JP4533192B2

JP4533192B2 - 光ディスクチルト補償装置、光ディスク記録装置、光ディスク再生装置、および光ディスク記録再生装置

Info

Publication number: JP4533192B2
Application number: JP2005062127A
Authority: JP
Inventors: 俊之川崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: JP2006244662A

Description

本発明は，光ディスクの記録再生装置のチルトサーボ装置、特に，チルトエラーを補正する光ディスクチルト補償に関する。

次世代大容量光ディスクとして、Ｂｌｕ−ＲａｙＤｉｓｃ（以下ＢＤと称す）やＨＤ−ＤＶＤなどの波長４０５ｎｍの青紫色レーザを用いた規格がある。大容量化のためには波長を短くする他に、対物レンズの高ＮＡ化があるが、対物レンズを高ＮＡ化すると光ディスクのチルトマージンが減少し、対物レンズ（以下ＯＬと称す）チルトサーボなどの制御、補正が必要となる。ＢＤの場合は、基板厚を０．１ｍｍと薄くしてチルトに強いシステムとしているが、ＤＶＤ、ＣＤなどの従来ディスクとの互換性に問題が生じている。ＨＤ−ＤＶＤの場合は、ＤＶＤと同じ基板厚０．６ｍｍにして従来ディスクとの互換性を持たせているが、チルトマージンによる制約からＮＡもＤＶＤと同じ０．６５としている。高密度化に難があり、ＢＤで２５ＧＢを達成しているところ、ＨＤ−ＤＶＤでは１５ＧＢとなっている。従って、容量２５ＧＢを達成しつつ基板厚をＤＶＤと同じ０．６ｍｍにするには、高精度なチルトサーボシステムが必須技術である。

基板厚０．６ｍｍ、容量２５ＧＢを達成するチルトサーボシステムは、ディスクのラジアル（以下Ｒａｄと称す）、タンジェンシャル（以下Ｔａｎと称す）両方向において、ディスクの回転周期やその数倍の周波数成分をもつディスクＡＣチルト補正が必要である。
光ピックアップから照射されるビーム光軸とディスク記録面が垂直となるように、光ピックアップ光軸の傾斜をメカニカルに高信頼性で補正する提案がある（例えば、特許文献１参照。）。また、サンプリングした包絡線信号強度の平均値を算出する算出手段を有し、この平均値に基づいて補正量を確定して液晶補正素子を動かしてチルト補正制御を実行する提案がある（例えば、特許文献２参照。）。これらの提案によれば、光ディスクチルトの直流成分の補正はできるが、光ディスクチルトの交流成分の補正は行うことができない。例えば２４００ｒｐｍの回転数でディスクが回転しているとすると、チルトの交流成分の基本波成分は４０Ｈｚであるので、基本波成分を補正しようとすると光学系あるいは液晶補正素子を４０Ｈｚで駆動しなければならない。また、ディスクチルトは基本波成分のみでなく、その高調波成分も多く含むので、数１００Ｈｚオーダーの駆動が必要となり、現状の光学系や液晶素子での交流チルト補正は困難である。

線速を６．０ｍ／ｓとすると、ディスク回転周波数は約４０Ｈｚ、ディスクチルトはその１０倍の帯域以上までその成分を持つので、制御帯域は５００Ｈｚは必要である。５００Ｈｚの帯域をもつチルトに対して、ピックアップ（以下ＰＵと称す）全体を傾斜させるＰＵチルトサーボでは可動部質量が大きいため困難であり、質量の小さいＯＬをチルトさせるＯＬチルトサーボが最適である。
ＯＬチルトサーボは、ＯＬをディスク周内のチルト変化に追従させてチルトさせるチルト補償方式であるが、ディスクチルトとＯＬチルトを個別に検出し、その差を０とするか、あるいは両者の相対チルトを直接検出し、その値を０とするように制御を行うが、いずれにしても精度の高いチルト検出法が必要となる。ディスクのチルトを最大０．２［ｄｅｇ］とし、制御誤差を０．０１［ｄｅｇ］とすると、チルト検出誤差は最低でも０．０２［ｄｅｇ］以下にしなければならず、従来の光ディスクに用いているチルトセンサではその検出誤差に問題がある。また、チルトセンサはＯＬの光軸と同軸に配置することが困難なため、ラジアル方向またはタンジェンシャル方向にずれた位置のチルト検出信号を出力することとなり、検出誤差を悪化させる要因になっている。

