JP4204997B2

JP4204997B2 - チルト補償装置及びチルト補償方法とこれを用いる光記録再生装置

Info

Publication number: JP4204997B2
Application number: JP2004046266A
Authority: JP
Inventors: 俊之川崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2005235348A; US20050185535A1

Description

本発明は、光記録媒体（光ディスク）の記録再生装置におけるチルトサーボ制御において、特に、チルトエラーを補正するチルト補正手段を有するチルト補償装置及びチルト補償方法とこれを用いる光記録再生装置に関するものである。

近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、高輝度高精細大画面プロジェクタなどといった、ディスプレイの大画面高精細化及び低価格化が現実的になりつつある。ここ数年はさらにこれらの高精細ディスプレイが家庭に普及していき、またネットワークのブロードバンド化により、高精細映像のコンテンツが急速に普及していくものと予想される。こうした中、ＤＶＤのパッケージメディアが急速に普及してきたように、今後、高精細映像のコンテンツをＤＶＤ化するニーズが高まると考えられる。また、光ディスクドライブ市場の大部分を占めるパソコン搭載用光ディスクドライブにおいても、既存のＣＤ等の光ディスクと次世代大容量ＤＶＤに対応可能なコンボ・マルチドライブが求められると予想される。

こうした背景のもと、
・現行のＤＶＤのディスクメディアを製造しているインフラ（infrastructure）を共用でき、ディスク製造コストを抑えられるという、コンテンツ・メディア産業界の要望に応えられること。
・現行のＤＶＤを再生できる互換機能を容易に実現しうること。
・現行のＤＶＤと同様にカートリッジなしのディスク構造にすることが可能であり、ノート型ＰＣへの搭載に適し、かつ様々な光ディスクに対応できる薄型ドライブが容易に実現できること。
・現行のＤＶＤと同じ０.６ｍｍディスクの貼合わせ構造であるため、２層ディスクの実現が容易で大容量化しやすいこと。
・片面単層メディアで高精細映像のコンテンツを２時間記録できる容量２５ＧＢ以上であること。
といった以上のメリットを考慮した次世代大容量光ディスク規格を策定する必要がある。

現行のＤＶＤに代わる大容量光ディスク規格の候補として片面単層容量２７ＧＢを達成するＢlu-ray Ｄis c（以下、ＢＤという）が発表された。その後、ＢＤの競合規格としてＡＯＤ（Ａdvanced Ｏptical Ｄisc）が発表された。両規格とも、波長が４０５ｎｍの青色レーザーを利用するＤＶＤに代わる次世代大容量光ディスク候補の規格である。

ここで、ＢＤの概要について簡単に説明する。ＢＤは、波長４０５ｎｍの青紫色レーザーを用いて、ＣＤやＤＶＤと同じ直径１２ｃｍの相変化型光記録媒体の片面１層に最大２７ＧＢの映像データを繰り返し記録・再生することができる次世代大容量光ディスクのビデオレコーダー規格である。ＢＤでは、短波長の青紫色レーザーを用いるとともに、キーコンポーネントであるレーザー光を集光する対物レンズの開口数（ＮＡ）を０.８５とすることにより、光ビームのスポット径を微小化している。

また、対物レンズの高開口化に対応した光透過保護層厚０.１ｍｍの光ディスク構造を採用することで、光ディスクの傾きによる収差を低減し、読み取りエラーの低減や記録密度の向上を図っている。これにより、光ディスクの記録トラックピッチをＤＶＤの約半分の０.３２μｍに微細化し、光ディスク片面に最大２７ＧＢの高密度記録を実現している。

次に、ＡＯＤの概要について説明する。ＢＤに対する他方の規格であるＡＯＤの特徴は現行ＤＶＤ規格との技術的互換性にある。レーザー光を収束させる対物レンズの開口率を０.６５、光ディスク表面からの記録層までの距離（深さ）を０.６ｍｍとして、現行ＤＶＤと同一化している。

ＡＯＤは、高精細映像のコンテンツなどパッケージメディア向けの再生専用ディスクと、記録／再生用の書き換え形ディスク規格を提唱している。共に現行のＤＶＤと同じ、直径１２０ｍｍ、厚さ０.６ｍｍのディスクを２枚貼合わせた構造を採用する。光ピックアップの光学系と光ディスクの製造装置を現行ＤＶＤと共用でき、コストを抑えることができる。

ＤＶＤの記憶容量は１枚で約５〜１０ＧＢ程度だったが、ＡＯＤの容量は、再生専用が片面１層で１５ＧＢ、片面２層で３０ＧＢ、書き換え形ディスクが片面１層で２０ＧＢであり、２層で４０ＧＢの光ディスクの規格化も検討している。ファイルフォーマットはＵＤＦ（Ｕniversal Ｄisk Ｆormat）、データ転送レートは３６Ｍｂｐｓ、対物レンズの開口数は０.６５、再生信号処理はＰＲＭＬ（Ｐartial Ｒesponse Ｍaximum Ｌikelihood）で、変調方式は２／３変調、同規格案では、信号の読み取り用と書き込み用のレーザー光に波長の短い青色レーザーを利用し、高密度光ディスクに対応した信号処理技術と高密度化に適した相変化メディア技術を採用している。

ＢＤとＡＯＤを比較すると、ＡＯＤに対するＢＤのＮＡ（開口数）は０.８５、基板厚は０.１ｍｍであり、光ディスク表面に近い位置に半ば強引にレーザー光を収束させ極小スポット径を形成しており、これが容量差７ＧＢの違いを生じさせている。光学系もディスク構造も現行ＤＶＤとの互換性は乏しく、主流の２層光ディスクの場合、ＤＶＤやＡＯＤは貼合わせで済むが、ＢＤは片側から積層成形することになる。また、ＡＯＤは現行ＤＶＤと同じくカートリッジレスが前提であるが、ＢＤは記録層が浅く汚れ耐性が低いのでカートリッジ入りが前提である。

メディアメーカーや映画会社などコンテンツプロバイダがコスト増を懸念し（ただし、現行ＢＤはレコーダブル規格であって、ＲＯＭ規格は検討中であり、ＲＯＭ規格ではカートリッジレスになる可能性もある）、ＰＣ環境への対応を考えるとカートリッジ入りではノートＰＣへの搭載は不利になる。

