JP3691188B2 - チルトサーボシステム - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、情報記録媒体である光ディスクの光ディスク再生装置に用いられる光ピックアップの制御システムであり、特に光ディスクの傾きに対応するためのチルトサーボシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、DVD(ディジタル・ビデオ・ディスク、またはディジタル・バーサタイル・ディスク)は、CD(コンパクト・ディスク)と同じ直径12cmの光ディスクに動画やコンピュータ情報等のディジタル情報をCDの6〜8倍の記録密度で記録できることから、大容量のディジタル情報記録媒体として注目されている。
また、このDVDは記録容量を高めるため、使用するレーザ光源の波長をCDの780nmよりも短い650nmとし、対物レンズの開口数をCDの0.45よりも大きな0.6とし、更にデータ圧縮アリゴリズムとしてMPEG2を用いて光ディスク片面に約5Gバイトの高密度記録を達成している。この高密度記録されたディジタル情報を正確に読み取るため、レーザビームのスポット径は、CDに比べてかなり小さくしている。
【0003】
上述したように、DVD用の光ディスク再生装置はレーザ光源の波長を短くし、且つ、対物レンズの開口数を大きくしていためる、光ディスクの一部が僅かに曲がっても波面収差が発生し、光ピックアップの光軸に対して光ディスク面が垂直からずれる角度、即ちチルト角に対するマージンが小さくなってしまう。
しかし、この波面収差を補正するために液晶パネルを用いた光ディスク再生装置は、本出願人が特願平7−223535号出願において詳細に記載されている。
この液晶パネルを用いた光ディスク再生装置の構成を図6に示した。
【0004】
図6において、レーザ光源1から放射されたレーザビームは、ハーフミラー2で反射され液晶パネル3を通過し対物レンズ4で集光され、光ディスク5の情報記録面上にビームスポットを合焦させる。
光ディスク5の情報記録面から反射したレーザビームは、対物レンズ4及び液晶パネル3を通過し、ハーフミラー2を透過し、集光レンズ6を介して受光器7上に像を結ばせる。
【0005】
また、光ディスクの傾き検出するために設けられたチルトセンサ8から出力されるチルトエラー電圧は、加算器10、A/D変換器11、PWM12及び増幅器13等で構成される液晶パネル制御回路14に供給される。この液晶パネル制御回路14は、チルトエラー電圧に比例した液晶パネル制御電圧を出力するように構成されているので、この液晶パネル制御電圧を液晶パネル3に印加することにより液晶を駆動させて位相差を与え、波面収差などの収差を補正することができる。
また、光ディスク再生装置には、ピックアップ9部以外にスピンドルモータ15、FGパルス検出回路16及びROM18を有するCPU17等で構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一般に液晶には応答遅れというものが存在し、制御電圧が印加されると同時に液晶が応答するわけではなく、制御電圧が印加されてから該応答遅れ量だけ遅れて液晶が反応する。補正に用いられるチルトエラーは該応答遅れだけ遅れているため、過去のチルトエラーで補正を行っていることになる。チルトエラーの時間的変化が該応答遅れに比べて十分遅ければ、該応答遅れは無視できるため適格なチルトエラー補正を行うことができる。しかし、チルトエラーの時間的変化が該応答遅れと比較して早すぎると、液晶パネルの応答がチルトエラーに追従することができなくなり、正確にチルトエラーを補正するチルトサーボシステムを実現することができない。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、液晶の応答遅れに左右されることがなく、ディスクの傾きに追従した正確な補正ができる光ディスク再生装置のチルトサーボシステムを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、少なくとも、レーザ光源と、対物レンズを備え、レーザビームの光軸上に収差補正用の液晶パネルを配置したピックアップと、光ディスクの傾きを検出するチルトセンサと、前記チルトセンサから得られた信号に基づいて液晶パネルを制御する制御手段とを備えたチルトサーボシステムにおいて、N−α番目のトラックにおけるチルトエラーを光ディスクの回転に同期させて記憶する記憶手段と、制御手段は、N番目のトラックの読取を行うに、記憶手段に記憶されているチルトセンサから得られた信号を液晶パネルの応答遅れ量に相当する時間分だけ進めて用いることにより液晶パネルを制御することを特徴とする。