ＯＬをＲａｄ、Ｔａｎ両方向にチルトさせるためには、フォーカス（以下Ｆｏと称す）、トラック（以下Ｔｒと称す）サーボ用の２軸ＯＬアクチュエータ（以下ＡＣＴと称す）に、更にＲａｄチルト、Ｔａｎチルトの２軸チルト駆動を追加した４軸駆動ＡＣＴが必要である。更に、４軸アクチュエータを製御するためには、高精度なチルトセンサが必要であるが、従来のチルトセンサでは検出誤差が大きく、４軸アクチュエータによるチルト補正を効果的に使うことができない。
ディスクの面ぶれとディスクＴａｎチルトには関連があり、ディスクの面ぶれを検出できればディスクＴａｎチルトを推測することができるので、ディスクＴａｎチルトセンサレス化が可能となる。一般的にＦｏサーボの場合、ＰＵから出力されるＦｏ信号はＦｏエラー信号であり、ＯＬ高さとディスク高さの差を表す信号である。従って、ディスクの面ぶれは直接観測することができない物理量であり、Ｆｏ信号を用いたディスクＴａｎチルトセンサレス化は一般的に難問である。フォーカス信号からタンジェンシャルチルト信号を算出することにより、従来のチルトセンサのもつ制御誤差を改善する提案がある（例えば、特許文献３参照。）。しかしタンジェンシャルチルト駆動軸の入出力特性は周波数特性が平坦ではなく、極端な場合、入力ステップ信号に対してその応答、すなわち対物レンズのタンジェンシャルチルトはステップ状にはならず減衰振動応答を示す場合もある。このようにタンジェンシャル方向のチルトをかえって悪化させることとなり、印加電圧に比例して光ディスクに照射された光ビームの光軸を傾けることは困難である。

タンジェンシャルチルトアクチュエータは、タンジェンシャルコイルをフォーカスコイルと兼用し、相対するフォーカスコイルを差動駆動してタンジェンシャルチルトを発生させる差動駆動方式が設計が容易である。また、差動駆動方式用アクチュエータドライバは、各コイルを個別に駆動するために、その前段にドライバマトリクスを挿入し、Ｆｏ駆動信号とＴａｎチルト駆動信号から、各コイルの駆動信号を合成しなければならず、汎用のドライバが使えないという不便さがある。