一方、ＡＯＤは、片面単層記録ディスクで容量２０ＧＢであり、ＢＤに比べ７ＧＢも少ない。ということは、今後作られる映画などの高精細映像のコンテンツを１枚に収めることができず、この容量差は、次世代大容量光ディスクにとって致命的な欠点となる。

したがって、これらの次世代大容量光ディスクの両規格には共に一長一短があり、次世代大容量光ディスク規格としては不十分であり、ＢＤのＣＤ、ＤＶＤ互換性、ＡＯＤの容量を共に解決した新たな規格が必要となる。

また、対物レンズの開口数ＮＡとスポット径ω_０には、ω_０＝１.２２λ／ＮＡの関係があり（λ：光源の波長）、スポット径ω_０を小さくするには、波長λを小さくするか、開口数ＮＡを大きくする必要がある。ＢＤの場合は大容量化のために光源の波長を４０５ｎｍと短くし、ＮＡを０.８５とＤＶＤより大きくして、スポット径を小さくすることにより、片面単層２７ＧＢを達成している。

ＣＤ、ＤＶＤとの互換性とＰＣでの利用、特にノート型ＰＣでの使用を考慮する場合、ＡＯＤ規格が採用したように、対物レンズの開口数ＮＡを０.６５、基板厚さを０.６ｍｍとするのがよい。しかしながら、開口数が小さい分スポット径が大きくなり高密度化が難しくなる。ＡＯＤの場合はＰＲＭＬを用いて符号間干渉を許容し、スポット径を小さくしたのと同じ効果を狙っているが、２値記録であるために、片面単層２０ＧＢの容量しか達成できない。

この記録容量が低下した分は多値記録などの書き込み手法や信号処理により補う必要がある。多値記録にした場合、従来の２値記録と異なり、ＲＦ信号のレベルが変動すると、隣接レベル値の符号間干渉が大きくなり、エラー発生率が増加する。すなわち、ＲＦ信号のレベル変動に対するマージンが２値記録に対して少なくなる。

光ディスク装置では、対物レンズで小さく絞り込んだ光ビームによって、光ディスク上の微細な記録マークを走査し、反射光を検出し記録された情報を再生する。このとき、光ディスクの反り、面ぶれ、スピンドルの組み付け時の傾斜等、様々な理由により情報記録面が光ピックアップからの光に対して傾斜することとなる。このような場合には光ディスクに記録された情報を再生するための光ビームが、情報記録面に対して垂直に入射されないため、情報記録面に生じる光ビームのスポット径にはコマ収差が発生する。これはスポット形状が非対称になるばかりでなく、メインスポットの光量が低下し、ＲＦ信号のレベルが大きく変動し、多値記録においてはエラー発生率が増加し、記録情報の正確な読み取りが困難となる。

ＡＯＤのように、特にＤＶＤとの互換の目的で基板厚を０.６ｍｍと波長に対して大きくした場合、光ディスクのチルトに対するコマ収差発生量は特に大きく、光ディスクチルトに対するマージンが非常に厳しくなる。

そのため、大容量化、高密度化を図る次世代光ディスクにおいては、光ディスクチルトの補償機能が必要不可欠な技術となる。

特許文献１には、４軸アクチュエータ（以下、ＡＣＴという）によるチルト補償原理を示す。図９に示すように、対物レンズ（以下、ＯＬという）２は通常光ディスク５と平行に設置されており、４軸ＡＣＴ７のワイヤによって支持されている。このような状態で光ディスク５の記録面にフォーカシングし、スポット形状を観測すると図９上段の光ディスク５の一部分面に示すような円形のスポット形状となる。しかし光ディスクが図１０のように傾きチルト量が生じると、図１０上段の光ディスク５の一部分面に示すようにスポット形状は楕円となり、さらにコマ収差が発生し、照射光を集光させることができない。

そこで図１１に示すように、ＯＬ２を４軸ＡＣＴ７により傾け、光ディスク５とＯＬ２を平行にすれば、スポット形状は再び円形となり、光ディスク５のチルト量を補償することができる。４軸ＡＣＴ７は従来ＡＣＴの行っていたフォーカス，トラック制御の他に、ラジアルチルト，タンジェンシャルチルトの制御も行うことができる。

従来のチルト補償装置の概略構成図を示す図１２を用いて、さらに詳しくチルト補償システムを説明する。ＯＬ２下部にＯＬ２のチルト量を検出するためのＯＬチルトセンサ１０を配置する。ＯＬチルトセンサ１０は、ＯＬ２のチルト量を検出して電気信号に変換する。一方、光ディスク５側にも、例えばＬＤから出射された光源光が光ディスクで反射され２分割ＰＤで検出を行い、光ディスクが傾くと２分割ＰＤ（光検出器）の検出光の光量配分が変わることにより傾きを検出する光ディスクチルトセンサ１３を配置し、光ディスク５のチルト量を検出する。２つのチルトセンサの出力信号の差を取り、補償器９を介してＯＬＡＣＴ（対物レンズアクチュエータ）ドライバ１４に入力する。ＯＬＡＣＴドライバ１４は、そのチルトセンサの差信号に従ってＯＬＡＣＴ８を駆動する。

次に、本システムの動作について説明する。光ディスク挿入時には第１ＳＷ１１はサーボ引き込み回路１５に接続され、第２ＳＷ１２はオフとなっている。サーボ引き込み回路１５によってサーボ引き込み動作を行い、ＯＬ２のチルト量が「０」のタイミングで第１ＳＷ１１を補償器９側に接続し閉ループとし、ＯＬチルトサーボを駆動させる。次に第２ＳＷ１２を接続し、光ディスクチルトセンサ１３からの光ディスクチルト量の信号にＯＬチルト量を追従させる。

さらに特許文献２では、前述のような４軸ＡＣＴを用いたＯＬのチルト制御による光ディスクのチルト制御は、光ディスクの反り等に追従させるため、光ビームの光軸を光ディスクの面に垂直にするようにチルト制御を行っている。

