JP3876849B2 - 変位測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの変位を測定する変位測定装置及び方法、並びに光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録、再生する記録装置及び方法、再生装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、光ディスクに対して情報を光学的に記録し、或いは再生する記録再生装置が用いられている。この記録再生装置には、通常、光ピックアップが搭載され、この光ピックアップが光ディスクの情報記録面にレーザ光を集束させて情報信号を記録し或いは再生する構成とされている。この光ピックアップは、少なくともディスクの径方向に移動するように構成されており、回転しているディスクのトラックに沿って記録されている情報信号を検出して再生する機能を有する。
【０００３】
光ディスクは、プラスチックを射出成形することにより形成されるが、気温や湿度など環境の変化に伴い反りを生じ、さらに成形時の金型の歪みによってディスク表面にうねりが生じることがある。また光ディスクは、記録再生装置における装着部との関係により、光ピックアップに対して傾斜した状態で装着されてしまう場合もある。
【０００４】
このような反りやうねりのある光ディスクや、傾斜した状態で装着された光ディスクを回転させると、光ピックアップにおける対物レンズの焦点位置が情報記録面から外れ、或いは情報記録面が係る対物レンズの焦点面から傾く結果、情報信号の記録再生特性が著しく悪化してしまう。
【０００５】
このため、従来より、光ディスクの成形や装着等に伴って生じる、いわゆる面ぶれ等に基づく変位を測定する方法が提案されている。この変位を測定する方法としては、電気マイクロメータを用いて光ディスクの情報記録面の変位を測定する接触式に加えて、検出した静電容量に基づき変位を測定する静電容量方式や、発生させた渦電流に基づいて変位を測定する渦電流方式等の非接触の方法が提案されている。また特に近年において、情報記録面における垂直方向の速度成分につき、レーザ干渉を利用して測定し、その測定値を順次加算することにより、情報記録面の凹凸や変位を算出する面ぶれ測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−０４８３８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記変位を接触式による方法で測定する場合は、あくまで光ディスクに電気マイクロメータを接触させる必要があるため、情報記録面自体を傷つけてしまう虞があった。
【０００８】
また静電容量方式では、情報記録面と検出部とのギャップに対し、検出できる静電容量が反比例するため、取得できる検出電圧値が微弱になる結果、安定した測定を実現することができないという問題点があった。
【０００９】
また渦電流方式において渦電流を効率よく発生させるためには、測定対象を金属性材料とすることが望ましいが、測定対象毎に校正が必要となり、労力の負担が過大になるという問題点があった。
【００１０】
更に上述したレーザ干渉を利用する場合においても、干渉光学系を別途備える必要があるため装置全体の小型化を図ることが困難となり、また係る干渉光学系につき厳しいスペックでの校正が必要となるためにコスト面においても有利性を担保することができないという問題点もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、光ディスクの変位を極めて簡単な構成で高精度に測定することができる変位測定装置及び方法、並びに光ディスクの変位に対してフォーカスを制御しつつ記録、再生処理を実行可能な記録装置及び方法、再生装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る変位測定装置は、光ディスクを装着する装着手段と、上記装着手段に装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段とを備える。
【００１３】
本発明に係る変位測定方法は、装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する。
【００１４】
本発明に係る記録装置は、光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録する記録装置において、上記光ディスクを装着する装着手段と、上記装着手段に装着された光ディスクを記録時に回転させる回転駆動手段と、上記光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段と、上記変位測定手段により測定された変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行するフォーカス調整手段を備える。
【００１５】
本発明に係る記録方法は、光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録する記録方法において、記録時に装着された光ディスクを回転させ、上記装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、上記測定した変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００１６】
本発明に係る再生装置は、光ディスクの情報記録面に記録されている情報信号を再生する再生装置において、上記光ディスクを装着する装着手段と、上記装着手段に装着された光ディスクを再生時に回転させる回転駆動手段と、上記光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段と、上記変位測定手段により測定された変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行するフォーカス調整手段を備える。
【００１７】
本発明に係る再生方法は、光ディスクの情報記録面に記録されている情報信号を再生する再生方法において、記録時に装着された光ディスクを回転させ、上記装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、上記測定した変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本発明に係る変位測定装置を変位測定部として搭載した光記録再生装置の構成例を図１に示す。この図１に示す光記録再生装置１は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のような各種の光ディスクに対応した記録再生装置であって、光ディスク２を回転駆動させるスピンドルモータ３と、光ディスク２の情報記録面２ａ上に光ビームを照射するとともに、光ディスク２からの戻り光を検出する光学ヘッド４と、光学ヘッド４により検出された戻り光に基づいて、再生信号及び制御信号を生成する信号処理回路５と、制御信号に基づいてフォーカシング制御及びトラッキング制御を行うフォーカストラックサーボ機構６と、光学ヘッド４を光ディスク２の所定のトラックへと移動させるアクセス機構７と、信号処理回路５により生成された信号に基づいて、スピンドルモータ３、フォーカストラックサーボ機構６及びアクセス機構７を制御するシステムコントローラ８と、光ディスク２の変位を検出する変位測定部９と、光ディスク２を装着する装着部１０とを備えている。
【００２３】
スピンドルモータ３は、システムコントローラ８によって駆動制御され、光ディスク２を所定の速度で回転させる。
【００２４】
光学ヘッド４は、スピンドルモータ３の駆動により回転操作される光ディスク２の情報記録面２ａ上に光ビームを照射し、この情報記録面２ａを反射した戻り光を検出して信号処理回路５へ出力する。この際、光学ヘッド４は、回転操作される光ディスク２の種類によって、その光ディスク２に最適な波長の光ビームを出射する。例えば、回転駆動される光ディスク２がＣＤ−Ｒであれば、光学ヘッド４は、波長が約７８０ｎｍの光ビームを出射し、回転駆動される光ディスク２がＤＶＤであれば、波長が約６５０ｎｍの光ビームを出射する。
【００２５】
信号処理回路５は、再生時において、光学ヘッド４により検出された戻り光に基づいて得られる再生信号及び制御信号を復調し、誤り訂正する。また、この信号処理回路５は、記録時において、インターフェース１１から入力される記録信号につき、例えば時分割多重化して固有のヘッダー情報や拡張ファイルのヘッダー情報等を付加する。また信号処理回路５は、記録時において、記録信号を圧縮符号化し、さらには誤り訂正符号を付加する。信号処理回路５は、さらに変位測定部９に接続され、この変位測定部９から送信される受光信号の電圧値に応じて、光ディスク２の面ぶれ等に基づく変位を測定する。
