JP4520906B2 - タンジェンシャルチルト検出装置および光ディスク装置 - Google Patents

タンジェンシャルチルト検出装置および光ディスク装置 Download PDF

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本発明は、光ディスクに対して情報信号の書き込み/読み出しを行なう光ディスク装置と、かかる光ディスク装置に配設されたタンジェンシャル方向のチルトを検出するタンジェンシャルチルト検出装置に関する。
光ディスク装置では、情報記録媒体として光ディスクが用いられ、スパイラル状または同心円状のトラックが形成された光ディスクの記録面に対してレーザ光を照射することにより、情報信号(データ)の記録/消去を行ない、さらには記録面からの反射光に基づいてデータの再生等を行っている。そして、光ディスクの記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置として、光ピックアップ装置が備えられている。
通常、かかる光ピックアップ装置は、対物レンズが光路中に配置され、光源から出射されるレーザ光を光ディスクの記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光を所定の受光位置まで導く光学系、受光位置に配置された光検出器、および対物レンズをその光軸方向(フォーカス方向)やトラックの接線方向に直交する方向(トラッキング方向)に駆動するレンズ駆動装置等を備えている。ここでの光検出器は、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、対物レンズの位置制御に必要な情報(サーボ情報)を含む信号も出力する。
そして、光ディスク装置では、データの記録/再生等を行なう際に、光検出器からのサーボ情報を含む信号に基づいて、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号を検出し、レーザ光にフォーカスずれがある場合には、レンズ駆動装置を介して対物レンズをフォーカス方向にシフトさせてフォーカスずれを補正している(フォーカス制御)。また、レーザ光にトラックずれがある場合には、レンズ駆動装置を介して対物レンズをトラッキング方向にシフトさせてトラックずれを補正している(トラッキング制御)。
さらに、光ディスク装置に用いられるCD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)等の光ディスクにおいては、一般に基材としてポリカーボネート等の樹脂が用いられているために、光ディスク面に反りが生じ易い。そのため、光ピックアップ装置から照射されるレーザ光の光軸方向と、その照射位置における光ディスク面に垂直な方向との間にずれ(以下、「チルト」ともいう。)が発生する場合が多い。このようなチルトとしては、トラックの半径方向(ラジアル方向)で発生するラジアルチルトと、トラックの接線方向(タンジェンシャル方向)で発生するタンジェンシャルチルトとが存在し、光学系のコマ収差を引き起こす。そのため、チルトが発生すると、隣接トラック間でのクロストークやジッターの劣化等が生じ、光ディスクの再生品質に悪影響を与えることとなる。
そこで、光ディスク装置においては、光ディスクの記録/再生動作中においてチルトに基づくコマ収差を補正する機構(チルト補正機構)が備えられている。チルト補正機構では、例えばチルトの角度値(チルト角)の検出を行なうための専用の光ビームとディテクタとからなるチルト検出手段が設けられ、フォーカス制御やトラッキング制御と同時に、チルト検出手段により検出されたチルト角に応じて光ピックアップ装置内の対物レンズの傾き、または光ピックアップ装置全体の傾きを制御することにより、光ビームの光軸が光ディスク面に対して垂直を保つようにチルトサーボ(チルト制御)をかけることが一般的に行われている。
具体的には、チルト補正機構では、光ディスクの傾き(ディスクチルト)と対物レンズまたは光ピックアップ装置の傾きとを個別に検出し、その差が0となるように制御するか、或いは、光ディスクと対物レンズまたは光ピックアップ装置との傾き(相対チルト)を直接検出し、その値を0となるように制御している。
ここで、従来のチルト補正機構に用いられるチルト検出手段として、以下のような技術が開示されている。例えば、光学的なチルト検出方法を用いるものとして、発射光を光ディスクに向けて照射する発光手段と、発射光の光ディスクによる反射光を受光すべく、発光手段の両側に設置された一対の受光手段とから構成され、この一対の受光手段からの出力信号の差によってチルトを検出する技術がある(例えば、特許文献1参照)。
また、光ピックアップ装置のRF信号とプッシュプル(PP)信号とを用いるものとして、光ディスクのデータが記憶された領域については、光ピックアップ装置から出力されるRF信号の振幅が最大となるようにチルト補正を行ない、データが記憶されていない領域についてはRF信号を得ることができないため、トラックエラー信号を検出する際のPP信号におけるオフセットがほぼ0となるようにチルト検出を行なう技術がある(例えば、特許文献2参照)。
さらに、チルト検出用パターンの再生信号を用いるものとして、使用する光ディスクは、隣接する3本のトラックのうちの両端のトラックに、データ領域における変調方式の最大反転間隔の信号が記録され、また、中央のトラックに、データ領域における変調方式の最小反転間隔の信号と最大反転間隔の信号とから構成された信号が記録された学習トラックを有し、学習トラックのジッター量からチルトを検出する技術がある(例えば、特許文献3参照)。
また、タンジェンシャルチルトを検出するものとして、光ピックアップ装置から出力されるRF信号を2値化した信号と、RF信号をほぼ第1回折リングに相当する時間だけ遅延させた信号との相関を取り、その大きさによりタンジェンシャルチルトを検出する技術がある(例えば、特許文献4参照)。この場合には、高精度な検出を行なうために、光ディスク上に予め用意された長いピットに挟まれた短いミラー領域を孤立パターン部として利用している。
さらに、3ビームを用いた隣接トラック間のRF信号の相関を用いるものとして、メインビームが光ディスク上のマークでない領域を再生している範囲でサブビームのRF信号とメインビームのRF信号との間の相関を計算することにより、ラジアルチルトおよびタンジェンシャルチルトを検出する。すなわち、ラジアルチルトは、タンジェンシャル方向に同一な位置のメインビームおよびサブビーム間の相関を用い、タンジェンシャルチルトはメインビーム、サブビームに拘わらず、メインスポットを中心として、タンジェンシャル方向へ対称に遅延させたRF信号間の再生信号を用いてチルト検出を行なう技術がある(例えば、特許文献3参照)。
実公平3−29778号公報 特開2001−52362号公報 特開平8−45081号公報 特開平7−210888号公報
ところで、現在、次世代大容量光ディスクの規格として、Blu−Ray DiscやHD−DVDといった波長405nmの青紫色レーザを用いる新たな高記録密度仕様のものが実用化されようとしている。このような規格の光ディスクを用いる光ディスク装置においては、レーザ光のスポット径を小さくすることが必須となる。そのために、上記したようなレーザの波長を短くすることと同時に、対物レンズの開口数(NA)を大きくすることが必要となる。ところが、対物レンズの開口数を大きくすると、チルト角に対するマージンが小さくなる。すなわち、光ディスクがわずかに傾いていても、再生品質の大きな劣化を招くこととなる。
そのため、光ディスクの高密度化に対応するためには、光ディスク装置に高精度のチルト補正機構を配設することが不可欠となり、それに伴い高い精度でチルトを検出することが必要となる。特に、青紫色レーザを用いるシステムにおいては、上記したラジアルチルトのみならず、タンジェンシャルチルトに関しても高精度に検出することが必須となる。
しかしながら、上記した特許文献1に記載された技術は、発光手段の両側に設置された一対の受光手段の配置位置の相違に基づいて、受光手段からの出力信号の差によりチルトを検出するものである。そのため、光ピックアップ装置を小型化した場合には、チルト角を位置に変換するための光路を短くせざるを得ない。その結果、原理上チルト角の変化に対する検出感度が鈍くなり、高い精度でタンジェンシャルチルトを検出することが難しいという問題がある。また、専用のチルトセンサ(受光手段)を用いることから、それに伴って多数の部品が必要となり、コストを低く抑えることも困難である。