【0008】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のチルトサーボシステムにおいて、液晶パネルの応答の遅れを記憶した応答遅れ量記憶手段を有し、制御手段は、N番目のトラックの読取を行うさいに、記憶手段に記憶されているチルトセンサから得られた信号を応答遅れ量だけ進めて液晶パネルの制御信号として出力することを特徴とする。
【0009】
また、請求項3記載の発明は、請求項2記載のチルトサーボシステムにおいて、応答遅れ量記憶手段は、温度に応じた液晶パネルの応答遅れ量を記憶しており、制御手段は、温度センサにより検出された温度に応じた液晶パネルの応答遅れ量を応答遅れ量記憶手段から読み出すことを特徴とする。
【0010】
また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至3記載のチルトサーボシステムにおいて、チルトセンサは光ディスクのラジアル方向の傾きを検出し、光ディスクのラジアル方向の傾きに対応することを特徴とする。
【0011】
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至3記載のチルトサーボシステムにおいて、チルトセンサは光ディスクのタンジェンシャル方向の傾きを検出し、光ディスクのタンジェンシャル方向の傾きに対応することを特徴とする。
【0012】
また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至3記載のチルトサーボシステムにおいて、チルトセンサは光ディスクのラジアル方向の傾きを検出する第1のチルトセンサと光ディスクのタンジェンシャル方向の傾きを検出する第2のチルトセンサとからなり、光ディスクのラジアル方向及びタンジェンシャル方向の傾きに対応することを特徴とする。
【0013】
【作用】
本発明は、レーザ光源と対物レンズとレーザビームの光軸上に収差補正用の液晶パネルを配置したピックアップと、光ディスクの傾きを検出するチルトセンサと、チルトセンサから得られた信号に応じて液晶パネルを制御する制御回路を備えたチルトサーボシステムにおいて、N−α番目のトラックにおけるチルトセンサから得られた信号を光ディスクの回転に同期させて記憶手段に記憶し、N番目のトラックの読み取りを行う際に、記憶手段に記憶されているN−1番目のトラックにおけるチルトセンサから得られた信号を用いて液晶パネルを制御するように構成することにより、液晶の応答遅れに依存することなく、正確なチルト補正が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1実施の形態による光ディスク再生装置の概略ブロック図である。尚、従来例と同一の部分には同一の符号を付している。
図1に示すように、光ディスク再生装置は、光ディスク5から情報を読み取るピックアップ9部や液晶パネル制御回路14以外にスピンドルモータ15の回転に同期をかけるために設けられたFGパルス検出回路16が設けられている。
このFGパルス検出回路16は、スピンドルモータ15の回転部と固定部に設けられた図示せぬ光開閉器と波形整形回路等で構成されており、光ディスクの回転角度に対応した、例えば45度毎或いは90度毎に回転パルスを出力させる回路である。このFGパルス検出回路16から出力される回転パルスは、CPU17に供給され、初期設定位置からの回転数及び回転角度であることを計数し、RAM19に記憶される。
【0015】