【００２６】
信号処理回路５により復調され、誤り訂正された再生信号は、コンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１１を介して外部コンピュータ等に送出される。また、この再生信号は、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル機器に送出される。
【００２７】
信号処理回路５により復調された各種制御信号は、システムコントローラ８に出力される。システムコントローラ８は、この制御信号の中から、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいてフォーカストラックサーボ機構６を駆動する。
【００２８】
フォーカストラックサーボ機構６は、例えば位相補償フィルタ等で構成され、システムコントローラ８の制御の下、光学ヘッド４の備える対物レンズを光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動操作し、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行う。
【００２９】
また、アクセス機構７は、システムコントローラ８から供給される信号に基づいて、光学ヘッド４を光ディスク２の径方向に送り動作させ、またこの光学ヘッド４が光ディスク２の所定の記録トラック上に位置するように動作させる。このアクセス機構７には、さらにポテンショメータ１５が配設され、光学ヘッド４における径方向の移動量を検出する。
【００３０】
変位測定部９は、装着された光ディスク２の外周側面部２ｂに対して側方からレーザ光を照射し、このレーザ光が照射された外周側面部２ｂからの戻り光を受光する。また、この変位測定部９は、受光した戻り光量に応じて、光ディスク２の成形や装着等に伴って生じる、いわゆる面ぶれ等に基づく受光信号を生成する。この面ぶれは、光ディスク２の射出成形に伴う反りや、成形時の金型の歪み等によってディスク２表面に生じるうねり、更には記録再生装置における装着部との関係により、傾斜した状態で装着された場合に基づくものである。ちなみに、この光ディスク２における外周側面部２ｂは、光ディスク２の外周面のみならず、情報記録面２ａの外周領域や、光ディスク２についての内容を表示するための表示面の外周領域を含む場合もある。
【００３１】
装着部１０は、スピンドルモータに対して一体的に取り付けられるいわゆるディスクテーブル等である。この装着部１０の中央部には凸部が形成され、この凸部に対して光ディスク２の中央孔を嵌合させることにより、これを固定することができる。
【００３２】
次に、本発明を適用した変位測定部９について更に詳しく説明する。
【００３３】
この変位測定部９は、半導体レーザを支持するホルダ４３と、この半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光とする第１のコリメータレンズ４４と、この第１のコリメータレンズ４４を通過したレーザ光の光路中に配されたビームスプリッタ４５と、このビームスプリッタ４５を透過したレーザ光の光束を広げる凹レンズ４６と、凹レンズ４６を通過したレーザ光を平行光とする第２のコリメータレンズ４７と、光ディスク２の外周側面部２ｂからの戻り光を受光する受光素子５０とを備えている。
【００３４】
ホルダ４３には、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ７１が取り付けられている。この半導体レーザ７１は、半導体の再結合発光を利用した発光素子である。半導体レーザ７１から出射された拡散光束のレーザ光は、第１のコリメータレンズ４４に入射されて平行な光束とされた後にビームスプリッタ４５へ入射されることになる。
【００３５】
ビームスプリッタ４５は、図２に示すように、半導体レーザ７１から出射されたレーザ光を透過させて光ディスク２に導くとともに、光ディスク２から反射して戻ってくる戻り光を反射させて受光素子５０へと導く。なお、ビームスプリッタ４５は、半導体レーザ７１から出射されたレーザ光が偏光を有する場合に、偏光ビームスプリッタとして構成することにより、光ディスク２から反射して戻ってくる戻り光が半導体レーザ７１に戻るのを防止することができる。かかる場合には、第２のコリメータレンズ４７を通過したレーザ光の光路中に図示しない１／４波長板を配設することにより、通過するレーザ光にπ／２の位相差を与えるようにしてもよい。
【００３６】
このビームスプリッタ４５を透過した平行光であるレーザ光は、凹レンズ４６により拡散光束とされ、さらに第２のコリメータレンズ４７により平行光とされる。通常、この第２のコリメータレンズ４７は、出射する平行光の光束中心が、変位が生じていない光ディスク２における外周側面部２ｂに一致するように位置調整がなされている。また第２のコリメータレンズ４７は、出射する平行光が、ディスク２の情報記録面２ａと平行となるように調整されていてもよい。
【００３７】
ちなみに、凹レンズ４６並びに第２のコリメータレンズ４７の構成を省略することにより、ビームスプリッタ４５から出射されるレーザ光を拡大せずにそのまま光ディスク２へ照射してもよい。また、光ディスク２において想定される変位に基づき、上記凹レンズ４６並びに第２のコリメータレンズ４７を配設し、或いはこれを省略することにより、照射するレーザ光における光束の幅を自在に調整するようにしてもよい。
【００３８】
光ディスク２の外周側面部２ｂに対して側方から照射されたレーザ光は、この外周側面部２ｂで反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。
【００３９】
受光素子５０は、このビームスプリッタ４５を反射した戻り光を受光して光電変換し、受光信号として信号処理回路５に供給する。この受光素子５０は、例えば位置検出ダイオード（ＰＳＤ）で構成される。このＰＳＤは、受光面５０ａをＸ、Ｙ座標からなる２次元座標に分割し、戻り光のスポット位置を、戻り光量に基づいて２次元座標で表される受光信号に変換する素子である。
【００４０】
上述の構成からなる変位測定部９と、光ディスク２を装着する装着部１０の位置関係は、常時固定されている。このため、光ディスク２において何らかの変位がある場合には、変位測定部９から出力される受光信号は、全て光ディスク２の変位に基づくものとなる。
【００４１】
次に、本発明を適用した変位測定部９の動作について説明をする。
【００４２】
光ディスク２につき変位が生じていない場合には、例えば図３に示すように、第２のコリメータレンズ４７を通過した平行光のうち、光束中心付近を伝搬するレーザ光のみが外周側面部２ｂで反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。その結果、受光素子５０の受光面５０ａの中心にある位置Ａにおいて戻り光が検出されることになる。
【００４３】
また光ディスク２が例えば図４に示すように、外周側面部２ｂの一端が上方に反るような状態で変位している場合には、第２のコリメータレンズ４７を通過した平行光のうち、上方へ変位した外周側面部２ｂ付近を伝搬するレーザ光のみが反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。その結果、受光素子５０の受光面５０ａの中心より右側にある位置Ｂにおいて戻り光が検出されることになる。
【００４４】
また光ディスク２が例えば図５に示すように、外周側面部２ｂの一端が下方に反るような状態で変位している場合には、第２のコリメータレンズ４７を通過した平行光のうち、下方へ変位した外周側面部２ｂ付近を伝搬するレーザ光のみが反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。その結果、受光素子５０の受光面５０ａの中心より左側にある位置Ｃにおいて戻り光が検出されることになる。
【００４５】
このように、光ディスク２における変位状態に応じて、外周側面部２ｂを反射した戻り光の受光素子５０における受光位置は異なってくる。例えば図６に示すように、受光素子５０における受光面５０ａは、光ディスク２につき変位が生じていない場合には、位置Ａにおいて光電変換される。また、外周側面部２ｂの一端が下方に反るような状態で変位している場合には、位置Ｃにおいて光電変換される。受光素子５０に光電変換されて生成された各受光信号は、信号処理回路５へと送信される。