また、上記した特許文献2に記載された技術のように、RF信号やプッシュプル(PP)信号等といった記録/再生時に使用する信号を利用する方法では、タンジェンシャルチルトのチルトエラー量に対してRF信号やPP信号等の信号は2次関数となる。そのため、最適チルトを与える信号振幅の極大値付近ではチルトエラー量に対する感度が低くなる上に、チルト成分以外の外乱要因も多く、検出精度を高くするのが困難であるという問題がある。また、ラジアルチルトに関しても再生信号は同様の傾向を示すため、タンジェンシャルチルトとラジアルチルトとを独立して検出することは極めて難しいという不都合もある。
さらに、上記した特許文献3に記載された技術のようにチルト検出用パターンの再生信号を用いる方法では、予めチルト検出用のパターンが存在する専用の光ディスクが必要となり、現行の規格に対応させることが不可能であることから、汎用性に乏しい。また、学習パターンが必要となることによって、光ディスク内でユーザが使用できる記録容量がその分だけ減少するというデメリットもある。さらに、再生信号のジッターは、ノイズやラジアルチルト等といったタンジェンシャルチルト以外の多数の要因にも感度を有するため、検出精度を高めることが難しいという問題がある。
また、上記した特許文献4に記載された技術のように、RF信号とRF信号を2値化した信号との相関によりタンジェンシャルチルトを検出する方法では、RF信号にノイズが含まれていた場合に、その影響を受け易いという問題がある。また、検出精度を高めるためには、光ディスク上に予め長いピットに挟まれた短いミラー領域を検出用のパターンとして用意する必要が生じ、光ディスク内でのユーザが使用できる記録容量を減少させるという不都合が生じる。
さらに、3ビームを用いた隣接トラック間のRF信号の相関を用いる技術では、複雑な機構と組み付けが必要となる3ビームが必須となるため、装置の製造コストを上昇させる要因となる。また、メインビームが光ディスク上のマークでない領域を再生している範囲のサブビームのRF信号とメインビームのRF信号との間の相関を計算するものであるため、RF信号にノイズが含まれていた場合には、その影響を受け易く、また検出精度にも問題がある。
この発明は、上述のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光ディスク装置において、高い精度でタンジェンシャルチルトを検出することにある。
また、他の目的は、安価に光ディスク装置を提供することにある。
かかる目的のもと、本発明の請求項1に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、光ディスクの記録面にレーザ光を照射するとともに記録面からの反射光の光量を検出する受光素子を有する光ピックアップにより、該光ディスクに照射された光と当該光ディスク面に垂直な方向との間で生じる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検出装置であって、前記受光素子が検出した反射光の光量と、前記光ディスクに照射された光が当該光ディスク上で形成する光スポットの回折リング半径を当該光ディスクの線速度で割った値を信号間の時間差として遅延させた反射光の光量から前記光ディスクからの反射光の光量の自己相関係数を算出する自己相関演算手段と、前記自己相関演算手段により算出された自己相関係数に基づいて、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チルト検出手段と、を備えたことを特徴としている。
また、本発明の請求項2に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量を光電変換して得られた光量信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延部と、当該光量信号と当該遅延部からの出力信号との積を算出して出力する乗算部と、当該乗算部からの出力信号の所定の加算時間における和を算出して出力する加算部と、を有することを特徴としている。
また、本発明の請求項3に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項2記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段の前記加算部は、前記加算時間が前記光ディスクの回転周期の1/4以下に設定されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項4に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量を光電変換して得られた光量信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延部と、当該光量信号と当該遅延部からの出力信号との積を算出して出力する乗算部と、当該乗算部からの出力信号に対して所定のカットオフ周波数でのカットオフをかけるフィルター部と、を有することを特徴としている。
また、本発明の請求項5に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項4記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段の前記フィルター部は、前記カットオフ周波数が前記光ディスクの回転周波数の2倍以上に設定されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項6に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が設定されるとともに、当該自己相関関数は、相関をとる信号間の時間差を定義するラグが、光スポットの第1回折リング半径で設定されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項7に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が設定されるとともに、当該自己相関関数における相関をとる信号間の時間差を定義するラグが可変であることを特徴としている。
また、本発明の請求項8に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項7記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記光ディスクに照射される光の当該光ディスク面に対するタンジェンシャル方向への傾き角を変化させるタンジェンシャルチルト変化手段をさらに備え、前記自己相関演算手段は、前記タンジェンシャルチルト変化手段により前記傾き角が付加された際に、算出される前記自己相関係数が単調増加し、かつ当該自己相関係数の変化が最大となるように前記ラグが設定されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項9に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項7または請求項8記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記光ディスクの回転数と前記光ディスク上に前記光が照射される半径方向位置とに応じて、前記自己相関関数の前記ラグが調整可能に構成されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項10に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項9記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記前記自己相関演算手段は、前記自己相関関数の前記ラグが、当該ラグに対応する前記光ディスク上の距離が一定となるように調整されることを特徴としている。
