JP4487203B2 - ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体駆動装置に関し、特にディスク状記録媒体を駆動するディスク装置に関する。

記録媒体駆動装置では、記録媒体上に記録されているデータを読み出し、または、新たなデータを記録媒体上に書き込むために、記録媒体との間で接触もしくは非接触によるアクセスが行われる。例えば、光学式の記録媒体である光ディスクの場合、スピンドルモータにクランプされた光ディスクに対して、レンズを搭載した光学ヘッドによるアクセスが行われる。

光学ヘッドを用いる記録媒体駆動装置においては、高容量および高密度化が進展すると、データの読み書きに使用される対物レンズと記録媒体との間の間隔（ギャップ）は狭くなっていく傾向がある。ＣＤ（Compact Disc）においては記録媒体の厚さ１．２ミリメートルをレーザで透過させていたが、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）では貼り合わせメディアを用いて厚さ０．６ミリメートルを透過させている。また、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc）では０．１ミリメートルの保護層を透過させて記録層に到達させている。この場合の記録媒体と対物レンズの距離は、数百マイクロメートルとなっている。

さらに、高容量および高密度を実現するものとして、固体浸レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）と呼ばれる対物レンズを利用した近接場光によるニアフィールド方式が提唱されている。このニアフィールド方式を利用した記録媒体駆動装置では、対物レンズの屈折率ｎおよび開口数ＮＡ（Numerical Aperture）を大きくすることによって、対物レンズと記録媒体の距離が離れているときは入射した光が全て戻ってしまう（全反射）が、記録媒体との距離が近くなったときには僅かにレーザ光が漏れ出すという性質を利用している。ＳＩＬを含む対物レンズの場合、開口数ＮＡが１以上であり、この方式で８０ギガバイト／インチが達成されている。

このようなニアフィールド方式による記録媒体駆動装置では、記録媒体との間の間隔が狭いため、記録媒体に付着している埃（ダスト）等が対物レンズに付着して、データの読出しエラーや書込みエラーの原因となる場合がある。そのため、従来は、超音波振動子による超音波振動によってスライダーを共振させて、集束レンズの表面に異物が付着することを防止するとともに、集束レンズの表面に既に付着された異質物を落とす技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２３０８１１号公報（図１）

上述の従来技術では、超音波振動子を設けることによってその超音波振動を利用して異物の除去を行っていた。しかしながら、異物除去のために新たな機構を導入することは、コストを高めるだけでなく、装置の小型化を妨げる要因にもなる。

そこで、本発明は、ディスク装置における対物レンズに付着した異物を簡易な機構により除去することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、記録媒体から再生信号を読み出すピックアップ手段と、前記記録媒体と相対する角度が変化するように前記ピックアップ手段を傾かせるようチルト動作を行うチルト手段と、前記再生信号に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー検出手段と、前記トラッキングエラー信号が所定の範囲外にあるときには前記チルト手段に対して前記チルト動作を指示するチルト制御手段とを具備することを特徴とする記録媒体駆動装置である。これにより、トラッキングエラー信号に基づいてチルト動作を制御させるという作用をもたらす。すなわち、トラッキングエラー信号がその規定された範囲外であれば、その要因として対物レンズに異物が付着しているものと推定して、その異物を除去すべくチルト動作を行わせる。

また、本発明の第２の側面は、光学記録媒体としての光ディスクから再生信号を読み出す光学ピックアップ手段と、前記光ディスクと相対する角度が変化するように前記光学ピックアップ手段を傾かせるようチルト動作を行うチルト手段と、前記再生信号に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー検出手段と、前記トラッキングエラー信号が所定の範囲外にあるときには前記チルト手段に対して前記チルト動作を指示するチルト制御手段とを具備することを特徴とする光ディスク装置である。これにより、光ディスクに対するトラッキングエラー信号に基づいて光学ピックアップのチルト動作を制御させるという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、前記再生信号に基づいてギャップエラー信号を検出するギャップエラー検出手段と、前記ギャップエラー信号に基づいて前記光ディスクと前記光学ピックアップ手段との間の間隔を調整するギャップ調整手段とをさらに具備するようにしてもよい。これにより、光ディスクと光学ピックアップとの間の距離が極めて狭い場合であっても、チルト動作による両者の衝突を回避させるという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記光学ピックアップ手段は、対物レンズとして開口数が少なくとも１のレンズを備えることができる。また、そのような対物レンズとして固体浸レンズ（ＳＩＬ）を備えることができる。このような対物レンズでは、光学ディスクと対物レンズとの間の距離が少なくとも数十ナノメートルという極めて狭いギャップになるため、本発明による異物除去方法が特に有用である。