【００４６】
図７は、かかる受光面５０ａにおける各受光位置Ａ〜Ｃに応じて光電変換されて生成された各受光信号の電圧値を示している。上述の如く位置Ａにおいて光電変換された場合において、受光信号の電圧値は０Ｖとなる。外周側面部２ｂの一端が上方に反るような状態で変位した結果、位置Ｂにおいて光電変換された場合には、受光信号の電圧値は、位置Ａからのずれ量に応じたプラスの電圧となる。一方、外周側面部２ｂの一端が下方に反るような状態で変位した結果、位置Ｃにおいて光電変換された場合には、受光信号の電圧値は、位置Ａからのずれ量に応じたマイナスの電圧となる。
【００４７】
信号処理回路５は、かかる受光信号の各電圧値並びに極性に基づいて、現在における光ディスク２の変位状態、装着状態等を容易に識別することが可能となる。
【００４８】
ちなみに、変位測定部９による光ディスク２の変位を測定する際に、システムコントローラ８による制御の下、スピンドルモータ３により光ディスク２を所定の速度で回転させることにより、受光信号の電圧値は、図８に示すように周期的に変化することになる。信号処理回路５は、このような受光信号における電圧値の変化に基づき、光ディスク２の変位量、変位の方向を容易に測定することができる。
【００４９】
即ち、この変位測定部９は、光ディスク２における変位を測定する際において、同時にこれを回転させることにより、かかる光ディスク２における変位を受光信号の電圧変化として捉えることができる。これにより、第２のコリメータレンズ４７から出射される平行光の光束中心が、上述の如く光ディスク２における外周側面部２ｂに一致するように位置調整がなされていなくても、かかる電圧変化に基づいて容易に光ディスク２の変位状態を識別することができる。特に第２のコリメータレンズ４７から出射される光束の調整精度は、時として厳しいスペックが求められる場合もあるが、当該変位測定部９ではかかる煩雑な操作を省略することができる点において有効である。
【００５０】
即ち、本発明を適用した変位測定部９は、装着された光ディスク２の外周側面部２ａに対して側方からレーザ光を照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を受光し、受光した戻り光量に応じて、上記光ディスク２の変位を測定する。
【００５１】
これにより、本発明を適用した変位測定装置では、レーザ干渉を利用することなく、受光した戻り光量を解析するのみで容易に変位状態を識別でき、干渉光学系を別途備える必要性もないため、装置全体の小型化を図ることができる。また本発明では、干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００５２】
また本発明を適用した変位測定装置は、従来の静電容量方式と比較して安定した測定を実現することができ、また従来の渦電流方式と比較して測定対象毎に必要となる煩雑な校正を省略できる分、労力の負担を大幅に軽減させることが可能となる。さらに、本発明を適用した変位測定装置は、光ディスク２の情報記録面２ａ等に接触することなく、非接触で測定できるため、情報記録面２ａ自体の損傷を防ぐことができる。
【００５３】
なお、本発明に係る変位測定装置を変位測定部９として搭載した光記録再生装置１は、情報記録面２ａに対する光学ヘッド４のフォーカス調整時において、測定した光ディスク２の変位量をフィードフォワード制御用の信号として用いるようにしてもよい。
【００５４】
図９は、かかるフィードフォワード制御を実現する光記録再生装置１に搭載された信号処理回路５を示している。信号処理回路５は、情報記録面２ａに対する光学ヘッド４の距離（ギャップ）を一定に制御するための制御目標値Ｐと、フォーカスエラー信号の電圧値とを比較して偏差を求める減算器５１と、記録、再生時においてギャップを一定に制御する第１の制御部５２と、変位検出部９から送信される受光信号の電圧値に基づき、情報記録面２ａにおいて同心円状に形成されたトラックの各半径につき、加算変位量ｎ１を演算する第２の制御部５３と、第１の制御部５２の出力と、第２の制御部５３との出力を加算して制御信号を生成する加算器５４とを備えている。
【００５５】
第１の制御部５２は、減算器５１から、制御目標値Ｐとフォーカスエラー信号の電圧値の偏差が入力される。この第１の制御部５２は、この入力された偏差に基づいてギャップ長を一定に制御するための制御信号Ｖｇを生成し、これを加算器５４へ出力することにより、いわゆるフィードバック制御を実現する。
【００５６】
第２の制御部５３は、変位測定部９から送信される受光信号の電圧値を先ず識別する。光ディスク２の変位は、通常外周に向かって増大するため、この受光信号の電圧値は、図１０に示すように、光ディスク２の半径で表される変位測定点が外周に移動するに従って増大する。
【００５７】
変位測定部９から出力される受光信号は、上述の如く光ディスク２における外周側面部２ｂの戻り光に基づくものであるため、外周側面部２ｂの半径Ｒｎに対応する電圧値αの受光信号を取得した第２の制御部５３は、半径Ｒｍにおける受光信号の電圧値βを以下の式（１）に基づき計算することができる。なお、この式（１）における計算では、受光信号の電圧値と変位測定点との関係が線形関係にあるものと擬制する。
β＝（Ｒｍ／Ｒｎ）×α ・・・・・・（１）
この半径Ｒｍを、光学ヘッド４が現時点において記録再生処理を実行しているトラックの半径とすることにより、当該トラックに基づく電圧値βを算出することが可能となる。かかる場合には、ポテンショメータ１５により光学ヘッド４における径方向の移動量を検出することにより、半径Ｒｍを求めてもよい。
【００５８】
第２の制御部５３は、求めた受光信号の電圧値βに基づいて加算変位量ｎ１を求める。この加算変位量ｎ１は、加算部５４において制御信号Ｖｇに加算され、光学ヘッドへ送信される制御信号となり、いわゆるフィードフォワード制御が実現されることになる。
【００５９】
即ち、第２の制御部５３は、受光信号の電圧値βが大きくなるにつれて、求める加算変位量ｎ１を大きくとるようにする。これにより、光学ヘッド４の位置が光ディスク２の外周へ近づくにつれて、光学ヘッド４のフォーカス量を大きくとることが可能となり、面ぶれ等に基づく光ディスク２の変位に対して光学ヘッド４を追従させることが可能となる。また、フィードフォワード制御により追従しきれない部分については、上述したフィードバックループにより除去することができるため、ギャップ長を常時一定の長さに制御することができる。
【００６０】
このため、記録再生装置１では、図１０に示すような変位測定点と受光信号の電圧値との関係を図示しないメモリに保存しておき、現時点において記録再生処理を実行しているトラックの半径に応じて、式（１）により電圧値βを求めることにより、光ディスク２上におけるいかなる位置においてもギャップ長を一定に制御することが可能となる。
【００６１】
ちなみに、上述した実施の形態では、一つの装置により光ディスク２に対する記録再生処理を実行する記録再生装置１を例にとり説明をしたが、かかる場合に限定されるものではなく、上述した記録処理のみ実行する記録装置、再生処理のみ実行する再生装置として構成してもよい。
【００６２】
即ち、この記録装置は、記録時において、装着された光ディスク２を回転させ、光ディスク２の外周側面部２ａに対して側方からレーザ光を照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を受光し、受光した戻り光量に応じて、光ディスク２の変位を測定する。また測定した変位に応じて情報記録面２ａに対するフォーカス調整を実行する。
【００６３】
これにより、本発明を適用した記録装置は、記録動作時において光ディスク２の変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスク２の変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッド４を随時追従させることができる。また、光ディスク２の変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００６４】
また、この再生装置は、再生時において、装着された光ディスク２を回転させ、光ディスク２の外周側面部２ａに対してレーザ光を照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を受光し、受光した戻り光量に応じて、光ディスク２の変位を測定し、測定した変位に応じて情報記録面２ａに対するフォーカス調整を実行する。
【００６５】