また、特許文献３には、チルトサーボの駆動方法として、レンズチルトセンサの出力に従って、まずレンズチルトサーボを行う。その後、レンズ／ディスクの相対チルトセンサにより、相対チルトサーボを行うことが記載されている。特許文献４にも、チルトサーボの駆動方法として、チルトサーボを引き込む前に、レンズアクチュエータのフォーカス駆動手段で、対物レンズ保持体の位置をフォーカス方向のほぼ中央となるように駆動することが記載されている。

さらに特許文献５には、ＡＣＴのＯＬホルダにＯＬと光ディスクの相対チルトを検出するためのチルトセンサを配置し、このＯＬと光ディスクの相対チルト値からＯＬチルト駆動量を算出し、ＯＬチルト駆動量でＡＣＴを駆動させ、光ディスクのチルト補償する、光ディスク装置が記載されている。しかしながら、光学的な収差はＯＬのレンズ形状に依存しており、収差が最も小さくなるレンズ傾き角が、光ディスク傾き角と一致しない場合が多い。つまり、光ディスクとＯＬの光軸を直交に保ったとしても、収差を低減することができない場合もあることから、特に、光ディスクに対するＯＬホルダの傾き角度がｎ倍（ｎは１を除く所定の数）となるようなサーボ信号を演算するサーボ信号演算手段を有する光ディスク装置である。
特開２００２−２６０２６４号公報特開２００３−０１６６７７号公報特開２０００−１８７８６６号公報特開２０００−２７６７５６号公報特開平１１−１４４２８０号公報

しかしながら、前述したような、特許文献１，２に記載される４軸ＡＣＴによるチルト補償システムは、光ディスクのチルト量を検出し、そのチルト量に応じてＯＬを傾ける補償方法である。図１２に示すように、ＯＬチルトサーボの閉ループ内にあるセンサは、ＯＬチルトセンサ１０のみであり、光ディスクチルトセンサ１３側は閉ループではなく開ループ制御となる。したがって、光ディスクチルトセンサ１３とＯＬチルトセンサ１０にオフセットがある場合、その相対オフセットは全て制御誤差となる。補正しなければならない光ディスク５のチルト量の最大値を０.１ｄｅｇとし、ＯＬチルトサーボの閉ループゲインを４０ｄＢとしたとき、サーボ系において発生する制御誤差は０.８×１０^−５ｒａｄとなる。このように、サーボ系で発生する制御誤差は十分小さいにも関わらず、チルトセンサによって発生するオフセットは遙かに大きく、このチルトセンサによって発生するオフセットを小さくすることは、このラジアル，タンジェンシャルチルト補償システムにおいて重要な課題となる。

また、特許文献３，４のチルトサーボの引き込み方法には、引き込み手順などについて記述されているが、各チルトセンサは組み付け時などに調整しても必ず残留オフセットがあり、それらの値は制御しようとするチルト量に対して無視できないほど大きく、これらの解決手段については記述されていない。

さらに、特許文献５には、光ディスクに対するＯＬホルダの傾き角度がｎ倍（ｎは１を除く所定の数）となるようなサーボ信号を演算するサーボ信号演算手段を用いてＯＬチルトを制御する場合、チルト量の「０」点がどこかがわからないと、ｎ倍する信号、特にチルト量が小さいときに大きな制御誤差が発生する。すなわち、ＯＬと光ディスクの相対チルトセンサのオフセット量と、光ディスクチルトセンサのオフセット量がきちんと把握されるか、あるいは「０」に調整されていない状態で、ＯＬをチルト制御させて光ディスクチルト量を補償しようとした場合、例えば光ディスクチルト量の真の値が「０」であるにも関わらず、チルトセンサ出力値にオフセット量があるので、そのオフセット量をｎ倍した信号でＡＣＴを駆動させてしまう。この場合、ＡＣＴのチルト量は「０」のときに最適となるはずであるが、ｎ倍されたオフセット量を目標にフィードバックがかかるので、光ディスクチルト量を補償するどころかかえって悪化させてしまう結果となり、このようなＯＬをチルト制御させる光ディスクチルト補償装置においては、各チルトセンサ、ＡＣＴのオフセット量を正確に把握することが重要となるが、特許文献５にはそのチルト量の「０」点をどのように検出あるいは算出を行う点については記載されていない。

また、複数の光源波長に対応した、いわゆるコンボドライブ、スーパーコンボドライブ、マルチドライブなどに用いる光ピックアップは、通常１つの光ピックアップ（以下、ＰＵという）で、３波長用のスポット径を形成している。すなわち、各波長の光路に配置する光学部品の一部を共通化し、低コスト化を図っている。例えば図１３に示すように、ＯＬ（対物レンズ）２とそれをＦｏ（フォーカス）、Ｔｒ（トラック）方向に駆動するＯＬＡＣＴ（対物レンズアクチュエータ）８、１／４波長板４を共通化し、１／４波長板４から光源側の光路に配置する第１〜第３ＣＬ（コリメートレンズ）６ａ〜６ｃ、第１，第２ＢＳ（ビームスプリッタ）３ａ，３ｂ、第１〜第３ＬＤ（レーザーダイオード）１ａ〜１ｃなどを個別に光路に配置する。この場合、組み付け時には各波長の光で個別にスポット径が最良になるように共通部品及び個別部品を配置するので、各波長の光軸が互いに一致せず、光ディスクチルト量、ＯＬチルト量が「０」となる角度が各波長ごとにずれることになる。