また、この第２の側面において、前記チルト手段は、前記光ディスクのトラック接線方向に前記光学ピックアップ手段を傾かせるようにすることができる。これにより、光学ピックアップの対物レンズに付着した異物を光ディスクの回転の勢いによって逃がすという作用をもたらす。

また、本発明の第３の側面は、光学ピックアップ手段によって光学記録媒体としての光ディスクから再生信号を読み出す手順と、前記再生信号に基づいてトラッキングエラー信号を検出する手順と、前記トラッキングエラー信号が所定の範囲外にあるときには前記光ディスクと相対する角度が変化するように前記光学ピックアップ手段を傾かせるようチルト動作を行う手順とを具備することを特徴とする光学ピックアップにおける異質物除去方法である。これにより、光ディスクに対するトラッキングエラー信号に基づいて光学ピックアップのチルト動作を制御させて異物を除去するという作用をもたらす。

また、本発明の第４の側面は、光学記録媒体としての光ディスクを所定の速度よりも低い（遅い）速度で回転させる手順と、光学ピックアップ手段によって前記光ディスクから再生信号を読み出す手順と、前記再生信号に基づいてギャップエラー信号を検出する手順と、前記ギャップエラー信号に基づいて前記光ディスクと前記光学ピックアップ手段との間の間隔を調整する手順と、前記再生信号に基づいてトラッキングエラー信号を検出する手順と、前記トラッキングエラー信号が所定の範囲外にあるときには前記光ディスクと相対する角度が変化するように前記光学ピックアップ手段を傾かせるようチルト動作を行う手順と、前記トラッキングエラー信号が所定の範囲内にあるときには光ディスクを前記所定の速度よりも高い（速い）速度で回転させるとともに前記トラッキングエラー信号に基づくトラッキングサーボを開始する手順とを具備することを特徴とする光学ピックアップにおける異質物除去方法である。これにより、光ディスクのローディング直後に、光ディスクに対するトラッキングエラー信号に基づいて光学ピックアップのチルト動作を制御させて異物を除去するという作用をもたらす。

本発明によれば、ディスク装置における対物レンズに付着した異物を簡易な機構により除去することができるという優れた効果を奏し得る。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の記録媒体駆動装置の実施の形態としての光ディスク装置の内部構成例を示す図である。この図では、筐体のカバーが取り外された状態が示されているが、使用の段階においては上部にカバーが取り付けられて、内部の様子は外部から見えないようになる。

この光ディスク装置では、ベースプレート１０４上に各機構が取り付けられている。また、前部にフロントパネル１０２が、後部にバックパネル１０３が、それぞれ設けられており、（図示しない）カバーと相まって筐体の外観を構成する。フロントパネル１０２には開閉可能なトレイカバー１０５が設けられており、このトレイカバー１０５を開くことにより着脱可能（リムーバブル）記録媒体としての光ディスクを着脱することができるようになっている。

外部からの光ディスク１１９はクランプ１１０に取り付けられるようになっている。このクランプ１１０はスピンドルモータにより水平方向に回転するようになっている。なお、このクランプ１１０の下の部分はモータホルダ１１２に囲まれており、この図には示されていない。