また、ピックアップ9部に設けられたチルトセンサ8は、光ディスクの情報記録面の曲がり等によって発生するディスクの傾きを検出するための回路であり、1つの発光部及び2つの受光部を有する光センサーで構成され、光ディスクの情報記録面に発光部からの光を照射して、情報記録面から反射される反射光を2か所の受光部で受光し、光/電圧変換して2つの出力電圧を得る。例えば、光ディスクの平面が光ディスクの半径方向(ラジアル方向)に曲がっていることを検出する場合は、ラジアル方向の傾きを検出するように設けたラジアルチルトセンサが必要であり、同様に、光ディスクの平面が光ディスクの回転方向(タンジェンシャル方向)に曲がっていることを検出する場合は、タンジェンシャル方向に設けたタンジェンシャルチルトセンサが必要となる。
【0016】
ここで得られた2つの出力電圧は、その一方が加算器10の+側に供給され他方は−側に供給され、その差分がチルトエラー電圧となる。2つの出力電圧が同一の大きさであれば加算器10のチルトエラー電圧はゼロであり、ディスクの傾きがない状態を示している。
また、ディスクの傾きが存在すると2つの出力電圧の大きさが異なることになり、2つの出力電圧を加算したときに発生する電圧差がチルトエラー電圧となる。この加算器10からの出力、即ち、チルトエラー電圧は、A/D変換器11でアナログ/デジタル変換され、チルトエラー電圧としてRAM19に記憶される。この時、上述したFGパルス検出回路16から出力された回転パルスと同期させてチルトエラー電圧は記憶される。
【0017】
一方、ピックアップ9部に設けられた液晶パネル3は、図示せぬ2枚の透明ガラス基板の内面にITO等の透明電極及び偏光膜が形成され、この偏光膜の間隙にネマチック液晶等の複屈折を有する液晶が封入されている。また、どちらか一方の透明電極は、複数の縦又は横状に分割された電極形状を有し、この分割された一つ一つの電極部分に図示せぬ液晶パネル駆動回路が設けられ、液晶パネル制御回路14からのチルトエラー電圧によって可変制御できるように構成されている。液晶パネルの電極の分割形状は図2(a)〜(f)のように様々な形態をとることができる。
2枚の透明ガラス基板の間に封入される液晶は、液晶分子の光軸方向とこれに垂直な方向とでその屈折率(n)が異なる複屈折効果を有しているので、液晶は透明電極に印加する電圧を変えることにより液晶分子の向きを水平配向から垂直配向まで自在に変えることができる。
【0018】
前記のように液晶パネル3の各分割部分の屈折率nを変えられるということは、各分割部分を通過する光線に光路差Δn・d(Δnは屈折率の変化分、dは液晶の厚さ)、すなわち位相差Δn・d(2π/λ)(λは光線の波長)を与えることができるということである。そこで、対物レンズ4に発生する収差に応じて各分割部分の印加電圧を制御し、その屈折率nを変えてやれば、対物レンズに発生する収差を補正することが可能になる。ディスクの傾きがある場合は波面収差(主にコマ収差)が発生するが、チルトセンサ8で光ディスクの傾きを検出し、チルトセンサ8の出力に応じて液晶パネル3を駆動させて位相差を発生させればディスクの傾きによる波面収差を打ち消すことができる。
【0019】
従って、液晶パネル3に設けられた液晶パネル駆動回路にチルトエラー電圧を印加することにより、分割された電極毎に可変制御されるので、各分割電極の屈折率を自在に可変にすることができ、波面収差を補正することができる。
また、分割電極の分割方向は、チルトセンサ8に用いられる種類、即ちラジアルチルトセンサの場合は、縦方向(再生装置に装着されたディスクの半径方向に垂直な方向)の分割電極で構成したラジアル液晶パネルが必要となり、タンジェンシャルチルトセンサを用いる場合は、横方向(再生装置に装着されたディスクの半径方向と平行な方向)の分割電極で構成したタンジェンシャル液晶パネルが必要となる。
【0020】
ではここで、本発明の第1実施の形態における動作を図1に基づいて説明する。
先ず、光ディスク再生装置の動作が開始されると、CPU17は、予め動作プログラム、各種初期値及び液晶パネル3の応答遅れ時間等が記憶されたROM18のデータを呼び出す。そしてCPU17は、ピックアップ9及び液晶パネル制御回路14の動作を初期状態に設定する。
光ディスク5は回転し、ピックアップ9からレーザビームが照射され光ディスク5の情報記録面上に光スポットを合焦させる。また、チルトセンサ8に、例えばラジアルチルトセンサを用いた場合は、チルトセンサ8から得られた信号を加算器10で加算することによって光ディスク5の情報記録面のラジアル方向の傾き量に応じたラジアルチルトエラー電圧を得る。また、タンジェンシャルチルトセンサが用いられた場合は、チルトセンサ8から得られた信号を加算器10で加算することによって光ディスク5の情報記録面のタンジェンシャル方向の傾き量に応じたタンジェンシャルチルトエラー電圧を得る。
