び／又はデータビームが焦点状態にあるときに球面収差を生じる。

ディスクドライブ装置１はアクチュエータシステム５０を更に有し、そのアクチュエータシステム５０は、ディスク２に対して対物レンズ３４を半径方向に変位させるためのラジアルアクチュエータ５１を有する。ラジアルアクチュエータは、それ自体、周知であり、本発明はそのようなアクチュエータの設計及び機能に関連してはいないため、ここでは、ラジアルアクチュエータの設計及び機能について詳細に説明する必要はない。

ディスク２の所望の位置に正確に、適切なフォーカシングを達成し、維持するために、前記対物レンズ３４は軸上を変位可能であるように備えられる一方、更なるアクチュエータシステム５０は又、ディスク２に対して対物レンズ３４が軸上を変位するために配置された焦点アクチュエータ５２を有する。軸線方向アクチュエータ自体は周知であり、更に、そのような軸線方向アクチュエータの設計及び機能は本発明の主題ではないため、ここでは、そのような焦点アクチュエータの設計及び動作について詳細に説明する必要はない。

チルト補償の目的で、前記対物レンズは、対物レンズ３４の光学中心と好適に一致するジョイント（図示せず）に関してピボット状であるように備えられる。更に、アクチュエータシステム５０は又、ピボットアクチュエータ５３を有し、又、ディスク２に対して対物レンズ３４を旋回させるために配置されたチルトアクチュエータとして示されている。ピボットアクチュエータ５３は、制御信号Ｓ_ＣＴＡ及びＳ_ＣＴＢから半径方向及び接線方向のチルトの影響を補正するように意図されており、前記制御信号は半径方向及び接線方向のチルト角度計算から導き出され、本発明に従って測定される。

装置フレームに対して対物レンズを支持するための手段及び対物レンズを軸方向及び半径方向に変位させるための手段それら自体は一般に周知であることを特記しておく。そのような支持手段及び変位手段の設計及び動作は本発明の主題ではないため、ここでは、それらの設計及び動作に関して詳細に説明する必要はない。同様なことが、対物レンズをピボット上にするための手段に対して適用される。

半径方向アクチュエータ５１、焦点アクチュエータ５２及びピボットアクチュエータ５３は１つの統合された３Ｄアクチュエータとして実施されることが可能であることを、更に特記しておく。

ディスクドライブ装置１は、モーター４の制御入力に接続される出力９２を有し、半径方向アクチュエータ５１の制御入力に結合される出力９３を有し、焦点アクチュエータ５２の制御入力に結合される出力９４を有し、ピボットアクチュエータ５３の制御入力に結合される二重出力９５を有し、そして第２レーザの制御出力に結合された出力９６を有する制御回路９０を更に有する。制御回路９０は：
− 出力９２においてモーター４を制御するための制御信号Ｓ_ＣＭを生成するために；
− 出力９３において半径方向アクチュエータ５１を制御するために制御信号Ｓ_ＣＲを生成するために；
− 出力９４において焦点アクチュエータ５２を制御するために制御信号Ｓ_ＣＦを生成するために；
− 二重出力９５においてピボットアクチュエータ５３の半径方向の位置を制御するために制御信号Ｓ_ＣＴＡ及びピボットアクチュエータ５３の接戦方向の位置を制御するために制御信号Ｓ_ＣＴＢを生成するために；そして
− 出力９６において第２レーザビーム４１を制御するために制御信号Ｓ_Ｌ２を生成するために；
設計される。

制御回路９０は、光検出器３５から読み取り信号Ｓ_Ｒを受信するために読み取り信号入力９１を更に有する。

図１Ｂは、光検出器３５は、複数のセグメントであって、この場合、４つの検出器象限各々のそれぞれに入射する光量を表す、個別の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれを与えることできる４つの検出器セグメント３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを有することを示している。第２セグメント３５ｂ及び第３セグメント３５ｃから第１セグメント３５ａ及び第４セグメント３５ｄを分離する第１ライン３６は、接線方向（又、トラック方向という）に対応する方向を有する。第３セグメント３５ｃ及び第４セグメント３５ｄから第１セグメント３５ａ及び第２セグメント３５ｂを分離する第２ラインは、半径方向に対応する方向を有する。そのような４象限検出器自体は周知であるため、ここでは、その構成及び機能について更に詳細に説明する必要はない。