そこで本発明は、前記従来技術の課題を解決することに指向するものであり、チルトセンサのチルトオフセット量をキャンセルする手法を提示することによって、光ディスクのチルト量によって発生するコマ収差を最小にするチルト補償装置及びチルト補償方法を実現し、このチルト補償装置及びチルト補償方法を用いて従来技術の問題点を解決した光ピックアップと、この光ピックアップを備えて情報記録及び情報再生を行うチルト補償装置及びチルト補償方法とこれを用いる光記録再生装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の請求項１に係るチルト補償装置は、光源からの出射光を光記録媒体の記録面上に集光照射する対物レンズと、対物レンズをチルト制御する対物レンズチルトアクチュエータと、対物レンズのチルト量を検出する対物レンズチルトセンサと、光記録媒体のチルト量を検出する光記録媒体チルトセンサと、対物レンズチルトセンサからのチルト量と光記録媒体チルトセンサからのチルト量から対物レンズと光記録媒体の相対チルト量を算出する演算手段と、各チルトセンサに発生するチルトオフセット量を記憶する記憶手段と、チルトオフセット量をもとに光ピックアップのチルトオフセット量を調整する手段とを備え、記憶手段が、対物レンズチルトセンサによって発生する対物レンズのチルトオフセット量、光記録媒体チルトセンサによって発生する光記録媒体のチルトオフセット量、及び対物レンズチルトアクチュエータのチルトオフセット量を個別に記憶することを特徴とする。

また、請求項２に記載されたチルト補償装置は、請求項１のチルト補償装置において、対物レンズチルトアクチュエータは、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の２方向にチルト制御できる対物レンズチルトアクチュエータであり、また、対物レンズのチルト量を検出する対物レンズチルトセンサ及び光記録媒体のチルト量を検出する光記録媒体チルトセンサは共に、ラジアル方向とタンジェンシャル方向で個別にチルト量を検出できるチルトセンサであり、各チルトセンサのチルトオフセット量をラジアル方向とタンジェンシャル方向で共に、かつ個別に記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項３〜５に記載されたチルト補償装置は、請求項１，２のチルト補償装置において、各チルトセンサのチルトオフセット量を個別に記憶する記憶手段を、光記録媒体の記録面上に集光照射する複数の波長の出射光を出力する光源における光源の各波長ごとに個別に備えたこと、または、各チルトセンサのチルトオフセット量を個別に記憶する記憶手段を、光記録媒体の記録面上に集光照射する３波長の出射光を出力する光源における光源の各波長ごとに個別に備えたこと、さらに、各チルトセンサのチルトオフセット量を記憶した記憶手段により、記憶手段の各波長ごとに記憶した各チルトセンサのチルトオフセット量を使用する波長に応じて選択する信号切り替え手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項６に記載されたチルト補償方法は、光記録媒体を回転させるスピンドルの回転軸を法線とした面内で回転する基準光記録媒体に対して光ピックアップ基準面を平行とするように光ピックアップのチルト調整をして、調整後の光ピックアップにおいて検出したチルト量の信号からチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、光ピックアップの動作時にチルトオフセット量によってチルト量を調整するチルト補償方法であって、調整後の光ピックアップから出射の光源光によるスポット径を観測して、対物レンズチルトアクチュエータに印加の電圧または電流の駆動信号により対物レンズをチルト制御し、スポット径のコマ収差が最小となったときの対物レンズチルトアクチュエータに印加した駆動信号をチルトオフセット量として記憶手段に記憶し、動作時の対物レンズのチルト制御に対物レンズチルトアクチュエータの駆動信号から記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算して、対物レンズのチルト制御を調整することを特徴とする。

また、請求項７，８に記載されたチルト補償方法は、請求項６のチルト補償方法において、調整後の光ピックアップに搭載した対物レンズチルトセンサから出力のチルト量によりチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、光ピックアップの動作時には対物レンズチルトセンサのチルト量から記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算してチルト量を調整すること、また調整後の光ピックアップに搭載した光記録媒体チルトセンサから出力のチルト量によりチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、光ピックアップの動作時に光記録媒体チルトセンサのチルト量から記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算して光記録媒体チルト量を調整することを特徴とする。

また、請求項９に記載されたチルト補償方法は、請求項７のチルト補償方法において、調整後の光ピックアップから出射の光源光によるスポット径を観測してスポット径のコマ収差を最小とするために、対物レンズチルトアクチュエータに電圧または電流の駆動信号を印加して対物レンズをチルト制御し、スポット径のコマ収差が最小となったとき光記録媒体チルトセンサから出力のチルト量によりチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、光ピックアップの動作時に光記録媒体チルトセンサのチルト量から記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算して光記録媒体チルト量を調整することを特徴とする。

また、請求項１０に記載された光記録再生装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチルト補償装置を備え、光源からの出射光を光記録媒体の記録面上に集光照射することにより情報の記録または消去を行うと共に、光記録媒体からの透過光あるいは反射光を受光素子で検出するか、または信号検出光学系内で集束した集束光を受光素子で検出することにより情報を再生することを特徴とする。

前記のチルト補償装置及びチルト補償方法とこれを用いる光記録再生装置によれば、各チルト量の信号のオフセットエラーで発生するチルト制御誤差を軽減して、高精度なチルトサーボによるチルト補償する装置及び方法が実現でき、コマ収差を抑えた高品位なスポット径を光記録媒体（光ディスク）上に形成できる。

以上説明したように、本発明によれば、各チルト信号のオフセットエラーによって発生するチルト制御誤差を著しく軽減することができ、高精度なチルトサーボによるチルト補償装置及びチルト補償方法が実現でき、これによって、コマ収差を極限まで抑えた高品位なビームスポットを光ディスク盤面に形成でき、さらに読み出しエラーの少ない、書き込み品質のよい良好な光ピックアップ並びに当該光ピックアップを備えて情報記録及び情報再生を行う光記録再生装置を実現できるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態１における光ディスクチルト補償装置の概略を示す構成図である。ここで、前記従来例を示す図１２において説明した構成要件に対応し同等の機能のものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。

図１に示す光ディスクチルト補償装置において、ＯＬ２下部にＯＬ２のチルト量を検出するためのＯＬチルトセンサ１０を配置する。このＯＬチルトセンサ１０は、ＯＬ２のチルト量を検出して電気信号に変換する。一方、光ディスク５側にも光ディスクチルトセンサ１３を配置し、光ディスク５のチルト量を検出する。