アクチュエータ１２０は、光学ピックアップを構成するものであり、先端に設けられた対物レンズによって光ディスクに対する読み書きを行う。アクチュエータ１２０によって光ディスクから読み取られた光は光学レンズ群に入力される。光学レンズ群は光学系カバー１３１に囲まれており、この図には示されていない。

スレッドユニット１８０は、スレッドモータおよびボールネジを内蔵して、クランプ１１０を光ディスクの半径方向に移動させるものである。スレッドユニット１８０は、ディスクからのアドレス情報を参照すること等により、光ディスクの半径方向の位置を検出する機能を有する。なお、ここではクランプ１１０を移動させることにより光ディスクと対物レンズとを接近させることを想定したが、これに限らず、アクチュエータ１２０を移動させるようにしてもよい。

図２は、本発明の実施の形態における光学系ユニットの構成例を示す図である。レーザ光源１３２から入射したレーザ光はコリメータ１３３およびビームディフューザ１３４によって整形され、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）１３５および１３６を介してアクチュエータ１２０に供給される。レーザ光は、アクチュエータ１２０の対物レンズで所定の大きさまで絞り込まれて、光ディスクに照射される。

光ディスクからの反射光は、再び偏光ビームスプリッタ１３６に戻り、集光レンズ１３７を介して信号検知器およびトラッキングエラー検知器１６１に集光される。また、偏光ビームスプリッタ１３６からの光は、偏光ビームスプリッタ１３５によって分光され、集光レンズ１３８を介してギャップエラー検知器１６２およびレーザ光量検知器１６３に供給される。

アクチュエータ１２０には、光ディスクからの反射光を監視するためのカメラ１５１が設けられている。アクチュエータ１２０は、アクチュエータユニット１５２の上部に据えられている。また、このアクチュエータユニット１５２は、さらにアクチュエータホルダユニット１５３に取り付けられている。

図３は、本発明の実施の形態におけるアクチュエータ１２０の構成例を示す図である。アクチュエータ１２０の対物レンズホルダ１２２の先端には、光ディスクに対する読み書きを行う対物レンズ１２１が設けられている。対物レンズ１２１としては、通常のファーフィールドのレンズを用いてもよいが、高容量および高密度を実現するものとして、固体浸レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）を用いることができる。このＳＩＬを用いたニアフィールド方式では開口数ＮＡ（Numerical Aperture）が１以上となり、光ディスクと対物レンズ１２１との間の距離が少なくとも数十ナノメートルという極めて狭いギャップになるため、光ディスクに付着している埃（ダスト）等が対物レンズに付着する可能性が高くなる。

このアクチュエータ１２０には、ボビン１２５の周りにトラッキングコイル１２３およびフォーカスコイル１２４が設けられている。トラッキングコイル１２３は、光ディスク上のトラックに追従するためのトラッキングサーボを実現するためのコイルである。フォーカスコイル１２４は、光ディスクに対する焦点を合わせるためのフォーカスサーボを実現するためのコイルである。これらトラッキングコイル１２３およびフォーカスコイル１２４の両側にはマグネット１２６ａおよび１２６ｂが設けられており、ワイヤ１２７を介したトラッキングコイル１２３またはフォーカスコイル１２４に電流を流すことにより力が働いて、トラッキングサーボまたはフォーカスサーボを実現する。

図４は、本発明の実施の形態におけるアクチュエータホルダユニット１５３の外観例を示す図である。アクチュエータユニット１５２の下部にはチルトモータ１５４が設けられており、光ディスクに対する対物レンズ１２１の相対する角度が変化するようにアクチュエータユニット１５２を傾かせるようにチルト動作を行う。

チルト動作の傾き方向としては、ディスク半径方向に傾かせるラジアルチルトとトラック接線方向に傾かせるタンジェンシャルチルトとがあるが、異物を除去するためにはタンジェンシャルチルトがより望ましいと考えられる。トラック接線方向に傾かせることにより、対物レンズ１２１に付着した異物を光ディスクの回転の勢いによって逃がすことができるからである。なお、傾きの中心は、対物レンズ１２１の頂点の位置にあることが望ましい。