図１Ｂは又、制御回路９０の読み取り信号入力９１が、実際には、前記の個別の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれを受信するための４つの入力部９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄを有する。制御回路９０は、当業者には明らかとなるであろうように、データ及び制御情報を引き出すために、前記の個別の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを処理するように設計されている。その処理は単一の処理器により実行されるコード命令によりなされることができる。

データ信号Ｓ_Ｄは、次式に従って、個別の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ全ての合計として得られる。

Ｓ_Ｄ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ （１）
更に、第１プッシュプルラジアルエラー信号Ｓ_{ＴＥ ｒａｄｉａｌ}は、第１ライン３６の一方側の個別の検出器セグメント３５ａ及び３５ｄ全てからの信号Ａ及びＤの合計、第１ライン３６の他方側の個別の検出器セグメント３５ｂ及び３５ｃ全てからの信号Ｂ及びＣの合計、及びこれら２つの合計の差を取ることにより得られ、即ち、次式のようである。

Ｓ_{ＴＥ ｒａｄｉａｌ}＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） （２ａ）
更に、第２プッシュプルラジアルエラー信号Ｓ_{ＴＥ ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ}は、第２ラインの一方側の個別の検出器セグメント３５ａ及び３５ｂ全てからの信号Ａ及びＢの合計、第２ラインの他方側の個別の検出器セグメント３５ｃ及び３５ｄ全てからの信号Ｃ及びＤの合計、及びこれら２つの合計の差を取ることにより得られ、即ち、次式のようである。

Ｓ_{ＴＥ ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ}＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） （２ｂ）
更に、シリンドリカルレンズ（簡略化のために図示せず）は光検出器３５の前に置かれ、焦点エラー信号ＳＦＥは、互いに対角線上で対向する一対の個別の検出器セグメント３５ａ及び３５ｃからの信号Ａ及びＣの合計、互いに対角線上で対向する一対の個別の検出器セグメント３５ｂ及び３５ｄからの信号Ｂ及びＤの合計、及びこれら２つの合計の差を取ることにより得られ、即ち、次式のようである。

Ｓ_ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） （３）
全体として、ビームの光強度変化を補償するために、それらのエラー信号は、正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ／ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌと焦点エラー信号ＦＥＳを得るためのデータ信号による除算により正規化することができ、即ち、次式のようである。

ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ＝Ｓ_{ＴＥ＿ｒａｄｉａｌ}／Ｓ_Ｄ （４ａ）
ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ＝Ｓ_{ＴＥ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ}／Ｓ_Ｄ （４ｂ）
ＦＥＳ＝Ｓ_ＦＥ／Ｓ_Ｄ （５）
上記の式は、基本的には、個別にチルトビームに対してと同様にデータビームに対して適切である。

図２は、データビーム３２及びチルトビーム４２両方がオンである状態に対して、レンズ３４の半径方向の位置の関数として正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌを示すグラフである。

非０ディスクチルトの場合、反射された光ビームは回折され、チルトビームの回折はデータビームの回折と異なる。結果として、検出器３５におけるチルトビームによりもたらされる光強度パターン（又、検出器チルトスポットとして示される）は、検出器３５におけるデータビームによりもたらされる光強度パターン（又、検出器データスポットとして示される）に対してシフトされる。これは、図２に示すように、正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌのＤＣシフトに変換される。

水平方向軸はトラック数を表す一方、垂直方向軸は任意単位で信号の大きさを表している。実線の曲線６１は、ディスク２の半径方向のチルトがない場合の正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌを示している。この信号のＤＣレベルは、ここでは、０に等しいことが理解できる。破線６２及び点線６３は、ディスク２が正の半径方向チルト及び負の半径方向チルト（チルト角度の符号に依存する）それぞれの場合に対する同じ正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌを示し、この信号のＤＣレベルは、ここでは、負の値及び正の値それぞれにシフトされている。

半径方向のディスクチルトのために、データビーム３２（焦点にある）は、図５の上部に示すように、検出器の半径方向において変位される。チルトビーム４２（焦点から外れている）は、最低次の球面収差のために重大な光収差が生じるために、図５の下部に示すように、半径方向のチルトのための半径方向における変位はまして光収差が生じる。同様なことは、接線方向のディスクチルトを伴う状態に対してもいえる。対照的に、対物レンズ（ＯＬ）の半径方向の変位（トラッキング動作中に生じるような）によりもたらされる半径方向のビームランディング（ＢＬ）は第１ビーム及び第２ビームについてと同様である。