また、本発明の請求項11に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が設定されるとともに、当該自己相関関数は、相関をとる信号間の時間差を定義するラグが、前記光ディスクに照射された光が当該光ディスク上で形成する光スポットの第2回折リング以上の高次回折リングの半径に対応する遅れ時間、または2つの当該高次回折リングの半径の差に対応する遅れ時間に設定されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項12に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が第1回折リングおよび第2回折以上のリング毎に設定された複数の自己相関演算部で構成されたことを特徴としている。
また、本発明の請求項13に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項12記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記自己相関演算手段は、前記自己相関関数における相関をとる信号間の時間差を定義するラグが、前記光ディスクに照射された光が当該光ディスク上で形成する光スポットの第1回折リング半径に対応する遅れ時間に設定された前記自己相関演算部と、当該ラグが当該光スポットの第2回折リング以上の高次回折リングの半径に対応する遅れ時間に設定された前記自己相関演算部と、当該ラグが当該光スポットの2つの当該高次回折リングの半径の差に対応する遅れ時間に設定された前記自己相関演算部とのうちのいずれか複数により構成されていることを特徴としている。
また、本発明の請求項14に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項13のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記受光素子は、前記反射光の光量を検出する複数の検出領域を備え、前記自己相関演算手段は、前記受光素子の前記複数の検出領域からの各出力信号が加算されたRF信号が入力されることを特徴としている。
また、本発明の請求項15に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項13のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記受光素子は、前記反射光の光量を検出する前記光ディスクのラジアル方向に2分割された検出領域を備え、前記自己相関演算手段は、前記受光素子の前記2つの検出領域からの各出力信号の差分を取ることにより得られたプッシュプル信号が入力されることを特徴としている。
また、本発明の請求項16に記載のタンジェンシャルチルト検出装置は、請求項1〜請求項13のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置において、前記受光素子は、前記反射光の光量を検出する前記光ディスクのタンジェンシャル方向に2分割された検出領域を備え、前記自己相関演算手段は、前記受光素子の前記2つの検出領域からの各出力信号の差分を取ることにより得られたタンジェンシャルプッシュプル信号が入力されることを特徴としている。
さらに、本発明の請求項17に記載の光ディスク装置は、光ディスクに対してデータの記録および/または再生を行なう光ディスク装置であって、前記光ディスクに対して光を照射するとともに、当該光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップと、請求項1〜請求項16のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置と、前記タンジェンシャルチルト検出装置により検出された前記タンジェンシャル方向の傾きに基づいて、前記光ピックアップの姿勢の制御を行なうチルト制御手段と、を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、光ディスク装置において、高い精度でタンジェンシャルチルトを検出することができるため、光ディスクが高密度化された場合にも、光ディスクの再生品質を高いレベルに維持することが可能となった。また、高記録密度仕様の光ディスクを再生可能な安価な光ディスク装置を提供することが可能となった。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中において、同一又は相当する部分については同一の符号を付し、その重複説明は適宜、簡略化または省略する。
[実施の形態1]
図1は本実施の形態が適用される光ディスク装置20の構成を示したブロック図である。図1に示す光ディスク装置20は、情報記録媒体としての光ディスク15を回転駆動するためのスピンドルモータ22、光ピックアップ装置(光ピックアップ)23、光ピックアップ装置23をスレッジ方向(光ディスク15の半径方向)に移動させるシークモータ21、レーザ制御回路24、エンコーダ25、駆動制御回路26、信号処理回路28、バッファRAM34、バッファマネージャ37、インターフェース38、フラッシュメモリ39、CPU40およびRAM41により主要部が構成されている。
光ピックアップ装置23は、図2(光ピックアップ装置23の概略構成図)に示したように、光源としてのレーザダイオード231、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ232、レーザ光を透過/反射するビームスプリッタ233、反射ミラーとしての立上ミラー234、直線偏光を円偏光に、または円偏光を直線偏光に変換する1/4波長板235、レーザ光を光ディスク15表面に結像させる対物レンズ51、光ディスク15からの戻り光を集光する集光レンズ236、光ディスク15からの戻り光を受光する受光素子237を備えている。
また、対物レンズ51には、不図示の支持ホルダを介して、対物レンズ51をトラッキング方向にシフトさせるトラッキングアクチュエータ511、対物レンズ51をフォーカス方向にシフトさせるフォーカシングアクチュエータ512が連結されている。
光ピックアップ装置23において、レーザダイオード231から拡散光として出射されたレーザ光(直線偏光)は、コリメータレンズ232によって平行光とされ、ビームスプリッタ233に入射する。ビームスプリッタ233は、光の偏光方向の違いによって貼り合せ面で光を透過または反射させる働きをするものである。ここで、ビームスプリッタ233へ入射するレーザ光は平行光であり、ビームスプリッタ233の入射面に対して平行振動するため、ビームスプリッタ233を透過する。透過したレーザ光は、立上ミラー234で方向を変えられた後、1/4波長板235に入射する。1/4波長板235では直線偏光が円偏光に変換される。そして、レーザ光は対物レンズ51によって光ディスク15の記録面上に集光される。
その後、光ディスク15の記録面に入射したレーザ光はこの記録面で反射され、再び対物レンズ51を経て1/4波長板235に入射する。このとき、1/4波長板235により円偏光から再び直線偏光に変換されるが、最初に1/4波長板235に入射したレーザ光とは位相が90°ずれる。それにより、立上ミラー234で方向を変えられた後にビームスプリッタ233に入射する際には、ビームスプリッタ233の入射面に対して垂直振動するレーザ光となる。そのため、このレーザ光はビームスプリッタ233により入射方向と垂直な方向に反射される。そして、この反射されたレーザ光は、集光レンズ236により受光素子237に集光される。
受光素子237は、検出領域が複数に分割された多分割検出器(例えば、4分割検出器)であり、各検出領域の出力信号を受光量に応じた光電変換信号として信号処理回路28に出力する。
次に、信号処理回路28は、光ピックアップ装置23の受光素子237の出力信号である電流信号を電圧信号に変換するI/Vアンプ(電流−電圧変換アンプ)28a、ウォブル信号を検出するウォブル信号検出回路28c、再生情報を含むRF信号を検出するRF信号検出回路28d、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号等のエラー信号を検出するサーボ信号検出回路28b、さらにはデコーダ28e等を備えている。