特開２００３−２１７１５５公報特開２０００−２９８８６２公報特開２０００−３６１２５号公報

そこで本発明は、上述したような問題点に鑑みなされたもので、その課題は、ディスクＡＣチルトの基本波周波数や、２次高調波成分近傍のディスクチルトを十分抑圧する残留制御誤差の小さいＲａｄ、ＴａｎＡＣチルトサーボを実現でき、光ディスクのチルトによって発生するコマ収差を最小にする光ディスクチルト補償器を実現し、この光ディスクチルト補償器を用いて、従来技術の問題点を解決した光ピックアップ、並びに当該光ピックアップを備えた光情報記録装置、及び光情報再生装置、光情報記録再生装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、光源から出射された光を光ディスクの記録面上に集光照射するための対物レンズと、前記対物レンズをチルトさせるための対物レンズチルトアクチュエータと、前記対物レンズチルトアクチュエータの駆動信号を作るための補償器と、
前記対物レンズチルトアクチュエータを駆動するためのドライバと、前記対物レンズのチルトを検出するための対物レンズチルトセンサと、擬似ディスクタンジェンシャルチルト信号を生成するディスクタンジェンシャルチルト信号生成器と、を具備し、前記ディスクタンジェンシャルチルト信号生成器は、前記対物レンズチルトアクチュエータの２次共振特性を再現した伝達関数と等しい伝達特性をもつ波形等価器を備え、該波形等価器の出力信号を時間積分し、更に線速信号に比例する信号で割ることにより擬似ディスクタンジェンシャルチルト信号を生成するものであり、前記対物レンズチルトセンサからの対物レンズチルト信号と前記ディスクタンジェンシャルチルト信号生成器からの擬似ディスクタンジェンシャルチルト信号との差をとることにより前記光ディスクと前記対物レンズの相対チルト信号を生成し、該相対チルト信号を前記補償器に入力することにより相対的なチルトに基づき前記対物レンズのチルトを制御し、前記光ディスクの一回転中に変化するチルトを補償することを特徴とする光ディスクチルト補償装置を特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１記載の光ディスクチルト補償装置において、前記対物レンズチルトアクチュエータは、前記対物レンズをフォーカス方向に移動させるためのフォーカスアクチュエータと兼用され、該アクチュエータは対物レンズのタンジェンシャル方向両側に配置された２つのアクチュエータセットからなり、該２つのアクチュエータセットを同時に同一方向に駆動することによりフォーカス方向に前記対物レンズを駆動し、前記２つのアクチュエータセットを同時に逆方向に駆動することにより前記対物レンズをチルト駆動することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２記載の光ディスクチルト補償装置を有する光ディスク記録装置を特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１または２記載の光ディスクチルト補償装置を有する光ディスク再生装置を特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１または２記載の光ディスクチルト補償装置を有する光ディスク記録再生装置を特徴とする。

本発明により、ディスクＴａｎチルトセンサを使わないＴａｎチルトサーボコントローラを構成したので、ディスクチルトセンサを用いることなく、ディスクの周内変動にも追従したチルトサーボシステムを構築することができ、チルトセンサに要求される厳しい検出誤差を考慮することなく、コスト的にも有利なディスクチルトセンサレスチルトサーボを実現することができる。
アクチュエータドライバは、Ｆｏ／Ｔａｎ差動駆動型アクチュエータを用いているので、フォーカス位相補償器とチルト位相補償器およびドライバマトリクスを統合的に設計することができる。独立駆動型アクチュエータに対してフォーカス方向、Ｔａｎチルト方向の感度が高く、小さい電力でアクチュエータを駆動することができるので、消費電力の少ないアクチュエータを実現できる。低消費電力であるので、アクチュエータで消費する電力を押さえることができ、従って発熱量を押さえることができ、発熱による特性悪化を押さえた温度特性の良いチルトサーボシステムを実現することができる。

図１はディスクの面ぶれを説明するための図である。
同図において符号ｘはディスク移動方向における距離ψは面ぶれ関数をそれぞれ示す。
ディスクの面ぶれをψ（ｔ）［ｍ］（ｔは時間［ｓ］）としたとき、その傾き、すなわち時間微分はψ’（ｔ）［ｍ／ｓ］であり、これはＯＬがＦｏ方向（同図における上下方向）に動く速度を表す。面ぶれψ（ｔ）がわかれば、その時間波形を微分することによりＯＬ速度ψ’（ｔ）を求めることができる。
ψ’（ｔ）＝ｄψ（ｔ）／ｄｔ ... （１）
一方、ディスクの面ぶれをψ（ｘ）［ｍ］（ｘは距離［ｍ］）としたとき、その傾き、すなわち距離微分はψ’（ｘ）［ｍ／ｍ］であり、これはディスクの速度方向のチルト成分、すなわちＴａｎチルトα_Ｔ（ｘ）［ｒａｄ］のアークタンジェントを表す。
ψ’（ｘ）＝ｄψ（ｘ）／ｄｘ ... （２）
α_Ｔ（ｘ）＝ａｒｃｔａｎ（ｄψ（ｘ）／ｄｘ） ... （３）
ここで、線速をｖ［ｍ／ｓ］とすると、ｄｘ＝ｖｄｔなので、ψ’（ｘ）は(4)式のように表すことができる。
ｄψ（ｘ）／ｄｘ＝（１／ｖ）（ｄψ（ｔ）／ｄｔ） ... （４）