各チルトセンサにはオフセット調整のためのオフセット調整器１６があり、予め求めたチルトオフセット量に基づいてオフセットを調整する。演算器１８により、２つのオフセット調整されたチルト量の信号の差を取り、補償器９を介してＯＬＡＣＴドライバ１４に入力する。ＯＬＡＣＴドライバ１４は、そのチルトセンサの差信号に従ってＯＬＡＣＴ８を駆動する。その際ＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量は予めＯＬＡＣＴ８に応じてオフセット記憶手段１７に記憶されたチルトオフセット量に基づいてオフセット調整された駆動電圧によりＯＬＡＣＴ８を駆動する。

次に、オフセット記憶手段１７に予め求めておくチルトオフセット量を求める一例を説明する。まず、光ディスクチルトセンサ１３について説明する。チルト量がほぼないフラットな面を持つチルト基準光ディスクをスピンドルに取り付け、オートコリメータ等のチルト測定器でチルト基準光ディスクのチルトを測定し、そのチルト値をチルト「０」の基準値とする。その状態で光ディスクチルトセンサ１３から出力されるチルト量を、光ディスクチルトセンサ１３のチルトオフセット量として記憶する。またラジアル方向，タンジェンシャル方向を個別に記憶してもよい。また、そのチルトセンサ出力値を「０」とするように、光ディスクチルトセンサ１３の傾きを調整してもよい。その場合は、調整後に残留するチルトセンサの出力値を光ディスクチルトセンサのチルトオフセット量として記憶する。

次に、ＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量の求める一例を説明する。光ディスクチルトセンサ１３の調整時と同様に、チルト量がほぼないフラットな面を持つチルト基準光ディスクをスピンドルに取り付け、ＯＬＡＣＴ８をフォーカス方向に駆動させ、光ディスク記録面にスポット径を形成させる。スポット測定器などの集光スポットが観測できる測定器を用いて、光ディスク記録面に集光しているスポット形状を観測する。この状態でＯＬＡＣＴ８のチルト軸をラジアル方向、タンジェンシャル方向に駆動させ、チルト量によって発生する集光スポットのコマ収差を最小にするＯＬＡＣＴ８のチルト軸駆動電圧または電流を求め、この電圧値あるいは電流値などのチルト量に換算できる電気物理量をＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量として記録する。

また、その状態でＯＬチルトセンサ１０から出力されるチルト量を、ＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量として記憶する。ラジアル方向とタンジェンシャル方向を個別に記憶してもよい。また、そのチルトセンサの出力値を「０」とするように、ＯＬチルトセンサ１０の傾きを調整してもよい。その場合は、調整後に残留するチルトセンサの出力値をＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量として記憶する。ＯＬチルトセンサ１０側のオフセット調整は、信号品質評価など、ＲＦ信号が最大になる点やＪitterが最小となる点での検出信号を用いて調整し、求めることもできる。

次に、本実施の形態１におけるチルト補償装置の動作について説明する。初期状態では第１ＳＷ１１はサーボ引き込み回路１５に接続され、第２ＳＷ１２はオフとなっている。光ディスク５がドライブ（図示せず）に挿入されスピンドルにより回転すると、光ディスクチルトセンサ１３から光ディスクチルト量の信号が出力される。オフセット記憶手段１７には予め求めておいたチルトセンサのチルトオフセット量を用いて、減算することによってオフセット調整器１６で光ディスクチルト量の信号のチルトオフセット量をキャンセルする。このようにしてオフセット調整された光ディスクチルト量の信号は、そのチルトオフセット量が「０」となった信号となる。

サーボの引き込み時は、サーボ引き込み回路１５によってサーボ引き込み動作を行い、ＯＬチルト量が「０」のタイミングで第１ＳＷ１１を補償器９側に接続し閉ループとし、ＯＬチルトサーボを駆動させる。次に、第２ＳＷ１２を接続し、光ディスクチルトセンサ１３からの光ディスクチルト量の信号にＯＬチルト量を追従させる。

また、図１に示すチルト補償装置において、光ディスクチルトセンサ１３、ＯＬチルトセンサ１０の各チルトセンサで発生するチルトオフセット量を記憶する記憶手段として、ＯＬチルトセンサ１０によって発生するＯＬチルトセンサのチルトオフセット量、光ディスクチルトセンサ１３によって発生する光ディスクチルトセンサのチルトオフセット量を個別に記憶し、また、ＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量に対しても、各チルトセンサのオフセット記憶手段とは別に記憶する記憶手段を有する。したがって、図１に示す各ブロックにおいて個別に発生するチルトオフセット量を個別に調整することができる。

さらに、ＯＬＡＣＴ８は、ラジアル方向，タンジェンシャル方向の２方向にチルト制御することができるＯＬＡＣＴ８であり、ラジアル方向とタンジェンシャル方向に対して個別に行うオフセット調整器１６を具備している。また、このＯＬ２のチルト量を検出するためのＯＬチルトセンサ１０、及び光ディスク５のチルト量を検出するための光ディスクチルトセンサ１３においても、共にラジアル方向、タンジェンシャル方向を個別にそのチルト量を検出できるチルトセンサである。各チルトセンサのチルトオフセット量をラジアル方向のチルトオフセット量、タンジェンシャル方向のチルトオフセット量を共に、かつ個別に記憶する記憶手段を具備する。ラジアル方向，タンジェンシャル方向を独立に各チルトセンサのチルトオフセット量とＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量を調整することができる。

図２は本発明の実施の形態２における光ディスクチルト補償装置の概略を示す構成図である。図２に示す光ディスクチルト補償装置において、ＯＬ２下部にＯＬ２のチルト量を検出するためのＯＬチルトセンサ１０を配置する。このＯＬチルトセンサ１０は、ＯＬ２のチルト量を検出して電気信号に変換する。一方、光ディスク５側にも光ディスクチルトセンサ１３を配置し、光ディスク５のチルト量を検出する。