デコーダ28eは、ウォブル信号検出回路28eにて検出されたウォブル信号に含まれる記録媒体固有情報からアドレス情報および同期信号等を抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はCPU40に出力され、同期信号はデコーダ28eからエンコーダ25に出力される。
また、デコーダ28eは、RF信号検出回路28dにて検出されたRF信号に対して、復調および誤り訂正処理等の再生処理を行なう。さらに、デコーダ28eでは、再生データが音楽データ以外(例えば、画像データや文書データ等)の場合に、再生データに付加されたチェックコードに基づいてエラーチェックおよびエラー訂正処理を行ない、バッファマネージャ37を介してバッファRAM34に格納する。
サーボ信号検出回路28bは、検出されたフォーカスエラー信号に基づいて、光ピックアップ装置23のフォーカシングアクチュエータ512を制御する制御信号を作成し、駆動制御回路26のピックアップ(PU)制御回路26aに出力する。また、検出されたトラックエラー信号に基づいて、光ピックアップ装置23のトラッキングアクチュエータ511を制御する制御信号を作成し、駆動制御回路26のPU制御回路26aに出力する。
駆動制御回路26は、光ピックアップ装置23の駆動を制御するピックアップ(PU)制御回路26a、シークモータ21の駆動を制御するシークモータ制御回路26b、スピンドルモータ22の駆動を制御するスピンドルモータ(SPモータ)制御回路26cを備えている。
そして、PU制御回路26aは、サーボ信号検出回路28bからの制御信号に基づいて、光ピックアップ装置23のフォーカシングアクチュエータ512およびトラッキングアクチュエータ511を駆動する。また、後段で説明する光ピックアップ装置23のチルト補正部238(図6参照)を駆動する。
また、SPモータ制御部26cは、CPU40の指示に基づいて、光ディスク15の線速度が一定(CLV:Constant Linear Velocity)、または回転数が一定(CAV:Constant Angular Velocity)となるようにスピンドルモータ22を制御する。さらに、シークモータ制御部26bは、CPU40の指示に基づいて、シークモータ21を駆動し、光ピックアップ装置23のスレッジ方向(光ディスク15の半径方向)の位置を制御する。
エンコーダ25は、バッファRAM34に蓄積されているデータに対し、エラー訂正コードの付加等を行ない、光ディスク15への書き込みデータを作成する。そして、CPU40からの指示に基づいて、デコーダ31からの同期信号に同期して、書き込みデータをレーザ制御回路24に出力する。
レーザ制御回路24は、エンコーダ25からの書き込みデータに基づいて、光ピックアップ装置23のレーザダイオード231の出力を制御する。
バッファマネージャ37は、バッファRAM34へのデータの蓄積を管理し、蓄積されたデータ量が所定の値になると、CPU40に通知する。
インターフェース38は、上位装置90であるホスト(例えば、パーソナルコンピュータ)との双方向の通信インターフェースであり、ATAPI(AT Attachment Packet Interface)やSCSI(Small Computer System Interface)等の標準インターフェースに準拠している。
また、CPU40は、フラッシュメモリ39に格納されているプログラムに従って上記した各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にRAM41に保存する。
続いて、本実施の形態の光ディスク装置20における光ディスク15に記録されたデータを再生する場合の基本的な処理動作について説明する。
まず、光ディスク15が光ディスク装置20にセットされ、CPU40がインターフェース38を介してパーソナルコンピュータ等の上位装置90から再生要求信号を受信すると、所定の再生速度に基づいてスピンドルモータ22の回転を制御するための制御信号を駆動制御回路26のスピンドルモータ(SPモータ)制御回路26cに出力する。
光ディスク15の回転が所定の線速度に達すると、光ピックアップ装置23は、レーザ制御回路24からの信号に基づいてレーザダイオード231から再生発光を行なう。このとき、信号制御回路26のサーボ信号検出回路28bは、光ピックアップ装置23からの出力信号に基づいてトラックエラー信号およびフォーカスエラー信号を検出する。そして、信号制御回路26のPU制御回路26aは、トラックエラー信号およびフォーカスエラー信号に基づいて光ピックアップ装置23のトラッキングアクチュエータ511およびフォーカシングアクチュエータ512を駆動し、データが記録された光ディスク15記録面の再生層に対して、フォーカス制御およびトラック制御を行なう。
さらに、レーザダイオード231から再生発光が行なわれる際には、CPU40は信号制御回路26からの信号に基づいて、光ピックアップ装置23から照射されるレーザ光の光軸方向と、レーザ光の照射位置における光ディスク15面に垂直な方向との間のずれ(以下、「チルト」ともいう。)を検出し、PU制御回路26aを介して光ピックアップ装置23のチルト補正を行なう。
一方、スピンドルモータ22の回転数データは、CPU40からSPモータ制御回路26cに送られ、この回転数データに基づいて光ディスク15の回転が制御される。
また、CPU40は、所定の読み込み開始地点に光ピックアップ23が位置するように光ピックアップ23のシーク動作を指示する信号を、駆動制御回路26のシークモータ制御回路26bからシークモータ21に出力する。
さらに、CPU40は、信号処理回路28からのアドレス情報に基づいて、光ピックアップ装置23の位置が読み込み開始地点であると判断すると、光ピックアップ装置23を介して、光ディスク15のデータ領域のデータを再生する。
このようにして、本実施の形態の光ディスク装置20において、光ディスク15のデータが再生される。
次に、本実施の形態の光ディスク装置20における光ディスク15にデータを記録する場合の基本的な処理動作について説明する。
まず、光ディスク15が光ディスク装置20にセットされ、CPU40がインターフェース38を介してパーソナルコンピュータ等の上位装置90から記録要求を受信すると、信号処理回路28のI/Vアンプ28aで検出した信号を用いて、ウォブル信号検出回路28cにおいてウォブル信号を生成し、デコーダ28eにおいて記録媒体固有情報を復調する。CPU40は、これらの情報を元に、記録動作の条件となるスピンドル回転のクロック周波数や記録クロック周波数を算出する。そして、CPU40は、算出されたクロック周波数や記録クロック周波数を設定値として、記録に適した記録速度に基づいてスピンドルモータ22の回転を制御するための制御信号を駆動制御回路26のSPモータ制御回路26cに出力する。それと共に、記録に適した最短マーク長から算出された記録クロック周波数の設定値を出力することによって、これをエンコーダ25の動作クロックとして用いたり、レーザ制御回路24の記録クロックとして用いることで、光ディスク15へ照射する記録パルス列を生成している。
光ディスク15の回転が所定の線速度に達すると、光ピックアップ装置23は、はじめはレーザ制御回路24からの信号に基づいてレーザダイオード231から記録発光を行なう。このとき、信号制御回路26のサーボ信号検出回路28bは、光ピックアップ装置23からの出力信号に基づいてトラックエラー信号およびフォーカスエラー信号を検出する。そして、信号制御回路26のPU制御回路26aは、トラックエラー信号およびフォーカスエラー信号に基づいて光ピックアップ装置23のトラッキングアクチュエータ511およびフォーカシングアクチュエータ512を駆動し、データが記録される光ディスク15記録面の記録層に対して、フォーカス制御およびトラック制御を行なう。
さらに、レーザダイオード231から記録発光が行なわれる際には、CPU40は信号制御回路26からの信号に基づいて、光ピックアップ装置23から照射されるレーザ光の光軸方向と、レーザ光の照射位置における光ディスク15面に垂直な方向との間のずれ(チルト)を検出し、PU制御回路26aを介して光ピックアップ装置23のチルト補正を行なう。