所定の光ディスクに対しては、データビーム３２のみの適用において測定されるＤＣレベルはディスクチルトに比例すること、及び、チルトビーム４２のみの適用において測定されるＤＣレベルはディスクチルトに又比例することを、推論的に異なる比例係数を用いて、示すことができる。結果として、それら２つのＤＣレベルは又、ディスクチルトに比例する。更に、この差は、データビーム３２及びチルトビーム４２を同時に適用する場合に測定されるＤＣレベルと、データビーム３２のみを適用する場合に測定されるＤＣレベルとの間の差に比例することを示すことができる。結果として、データビーム３２及びチルトビーム４２を同時に適用する場合に測定されるＤＣレベルと、データビーム３２のみを適用する場合に測定されるＤＣレベルとの間の差は、半径方向か又は接線方向のどちらかのディスクチルトに比例する。

半径方向及び接線方向のディスクチルトは、それ故、読み取り又は書き込み動作に対して用いられるデータビーム３２を妨害することなく測定されることができるが、チルトビームをオンにする場合に、データビーム３２は光ディスクに常に適用されることができる。

半径方向のチルト角度θ＿ｒａｄｉａｌ及び接線方向のチルト角度θ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌは２つの中間値の間の差として計算される。
θ＿ｒａｄｉａｌ＝ＤＣ［ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ（Ｔ＋Ｄ）］−ＤＣ［ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ（Ｄ）］ （６ａ）
θ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ＝ＤＣ［ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ（Ｔ＋Ｄ）］−ＤＣ［ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ（Ｄ）］ （６ｂ）
ここで、
− ＤＣ［ｘ］は信号ｘのＤＣレベルを示し、
− ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ（Ｄ）は、オンであるデータビームのみを有する場合についての正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌを示し、
− ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ（Ｄ）は、オンであるデータビームのみを有する場合についての正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌを示し、
− ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ（Ｔ＋Ｄ）は、オンであるデータビーム及びチルトビーム両方を有する場合についての正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌを示し、
− ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ（Ｔ＋Ｄ）は、オンであるデータビーム及びチルトビーム両方を有する場合についての正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌを示す。

例示としての図２は、トラッキングサーボループが開状態である場合についてのトラック横断に関連することを特記しておく。しかしながら、通常のディスクドライブ動作中、トラッキングサーボループは、トラックに焦点Ｆがあるようにするために閉状態にされ、それ故、半径方向アクチュエータ５１は、正規化されたエラー信号ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ及びＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌが０に等しいように制御される。その結果、シフトされたＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌ及びＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌのＤＣレベルに鑑み、焦点Ｆは、続くトラックの中心に対して、実際には、変位される。

以下、ステートメントＲＥＳは、理解を容易にするために、ＲＥＳ＿ｒａｄｉａｌか又はＲＥＳ＿ｔａｎｇｅｎｔｉａｌのどちらかを区別せずに略記するものとする。

図３は、本発明に従ったディスクドライブ１の動作を示すタイミング図である。曲線７１は、いつもオン状態であるデータビーム３２の動作を示す。曲線７２は、チルトビーム４２の動作を示す。通常、チルトビーム４２はオフ状態であるが、一定のインタバルで、チルトビーム４２は、短期間、オン状態になる。図３においては、チルトビームは、時間ｔ１及びｔ３においてオン状態であり、時間ｔ２及びｔ４においてオフ状態である。

Ｔ_ＯＮは、データビーム３２がオン状態であり、チルトビーム４２がオン状態であり、持続時間τ_ＯＮ＝ｔ２−ｔ１を有する期間を表す。この期間はチルト測定フェーズと表される。

Ｔ_ＯＦＦは、データビーム３２がオン状態であり、チルトビーム４２がオフ状態であり、持続時間τ_ＯＮ＝ｔ３−ｔ２を有する期間を示している。この期間はノーマルフェーズと表される。