これにより、本発明を適用した再生装置は、再生動作時において光ディスク２の変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスク２の変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッド４を随時追従させることができる。また、光ディスク２の変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００６６】
なお、上述した変位測定部９では、第２のコリメータレンズ４７から出射する平行光が、ディスク２の情報記録面２ａと平行となるように調整することにより、かかる平行光と外周面とが垂直となるため、反射する戻り光の光量が大きくなり、測定精度を向上させることが可能となる。
【００６７】
ちなみに本発明では、第２のコリメータレンズ４７から出射されるレーザ光は、光ディスク２の外周側面部２ｂに対して側方から出射されるものであれば、いかなる角度で照射されていてもよい。また本発明では、第２のコリメータレンズ４７から出射する平行光により形成される光スポットが、光ディスク２ｂにおける外周面を含んでいればよい。また、本発明では、かかるレーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を、いかなる角度から受光するようにしてもよい。
【００６８】
また、光ディスク２の変位量が小さい場合には、照射するレーザ光における光束の幅を狭めても対応できることから、凹レンズ４６並びに第２のコリメータレンズ４７の構成を省略することにより、装置全体の構成をさらに簡略化することもできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る変位測定装置及び方法は、装着された光ディスクに対して側方からレーザ光を光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、受光した戻り光の受光位置に応じて、光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する。
【００７１】
これにより、本発明を適用した変位測定装置及び方法は、レーザ干渉を利用することなく、受光した戻り光量を解析するのみで容易に変位状態を識別でき、干渉光学系を別途備える必要性もないため、装置全体の小型化を図ることができる。また本発明では、干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００７２】
以上詳細に説明したように、本発明に係る記録装置及び方法は、記録時において、装着された光ディスクを回転させ、光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、受光した戻り光の受光位置に応じて光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、係る測定した変位に応じて情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００７３】
これにより、本発明を適用した記録装置及び方法は、記録動作時において光ディスクの変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスクの変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッドを随時追従させることができる。また、光ディスクの変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００７４】
以上詳細に説明したように、本発明に係る再生装置及び方法は、再生時において、装着された光ディスクを回転させ、光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、受光した戻り光量に応じて光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、係る測定した変位に応じて情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００７５】
これにより、本発明を適用した再生装置は、再生動作時において光ディスクの変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスクの変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッドを随時追従させることができる。また、光ディスクの変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変位測定装置を変位測定部として搭載した光記録再生装置の構成図である。
【図２】本発明を適用した変位測定部の構成図である。
【図３】光ディスク２につき変位が生じていない場合における戻り光の検出例を示す図である。
【図４】外周側面部の一端が上方に反るような状態で変位している場合における戻り光の検出例を示す図である。
【図５】外周側面部の一端が下方に反るような状態で変位している場合における戻り光の検出例を示す図である。
【図６】受光素子の受光面において光電変換される各位置を示す図である。
【図７】受光面における各受光位置Ａ〜Ｃに応じて光電変換されて生成された各受光信号の電圧値を示す図である。
【図８】光ディスクの変位を測定する際に、光ディスクを所定の速度で回転させた場合における受光信号の電圧値の変化を示す図である。
【図９】フィードフォワード制御を実現する光記録再生装置に搭載された信号処理回路を示す図である。
【図１０】変位測定点と、受光信号の電圧値との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 光記録再生装置、２ 光ディスク、３ スピンドルモータ、４ 光学ヘッド、５ 信号処理回路５、フォーカストラックサーボ機構、７ アクセス機構、８ システムコントローラ、９ 変位測定部、１０ 装着部、４３ ホルダ、４４ 第１のコリメータレンズ、４５ ビームスプリッタ、４６ 凹レンズ、４７第２のコリメータレンズ、５０ 受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの変位を測定する変位測定装置及び方法、並びに光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録、再生する記録装置及び方法、再生装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、光ディスクに対して情報を光学的に記録し、或いは再生する記録再生装置が用いられている。この記録再生装置には、通常、光ピックアップが搭載され、この光ピックアップが光ディスクの情報記録面にレーザ光を集束させて情報信号を記録し或いは再生する構成とされている。この光ピックアップは、少なくともディスクの径方向に移動するように構成されており、回転しているディスクのトラックに沿って記録されている情報信号を検出して再生する機能を有する。
【０００３】
光ディスクは、プラスチックを射出成形することにより形成されるが、気温や湿度など環境の変化に伴い反りを生じ、さらに成形時の金型の歪みによってディスク表面にうねりが生じることがある。また光ディスクは、記録再生装置における装着部との関係により、光ピックアップに対して傾斜した状態で装着されてしまう場合もある。
【０００４】
このような反りやうねりのある光ディスクや、傾斜した状態で装着された光ディスクを回転させると、光ピックアップにおける対物レンズの焦点位置が情報記録面から外れ、或いは情報記録面が係る対物レンズの焦点面から傾く結果、情報信号の記録再生特性が著しく悪化してしまう。
【０００５】
このため、従来より、光ディスクの成形や装着等に伴って生じる、いわゆる面ぶれ等に基づく変位を測定する方法が提案されている。この変位を測定する方法としては、電気マイクロメータを用いて光ディスクの情報記録面の変位を測定する接触式に加えて、検出した静電容量に基づき変位を測定する静電容量方式や、発生させた渦電流に基づいて変位を測定する渦電流方式等の非接触の方法が提案されている。また特に近年において、情報記録面における垂直方向の速度成分につき、レーザ干渉を利用して測定し、その測定値を順次加算することにより、情報記録面の凹凸や変位を算出する面ぶれ測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−０４８３８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記変位を接触式による方法で測定する場合は、あくまで光ディスクに電気マイクロメータを接触させる必要があるため、情報記録面自体を傷つけてしまう虞があった。