一方、スピンドルモータ22の回転数データは、CPU40からSPモータ制御回路26cに送られ、この回転数データに基づいて光ディスク15の回転が制御される。その後、試書き領域を使って記録層に記録するのに適した発光パワーが設定される。
また、信号処理回路28では、光ピックアップ装置23からの出力信号のウォブル信号から正確にアドレス情報を取得し、CPU40に通知する。
一方、CPU40は、上位装置90から出力されたデータをバッファマネージャ37を介してバッファRAM34に蓄積する。バッファRAM34に蓄積されたデータ量が所定の値を超えると、バッファマネージャ37はCPU40に通知する。
CPU40は、バッファマネージャ37からの通知を受け取ると、エンコーダ25に書き込みデータの作成を指示する。それと共に、ウォブル信号を復調した信号処理回路28からのアドレス情報に基づいて、所定の書き込み開始地点に光ピックアップ23が位置するように、駆動制御回路26のシークモータ制御回路26bから、光ピックアップ装置23のシーク動作を指示する信号をシークモータ21に出力する。
そして、CPU40は、信号処理回路28からのアドレス情報に基づいて、光ピックアップ装置23の位置が書き込み開始地点であると判断すると、エンコーダ25に通知する。そして、エンコーダ25では、レーザ制御回路24および光ピックアップ装置23を介して、光ディスク15のデータ領域にデータを記録する。
このようにして、本実施の形態の光ディスク装置20において、光ディスク15にデータが記録される。
続いて、本実施の形態の光ディスク装置20において、光ピックアップ装置23から照射されるレーザ光の光軸と、レーザ光の照射位置における光ディスク15面に垂直な方向との間で生じるチルトの中で、特にトラックの接線方向におけるチルト(タンジェンシャルチルト)を検出するチルト検出機構、およびタンジェンシャルチルトの補正を行なうためのチルト補正機構について説明する。
本実施の形態の光ディスク装置20では、光ディスク15の記録面から反射されたレーザ光の光量の自己相関係数を計算して、得られた自己相関係数に基づいてタンジェンシャルチルトの大きさ(タンジェンシャルチルト値)を検出することを特徴としている。
タンジェンシャルチルトが発生した場合には、後段の図9や図13に示したように、レーザ光を光ディスク15面に集光させる光学系のコマ収差により、第1回折リングR1等がタンジェンシャル方向(トラック方向)に強まって、符号間干渉が増大する。そして、発生する符合間干渉は、メインスポットMSにより読み出された信号の大きさを小さくし、時間差を加えたものとなる。そこで、本実施の形態の光ディスク装置20では、反射されたレーザ光の光量についての自己相関関数をとることにより、タンジェンシャル方向の符号間干渉の大きさ、すなわちタンジェンシャルチルトの大きさを検出することを可能としたものである。
レーザ光の光量の自己相関係数qを導出するための自己相関関数は、次の(1)式で表される。
q=(1/N)・Σ(x(t)・x(t+τ)) …(1)
ただし、t=M〜M+N。
また、Mはタンジェンシャルチルトの検出地点、Nはタンジェンシャルチルトの検出範囲、τは自己相関関数のラグを表す。
本実施の形態の光ディスク装置20のように、反射されたレーザ光の光量についての自己相関関数に基づいてタンジェンシャルチルトの大きさを検出する方式では、受光素子237からの信号振幅によりタンジェンシャルチルトを検出する方法と比べて、チルト最適位置と振幅最大値との間にオフセットがなく、また、タンジェンシャルチルトのみしか反応しない、すなわちノイズやデフォーカス、ラジアルチルト等には反応しないという利点がある。
さらに、RF信号とRF信号に加工を加えたものとの間で相関をとる方法や、時間軸に限定した条件でRF信号間の相関をとり、タンジェンシャルチルトを検出する方法と比較しても、自己相関をとる本実施の形態の方式では、同じ信号系列に対する相関をとるため、時系列にランダムな白色ノイズに対してはまったく感度を持たないこととなり、高精度なチルト検出が可能となる。
ここで、図3は、タンジェンシャルチルトに相当するタンジェンシャル方向のコマ収差(タンジェンシャルコマ収差)に対する自己相関係数の変化を示した図である。図3に示したように、タンジェンシャルチルトに対応して自己相関係数も増加するため、タンジェンシャルチルトの検出が可能である。
また、図4は、ラジアルチルトに相当するラジアル方向のコマ収差(ラジアルコマ収差)に対応する自己相関係数の変化を示した図である。図4に示したように、ラジアルチルトに対してはほとんど変化がないので、タンジェンシャルチルトのみを検出することが可能である。さらに、図5は、白色ノイズ(C/N)を再生信号に印加した場合の自己相関係数の変化を示した図である。図5に示したように、白色ノイズは時系列にランダムであるため、自己相関係数には何ら影響を与えず、ノイズによらず高精度にタンジェンシャルチルトの検出が可能である。さらに、メディア(光ディスク15)に傷やゴミなどによる特徴的パターンがあり、再生信号自体は劣化した場合にも、そのパターンを自己相関関数は検出し、チルト検出を行なう。そのため、それらのノイズにより、タンジェンシャルチルトの検出精度は逆に向上する。
このように、本実施の形態の光ディスク装置20では、外乱の影響を受けず、タンジェンシャルチルトの検出を極めて高精度に行なうことが可能である。
以下に、タンジェンシャルチルト検出およびタンジェンシャルチルト補正を行なう機構を説明する。
図6は、タンジェンシャルチルト検出およびタンジェンシャルチルト補正を行なう機構を説明する光ディスク装置20の概略構成図である。スピンドルモータ22により光ディスク15は回転し、光ピックアップ装置23から出射したレーザ光は、光ピックアップ装置23内の対物レンズ51を通って光ディスク15記録面上に集光されて、情報の記録/再生が行われる。
その際に、自己相関演算手段として機能するCPU40では、光ピックアップ装置23からの再生信号を信号処理回路28が処理した信号に基づいて、光ディスク15の記録面から反射されたレーザ光の光量の自己相関係数を計算する。さらに、チルト検出手段としても機能するCPU40は、得られた自己相関係数に基づいてタンジェンシャルチルトの大きさ(タンジェンシャルチルト値)を検出する。したがって、本実施の形態の光ディスク装置20では、主としてCPU40によりタンジェンシャルチルト検出装置が構成されている。
そして、得られたタンジェンシャルチルト値からタンジェンシャルチルト信号を生成して、駆動制御回路26のPU制御回路26aに出力し、光ピックアップ装置23に設けられたチルト制御手段としてのチルト補正部238にチルト補正角を指定する。ここで、光ピックアップ装置23のチルト補正部238は、例えば対物レンズ51または光ピックアップ装置23全体を光ディスク15面に対して傾斜させるように構成されている。
具体的には、まず、光ピックアップ装置23のチルト補正部238は、例えば、対物レンズ51の一端部(または、数箇所の端部)を光ディスク15面と平行な面から光ディスク15面に向けて正方向または負方向に複数の傾斜角ステップで移動させることで、対物レンズ51を一定量ずつ傾斜させる(光ピックアップ装置23全体を傾斜させる場合も、同様である。)。
そして、CPU40は、チルト補正部238が対物レンズ51または光ピックアップ装置23全体を傾斜させた際に、自己相関係数が最低となる傾斜角を検出し、検出したこの傾斜角を駆動制御回路26のPU制御回路26aを介してチルトチルト補正部238に指定する。
この場合に、光ディスク15の周内変動に対応させるために、例えば、予め上記した方法により、光ディスク15の複数の回転角における自己相関係数が最低となる傾斜角を検出・記憶しておき、記録再生時に、その記憶された情報に基づき最適傾斜角をチルト補正部238に指定するように設定することができる。さらに、記録再生時に、再生信号品質が許容できる範囲で、現時点での傾斜角より光ディスク15面に向けて正方向、負方向に対物レンズ51または光ピックアップ装置23全体を一定量だけ揺動させ、自己相関係数が小さくなる方向に最低となる傾斜角を検出することもできる。