次に、本実施の形態２におけるチルト補償装置の動作について説明する。初期状態では第１ＳＷ１１はサーボ引き込み回路１５に接続され、第２ＳＷ１２はオフとなっている。光ディスク５がドライブ（図示せず）に挿入されスピンドルにより回転すると、光ディスクチルトセンサ１３から光ディスクチルト量の信号が出力される。オフセット記憶手段１７には予め求めておいたチルトセンサのチルトオフセット量を用いて、減算することによってオフセット調整器１６で光ディスクチルト量の信号のチルトオフセット量をキャンセルする。オフセット記憶手段１７は各波長に応じて個別にチルトオフセット量を記憶しており、その記憶された複数のチルトオフセット量から最適な値を選択し、オフセット調整器１６によりオフセット調整する。このようにしてオフセット調整された光ディスクチルト量の信号は、そのチルトオフセット量が「０」となった信号となる。このようにしてオフセット調整された光ディスクチルト量の信号は、そのチルトオフセット量が「０」となった信号となる。

サーボの引き込み時は、サーボ引き込み回路１５によってサーボ引き込み動作を行い、ＯＬチルト量が「０」のタイミングで第１ＳＷ１１を補償器９側に接続し閉ループとし、ＯＬチルトサーボを駆動させる。次に、第２ＳＷ１２を接続し、光ディスクチルトセンサ１３からの光ディスクチルト量の信号にＯＬチルト量を追従させる。ＯＬチルトセンサ１０側のオフセット調整は、信号品質評価など、ＲＦ信号が最大になる点やＪitterが最小となる点での検出信号を用いて調整し、求めることができる。

また、図２に示すチルト補償装置において、各チルトセンサのチルトオフセット量を個別に記憶する記憶手段を、光源の波長ごとに複数具備しているので、各波長において光軸が垂直になっていない場合など、オフセット量が異なっても、各波長ごとに最適なチルトオフセット量を選択し、調整することができる。

例えば、複数の波長として特にＣＤ用光源（波長λ＝７８５ｎｍ）、ＤＶＤ用光源（波長λ＝６６０ｎｍ）、ＢＤ用光源（波長λ＝４０５ｎｍ）の３波長を想定して、３つの波長でそれぞれ各チルトセンサのチルトオフセット量を記憶するオフセット記憶手段１７を具備している。光ディスク５がドライブに挿入され、光ディスクの種類を判別した後に、その光ディスクがＣＤであった場合は、ＣＤ光源用のオフセット電圧でオフセット調整器１６によりチルトオフセット量を調整する。図２では光ディスクチルトセンサ１３に３つの波長のλ１〜λ３オフセット記憶手段１７ａ〜１７ｃが具備されているが、ＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量に対するオフセット記憶手段や、ＯＬＡＣＴ８のチルト駆動信号のチルトオフセット量に対するオフセット記憶手段にも複数の波長のチルトオフセット量を記憶するオフセット記憶手段を具備していてもよい。

さらに、オフセット記憶手段１７の出力に信号切り替え器１９が設置してある。各波長の光源使用時に、これらの波長に対応するチルトオフセット量をオフセット調整端子を介してオフセット調整器１６に入力するとき、信号切り替え器１９により対応するオフセット記憶手段１７ａ〜１７ｃに接続するようになっている。

図３は本発明の実施の形態３における光ディスクチルト補償装置の概略を示す構成図である。図３に示す光ディスクチルト補償装置において、ＯＬ２下部にＯＬ２のチルトを検出するためのＯＬチルトセンサ１０を配置する。ＯＬチルトセンサ１０は、ＯＬのチルト量を検出し、電気信号に変換する。一方、光ディスク５側にも光ディスクチルトセンサ１３を配置し、光ディスク５のチルト量を検出する。

各チルトセンサにはオフセット調整のためのオフセット調整器１６があり、予め求めたチルトオフセット量に基づいてオフセットを調整する。演算器１８により、２つのオフセット調整されたチルト量の信号差を取り、補償器９を介してＯＬＡＣＴドライバ１４に入力する。ＯＬＡＣＴドライバ１４は、そのチルトセンサの差信号に従ってＯＬＡＣＴ８を駆動する。その際ＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量は予めＯＬＡＣＴ８に応じてオフセット記憶手段１７に記憶されたチルトオフセット量に基づいてオフセット調整された駆動電圧によりＯＬＡＣＴ８を駆動する。

次に、本実施の形態３におけるチルト補償装置の動作について説明する。初期状態では第１ＳＷ１１はサーボ引き込み回路１５に接続され、第２ＳＷ１２はオフとなっている。光ディスク５がドライブ（図示せず）に挿入されスピンドルにより回転すると、光ディスクチルトセンサ１３から光ディスクチルト量の信号が出力される。オフセット記憶手段１７には予め求めておいたチルトセンサのチルトオフセット量を用いてオフセット調整器で光ディスクチルト量の信号のチルトオフセット量をキャンセルする。このようにしてオフセット調整された光ディスクチルト量の信号は、そのチルトオフセット量が「０」となった信号となる。

サーボの引き込み時は、サーボ引き込み回路１５によってサーボ引き込み動作を行い、ＯＬチルト量が「０」のタイミングで第１ＳＷ１１を補償器９側に接続し閉ループとし、ＯＬチルトサーボを駆動させる。次に第２ＳＷ１２を接続し、光ディスクチルトセンサ１３からの光ディスクチルト量の信号にＯＬチルト量を追従させる。ＯＬチルトセンサ８側のオフセット調整は、信号品質評価など、ＲＦ信号が最大になる点やＪitterが最小となる点での検出信号を用いて調整し、求めることができる。

次に、光ディスクチルトセンサのチルトオフセットの調整方法について説明する。図４にはチルトオフセット調整の概念図、図５にはチルトオフセット調整のフローチャートを示す。まず、各波長に対するＰＵ（光ピックアップ）組み付け及び光軸調整は、全ての波長でＰＵ基準面ｂを基準として行う。こうすることにより、図４に示すＰＵ基準面ｂに対する光軸ｄの角度は、各波長間でばらつきが最小となる。

図５に示すチルトオフセット調整のフローチャートのように、まず基準となる光ディスクにチルト量のない基準光ディスク５’をスピンドルに取り付ける。スピンドルを回転させながらオートコリメータなどを用いて、基準光ディスク５’の面ａとＰＵ基準面ｂが平行になるようにＰＵ基準面ｂを調整する（Ｓ１）。調整終了後に光ディスクチルトセンサ１３の出力値を検出し、その検出値を光ディスクチルトセンサ１３のチルトオフセット量としてオフセット記憶手段に記憶させる（Ｓ２）。この記録された基準光ディスク５’のチルトオフセット量を用いて、動作時すなわち光ディスクのチルト検出時には記憶手段に記憶された光ディスクチルトセンサ１３のチルトオフセット量をチルトセンサの出力値から引くことにより光ディスクチルト量とするようにオフセット調整する。