【0021】
チルトセンサ8から供給されたチルトエラー電圧は、A/D変換器11でアナログ/デジタル変換され、RAM19に記憶される。また、光ディスク5の位置データとして用いられるFGパルス検出回路16から出力される回転パルスの計数データと、先のチルトエラー電圧は関連付けられてRAM19に記憶される。
即ち、光ディスクの回転角度(θnと記す)、例えば0度(θ1)、45度(θ2)、90度(θ3)・・のように45度毎に発生する回転パルスの計数データと、この時得られた各チルトエラー電圧が同期してRAM19に記憶される。また、光ディスクが1回転する度に同一角度の時に得られたチルトエラー電圧を同一の記憶場所に重ね書きすることにより、光ディスク5が1回転する毎に新しいデータに書き換えられる。ここでは45度回転する毎にチルトエラー電圧を記憶する構成としたが、45度に限定されることなく、FGパルスが発生する毎にチルトエラー電圧を記憶させるようにしてもよい。
【0022】
ここで、光ディスク再生装置が光ディスク5のNトラック目の読み取りを行う際には、CPU17はROM18に記憶されている液晶の応答遅れ量を読み出し、既にRAM19に記憶されているN−1トラック目のチルトエラー電圧をこの液晶の応答遅れ量に相当する時間分だけ進めて出力するように制御する。
RAM19から液晶の応答遅れ量に相当する時間分だけ進めて、即ち、応答遅れ量に相当する時間分だけ早くRAM19から読み出されたN−1トラック目のチルトエラー電圧をPWM12に供給する。このPWM12は、RAM19から供給されるチルトエラー電圧のデジタルデータに応じてパルス幅を変換する回路であり、変換されたパルス信号は、図示せぬローパスフィルタを通過させることでアナログ信号の形態に変換され、次段の増幅器13に供給される。増幅器13は所望の大きさに該パルス信号を増幅して液晶パネル3の液晶パネル駆動回路に出力する。
【0023】
光ディスクの傾きの大きさは隣接する複数のトラック間で大きく変化することがないため、Nトラック目で得られたチルトエラー電圧とN−1トラック目のチルトエラー電圧とは非常に強い相関関係がある。つまり、ディスクのほとんど同一半径上と見なせるNトラックとN−1トラックとにおけるディスクの傾き量はほぼ同一と見なすことができる。Nトラック目の読み取りを行うためにチルトサーボをかける場合、Nトラック目のチルトエラー電圧と相関の強いN−1トラック目で得られたチルトエラー電圧を用いて液晶パネルを駆動させても適格なチルトサーボを行うことができる。
一般に液晶には応答遅れ量が存在するので、ディスクのNトラックを読み取る際にNトラック目のチルトエラー電圧に基づいて液晶パネルを駆動させていたのでは、液晶の応答遅れ量だけ常に遅れてチルトサーボがかけられていることになる。つまり、現在必要としているチルトエラー電圧ではなく、応答遅れ量だけ過去のチルトサーボ制御電圧にてチルトサーボがかけられていることになる。
【0024】
本願発明では液晶の応答遅れ量に対処するために、Nトラック目の読み取りを行うためにチルトサーボをかける場合、Nトラック目のチルトエラー電圧と相関の強いN−1トラック目で得られたチルトエラー電圧をRAM19に記憶しておき、液晶の応答遅れ量だけ早くRAM19からチルトエラー電圧を読み出すべく制御する。このように制御することにより、液晶の応答遅れ量だけ早めたチルトエラー電圧が液晶パネルに印加され、液晶パネルにて応答遅れ量だけ遅れるので、現在必要としているチルトエラー電圧にてチルトサーボがかけられることになる。
【0025】
図3は、本発明の第2実施の形態による光ディスク再生装置の概略ブロック図である。本発明の第2実施の形態が第1実施の形態と異なる点は、液晶パネル3の応答速度による応答遅れ量を正確に補正するため温度センサ21を新たに設けた点である。
図4は、液晶パネル3が有する温度変化に対する応答遅れ量(時間)の関係を示した液晶の応答特性図である。図4に示す液晶の応答特性図の縦軸は、液晶の応答遅れ量(時間)[mS]を示し、横軸は、温度変化(℃)を表している。