そして、光ピックアップ装置23のチルト補正部238が、CPU40により指定された傾斜角(チルト角)に対物レンズ51または光ピックアップ装置23全体を傾斜させることにより、光ピックアップ装置23から照射されるレーザ光の光軸とレーザ光の照射位置における光ディスク15面とを垂直に保ち、光ディスク15のチルトを補正する。
また、チルト補正部238は、チルトエラーにより生じるコマ収差を、光ピックアップ装置23中の光源から対物レンズに至る光路中において、例えば液晶素子を用いて、波面収差を発生させ補正することも可能である。
次に、CPU40において実行されるタンジェンシャルチルト値の検出について説明する。図7は、タンジェンシャルチルト値の検出に用いる自己相関係数をCPU40が算出する処理を説明するため、CPU40内での機能を各処理部としてブロック図に表したものである。図7に示したように、CPU40では、光ピックアップ装置23の受光素子237からの信号を受けて信号処理回路28が出力するRF信号を入力する。入力されたRF信号は、遅延部401と乗算部402とに入力される。
ここで、現在の一般の光ディスクシステムではフォーカスサーボやトラッキングサーボといった各種位置調整サーボ用の信号を得るため、上記したように光ピックアップ装置23の受光素子237として検出領域が複数に分割された多分割検出器が使用されている。そのような多分割検出器を用いている場合には、遅延部401と乗算部402とに入力する信号は、受光素子237の各検出領域からの出力信号を加算器により加算した和信号、すなわちRF信号が好ましい。
また、データが記録されていない未記録光ディスクでは、RF信号を得ることはできないため、受光素子237の差信号であるPP(Push-Pull)信号を用いる。この場合には、例えばラジアル方向(光ディスク15の半径方向)に2分割された受光素子237の各検出領域からの出力信号の差を検出する減算器によりPP信号を得る。このように、PP信号を用いれば、未記録光ディスクにおいても、タンジェンシャルチルト値の検出が可能となる。
その他、タンジェンシャルチルトを検出することを考え、例えばタンジェンシャル方向(光ディスク15のトラックの接線方向)に2分割された受光素子237の各検出領域からの出力信号の差を検出する減算器により得られる、タンジェンシャル方向に感度の良いTPP(Tangential Push-Pull)信号、または、受光素子237の分割された検出領域単体の信号を用いても良い。
なお、ここではRF信号を用いる場合を説明するが、PP信号やTPP信号等を用いる場合も同様である。
さて、入力されたRF信号は、遅延部401を通過し、所定時間の遅延がかかったRF信号は、乗算部402に入力され、RF信号との積がとられる。その後、加算部403により、乗算部402からの信号の所定の加算時間における和を取ることで、自己相関係数が得られる。
そして、以下に述べるように、遅延部401の遅延時間、つまり演算に用いる自己相関関数のラグを光ディスク15面上のレーザスポットの第1回折リングに一致させることで、自己相関係数からタンジェンシャルチルトの大きさ(タンジェンシャルチルト値)を得ることが可能である。すなわち、自己相関関数のラグを、レーザスポットの第1回折リングの半径を光ディスク15の線速度で割った値に設定することで、自己相関係数からタンジェンシャルチルト値を得る。
図8は、チルトによるコマ収差がない場合の光ディスク15面上に集光されたレーザスポットを示した模式図である。図8に示したように、レーザ光のメインスポットMSの周辺には、エアリーディスクとも呼ばれる、第1回折リングR1が存在する。一方、図9は、タンジェンシャルチルトによるコマ収差が存在する場合の、光ディスク15面上に集光されたレーザスポットを示した模式図である。図8に示したコマ収差がない場合と比較すると、図9のタンジェンシャルチルトによるコマ収差が存在する場合には、第1回折リングR1上に光強度の強調が起こる。そこで、自己相関係数からタンジェンシャルチルトを検出するためには、第1回折リングR1上に遅延部401での遅延時間(自己相関関数のラグτ)を合致させる必要がある。
ここで、第1回折リングR1上に遅延部401での遅延時間(ラグτ)を合致させるための処理手順を説明する。図10は、CPU40の制御の下で実行される、自己相関関数ラグτを第1回折リングR1に合わせる処理手順の一例を示したフローチャートである。図10に示したように、照射するレーザ光の光軸のタンジェンシャルチルトを、光ディスク15に対して垂直にした場合の自己相関係数((A))を計算する(S1)。その後、タンジェンシャルチルト変化手段として機能するチルト補正部238により、レーザ光の光軸に対してタンジェンシャルチルトを一定量付加する(S2)。そこで、もう一度自己相関係数((B))を計算する(S3)。これを予め決定しておいたタンジェンシャルチルトの走査範囲について行なう。それが終了した場合には(S4)、自己相関係数差((C)=(B)−(A))を計算して、記憶する(S5)。終了していない場合には(S4)、さらにタンジェンシャルチルトを一定量付加し、自己相関係数((B))を計算する。
その後、レーザ光の光軸のタンジェンシャルチルトが光ディスク15と垂直になるように戻し(S6)、自己相関関数のラグτを変化させ(S9)、もう一度ステップS1からの処理を繰り返す。目的の第1回折リングR1が存在すると思われるラグ範囲が終了した場合には(S7)、すべてのチルトに対して自己相関係数差(C)が正であり、かつ各チルトの自己相関係数差((C))が最大になるラグτを採用して(S8)、処理を終了する。
光ディスク15面上に照射されるレーザ光の第1回折リングR1の半径は、使用されるレーザ光の波長や対物レンズ51のNAによって決定される。そのため、その他に組み付け残留収差や経年変化、温度変化等による収差発生により若干変化する可能性はあるが、第1回折リングR1の半径は、光ディスク装置20毎にほぼ一定である。したがって、自己相関関数のラグτは、光ディスク装置20の生産時に一度決定すれば頻繁に変更する必要はない。ただし、経年変化や温度変化等により、タンジェンシャルチルトが正確に検出できなくなった場合には、必要に応じて上記した手法などを用いた調整を行なえばよい。
また、メインスポットMSと第1回折リングR1の光ディスク15面上の距離は一定であるが、決定された自己相関関数のラグτは光ディスク15の回転数、または記録再生半径位置により変化するため、ディスク回転数や記録再生半径位置に合わせて、自己相関関数のラグτを調整する必要がある。例えば、光ディスク15のディスク線速度をv、その時のメインスポットMSと第1回折リングR1との自己相関に相当するラグをτとすると、ディスク線速度がv’に変化した場合には、自己相関演算器のラグは(2)式に示すτ’に設定する必要がある。
τ’=v’/v×τ …(2)
また、図11は、ディスクチルトの周波数(ω)特性を示した図である。図11に示すように、ディスクチルト量は2ω成分で最大値を取り、3ω以上の領域で大きく減衰する特性を有している。したがって、ディスクチルトのDC成分〜2ω成分を補償できれば、チルト補正効果を大きく高めることができる。そこで、(1)式に示した自己相関演算の範囲N(t=M〜M+N)を、光ディスク15の1/4周期以下に対応する時間に設定することで、光ディスク15の1周につき4点のタンジェンシャルチルトのサンプリングが可能となる。そのため、サンプリング定理より2ωのカットオフを持つLPF(Low Pass Filter)をかけることにより、2ω成分までのチルト情報を忠実に再現し、効果の高いタンジェンシャルチルト補正が可能となる。
以上説明したように、本実施の形態の光ディスク装置20では、光ディスク15の記録面から反射されたレーザ光の光量の自己相関係数を計算して、得られた自己相関係数に基づいてタンジェンシャルチルトの大きさを検出し、補正することを特徴としている。これにより、外乱の影響を受けず、タンジェンシャルチルトの検出を極めて高精度に行なうことが可能となるので、光ディスク15が高密度化された場合にも、光ディスク15の再生品質を高いレベルに維持することが可能となった。
[実施の形態2]
実施の形態1の光ディスク装置1では、タンジェンシャルチルト値の検出に用いる自己相関係数をCPU40によりデジタル的に演算して導出したが、本実施の形態では、自己相関係数を演算する自己相関演算回路を信号処理回路28内に設けて、自己相関係数を導出する構成について説明する。なお、本実施の形態2では、上記した実施の形態1の光ディスク装置1と同様の構成については、重複した説明を省略する。