【０００８】
また静電容量方式では、情報記録面と検出部とのギャップに対し、検出できる静電容量が反比例するため、取得できる検出電圧値が微弱になる結果、安定した測定を実現することができないという問題点があった。
【０００９】
また渦電流方式において渦電流を効率よく発生させるためには、測定対象を金属性材料とすることが望ましいが、測定対象毎に校正が必要となり、労力の負担が過大になるという問題点があった。
【００１０】
更に上述したレーザ干渉を利用する場合においても、干渉光学系を別途備える必要があるため装置全体の小型化を図ることが困難となり、また係る干渉光学系につき厳しいスペックでの校正が必要となるためにコスト面においても有利性を担保することができないという問題点もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、光ディスクの変位を極めて簡単な構成で高精度に測定することができる変位測定装置及び方法、並びに光ディスクの変位に対してフォーカスを制御しつつ記録、再生処理を実行可能な記録装置及び方法、再生装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る変位測定装置は、光ディスクを装着する装着手段と、上記装着手段に装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段とを備える。
【００１３】
本発明に係る変位測定方法は、装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する。
【００１４】
本発明に係る記録装置は、光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録する記録装置において、上記光ディスクを装着する装着手段と、上記装着手段に装着された光ディスクを記録時に回転させる回転駆動手段と、上記光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段と、上記変位測定手段により測定された変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行するフォーカス調整手段を備える。
【００１５】
本発明に係る記録方法は、光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録する記録方法において、記録時に装着された光ディスクを回転させ、上記装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、上記測定した変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００１６】
本発明に係る再生装置は、光ディスクの情報記録面に記録されている情報信号を再生する再生装置において、上記光ディスクを装着する装着手段と、上記装着手段に装着された光ディスクを再生時に回転させる回転駆動手段と、上記光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段と、上記変位測定手段により測定された変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行するフォーカス調整手段を備える。
【００１７】
本発明に係る再生方法は、光ディスクの情報記録面に記録されている情報信号を再生する再生方法において、記録時に装着された光ディスクを回転させ、上記装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、上記測定した変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本発明に係る変位測定装置を変位測定部として搭載した光記録再生装置の構成例を図１に示す。この図１に示す光記録再生装置１は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のような各種の光ディスクに対応した記録再生装置であって、光ディスク２を回転駆動させるスピンドルモータ３と、光ディスク２の情報記録面２ａ上に光ビームを照射するとともに、光ディスク２からの戻り光を検出する光学ヘッド４と、光学ヘッド４により検出された戻り光に基づいて、再生信号及び制御信号を生成する信号処理回路５と、制御信号に基づいてフォーカシング制御及びトラッキング制御を行うフォーカストラックサーボ機構６と、光学ヘッド４を光ディスク２の所定のトラックへと移動させるアクセス機構７と、信号処理回路５により生成された信号に基づいて、スピンドルモータ３、フォーカストラックサーボ機構６及びアクセス機構７を制御するシステムコントローラ８と、光ディスク２の変位を検出する変位測定部９と、光ディスク２を装着する装着部１０とを備えている。
【００２３】
スピンドルモータ３は、システムコントローラ８によって駆動制御され、光ディスク２を所定の速度で回転させる。
【００２４】
光学ヘッド４は、スピンドルモータ３の駆動により回転操作される光ディスク２の情報記録面２ａ上に光ビームを照射し、この情報記録面２ａを反射した戻り光を検出して信号処理回路５へ出力する。この際、光学ヘッド４は、回転操作される光ディスク２の種類によって、その光ディスク２に最適な波長の光ビームを出射する。例えば、回転駆動される光ディスク２がＣＤ−Ｒであれば、光学ヘッド４は、波長が約７８０ｎｍの光ビームを出射し、回転駆動される光ディスク２がＤＶＤであれば、波長が約６５０ｎｍの光ビームを出射する。
【００２５】
信号処理回路５は、再生時において、光学ヘッド４により検出された戻り光に基づいて得られる再生信号及び制御信号を復調し、誤り訂正する。また、この信号処理回路５は、記録時において、インターフェース１１から入力される記録信号につき、例えば時分割多重化して固有のヘッダー情報や拡張ファイルのヘッダー情報等を付加する。また信号処理回路５は、記録時において、記録信号を圧縮符号化し、さらには誤り訂正符号を付加する。信号処理回路５は、さらに変位測定部９に接続され、この変位測定部９から送信される受光信号の電圧値に応じて、光ディスク２の面ぶれ等に基づく変位を測定する。
【００２６】
信号処理回路５により復調され、誤り訂正された再生信号は、コンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１１を介して外部コンピュータ等に送出される。また、この再生信号は、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル機器に送出される。
【００２７】
信号処理回路５により復調された各種制御信号は、システムコントローラ８に出力される。システムコントローラ８は、この制御信号の中から、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいてフォーカストラックサーボ機構６を駆動する。
【００２８】
フォーカストラックサーボ機構６は、例えば位相補償フィルタ等で構成され、システムコントローラ８の制御の下、光学ヘッド４の備える対物レンズを光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動操作し、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行う。
【００２９】
また、アクセス機構７は、システムコントローラ８から供給される信号に基づいて、光学ヘッド４を光ディスク２の径方向に送り動作させ、またこの光学ヘッド４が光ディスク２の所定の記録トラック上に位置するように動作させる。このアクセス機構７には、さらにポテンショメータ１５が配設され、光学ヘッド４における径方向の移動量を検出する。
【００３０】
変位測定部９は、装着された光ディスク２の外周側面部２ｂに対して側方からレーザ光を照射し、このレーザ光が照射された外周側面部２ｂからの戻り光を受光する。また、この変位測定部９は、受光した戻り光量に応じて、光ディスク２の成形や装着等に伴って生じる、いわゆる面ぶれ等に基づく受光信号を生成する。この面ぶれは、光ディスク２の射出成形に伴う反りや、成形時の金型の歪み等によってディスク２表面に生じるうねり、更には記録再生装置における装着部との関係により、傾斜した状態で装着された場合に基づくものである。ちなみに、この光ディスク２における外周側面部２ｂは、光ディスク２の外周面のみならず、情報記録面２ａの外周領域や、光ディスク２についての内容を表示するための表示面の外周領域を含む場合もある。