図から分かるように、液晶パネル3の応答遅れ量は、周囲温度が低くなれば大きくなり、周囲温度が高くなれば小さくなる。
【0026】
そこで、本発明の第2実施の形態による光ディスク再生装置は、温度センサ21を設けると共に、図4に示す液晶の応答特性を予めROM20にデジタルデータの形態で記憶している。例えば、温度が20度±5度の範囲にある場合の応答遅れ量は、約24msに設定され、また、温度が40度±5度の範囲にある場合の応答遅れ量は、約13msに設定されるように、各温度に対して液晶の応答特性が有する応答遅れ量の近似値を所定の温度範囲内で一定に設定し、例えば各温度毎に−20度(α1)、0度(α2)、20度(α3)、40度(α4)、60度(α5)のデジタルデータとしてROM20に記憶している。
【0027】
この温度センサ21は、液晶パネル3の近傍に設けることで、周囲の温度変化に敏感に反応し、温度センサ21の出力データをCPU17に供給する。
尚、液晶の応答特性に対応した応答遅れ量を一定とする温度間隔及び温度範囲の設定は、温度センサ21の測定精度に応じて自在に設定可能である。
また、図3において、チルトセンサ8に光ディスク5のタンジェンシャル方向の傾きを検出するタンジェンシャルチルトセンサを設けた場合は、タンジェンシャルチルトセンサに対応したタンジェンシャル用液晶パネルが用いられるし、同様に、チルトセンサ8に光ディスク5のラジアル方向の傾きを検出すラジアルチルトセンサを設けた場合は、ラジアルチルトセンサに対応したラジアル用液晶パネルを用いることは言うまでもない。
【0028】
図5は、本発明の第3実施の形態による光ディスク再生装置の概略ブロック図である。本発明の第4実施の形態が第1実施の形態と異なる点は、チルトセンサに光ディスクのラジアル方向の傾きを検出するラジアルチルトセンサ22及び光ディスクのタンジェンシャル方向の傾きを検出するタンジェンシャルチルトセンサ24を設け、このラジアル及びタンジェンシャルのチルトエラーに対応した全方位液晶パネル29を用いた点である。
図5に示すように、チルトセンサにラジアルチルトセンサ22とタンジェンシャルチルトセンサ24を設けたことにより、液晶パネル制御回路30には、加算器10、25、A/D変換器11、26、RAM19、33、PWM12、27及び増幅器13、28が夫々のチルトセンサに対応して設けられ、ラジアルチルトエラー電圧とタンジェンシャルチルトエラー電圧の2種類のチルトエラー電圧が出力される。
【0029】
これら2つのチルトエラー電圧が供給される全方位液晶パネル29は、液晶パネル29の一方の透明電極が碁盤の目状に分割された電極形状を形成している。また、全方位液晶パネル29には、図示せぬマトリクス駆動回路が設けられ、液晶パネル制御回路30から供給されるラジアルチルトエラー電圧とタンジェンシャルチルトエラー電圧をマトリクス駆動回路で合成することにより、分割された一つ一つの電極部分を可変制御し、光ディスクのラジアル方向の傾きとタンジェンシャル方向の傾きに対応して液晶に位相差を与え波面収差を打ち消す。
【0030】
本実施例ではN番目のトラックの読み取りを行う際にN−1番目のトラックにおけるチルトセンサから得られた信号に基づいて液晶を駆動させるようにしたが、これに限らずN−2、N−3、N−α番目(N、αは整数)のチルトセンサから得られた信号に基づいて液晶を駆動させるようにしてもよい。つまり前述したように光ディスクの傾きの大きさは隣接する複数のトラック間で大きく変化しないので、N番目のトラックより内周側(ディスクの傾き量が変化しない範囲内)のトラックを読み取る際にチルトセンサから得られたチルトエラー電圧に基づいて液晶を駆動させることも可能である。この場合、記憶手段RAM19、33にはN−α番目のトラックにおけるチルトエラー電圧のみを記憶させてもよいし、N番目からN−α番目のトラックにおけるチルトエラー電圧を全て記憶させてもよい。また、光ディスクを外周側から読み取っていく場合には、N番目のトラックより外周側のトラック、N+1、N+2、N+α番目のトラックを読み取る際に得られたチルトエラー電圧に基づいて液晶を駆動させることも可能である。
【0031】
【発明の効果】