上式より、ディスクの面ぶれ波形ψ（ｔ）を検出し、時間微分し線速ｖで割りアークタンジェントをとると、「ディスクタンジェンシアルチルト」であるディスクＴａｎチルトαＴ（ｘ）を求めることができる。
ディスクＴａｎチルトは十分小さいので、（3）式はアークタンジェントを外した（5）式で代用できる。
αＴ（ｘ）≒ｄψ（ｘ）／ｄｘ ... （５）
面ぶれとディスクＴａｎチルトの関係から、ディスクの面ぶれ波形ψ（ｔ）を検出し、時間微分し線速ｖで割りアークタンジェントをとると、ディスクＴａｎチルトαＴ（ｘ）を求めることができる。ディスクＴａｎチルトは十分小さいので、アークタンジェントを省略し、（６）式に示すようにディスクの面ぶれ波形ψ（ｔ）を時間微分し、線速ｖで割った値をディスクＴａｎチルトαＴ（ｘ）とする。
αＴ（ｘ）≒（１／ｖ）（ｄψ（ｔ）／ｄｔ） ... （６）
以下に、本発明に密接な関係がある従来のサーボシステムについて説明する。

図２は一般的なＦｏサーボブロック図である。
Ｆｏ入力にディスクの面ぶれを入力し、Ｆｏ出力信号との差をとり、Ｆｏエラー信号とする。
ＰＵからはこのＦｏエラー信号が出力される。Ｆｏリードラグフィルタで交叉周波数近傍の位相を調整し、Ｆｏゲインで開ループゲインを調整する。この出力をＦｏアクチュエータモデルに入力し、アクチュエータはＯＬ（対物レンズ）を面ぶれに追従するようにＦｏ駆動する。

図３は一般的なＴａｎチルトサーボブロック図である。
Ｔａｎ入力にディスクのＴａｎチルトを入力し、Ｔａｎ出力信号（ＯＬチルト信号）との差をとり、Ｔａｎチルトエラー信号とする。Ｆｏと異なり、チルトサーボの場合は、ディスクチルトとＯＬチルトを個別に検出し、演算によりＴａｎチルトエラー信号を発生させる。Ｔａｎリードラグフィルタで交叉周波数近傍の位相を調整し、Ｔａｎゲインで開ループゲインを調整する。この出力をＴａｎアクチュエータに入力し、アクチュエータはディスクＴａｎチルトに追従するようにＯＬをチルト駆動する。

図４は従来のＦｏ／Ｔａｎ独立サーボのブロック図である。
上記のＦｏ／Ｔａｎ２軸独立サーボを組み合わせ、差動アクチュエータモデルの２軸サーボを行った。
図２のＦｏチルトサーボブロックと、図３のＴａｎチルトサーボブックが並列に配置される構造となっている。ディスクシグナルジェネレータは、時間軸シミュレーションを行うための信号発生器で、Ｆｏからは面ぶれ信号、ディスクＴａｎチルトからはディスクのＴａｎチルト信号が出力される。これら二つのＦｏ、Ｔａｎチルト信号を目標値としてＯＬのフォーカシング、Ｔａｎチルトを個別の制御器で行う。
Ｆｏ／Ｔａｎ差動アクチュエータモデルは制御対象となるアクチュエータである。このアクチュエータは差動駆動方式であるので、Ｆｏ、Ｔａｎチルト駆動信号から差動コイル１、２に印加する電圧を演算して求める。
同図において１点鎖線で囲んだＴａｎリードラグフィルタとＴａｎゲインの部分は補償器と呼ばれる。