【００３１】
装着部１０は、スピンドルモータに対して一体的に取り付けられるいわゆるディスクテーブル等である。この装着部１０の中央部には凸部が形成され、この凸部に対して光ディスク２の中央孔を嵌合させることにより、これを固定することができる。
【００３２】
次に、本発明を適用した変位測定部９について更に詳しく説明する。
【００３３】
この変位測定部９は、半導体レーザを支持するホルダ４３と、この半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光とする第１のコリメータレンズ４４と、この第１のコリメータレンズ４４を通過したレーザ光の光路中に配されたビームスプリッタ４５と、このビームスプリッタ４５を透過したレーザ光の光束を広げる凹レンズ４６と、凹レンズ４６を通過したレーザ光を平行光とする第２のコリメータレンズ４７と、光ディスク２の外周側面部２ｂからの戻り光を受光する受光素子５０とを備えている。
【００３４】
ホルダ４３には、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ７１が取り付けられている。この半導体レーザ７１は、半導体の再結合発光を利用した発光素子である。半導体レーザ７１から出射された拡散光束のレーザ光は、第１のコリメータレンズ４４に入射されて平行な光束とされた後にビームスプリッタ４５へ入射されることになる。
【００３５】
ビームスプリッタ４５は、図２に示すように、半導体レーザ７１から出射されたレーザ光を透過させて光ディスク２に導くとともに、光ディスク２から反射して戻ってくる戻り光を反射させて受光素子５０へと導く。なお、ビームスプリッタ４５は、半導体レーザ７１から出射されたレーザ光が偏光を有する場合に、偏光ビームスプリッタとして構成することにより、光ディスク２から反射して戻ってくる戻り光が半導体レーザ７１に戻るのを防止することができる。かかる場合には、第２のコリメータレンズ４７を通過したレーザ光の光路中に図示しない１／４波長板を配設することにより、通過するレーザ光にπ／２の位相差を与えるようにしてもよい。
【００３６】
このビームスプリッタ４５を透過した平行光であるレーザ光は、凹レンズ４６により拡散光束とされ、さらに第２のコリメータレンズ４７により平行光とされる。通常、この第２のコリメータレンズ４７は、出射する平行光の光束中心が、変位が生じていない光ディスク２における外周側面部２ｂに一致するように位置調整がなされている。また第２のコリメータレンズ４７は、出射する平行光が、ディスク２の情報記録面２ａと平行となるように調整されていてもよい。
【００３７】
ちなみに、凹レンズ４６並びに第２のコリメータレンズ４７の構成を省略することにより、ビームスプリッタ４５から出射されるレーザ光を拡大せずにそのまま光ディスク２へ照射してもよい。また、光ディスク２において想定される変位に基づき、上記凹レンズ４６並びに第２のコリメータレンズ４７を配設し、或いはこれを省略することにより、照射するレーザ光における光束の幅を自在に調整するようにしてもよい。
【００３８】
光ディスク２の外周側面部２ｂに対して側方から照射されたレーザ光は、この外周側面部２ｂで反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。
【００３９】
受光素子５０は、このビームスプリッタ４５を反射した戻り光を受光して光電変換し、受光信号として信号処理回路５に供給する。この受光素子５０は、例えば位置検出ダイオード（ＰＳＤ）で構成される。このＰＳＤは、受光面５０ａをＸ、Ｙ座標からなる２次元座標に分割し、戻り光のスポット位置を、戻り光量に基づいて２次元座標で表される受光信号に変換する素子である。
【００４０】
上述の構成からなる変位測定部９と、光ディスク２を装着する装着部１０の位置関係は、常時固定されている。このため、光ディスク２において何らかの変位がある場合には、変位測定部９から出力される受光信号は、全て光ディスク２の変位に基づくものとなる。
【００４１】
次に、本発明を適用した変位測定部９の動作について説明をする。
【００４２】
光ディスク２につき変位が生じていない場合には、例えば図３に示すように、第２のコリメータレンズ４７を通過した平行光のうち、光束中心付近を伝搬するレーザ光のみが外周側面部２ｂで反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。その結果、受光素子５０の受光面５０ａの中心にある位置Ａにおいて戻り光が検出されることになる。
【００４３】
また光ディスク２が例えば図４に示すように、外周側面部２ｂの一端が上方に反るような状態で変位している場合には、第２のコリメータレンズ４７を通過した平行光のうち、上方へ変位した外周側面部２ｂ付近を伝搬するレーザ光のみが反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。その結果、受光素子５０の受光面５０ａの中心より右側にある位置Ｂにおいて戻り光が検出されることになる。
【００４４】
また光ディスク２が例えば図５に示すように、外周側面部２ｂの一端が下方に反るような状態で変位している場合には、第２のコリメータレンズ４７を通過した平行光のうち、下方へ変位した外周側面部２ｂ付近を伝搬するレーザ光のみが反射され、第２のコリメータレンズ４７、凹レンズ４６を通過し、更にビームスプリッタ４５により反射される。その結果、受光素子５０の受光面５０ａの中心より左側にある位置Ｃにおいて戻り光が検出されることになる。
【００４５】
このように、光ディスク２における変位状態に応じて、外周側面部２ｂを反射した戻り光の受光素子５０における受光位置は異なってくる。例えば図６に示すように、受光素子５０における受光面５０ａは、光ディスク２につき変位が生じていない場合には、位置Ａにおいて光電変換される。また、外周側面部２ｂの一端が下方に反るような状態で変位している場合には、位置Ｃにおいて光電変換される。受光素子５０に光電変換されて生成された各受光信号は、信号処理回路５へと送信される。
【００４６】
図７は、かかる受光面５０ａにおける各受光位置Ａ〜Ｃに応じて光電変換されて生成された各受光信号の電圧値を示している。上述の如く位置Ａにおいて光電変換された場合において、受光信号の電圧値は０Ｖとなる。外周側面部２ｂの一端が上方に反るような状態で変位した結果、位置Ｂにおいて光電変換された場合には、受光信号の電圧値は、位置Ａからのずれ量に応じたプラスの電圧となる。一方、外周側面部２ｂの一端が下方に反るような状態で変位した結果、位置Ｃにおいて光電変換された場合には、受光信号の電圧値は、位置Ａからのずれ量に応じたマイナスの電圧となる。
【００４７】
信号処理回路５は、かかる受光信号の各電圧値並びに極性に基づいて、現在における光ディスク２の変位状態、装着状態等を容易に識別することが可能となる。
【００４８】
ちなみに、変位測定部９による光ディスク２の変位を測定する際に、システムコントローラ８による制御の下、スピンドルモータ３により光ディスク２を所定の速度で回転させることにより、受光信号の電圧値は、図８に示すように周期的に変化することになる。信号処理回路５は、このような受光信号における電圧値の変化に基づき、光ディスク２の変位量、変位の方向を容易に測定することができる。
【００４９】
即ち、この変位測定部９は、光ディスク２における変位を測定する際において、同時にこれを回転させることにより、かかる光ディスク２における変位を受光信号の電圧変化として捉えることができる。これにより、第２のコリメータレンズ４７から出射される平行光の光束中心が、上述の如く光ディスク２における外周側面部２ｂに一致するように位置調整がなされていなくても、かかる電圧変化に基づいて容易に光ディスク２の変位状態を識別することができる。特に第２のコリメータレンズ４７から出射される光束の調整精度は、時として厳しいスペックが求められる場合もあるが、当該変位測定部９ではかかる煩雑な操作を省略することができる点において有効である。
【００５０】
即ち、本発明を適用した変位測定部９は、装着された光ディスク２の外周側面部２ａに対して側方からレーザ光を照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を受光し、受光した戻り光量に応じて、上記光ディスク２の変位を測定する。
【００５１】
これにより、本発明を適用した変位測定装置では、レーザ干渉を利用することなく、受光した戻り光量を解析するのみで容易に変位状態を識別でき、干渉光学系を別途備える必要性もないため、装置全体の小型化を図ることができる。また本発明では、干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００５２】