また、ＯＬＡＣＴ８のチルトオフセットの調整方法について説明する。光ディスクチルトセンサのチルトオフセット調整後、各波長において、ＰＵを駆動させてフォーカスサーボをかけチルト制御し（Ｓ３）、基準光ディスク盤面の光ピックアップから出射される光源光によるスポット径を観測する（Ｓ４）。ＯＬＡＣＴ８のチルト軸を駆動させて（Ｓ５）、コマ収差が最小となる位置で（Ｓ５のＹｅｓ）ＯＬＡＣＴ８のチルト制御を停止させる。そのときＯＬＡＣＴ８に印加しているＯＬＡＣＴ８の駆動電圧または電流値をＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量としてオフセット記憶手段に記憶させる（Ｓ６）。動作時すなわちＯＬのチルト制御駆動時には記憶手段に記憶されたＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量をＯＬＡＣＴ駆動信号から引くことによりＯＬＡＣＴ８のチルト制御の駆動信号とするようにオフセット調整する。

さらに、ＯＬチルトセンサのチルトオフセットの調整方法について説明する。光ディスクチルトセンサ１３のチルトオフセット調整後、各波長において、ＰＵを駆動させてフォーカスサーボをかけ（Ｓ３）、基準光ディスク盤面の光ピックアップから出射される光源光によるスポット径を観測する（Ｓ４）。ＯＬＡＣＴ８のチルト軸を駆動させ、コマ収差が最小となる位置でＯＬＡＣＴ８のチルト制御を停止させる。そのときのＯＬチルトセンサ１０の出力値を検出し、その検出値をＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量としてオフセット記憶手段に記憶させる（Ｓ７）。この記録されたＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量を用いて、動作時すなわちＯＬチルト量の検出時には記憶手段に記憶されたＯＬチルトセンサ１０のチルトオフセット量をチルトセンサ出力値から減算することによりＯＬチルト量とするようにオフセット調整する。

以上のようにチルト調整により求めた各チルトセンサに発生するチルトオフセット量を図３に示すオフセット記憶手段１７に記憶して、ＰＵを駆動する際には記憶したチルトオフセット量を用いてチルト調整し、コマ収差の少ないスポット径を形成できる。

また、図６は前述した各実施の形態１〜３で説明した光ディスクチルト補償装置の具体的な構成例を示す図である。光ディスクチルト補償装置では、各ブロックをアナログ回路あるいはデジタル回路を用いて構成しても実現可能であるが、図６に示すように、装置の大半の部分をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）により構築することも可能である。ＤＳＰのプログラムにより前述の装置動作を簡便に実現することができる。ＤＳＰには各チルトセンサからの検出信号を入力し、ＤＳＰ内で各チルトセンサ（ＯＬチルトセンサ１０，光ディスクチルトセンサ１３）とＯＬＡＣＴ８のチルトオフセット量を調整し、ＯＬＡＣＴ８の駆動信号を作成する。

図７にはチルト補償装置を構成するＤＳＰで行う作業のブロック図を示す。この図７に示すように、図１に示したブロックの構成と同様のブロックの機能をソフト的に構成することができる。

図８は本発明の実施の形態４における光記録再生装置である情報記録再生装置の概略構成を示す透過斜視図である。図８に示すように、情報記録再生装置２０は、光ディスク５に対して光ピックアップ２１を用いて情報の記録，再生，消去の少なくともいずれか１以上を行う装置である。本実施の形態４において、光ディスク５は、保護ケースのカートリッジ２５内に格納されている。光ディスク５はカートリッジ２５ごと、挿入口２２から情報記録再生装置２０に矢印「ディスク挿入」方向へ挿入セットされて、スピンドルモータ２３により回転駆動され、光ピックアップ２１により情報の記録や再生、あるいは消去が行われる。なお、光ディスク５はカートリッジ２５内に格納している必要はなく裸の状態であってもよい。

本実施の形態４の情報記録再生装置は、前述した実施の形態１〜３の光ディスクのチルト補償装置を備え、光源からの出射光を光ディスク５の記録面上に集光照射して情報の記録あるいは消去を行うと共に、光ディスクからの透過光あるいは反射光を受光素子で検出、または信号検出光学系内で集束させた集束光を受光素子で検出して情報の再生を行う。前述したようなチルト補償装置を搭載することにより、コマ収差を極限まで抑え高品位なビームスポットを光ディスク盤面に形成でき、読み出しエラーの少ない、書き込み品質の良好な光ピックアップと、この光ピックアップを備えた情報記録再生装置を実現できる。

本発明に係るチルト補償装置及びチルト補償方法とこれを用いる光記録再生装置は、光ディスクチルト量のオフセットエラーにより生じるチルト制御誤差を軽減し、ＯＬチルトサーボによるチルト補償装置及び方法が可能となり、コマ収差を極限まで抑えた高品位なビームスポットを光ディスク盤面に形成でき、読み出しエラーの少ない書き込み品質を良好とする光ディスクの記録再生装置のチルトサーボ制御において、チルトエラーを補正する装置及び方法とこれを用いた光記録再生装置等に有用である。

本発明の実施の形態１における光ディスクチルト補償装置の概略を示す構成図本発明の実施の形態２における光ディスクチルト補償装置の概略を示す構成図本発明の実施の形態３における光ディスクチルト補償装置の概略を示す構成図チルトオフセット調整の概念図チルトオフセット調整のフローチャートを示す図各実施の形態１〜３で説明した光ディスクチルト補償装置の具体的な構成例を示す図チルト補償装置を構成するＤＳＰで行う作業のブロック図本発明の実施の形態４における光記録再生装置である情報記録再生装置の概略構成を示す透過斜視図従来のチルト駆動する正常時のＯＬと４軸ＡＣＴの配置と光ディスク上のスポット径を示す図従来のチルト駆動する異常時のＯＬと４軸ＡＣＴの配置と光ディスク上のスポット径を示す図従来のチルト駆動する補償時のＯＬと４軸ＡＣＴの配置と光ディスク上のスポット径を示す図従来のチルト補償装置の概略を示す構成図３波長用のスポット径を形成する各波長の光路に光学部品を配置した光ピックアップの概略構成を示す図