なお、ここでは、チルト機構としてチルトモータ１５４によるチルト動作の例を説明したが、これに限られるものではなく、例えばリンク機構によりアクチュエータユニット１５２を傾けるようにしてもよい。

図５は、本発明の実施の形態における対物レンズ１２１と光ディスク１１９の位置関係を示す図である。対物レンズ１２１としてＳＩＬを想定した場合、図示した円錐形状のＳＩＬの他、ＳＩＬに入射するレーザ光を集光する図示しない別のレンズによる２群構造が採用される。なお、この図では下側からＳＩＬを接近させているため、本来であればＳＩＬが隠れてしまうが、便宜上、光ディスク１１９を透過させた状態でＳＩＬを示している。

ＳＩＬの直径は約０．９ｍｍ程度であるが、その円錐形状の先端は直径約４０μｍのフラットな円形となっている。そして、この円形部分により光ディスク１１９からの信号を読み取ることができる。従って、この微小な円形部分に埃（ダスト）等が付着した場合には、正常なアクセスができなくなる。

図６は、ＳＩＬの先端の顕微鏡写真である。図６（ａ）は正常な状態を示している。一方、図６（ｂ）は埃（ダスト）等が付着した状態を示している。図６（ｂ）において、上部が進行方向であり、その進行方向側に付着が激しいことがわかる。

図７は、トラッキングエラー信号およびギャップエラー信号の波形例を示す図である。ここでは、ニアフィールド方式を想定してギャップサーボが作動しているが、トラッキングサーボは未だ作動していない状態である。従って、トラッキングエラー信号はある程度の幅をもって遷移している。なお、このトラッキングエラー信号の波形において区切りがあるように見えるのは、ディスクの半回転毎に本来のトラックの軌跡に近づくためである。

図７（ａ）の状態では、トラッキングエラー信号に多少の乱れは認められるものの、大きく逸脱した状態とはなっていない。しかし、図７（ｂ）の状態では、乱れが激しくなっており、一部大きく逸脱した状態となっている。この図７（ｂ）のような状態となると、トラッキングサーボを正常に動作させることができない。このような状態に至る要因としては、図６（ｂ）のように対物レンズ１２１に埃（ダスト）等が付着していることが考えられる。

本発明の実施の形態では、この図７（ｂ）のような状態にあることを検知すると、対物レンズ１２１に付着した異物を除去すべく、図４により説明したチルト機構によってチルト動作を行う。このとき、ギャップサーボが作動していることを前提とするため、対物レンズ１２１が少々傾いても光ディスクに接触することはない。

図８は、本発明の実施の形態における異物除去のための機能構成例を示す図である。回転速度検出部３１１、スピンドルサーボ制御部３１２および回転速度調整部３１３は、クランプ１１０のスピンドルモータの回転速度を調整するためのものである。スピンドルサーボ制御部３１２は、回転速度検出部３１１によって検出された回転速度の変化に応じて、回転速度調整部３１３に対して回転速度の調整を指示する。

ギャップエラー検出部３２１、ギャップサーボ制御部３２２およびギャップ調整部３２３は、光ディスクと対物レンズ１２１の間の距離（ギャップ）を調整するためのものである。ギャップサーボ制御部３２２は、ギャップエラー検出部３２１によって検出されたギャップエラー信号に基づいて、ギャップ調整部３２３に対してギャップの調整を指示する。

トラッキングエラー検出部３３１、トラッキングサーボ制御部３３２およびトラッキング調整部３３３は、光ディスク上のトラックに対物レンズ１２１を追従させるためのものである。トラッキングサーボ制御部３３２は、トラッキングエラー検出部３３１によって検出されたトラッキングエラー信号に基づいて、トラッキング調整部３３３に対して光ディスクの半径方向への対物レンズ１２１の位置付けの調整を指示する。