また本発明を適用した変位測定装置は、従来の静電容量方式と比較して安定した測定を実現することができ、また従来の渦電流方式と比較して測定対象毎に必要となる煩雑な校正を省略できる分、労力の負担を大幅に軽減させることが可能となる。さらに、本発明を適用した変位測定装置は、光ディスク２の情報記録面２ａ等に接触することなく、非接触で測定できるため、情報記録面２ａ自体の損傷を防ぐことができる。
【００５３】
なお、本発明に係る変位測定装置を変位測定部９として搭載した光記録再生装置１は、情報記録面２ａに対する光学ヘッド４のフォーカス調整時において、測定した光ディスク２の変位量をフィードフォワード制御用の信号として用いるようにしてもよい。
【００５４】
図９は、かかるフィードフォワード制御を実現する光記録再生装置１に搭載された信号処理回路５を示している。信号処理回路５は、情報記録面２ａに対する光学ヘッド４の距離（ギャップ）を一定に制御するための制御目標値Ｐと、フォーカスエラー信号の電圧値とを比較して偏差を求める減算器５１と、記録、再生時においてギャップを一定に制御する第１の制御部５２と、変位検出部９から送信される受光信号の電圧値に基づき、情報記録面２ａにおいて同心円状に形成されたトラックの各半径につき、加算変位量ｎ１を演算する第２の制御部５３と、第１の制御部５２の出力と、第２の制御部５３との出力を加算して制御信号を生成する加算器５４とを備えている。
【００５５】
第１の制御部５２は、減算器５１から、制御目標値Ｐとフォーカスエラー信号の電圧値の偏差が入力される。この第１の制御部５２は、この入力された偏差に基づいてギャップ長を一定に制御するための制御信号Ｖｇを生成し、これを加算器５４へ出力することにより、いわゆるフィードバック制御を実現する。
【００５６】
第２の制御部５３は、変位測定部９から送信される受光信号の電圧値を先ず識別する。光ディスク２の変位は、通常外周に向かって増大するため、この受光信号の電圧値は、図１０に示すように、光ディスク２の半径で表される変位測定点が外周に移動するに従って増大する。
【００５７】
変位測定部９から出力される受光信号は、上述の如く光ディスク２における外周側面部２ｂの戻り光に基づくものであるため、外周側面部２ｂの半径Ｒｎに対応する電圧値αの受光信号を取得した第２の制御部５３は、半径Ｒｍにおける受光信号の電圧値βを以下の式（１）に基づき計算することができる。なお、この式（１）における計算では、受光信号の電圧値と変位測定点との関係が線形関係にあるものと擬制する。
β＝（Ｒｍ／Ｒｎ）×α ・・・・・・（１）
この半径Ｒｍを、光学ヘッド４が現時点において記録再生処理を実行しているトラックの半径とすることにより、当該トラックに基づく電圧値βを算出することが可能となる。かかる場合には、ポテンショメータ１５により光学ヘッド４における径方向の移動量を検出することにより、半径Ｒｍを求めてもよい。
【００５８】
第２の制御部５３は、求めた受光信号の電圧値βに基づいて加算変位量ｎ１を求める。この加算変位量ｎ１は、加算部５４において制御信号Ｖｇに加算され、光学ヘッドへ送信される制御信号となり、いわゆるフィードフォワード制御が実現されることになる。
【００５９】
即ち、第２の制御部５３は、受光信号の電圧値βが大きくなるにつれて、求める加算変位量ｎ１を大きくとるようにする。これにより、光学ヘッド４の位置が光ディスク２の外周へ近づくにつれて、光学ヘッド４のフォーカス量を大きくとることが可能となり、面ぶれ等に基づく光ディスク２の変位に対して光学ヘッド４を追従させることが可能となる。また、フィードフォワード制御により追従しきれない部分については、上述したフィードバックループにより除去することができるため、ギャップ長を常時一定の長さに制御することができる。
【００６０】
このため、記録再生装置１では、図１０に示すような変位測定点と受光信号の電圧値との関係を図示しないメモリに保存しておき、現時点において記録再生処理を実行しているトラックの半径に応じて、式（１）により電圧値βを求めることにより、光ディスク２上におけるいかなる位置においてもギャップ長を一定に制御することが可能となる。
【００６１】
ちなみに、上述した実施の形態では、一つの装置により光ディスク２に対する記録再生処理を実行する記録再生装置１を例にとり説明をしたが、かかる場合に限定されるものではなく、上述した記録処理のみ実行する記録装置、再生処理のみ実行する再生装置として構成してもよい。
【００６２】
即ち、この記録装置は、記録時において、装着された光ディスク２を回転させ、光ディスク２の外周側面部２ａに対して側方からレーザ光を照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を受光し、受光した戻り光量に応じて、光ディスク２の変位を測定する。また測定した変位に応じて情報記録面２ａに対するフォーカス調整を実行する。
【００６３】
これにより、本発明を適用した記録装置は、記録動作時において光ディスク２の変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスク２の変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッド４を随時追従させることができる。また、光ディスク２の変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００６４】
また、この再生装置は、再生時において、装着された光ディスク２を回転させ、光ディスク２の外周側面部２ａに対してレーザ光を照射し、上記レーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を受光し、受光した戻り光量に応じて、光ディスク２の変位を測定し、測定した変位に応じて情報記録面２ａに対するフォーカス調整を実行する。
【００６５】
これにより、本発明を適用した再生装置は、再生動作時において光ディスク２の変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスク２の変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッド４を随時追従させることができる。また、光ディスク２の変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００６６】
なお、上述した変位測定部９では、第２のコリメータレンズ４７から出射する平行光が、ディスク２の情報記録面２ａと平行となるように調整することにより、かかる平行光と外周面とが垂直となるため、反射する戻り光の光量が大きくなり、測定精度を向上させることが可能となる。
【００６７】
ちなみに本発明では、第２のコリメータレンズ４７から出射されるレーザ光は、光ディスク２の外周側面部２ｂに対して側方から出射されるものであれば、いかなる角度で照射されていてもよい。また本発明では、第２のコリメータレンズ４７から出射する平行光により形成される光スポットが、光ディスク２ｂにおける外周面を含んでいればよい。また、本発明では、かかるレーザ光を照射した外周側面部２ａからの戻り光を、いかなる角度から受光するようにしてもよい。
【００６８】
また、光ディスク２の変位量が小さい場合には、照射するレーザ光における光束の幅を狭めても対応できることから、凹レンズ４６並びに第２のコリメータレンズ４７の構成を省略することにより、装置全体の構成をさらに簡略化することもできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る変位測定装置及び方法は、装着された光ディスクに対して側方からレーザ光を光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、受光した戻り光の受光位置に応じて、光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する。
【００７１】
これにより、本発明を適用した変位測定装置及び方法は、レーザ干渉を利用することなく、受光した戻り光量を解析するのみで容易に変位状態を識別でき、干渉光学系を別途備える必要性もないため、装置全体の小型化を図ることができる。また本発明では、干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００７２】