曲線７３は、閉状態の半径方向サーボループの状態における正規化されたエラー信号ＲＥＳを示している一方、制御回路９０の動作モードは参照番号７４において示されている。ノーマルフェーズＴ_ＯＦＦ中、制御回路９０は、図３においてＳ_Ｒにより表されている、ノーマルとして半径方向アクチュエータ５１を制御するために光検出器３５の出力信号ＳＲから計算される正規化されたエラー信号ＲＥＳを用いる。

時間ｔ１及びｔ３において、制御回路９０は、メモリに信号Ｓ_Ｄ、ＲＥＳ及びＦＥＳの電流値を記憶し、その後、制御回路９０は第２レーザをオン状態にする。

そのように記憶され、ノーマルフェーズＴＯＦＦ中に測定された信号Ｓ_Ｄ、ＲＥＳ及びＦＥＳの値は、Ｓ_Ｄ（ＯＦＦ）、ＲＥＳ（ＯＦＦ）及びＦＥＳ（ＯＦＦ）それぞれとして表される。

チルト測定フェーズＴ_ＯＮ中、制御回路９０は、図３のＭにより示されている、メモリ９７から読み取られる信号Ｓ_Ｄ（ＯＦＦ）、ＲＥＳ（ＯＦＦ）及びＦＥＳ（ＯＦＦ）の値に基づいて、半径方向アクチュエータ５１、焦点アクチュエータ５２及びピボットアクチュエータ５３それぞれに対するアクチュエータ制御信号Ｓ_ＣＲ、Ｓ_ＣＦ、Ｓ_ＣＴＡ／Ｓ_ＣＴＢを生成する。

時間ｔ２及びｔ４においては、制御回路９０は第２レーザ４１をオフ状態にし、その後、制御回路９０はノーマル動作（Ｓ_Ｒ）に戻る。

チルトを測定するために、制御回路９０は又、チルト測定フェーズＴ_ＯＮ中、光検出器３５の出力信号Ｓ_Ｒからエラー信号ＲＥＳの値を測定する。この測定された値は、例えば、略時間ｔ１＋０．５＊τ_ＯＮにおいて取られる１つのサンプル、又は、チルト測定フェーズＴ_ＯＮ中に取られる複数のサンプルの平均であることが可能である。この測定された値はＲＥＳ（ＯＮ）と表される。この測定された値ＲＥＳ（ＯＮ）は、即座に処理され、又、メモリ９７に記憶されることが可能である。

制御回路９０は、ここで、ＲＥＳ（ＯＦＦ）及びＲＥＳ（ＯＮ）に基づいてディスクチルト角度θを指示するチルト指示信号Ｓ_ＴＩＬＴを導き出すことができる。チルト指示信号Ｓ_ＴＩＬＴは、次式のように、２つの中間値間の差として計算されることが可能である。

Ｓ_ＴＩＬＴ＝ＲＥＳ（ＯＮ）−ＲＥＳ（ＯＦＦ） （７）
代替として、制御回路９０は、チルト測定フェーズＴＯＮの終了後、短期間にエラー信号ＲＥＳの値を測定することが又、可能であり、この測定値はＲＥＳ´（ＯＦＦ）と表される。次いで、制御信号９０は、ＲＥＳ´（ＯＦＦ）及びＲＥＳ（ＯＮ）に基づいてチルト指示信号Ｓ_ＴＩＬＴを導き出すことができる。チルト指示信号Ｓ_ＴＩＬＴは、次式のように計算されることが可能である。

Ｓ_ＴＩＬＴ＝ＲＥＳ（ＯＮ）−ＲＥＳ´（ＯＦＦ） （８）
好適には、制御回路９０は、時間ｔ１（又は少し前）においてＲＥＳ（ＯＦＦ）を測定し、又、時間ｔ２（又は少し後）においてＲＥＳ´（ＯＦＦ）を測定し、それら２つの測定値を平均し、そして、チルト指示信号Ｓ_ＴＩＬＴを次式のように計算するように設計されている。

Ｓ_ＴＩＬＴ＝ＲＥＳ（ＯＮ）−（（ＲＥＳ（ＯＦＦ）＋ＲＥＳ´（ＯＦＦ））／２
（９）
更に、制御回路９０は、半径方向／接線方向チルト指示信号Ｓ_ＴＩＬＴが減少するように、理想的には０になり、ピボットアクチュエータ５３がディスクのチルトに十分いて記号する位置を得ることを示すように、ピボットアクチュエータ５３に対して制御信号Ｓ_ＣＴＡ／Ｓ_ＣＴＢを生成するように設計されている。