チルト量検出部３４１、チルト制御部３４２およびチルト調整部３４３は、光ディスクに対する対物レンズ１２１の相対する角度を変化させるチルト動作を行うものである。チルト制御部３４２は、チルト量検出部３４１によって検出されたチルト量に基づいて、チルト調整部３４３に対してチルト動作を指示する。

ディスク制御部３５０は、スピンドルサーボ制御部３１２、ギャップサーボ制御部３２２、トラッキングサーボ制御部３３２およびチルト制御部３４２のそれぞれを制御して、ディスク装置全体としての動作を実現するものである。

このような構成において、チルト制御部３４２は、トラッキングエラー検出部３３１によって検出されたトラッキングエラー信号に基づいて、チルト調整部３４３に対してチルト動作を指示する。すなわち、トラッキングエラー信号がその規定された振幅範囲の上限値または下限値を超える状態であれば、その要因として対物レンズ１２１に異物が付着しているものと推定して、その異物を除去すべくチルト動作を行わせる。

この異物除去のためのチルト動作は、トラッキングサーボを作動させない状態で行われるものであり、特に、ローディング直後の低速回転時に行われることが望ましい。なお、ニアフィールド方式においてもギャップサーボ制御部３２２によるギャップサーボが作動している状態で行われる限り、このチルト動作によって光ディスクと対物レンズ１２１の衝突を誘引させることにはならない。

図９は、本発明の実施の形態における異物除去のための処理手順例を示す図である。ここでは、ローディング直後に異物除去を試みる場合を想定する。なお、これら処理手順は、ディスク制御部３５０の制御下で実現することができる。

まず、光ディスクが外部からローディングされると（ステップＳ９１１）、光ディスクはクランプ１１０に取り付けられる（ステップＳ９１２）。そして、クランプ１１０のスピンドルモータが回転することにより、光ディスクは所定の速度よりも低い（遅い）速度で回転を開始する（ステップＳ９１３）。また、ギャップサーボ制御部３２２によってギャップサーボが作動する状態となる（ステップＳ９１４）。

このとき、トラッキングエラー検出部３３１により検出されるトラッキングエラーが規定範囲内であれば（ステップＳ９１５）、所定の速度よりも高い（速い）速度で回転する状態に移行するとともに（ステップＳ９２１）、トラッキングサーボ制御部３３２によるトラッキングサーボが作動する状態となる（ステップＳ９２２）。これにより、ディスク本来の通常動作に移行する（ステップＳ９２３）。

一方、トラッキングエラー検出部３３１により検出されるトラッキングエラーが規定範囲外であれば（ステップＳ９１５）、その要因として対物レンズ１２１に異物が付着しているものと推定して、その異物を除去するクリーニングのためにチルト動作を行わせる（ステップＳ９１７）。

このチルト動作は、トラッキングエラーが規定範囲内に収まるまで繰り返すことができるが（ステップＳ９１５）、その再試行には一定の制限を課すことが望ましい。例えば、回数制限を設けてもよく、また、時間制限を設けてもよい。この再試行の回数制限や時間制限などを越えた場合には（ステップＳ９１６）、ギャップサーボ制御部３２２によるギャップサーボが作動しない状態とした上で（ステップＳ９１８）、光ディスクを排出することになる（ステップＳ９１９）。

このように、本発明の実施の形態によれば、トラッキングエラー検出部３３１によって検出されたトラッキングエラー信号に基づいて、チルト制御部３４２が異物除去のためのチルト動作を行うことにより、異物除去のための特別な機構を設けることなく簡易な構成によって対物レンズ１２１に付着した異物を除去することができる。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。

なお、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。

本発明の記録媒体駆動装置の実施の形態としての光ディスク装置の内部構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における光学系ユニットの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるアクチュエータ１２０の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるアクチュエータホルダユニット１５３の外観例を示す図である。 本発明の実施の形態における対物レンズ１２１と光ディスク１１９の位置関係を示す図である。 ＳＩＬの先端の顕微鏡写真である。 トラッキングエラー信号およびギャップエラー信号の波形例を示す図である。 本発明の実施の形態における異物除去のための機能構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における異物除去のための処理手順例を示す図である。