本実施の形態の光ディスク装置では、実施の形態1の光ディスク装置1において、自己相関係数を演算する自己相関演算手段としての自己相関演算回路28fを信号処理回路28内に配設している。図12は、自己相関演算回路28fの構成を示すブロック図である。図12の自己相関演算回路28fでは、信号処理回路28のRF信号検出回路28dが出力するRF信号を入力する。そして、入力されたRF信号は、遅延部としての遅延素子411と乗算部としての乗算器412とに入力される。
入力されたRF信号は、遅延素子411を通過し、所定時間の遅延がかかったRF信号は、乗算器412に入力され、RF信号との積がとられる。その後、所定のカットオフ周波数を持つフィルター部としてのLPF(Low Pass Filter)413を通過させることにより、自己相関係数が得られる。
そして、自己相関係数は自己相関演算回路28fからCPU40に出力され、実施の形態1と同様に、遅延素子411の遅延時間、つまり演算する自己相関関数のラグを光ディスク15面上のスポットの第1回折リングに一致させることで、自己相関係数からタンジェンシャルチルトの大きさ(タンジェンシャルチルト値)を得ることが可能である。したがって、本実施の形態では、主として自己相関演算回路28fとCPU40によりタンジェンシャルチルト検出装置が構成される。
このように、本実施の形態の光ディスク装置では、安価なアナログ回路での構成が容易なLPFを用いることができるので、タンジェンシャルチルトの検出を極めて高精度に行なうことが可能となると同時に、製造コストを抑えることもできる。
ここで、上述したように、サンプリング定理より2ωのカットオフを持つLPFを掛けることにより、2ω成分までのチルト情報を忠実に再現し、効果の高いタンジェンシャルチルト補正が可能となる。そこで、自己相関演算回路28fが図12のように構成される場合には、LPFのカットオフ周波数を光ディスク15の回転周波数の2倍以上と設定することで、高いタンジェンシャルチルト補正効果を実現することができる。
[実施の形態3]
実施の形態1の光ディスク装置1では、演算する自己相関関数のラグを光ディスク15面上のレーザ光のスポットの第1回折リングに一致させることでタンジェンシャルチルト値を得たが、本実施の形態では、レーザ光のスポットの第2回折リング以上の高次の回折リングを用いて自己相関関数のラグを設定し、タンジェンシャルチルト値を得る構成について説明する。なお、本実施の形態3では、上記した実施の形態1の光ディスク装置1と同様の構成については、重複した説明を省略する。
図13は、タンジェンシャル方向のコマ収差(タンジェンシャルコマ収差)がある場合の光ディスク15面上のレーザスポット形状を示す図である。図13に示すように、レーザスポットには、メインスポットMSと共に、光強度が強調された第1回折リングR1と第2回折リングR2とが存在する。図13には示していないが、第3回折リング、第4回折リング等、より高次の回折リングもタンジェンシャルコマ収差によりタンジェンシャル方向に強調されている。
上記した実施の形態1の光ディスク装置1では、メインスポットMSと第1回折リングR1との自己相関によりタンジェンシャルチルトの検出を行なったが、特にメインスポットMSと第1回折リングR1との自己相関に限定する必要がなく、より高次の回折リングを用いても検出が可能である。例えば、自己相関演算を行なう際のCPU40内の遅延部401(実施の形態1)でのラグや、自己相関演算回路28fの遅延素子411(実施の形態2)でのラグを、メインスポットMSと第2回折リングR2との距離に対応する時間に設定し、メインスポットMSと第2回折リングR2との自己相関により、タンジェンシャルチルトを検出することが可能である。
さらに、メインスポットMSと回折リングとの自己相関によりタンジェンシャルチルトの検出を行なったが、特にメインスポットMSと回折リングとの自己相関に限定する必要がなく、高次の回折リング同士の自己相関を用いてもタンジェンシャルチルトを検出することが可能である。例えば、CPU40内の遅延部401(実施の形態1)でのラグや、自己相関演算回路28fの遅延素子411(実施の形態2)でのラグを、第1回折リングR1と第2回折リングR2との距離に対応する時間に設定し、第1回折リングR1と第2回折リングR2との自己相関により、タンジェンシャルチルトを検出することも可能である。
図14は、第1回折リングR1よりも高次の複数の回折リングを用いてタンジェンシャルチルトの検出を行なうタンジェンシャルチルト検出装置としてのチルト検出回路の構成の一例を示した図である。本実施の形態のチルト検出回路50は、実施の形態1の信号処理回路28に配設される。そして、チルト検出回路50は、例えば図12に示した構成の複数の自己相関演算回路(自己相関演算部)501、502、503を備え、自己相関演算回路501、502、503からの出力は加算器504に入力される。そして、加算器504によりタンジェンシャルチルト信号が出力される。
この場合、例えば、自己相関演算回路501のラグはディスク回転線速度を考慮した場合のメインスポットMSと第1回折リングR1とに対応する時間、自己相関演算回路502のラグはメインスポットMSと第2回折リングR2とに対応する時間、自己相関演算回路503のラグはメインスポットMSと第3回折リングR3とに対応する時間として設定され、すべての自己相関演算回路501、502、503からの出力を加算することにより、タンジェンシャルチルト信号が出力される。
そのため、本実施の形態の光ディスク装置では、第1回折リングR1のみを使用してタンジェンシャルチルトを検出した場合と比較して、より高精度なタンジェンシャルチルトの検出が可能となる。
また、チルト検出装置50を構成する自己相関演算回路501、502、503のラグは、回折リング半径にあたるラグに限定するものではなく、2つの回折リング半径の差に設定することにより、回折リング同士の自己相関を検出するように構成することもできる。
なお、本実施の形態では、チルト検出装置50は、実施の形態1の信号処理回路28に配設した場合を示したが、CPU40内においてデジタル的に構成することもできる。
実施の形態1の光ディスク装置の構成を示したブロック図である。 光ピックアップ装置の概略構成図である。 タンジェンシャルコマ収差に対する自己相関係数の変化を示した図である。 ラジアルコマ収差に対応する自己相関係数の変化を示した図である。 白色ノイズを再生信号に印加した場合の自己相関係数の変化を示した図である。 タンジェンシャルチルト検出およびタンジェンシャルチルト補正を行なう機構を説明する概略構成図である。 自己相関係数をCPUが算出する処理を説明するため、CPU内での機能を各処理部として表したブロック図である。 チルトによるコマ収差がない場合の光ディスク面上に集光されたレーザスポットを示した模式図である。 タンジェンシャルチルトによるコマ収差が存在する場合の、光ディスク面上に集光されたレーザスポットを示した模式図である。 自己相関関数ラグを第1回折リングに合わせる処理手順の一例を示したフローチャートである。 ディスクチルトの周波数特性を示した図である。 自己相関演算回路の構成を示すブロック図である。 タンジェンシャルコマ収)がある場合の光ディスク面上のレーザスポット形状を示す図である。 複数の高次回折リングを用いてタンジェンシャルチルトの検出を行なうチルト検出回路の構成の一例を示した図である。
符号の説明
15 光ディスク、20 光ディスク装置(光ピックアップ)、
21 シークモータ、22 スピンドルモータ、23 光ピックアップ装置、
24 レーザ制御回路、25 エンコーダ、26 駆動制御回路、
28 信号処理回路、34 バッファRAM、37 バッファマネージャ、
38 インターフェース、39 フラッシュメモリ、40 CPU、
41 RAM、238 チルト補正部、401 遅延部、402 乗算部、
403 加算部、411 遅延素子、412 乗算器、413 LPF、
501,502,503 自己相関演算回路(自己相関演算部)、504 加算器。

Claims (17)