符号の説明

１ＬＤ（レーザーダイオード）
２ＯＬ（対物レンズ）
３ＢＳ（ビームスプリッタ）
４１／４波長板
５光ディスク（光記録媒体）
５’ 基準光ディスク
６ＣＬ（コリメートレンズ）
７４軸ＡＣＴ（アクチュエータ）
８ＯＬＡＣＴ（対物レンズアクチュエータ）
９補償器
１０ＯＬチルトセンサ
１１第１ＳＷ
１２第２ＳＷ
１３光ディスクチルトセンサ
１４ＯＬＡＣＴドライバ
１５サーボ引き込み回路
１６オフセット調整器
１７オフセット記憶手段
１７ａ〜１７ｃ λ１〜λ３オフセット記憶手段
１８演算器
１９信号切り替え器
２０情報記録再生装置
２１光ピックアップ
２２挿入口
２３スピンドルモータ
２４キャリッジ
２５カートリッジ

Claims

光源からの出射光を光記録媒体の記録面上に集光照射する対物レンズと、前記対物レンズをチルト制御する対物レンズチルトアクチュエータと、前記対物レンズのチルト量を検出する対物レンズチルトセンサと、前記光記録媒体のチルト量を検出する光記録媒体チルトセンサと、前記対物レンズチルトセンサからのチルト量と前記光記録媒体チルトセンサからのチルト量から前記対物レンズと前記光記録媒体の相対チルト量を算出する演算手段と、各チルトセンサに発生するチルトオフセット量を記憶する記憶手段と、前記チルトオフセット量をもとに光ピックアップのチルトオフセット量を調整する手段とを備え、
前記記憶手段が、前記対物レンズチルトセンサによって発生する対物レンズのチルトオフセット量、前記光記録媒体チルトセンサによって発生する光記録媒体のチルトオフセット量、及び前記対物レンズチルトアクチュエータのチルトオフセット量を個別に記憶することを特徴とするチルト補償装置。
前記対物レンズチルトアクチュエータは、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の２方向にチルト制御できる対物レンズチルトアクチュエータであり、また、対物レンズのチルト量を検出する対物レンズチルトセンサ及び光記録媒体のチルト量を検出する光記録媒体チルトセンサは共に、ラジアル方向とタンジェンシャル方向で個別にチルト量を検出できるチルトセンサであり、前記各チルトセンサのチルトオフセット量をラジアル方向とタンジェンシャル方向で共に、かつ個別に記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のチルト補償装置。
前記各チルトセンサのチルトオフセット量を個別に記憶する記憶手段を、光記録媒体の記録面上に集光照射する複数の波長の出射光を出力する光源における前記光源の各波長ごとに個別に備えたことを特徴とする請求項１または２記載のチルト補償装置。
前記各チルトセンサのチルトオフセット量を個別に記憶する記憶手段を、光記録媒体の記録面上に集光照射する３波長の出射光を出力する光源における前記光源の各波長ごとに個別に備えたことを特徴とする請求項１または２記載のチルト補償装置。
前記各チルトセンサのチルトオフセット量を記憶した記憶手段により、前記記憶手段の各波長ごとに記憶した各チルトセンサのチルトオフセット量を使用する波長に応じて選択する信号切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項３または４記載のチルト補償装置。
光記録媒体を回転させるスピンドルの回転軸を法線とした面内で回転する基準光記録媒体に対して光ピックアップ基準面を平行とするように光ピックアップのチルト調整をして、調整後の前記光ピックアップにおいて検出したチルト量の信号からチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、前記光ピックアップの動作時に前記チルトオフセット量によってチルト量を調整するチルト補償方法であって、
調整後の前記光ピックアップから出射の光源光によるスポット径を観測して、対物レンズチルトアクチュエータに印加の電圧または電流の駆動信号により対物レンズをチルト制御し、前記スポット径のコマ収差が最小となったときの前記対物レンズチルトアクチュエータに印加した前記駆動信号をチルトオフセット量として記憶手段に記憶し、動作時の対物レンズのチルト制御に前記対物レンズチルトアクチュエータの駆動信号から前記記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算して、対物レンズのチルト制御を調整することを特徴とするチルト補償方法。
調整後の前記光ピックアップに搭載した対物レンズチルトセンサから出力のチルト量によりチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、前記光ピックアップの動作時には前記対物レンズチルトセンサのチルト量から前記記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算してチルト量を調整することを特徴とする請求項６記載のチルト補償方法。
調整後の前記光ピックアップに搭載した光記録媒体チルトセンサから出力のチルト量によりチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、前記光ピックアップの動作時に前記光記録媒体チルトセンサのチルト量から前記記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算して光記録媒体チルト量を調整することを特徴とする請求項６記載のチルト補償方法。
調整後の前記光ピックアップから出射の光源光によるスポット径を観測して前記スポット径のコマ収差を最小とするために、対物レンズチルトアクチュエータに電圧または電流の駆動信号を印加して対物レンズをチルト制御し、前記スポット径のコマ収差が最小となったとき光記録媒体チルトセンサから出力のチルト量によりチルトオフセット量を求めて記憶手段に記憶し、前記光ピックアップの動作時に前記光記録媒体チルトセンサのチルト量から前記記憶手段に記憶したチルトオフセット量を減算して光記録媒体チルト量を調整することを特徴とする請求項７記載のチルト補償方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光記録媒体チルト補償装置を備え、光源からの出射光を光記録媒体の記録面上に集光照射することにより情報の記録または消去を行うと共に、前記光記録媒体からの透過光あるいは反射光を受光素子で検出するか、または信号検出光学系内で集束した集束光を受光素子で検出することにより情報を再生することを特徴とする光記録再生装置。