符号の説明

１０２ フロントパネル
１０３ バックパネル
１０４ ベースプレート
１０５ トレイカバー
１１０ クランプ
１１２ モータホルダ
１１９ 光ディスク
１２０ アクチュエータ
１２１ 対物レンズ
１２２ 対物レンズホルダ
１２３ トラッキングコイル
１２４ フォーカスコイル
１２５ ボビン
１２６ａ、１２６ｂ マグネット
１２７ ワイヤ
１３１ 光学系カバー
１３２ レーザ光源
１３３ コリメータ
１３４ ビームディフューザ
１３５、１３６ 偏光ビームスプリッタ
１３７、１３８ 集光レンズ
１５１ カメラ
１５２ アクチュエータユニット
１５３ アクチュエータホルダユニット
１５４ チルトモータ
１６１ 信号検知器、トラッキングエラー検知器
１６２ ギャップエラー検知器
１６３ レーザ光量検知器
１８０ スレッドユニット
３１１ 回転速度検出部
３１２ スピンドルサーボ制御部
３１３ 回転速度調整部
３２１ ギャップエラー検出部
３２２ ギャップサーボ制御部
３２３ ギャップ調整部
３３１ トラッキングエラー検出部
３３２ トラッキングサーボ制御部
３３３ トラッキング調整部
３４１ チルト量検出部
３４２ チルト制御部
３４３ チルト調整部
３５０ ディスク制御部

Claims (6)

1. 光学記録媒体としての光ディスクから再生信号を読み出す光学ピックアップ手段と、
   前記光ディスクと相対する角度が変化するように前記光学ピックアップ手段を傾かせるようチルト動作を行うチルト手段と、
   前記再生信号に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー検出手段と、
   前記トラッキングエラー信号が所定の範囲外にあるときにはトラッキングサーボを作動させずに前記チルト手段に対して前記チルト動作を指示するチルト制御手段と、
   前記再生信号に基づいてギャップエラー信号を検出するギャップエラー検出手段と、
   前記ギャップエラー信号に基づいて前記光ディスクと前記光学ピックアップ手段との間の間隔を調整するギャップ調整手段と
   を具備し、
   前記光学ピックアップ手段は、対物レンズとして開口数が少なくとも１のレンズを備える
   光ディスク装置。
2. 前記光学ピックアップ手段は、対物レンズとして固体浸レンズ（ＳＩＬ）を備える請求項１記載のディスク装置。
3. 前記チルト手段は、前記光ディスクのトラック接線方向に前記光学ピックアップ手段を傾かせる請求項１記載のディスク装置。
4. 光学記録媒体としての光ディスクを所定の速度よりも低い速度で回転させる手順と、
   対物レンズとして開口数が少なくとも１のレンズを備える光学ピックアップ手段によって前記光ディスクから再生信号を読み出す手順と、
   前記再生信号に基づいてギャップエラー信号を検出する手順と、
   前記ギャップエラー信号に基づいて前記光ディスクと前記光学ピックアップ手段との間の間隔を調整する手順と、
   前記再生信号に基づいてトラッキングエラー信号を検出する手順と、
   前記トラッキングエラー信号が所定の範囲外にあるときにはトラッキングサーボを作動させずに前記光ディスクと相対する角度が変化するように前記光学ピックアップ手段を傾かせるようチルト動作を行う手順と、
   前記トラッキングエラー信号が所定の範囲内にあるときには光ディスクを前記所定の速度よりも高い速度で回転させるとともに前記トラッキングエラー信号に基づくトラッキングサーボを開始する手順と
   を具備する光学ピックアップにおける異質物除去方法。
5. 前記光学ピックアップ手段は、対物レンズとして固体浸レンズ（ＳＩＬ）を備える請求項４記載の異質物除去方法。
6. 前記チルト動作を行う手順において、前記光ディスクのトラック接線方向に前記光学ピックアップ手段を傾かせる請求項４記載の異質物除去方法。