約４．７Ｈｚの周波数で回転するＤＶＤディスクを用いて、実験を実行した。それらの実験は、半径方向サーボループの安定性又はデータ読み取りに影響を及ぼすことなく、１５０μｓｅｃのチルト測定フェーズＴ_ＯＮの持続時間τ_ＯＮを有することが可能であることを示した。更に、それらの実験においては、ジッタにおける重要な増加は観察されなかった。このことは、１５０μｓｅｃの持続時間中、光ピックアップがトラックから外れる可能性が無視できることを意味している。他方、この持続時間は、チルトビームから適切な測定サンプルを得るに十分長い。

各々のチルト測定フェーズＴ_ＯＮは、実際には、実質的に、ディスク上の１つの位置におけるチルト測定に対応する。４．７Ｈｚにおけるディスク回転の場合、１５０μｓｅｃのチルト測定持続時間は、５ｃｍのトラック半径において、約０．２ｍｍのトラック位置に対応する。当業者に対して明確である必要があるために、ノーマルフェーズＴＯＦＦの持続時間に対して適切な値を設定することにより、ディスク回転当たりのチルト測定数を、適切に設定することができる。この持続時間τＯＦＦは、好適には、アクチュエータシステム５０が安定な位置を得るようにするために、特定の最小持続時間以上であるように選択される必要がある。上記の所定のパラメータに対しては、そのような最小持続時間に対する適切な値は約１ｍｓｅｃである。

図３において、本発明の基本原理について、チルトビーム４２がオン及びオフを繰り返して切り換えられることにより示されており、チルト測定フェーズＴＯＮとノーマルフェーズＴＯＦＦとを規定する矩形状曲線により示されている。この曲線は、チルトビーム４２の光強度プロファイルが矩形形状のみを有する必要があることを意味するとして解釈されるものではない。

図３の場合より大きいスケールにおいて、図４Ａは、曲線７５で示すように、チルトビーム４２の好適な光強度プロファイルを示している。図４Ａの垂直軸は光強度を示し、水平軸は時間を示している。

ｔ１前及びｔ２後の時間においては、光強度Ｉ（４２）は０である。時間ｔ１において、光強度Ｉ（４２）は増加し始め、時間ｔ０＝（ｔ１＋ｔ２）・２において最大値に達し、次いで、時間ｔ２において０になるまで連続して減少する。時間ｔ１とｔ２との間の曲線７５の形状は、好適には、時間０に関して対称的な余弦波である。この特定な形状は、データ周波数領域におけるスペクトル成分を防ぐ。

そのような光強度プロファイルを提供するために、制御回路９０は、図４Ｂに示すように、好適には、形状メモリ８１、ディジタル−アナログ変換器８２及びローパスフィルタ８３を有する。形状メモリ８１は、例えば、数式又はルックアップテーブルの方式で、生成されるべき光強度プロファイルの形状に関する情報を有する。そのような余弦波形状を用いることにより、データ周波数領域におけるスペクトル成分が、光検出器３５の出力信号Ｓ_Ｒにもたらされることを防止する。

本発明が上記の例示としての実施形態に限定されるものではなく、同時提出の特許請求の範囲に規定されている本発明の保護範囲内で種々の変形及び修正が可能であることが、当業者には明らかである必要がある。

例えば、上記において、信号Ｓ_Ｄ、ＲＥＳ及びＦＥＳはメモリに記憶され、制御回路９０は、チルト測定フェーズＴ_ＯＮ中、アクチュエータの位置を固定するためにそれらの記憶された値に基づいてアクチュエータ制御信号Ｓ_ＣＲ、Ｓ_ＣＦ、Ｓ_ＣＴＡ／Ｓ_ＣＴＢを生成することについて説明した。しかしながら、それらのアクチュエータ制御信号Ｓ_ＣＲ、Ｓ_ＣＦ、Ｓ_ＣＴＡ／Ｓ_ＣＴＢそれら自体はメモリに記憶され、制御回路９０は、チルト測定フェーズＴＯＮ中、メモリを読み取り、メモリから読み取られた値を繰り返すことによりそのアクチュエータ制御信号Ｓ_ＣＲ、Ｓ_ＣＦ、Ｓ_ＣＴＡ／Ｓ_ＣＴＢを生成することが可能である。更に、アクチュエータ５１、５２、５３が比較的ゆっくりである場合及び／又はチルト測定フェーズ持続時間τＯＮが比較的短い場合、アクチュエータは、曲線７３で示される正規化された半径方向のエラー信号ＲＥＳにおける変化に応じないことが可能であり、その場合、アクチュエータ制御信号を必ずしも固定する必要はない。しかしながら、アクチュエータ制御信号を固定することにより、システムのロバスト性を増加させることができる。