以上詳細に説明したように、本発明に係る記録装置及び方法は、記録時において、装着された光ディスクを回転させ、光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、受光した戻り光の受光位置に応じて光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、係る測定した変位に応じて情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００７３】
これにより、本発明を適用した記録装置及び方法は、記録動作時において光ディスクの変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスクの変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッドを随時追従させることができる。また、光ディスクの変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【００７４】
以上詳細に説明したように、本発明に係る再生装置及び方法は、再生時において、装着された光ディスクを回転させ、光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、受光した戻り光量に応じて光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、係る測定した変位に応じて情報記録面に対するフォーカス調整を実行する。
【００７５】
これにより、本発明を適用した再生装置は、再生動作時において光ディスクの変位をリアルタイムに測定することが可能となり、またかかる光ディスクの変位に対してフィードフォワード方式に基づき光学ヘッドを随時追従させることができる。また、光ディスクの変位を測定する際に、レーザ干渉を利用する必要性がないため、装置全体の小型化を図ることも可能となり、さらに干渉光学系の煩雑な校正を割愛することができるため、コスト面においても有利性を担保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変位測定装置を変位測定部として搭載した光記録再生装置の構成図である。
【図２】本発明を適用した変位測定部の構成図である。
【図３】光ディスク２につき変位が生じていない場合における戻り光の検出例を示す図である。
【図４】外周側面部の一端が上方に反るような状態で変位している場合における戻り光の検出例を示す図である。
【図５】外周側面部の一端が下方に反るような状態で変位している場合における戻り光の検出例を示す図である。
【図６】受光素子の受光面において光電変換される各位置を示す図である。
【図７】受光面における各受光位置Ａ〜Ｃに応じて光電変換されて生成された各受光信号の電圧値を示す図である。
【図８】光ディスクの変位を測定する際に、光ディスクを所定の速度で回転させた場合における受光信号の電圧値の変化を示す図である。
【図９】フィードフォワード制御を実現する光記録再生装置に搭載された信号処理回路を示す図である。
【図１０】変位測定点と、受光信号の電圧値との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 光記録再生装置、２ 光ディスク、３ スピンドルモータ、４ 光学ヘッド、５ 信号処理回路５、フォーカストラックサーボ機構、７ アクセス機構、８ システムコントローラ、９ 変位測定部、１０ 装着部、４３ ホルダ、４４ 第１のコリメータレンズ、４５ ビームスプリッタ、４６ 凹レンズ、４７第２のコリメータレンズ、５０ 受光素子
Claims (12)
- 光ディスクを装着する装着手段と、
上記装着手段に装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、
上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、
上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段とを備えることを特徴とする変位測定装置。 - 上記照射手段は、平行な光束のレーザ光を上記光ディスクの外周側面部に対して照射することを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
- 装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、
上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、
上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定することを特徴とする変位測定方法。 - 平行な光束のレーザ光を上記光ディスクの外周側面部に対して照射することを特徴とする請求項３記載の変位測定方法。
- 光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録する記録装置において、
上記光ディスクを装着する装着手段と、
上記装着手段に装着された光ディスクを記録時に回転させる回転駆動手段と、
上記光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、
上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、
上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定する変位測定手段と、
上記変位測定手段により測定された変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行するフォーカス調整手段を備えることを特徴とする記録装置。 - 上記照射手段は、平行な光束のレーザ光を上記光ディスクの外周側面部に対して照射することを特徴とする請求項５記載の記録装置。
- 光ディスクの情報記録面に対して情報信号を記録する記録方法において、
記録時に装着された光ディスクを回転させ、
上記装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、
上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、
上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、
上記測定した変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行することを特徴とする記録方法。 - 平行な光束のレーザ光を上記光ディスクの外周側面部に対して照射することを特徴とする請求項７記載の記録方法。
- 光ディスクの情報記録面に記録されている情報信号を再生する再生装置において、
上記光ディスクを装着する装着手段と、
上記装着手段に装着された光ディスクを再生時に回転させる回転駆動手段と、
上記光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射する照射手段と、
上記レーザ光が照射された外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光する受光手段と、
上記受光手段により受光された戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに 伴う変位を測定する変位測定手段と、
上記変位測定手段により測定された変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行するフォーカス調整手段を備えることを特徴とする再生装置。 - 上記照射手段は、平行な光束のレーザ光を上記光ディスクの外周側面部に対して照射することを特徴とする請求項９記載の再生装置。
- 光ディスクの情報記録面に記録されている情報信号を再生する再生方法において、
記録時に装着された光ディスクを回転させ、
上記装着された光ディスクの外周側面部に対して側方からレーザ光を上記光ディスクの情報記録面に対して略平行に照射し、
上記レーザ光を照射した外周側面部からの戻り光を位置検出素子で受光し、
上記受光した戻り光の受光位置に応じて、上記光ディスクの面ぶれに伴う変位を測定し、
上記測定した変位に応じて、上記情報記録面に対するフォーカス調整を実行することを特徴とする再生方法。 - 平行な光束のレーザ光を上記光ディスクの外周側面部に対して照射することを特徴とする請求項１１記載の再生方法。
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