本発明は、レーザ光源と対物レンズとレーザビームの光軸上に収差補正用の液晶パネルを配置したピックアップと、光ディスクの曲がりに応じてチルトエラー電圧を出力するチルトセンサと、チルトエラーに応じて液晶パネルを制御する制御回路を備えたチルトサーボシステムにおいて、N−α番目のトラックにおけるチルトエラー電圧を光ディスクの回転に同期させて記憶手段に記憶し、N番目のトラックの読み取りを行う際に、記憶手段に記憶されているN−α番目のトラックにおけるチルトエラー電圧を液晶の応答遅れ量だけ進めて液晶パネルを制御するように構成することにより、液晶パネルの応答遅れに依存することなく、正確なチルトエラーの補正ができる。
【0032】
さらに、温度センサを設け液晶パネルの周囲温度の変化を検出し、周囲の温度に対応した液晶の応答の遅れ量を用いることにより、液晶パネルの応答時間の遅れ量及び液晶の温度変化による遅れ量を考慮したチルトエラーの補正ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態による光ディスク再生装置のブロック図。
【図2】本発明の実施の形態による光ディスク再生装置に用いられる液晶パネルの透明電極の他例を示す図。
【図3】本発明の第2実施の形態による光ディスク再生装置のブロック図。
【図4】本発明の実施の形態による光ディスク再生装置に用いられた液晶パネルの液晶の応答特性を示した図。
【図5】本発明の第3実施の形態による光ディスク再生装置のブロック図。
【図6】従来例における光ディスク再生装置のブロック図。
【符号の説明】
1・・・レーザ光源
2・・・ハーフミラー
3、29・・・液晶パネル
4・・・対物レンズ
5・・・光ディスク
6・・・集光レンズ
7・・・受光器
8、22、24・・・チルトセンサ
9・・・ピックアップ
10・・加算器
11、26・・A/D変換器
12、27・・PWM
13、28・・増幅器
15・・スピンドルモータ
16・・FGパルス検出回路
17・・CPU
18、20・・ROM
19、33・・RAM
21・・温度センサ
31・・液晶パネル制御回路

Claims (6)

  1. 少なくとも、レーザ光源と、対物レンズを備え、
    レーザビームの光軸上に収差補正用の液晶パネルを配置したピックアップと、
    光ディスクの傾きを検出するチルトセンサと、
    前記チルトセンサから得られた信号に基づいて前記液晶パネルを制御する制御手段とを備えたチルトサーボシステムにおいて、
    N−α番目のトラックにおける前記チルトセンサから得られた信号を光ディスクの回転に同期させて記憶する記憶手段と、
    前記制御手段は、N番目のトラックの読取を行うさいに、
    前記記憶手段に記憶されているチルトセンサから得られた信号を
    前記液晶パネルの応答遅れ量に相当する時間分だけ進めて用いることにより前記液晶パネルを制御することを特徴とするチルトサーボシステム。
  2. 前記液晶パネルの応答の遅れを記憶した応答遅れ量記憶手段を有し、 前記制御手段は、N番目のトラックの読取を行うさいに、前記記憶手段に記憶されているチルトセンサから得られた信号を前記応答遅れ量だけ進めて前記液晶パネルの制御信号として出力することを特徴とする請求項1記載のチルトサーボシステム。
  3. 前記応答遅れ量記憶手段は、温度に応じた液晶パネルの応答遅れ量を記憶しており、前記制御手段は、温度センサにより検出された温度に応じた液晶パネルの応答遅れ量を前記応答遅れ量記憶手段から読み出すことを特徴とする請求項2記載のチルトサーボシステム。
  4. 前記チルトセンサは前記光ディスクのラジアル方向の傾きを検出することを特徴とする請求項1乃至3記載のチルトサーボシステム。
  5. 前記チルトセンサは前記光ディスクのタンジェンシャル方向の傾きを検出することを特徴とする請求項1乃至3記載のチルトサーボシステム。
  6. 前記チルトセンサは前記光ディスクのラジアル方向の傾きを検出する第1のチルトセンサと前記光ディスクのタンジェンシャル方向の傾きを検出する第2のチルトセンサとからなることを特徴とする請求項1乃至3記載のチルトサーボシステム。
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