ディスクドライブ装置１は、一種類のディスクのみ、即ち、例えば、ＣＤか又はＤＶＤのどちらかを操作するために設計されることが可能である。その場合、データビーム３２は、ＣＤ又はＤＶＤそれぞれと共に用いるために上記波長を用いる一方、チルトビーム４２は、基本的に、データビーム波長と十分に異なるいずれの適切な波長を用いることが可能である補助レーザビームである。そのような装置においては、補助チルトビームが、焦点が外れ及び／又は球面収差を生じている間に、データビーム３２はフォーカシングされる。

ディスクドライブ装置１は又、組み合わせドライブと対応させることが可能である。ディスクドライブ装置１は、それ故、２種類又はそれ以上の種類のディスク、即ち、例えばＣＤ及びＤＶＤを操作するために設計される。その場合、データビーム３２はＣＤ又はＤＶＤそれぞれと共に用いるために上記波長を有する一方、チルトビーム４２は、ＤＶＤ又はＣＤそれぞれと共に用いるために上記波長を有する。そのような装置においては、ＣＤタイプのビームは、ＣＤが操作されるときにフォーカシングされ、その場合、ＤＶＤタイプのビームは焦点が外れる、及び／又は、球面収差が生じる。代替として、ＤＶＤタイプのビームはＤＶＤが操作されるときにフォーカシングされ、その場合、ＣＤタイプのビームは焦点が外れる、及び／又は、球面収差が生じる。

光ディスクドライブの模式図である。 信号処理器に接続した光検出器を模式的に示すブロック図である。 半径方向のレンズ位置の関数としてのエラー信号を示すグラフである。 本発明に従ったディスクドライブの動作を示すタイミング図である。 制御回路の好適な実施形態の構成要素をも模式的に示すブロック図である。 ４象限検出器における光ビームの変位を示す図である。 光学データ担体における接線方向のチルトと半径方向のチルトとを示す図である。

Claims (20)