  1. 光ディスクの記録面にレーザ光を照射するとともに記録面からの反射光の光量を検出する受光素子を有する光ピックアップにより、該光ディスクに照射された光と当該光ディスク面に垂直な方向との間で生じる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検出装置であって、
    前記受光素子が検出した反射光の光量と、前記光ディスクに照射された光が当該光ディスク上で形成する光スポットの回折リング半径を当該光ディスクの線速度で割った値を信号間の時間差として遅延させた反射光の光量から前記光ディスクからの反射光の光量の自己相関係数を算出する自己相関演算手段と、
    前記自己相関演算手段により算出された自己相関係数に基づいて、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チルト検出手段と、
    を備えたことを特徴とするタンジェンシャルチルト検出装置。
  2. 前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量を光電変換して得られた光量信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延部と、当該光量信号と当該遅延部からの出力信号との積を算出して出力する乗算部と、当該乗算部からの出力信号の所定の加算時間における和を算出して出力する加算部と、を有することを特徴とする請求項1記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  3. 前記自己相関演算手段の前記加算部は、前記加算時間が前記光ディスクの回転周期の1/4以下に設定されたことを特徴とする請求項2記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  4. 前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量を光電変換して得られた光量信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延部と、当該光量信号と当該遅延部からの出力信号との積を算出して出力する乗算部と、当該乗算部からの出力信号に対して所定のカットオフ周波数でのカットオフをかけるフィルター部と、を有することを特徴とする請求項1記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  5. 前記自己相関演算手段の前記フィルター部は、前記カットオフ周波数が前記光ディスクの回転周波数の2倍以上に設定されたことを特徴とする請求項4記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  6. 前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が設定されるとともに、当該自己相関関数は、相関をとる信号間の時間差を定義するラグが、光スポットの第1回折リング半径で設定されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  7. 前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が設定されるとともに、当該自己相関関数における相関をとる信号間の時間差を定義するラグが可変であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  8. 前記光ディスクに照射される光の当該光ディスク面に対するタンジェンシャル方向への傾き角を変化させるタンジェンシャルチルト変化手段をさらに備え、
    前記自己相関演算手段は、前記タンジェンシャルチルト変化手段により前記傾き角が付加された際に、算出される前記自己相関係数が単調増加し、かつ当該自己相関係数の変化が最大となるように前記ラグが設定されたことを特徴とする請求項7記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  9. 前記自己相関演算手段は、前記光ディスクの回転数と前記光ディスク上に前記光が照射される半径方向位置とに応じて、前記自己相関関数の前記ラグが調整可能に構成されたことを特徴とする請求項7または請求項8記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  10. 前記前記自己相関演算手段は、前記自己相関関数の前記ラグが、当該ラグに対応する前記光ディスク上の距離が一定となるように調整されることを特徴とする請求項9記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  11. 前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が設定されるとともに、当該自己相関関数は、相関をとる信号間の時間差を定義するラグが、前記光ディスクに照射された光が当該光ディスク上で形成する光スポットの第2回折リング以上の高次回折リングの半径に対応する遅れ時間、または2つの当該高次回折リングの半径の差に対応する遅れ時間に設定されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  12. 前記自己相関演算手段は、前記反射光の光量の自己相関係数を演算する自己相関関数が第1回折リングおよび第2回折以上のリング毎に設定された複数の自己相関演算部で構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  13. 前記自己相関演算手段は、前記自己相関関数における相関をとる信号間の時間差を定義するラグが、前記光ディスクに照射された光が当該光ディスク上で形成する光スポットの第1回折リング半径に対応する遅れ時間に設定された前記自己相関演算部と、当該ラグが当該光スポットの第2回折リング以上の高次回折リングの半径に対応する遅れ時間に設定された前記自己相関演算部と、当該ラグが当該光スポットの2つの当該高次回折リングの半径の差に対応する遅れ時間に設定された前記自己相関演算部とのうちのいずれか複数により構成されていることを特徴とする請求項12記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  14. 前記受光素子は、前記反射光の光量を検出する複数の検出領域を備え
    前記自己相関演算手段は、前記受光素子の前記複数の検出領域からの各出力信号が加算されたRF信号が入力されることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  15. 前記受光素子は、前記反射光の光量を検出する前記光ディスクのラジアル方向に2分割された検出領域を備え
    前記自己相関演算手段は、前記受光素子の前記2つの検出領域からの各出力信号の差分を取ることにより得られたプッシュプル信号が入力されることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  16. 前記受光素子は、前記反射光の光量を検出する前記光ディスクのタンジェンシャル方向に2分割された検出領域を備え
    前記自己相関演算手段は、前記受光素子の前記2つの検出領域からの各出力信号の差分を取ることにより得られたタンジェンシャルプッシュプル信号が入力されることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置。
  17. 光ディスクに対してデータの記録および/または再生を行なう光ディスク装置であって、
    前記光ディスクに対して光を照射するとともに、当該光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップと、
    請求項1〜請求項16のいずれかに記載のタンジェンシャルチルト検出装置と、
    前記タンジェンシャルチルト検出装置により検出された前記タンジェンシャル方向の傾きに基づいて、前記光ピックアップの姿勢の制御を行なうチルト制御手段と、
    を備えたことを特徴とする光ディスク装置。

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