1. 光ディスクドライブにおける光ディスクのチルトを測定する方法は：
   前記光ディスクに情報を書き込む及び／又は光ディスクから情報を読み取るための第１光学的特性を有する第１レーザビームをノーマルフェーズ中に前記光ディスクに方向付ける段階；
   前記光ディスクにおける前記第１レーザビームの反射後に得られた第１正規化エラー信号から第１中間値をもたらす段階；
   第２光学的特性を有する第２レーザビームと前記第１レーザビームとをチルト測定フェーズ中に前記光ディスクに方向付ける段階；
   前記光ディスクにおける前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射後に得られた第２正規化エラー信号から第２中間値をもたらす段階；並びに
   前記第１中間値と前記第２中間値との差からチルト指示信号をもたらす計算段階；
   を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記第１レーザビームは第１波長を有し、前記第２レーザビームは第２波長を有する、ことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記第２レーザビームは前記第１レーザビームの焦点と一致する焦点を有する、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって：
   前記第１レーザビームは第１焦点を有し；
   前記第２レーザビームは前記第１焦点からの軸方向距離に位置する第２焦点を有する；
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームは同じ波長を有する、ことを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法であって：
   前記第１レーザビームは第１波長を有し、前記第２レーザビームは第２波長を有し；
   前記第１レーザビームは第１焦点を有し、前記第２レーザビームは前記第１焦点から軸方向距離に位置する第２焦点を有する；
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記チルト測定フェーズにおいて、前記第２光ビームの強度は前記チルト測定フェーズの略半分の時間で０から最大値まで連続して増加するように意図され、続いて、前記最大値から０まで連続して減少するように意図されている、ことを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法であって：
   前記第１中間値は前記チルト測定フェーズの開始前の短期間又は終了前の短期間に得られ；
   前記第２中間値は前記チルト測定フェーズ内に得られる；
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法であって：
   前記第１中間値は前記チルト測定フェーズの開始前の短期間に得られた第１測定値と、前記チルト測定フェーズの終了後の短期間に得られた第２測定値との平均からもたらされ；
   前記第２中間値は前記チルト測定フェーズ内に得られる；
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項８又は９に記載の方法であって、前記第２中間値は前記チルト測定フェーズ内の中央の時間において得られた測定値から得られる、ことを特徴とする方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれ一項に記載の方法であって、前記チルト測定フェーズ中に、前記光ディスクドライブの少なくとも１つのレンズアクチュエータの動作を静止させる段階を有する、ことを特徴とする方法。
12. 光ディスクに情報を書き込む及び／又は光ディスクから情報を読み取るための光ディスクドライブであって、該光ディスクドライブは前記光ディスクのチルトを測定するための手段を有する、光ディスクドライブであり：
    前記光ディスクに情報を書き込み及び／又は前記光ディスクから情報を読み取るための第１光特性を有する第１レーザビームを生成し、ノーマルフェーズ中に前記光ディスクの方に方向付けるための第１手段；
    前記光ディスクにおいて前記第１レーザビームの反射後に得られた第１正規化エラー信号から第１中間値をもたらす計算手段；
    前記光ディスクに情報を書き込み及び／又は前記光ディスクから情報を読み取るための第２光特性を有する第２レーザビームと前記第１レーザビームとを生成し、チルト測定フェーズ中に前記光ディスクの方に方向付けるための第２手段；
    前記光ディスクにおいて前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの反射後に得られた第２正規化エラー信号から第２中間値をもたらす計算手段；並びに
    前記第１中間値と前記第２中間値との差からチルト指示信号をもたらす計算手段；
    を有することを特徴とする光ディスクドライブ。
13. 請求項１２に記載の光ディスクドライブであって、前記第１レーザビームは第１波長を有し、前記第２レーザビームは第２波長を有する、ことを特徴とする光ディスクドライブ。
14. 請求項１３に記載の光ディスクドライブであって、前記第２レーザビームは前記第１レーザビームの焦点と一致する焦点を有する、ことを特徴とする光ディスクドライブ。
15. 請求項１２に記載の光ディスクドライブであって：
    前記第１レーザビームは第１焦点を有し；
    前記第２レーザビームは前記第１焦点からの軸方向距離に位置する第２焦点を有する；
    ことを特徴とする光ディスクドライブ。
16. 請求項１５に記載の光ディスクドライブであって、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームは同じ波長を有する、ことを特徴とする光ディスクドライブ。
17. 請求項１２に記載の光ディスクドライブであって：
    前記第１レーザビームは第１波長を有し、前記第２レーザビームは第２波長を有し；
    前記第１レーザビームは第１焦点を有し、前記第２レーザビームは前記第１焦点から軸方向距離に位置する第２焦点を有する；
    ことを特徴とする光ディスクドライブ。
18. 請求項１２に記載の光ディスクドライブであって：
    対物レンズ；
    該対物レンズを位置決めするためのレンズアクチュエータ；及び
    前記チルト測定フェーズ中、少なくとも１つのレンズアクチュエータの動作を静止されるための手段；
    を更に有する、ことを特徴とする光ディスクドライブ。
19. 請求項１２乃至１８のいずれ一項に記載の光ディスクドライブであって、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイに対して１つの種類のディスクのみを操作するように意図され、第２光生成装置は補助光源である、ことを特徴とする光ディスクドライブ。
20. 請求項１２乃至１８のいずれ一項に記載の光ディスクドライブであって、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイに対して少なくとも２つ異なる種類のディスクを操作するように意図された光ディスクドライブであり：
    第１レーザビームを生成し、方向付けるための前記第１手段は、前記の光ディスク種類の第１の一を操作するために適切である前記第１光ビームを生成するように適合され；
    第２レーザビームを生成し、方向付けるための前記第２手段は、前記の光ディスク種類の第２の一を操作するために適切である前記第２光ビームを生成するように適合されている；
    ことを特徴とする光ディスクドライブ。

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