図５は独立制御型Ｆｏ／Ｔａｎチルトサーボのボード線図である。
Ｆｏサーボの交叉周波数は約２．５ｋＨｚ、Ｔａｎチルトサーボの交叉周波数は５５０Ｈｚとした。８０ｋＨｚ近傍に高次共振があり、位相はそこから急激に大きくなる。
図６は独立制御型Ｆｏ／Ｔａｎチルトサーボ入出力シミュレーション波形を示す図である。同図（ａ）は面ぶれとＯＬ高さを示す図、同図（ｂ）はディスクＴａｎチルトとＯＬＴａｎチルトを示す図である。
同図（ａ）において面ぶれとＯＬ高さは波形が全く一致している。
同図（ｂ）においてディスクＴａｎチルトとＯＬＴａｎチルトは殆ど一致している。
前記（６）式をもとにディスクＴａｎチルトセンサレスチルトサーボを構築した。

図７は本発明のディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボのブロック図である。
同ブロック図は、図２に示したＦｏチルトサーボブロックと、図３に示したＴａｎチルトサーボブロックをもとに構成される光ディスクチルト補償装置のブロック図である。
Ｆｏサーボは従来と同一であり、ＴａｎチルトサーボはディスクＴａｎチルト信号を接続しない構造となっている。ディスクＴａｎチルト信号は、差動アクチュエータコントローラ内でＦｏ信号から作られる（図９において詳述する）。
ディスクシグナルジェネレータは、時間軸シミュレーションを行うための信号発生器で、Ｆｏ出力からは面ぶれ信号、Ｔａｎチルト出力からはディスクのＴａｎチルト信号が出力される。
チルト信号を目標値としてＯＬのフォーカシング、ＯＬＴａｎチルトを行う。ただし、ディスクＴａｎチルト信号はディスクＴａｎチルトの真値として出力するが、ディスクＴａｎチルトセンサは設けないので、発生器からは出力させ参考とするが、チルトサーボには使用しない。

図８は本発明に用いることができるフォーカス差動駆動型アクチュエータを示す図である。
同図において符号１１は対物レンズ（ＯＬ）、１２はフォルダ、１３はコイル、１４はワイヤ、１５は磁石、２０はフォーカス差動駆動型アクチュエータ（以下単にアクチュエータと呼ぶ）をそれぞれ示す。
Ｆｏ／Ｔａｎ差動アクチュエータモデルは制御対象となるアクチュエータである。対物レンズ１１のフォルダ１２両端（同図ではタンジェンシャル方向）におのおの１つのコイル１３ａ、１３ｂを設け、対物レンズ１１のフォルダ１２を各２本のワイヤ１４ａおよび１４ｂによって吊る。各コイル１３は、このワイヤ１４によって給電される。コイル１３ａ、１３ｂの外側には磁石１５ａ、１５ｂを配置し、コイル１３に図示しないドライバから電流を流して、フォルダ１２にフォーカス方向（図では紙面と垂直方向）に並進力を発生させる。二つのコイル１３ａ、１３ｂに同一方向に電流を流すと、コイル１３に発生する力は同一方向となり、ＯＬ１１をフォーカス方向に駆動することができる。また、コイル１３ａ、１３ｂに逆極性の電流を流すことによって左右のコイルに逆方向の力、すなわちトルクを発生させることができるので、ＯＬ１１をＴａｎ方向に回動させることができる。ここで、同図においてＯＬ１１の左側にあるコイル１３ａ、２本のワイヤ１４ａ、磁石１５ａの組み合わせをアクチュエータセットと呼ぶ。ＯＬ１１の右側についても同様である。
このアクチュエータはＦｏ差動駆動方式であるので、Ｆｏ、Ｔａｎチルト駆動信号から差動コイル１３、１３に印加する電圧を演算して求める。
次に、差動アクチュエータコントローラの内部を詳細に説明する。

図９は図７に示した差動アクチュエータコントローラの内部を示す図である。
図１０は図９をさらに具体的な構成で示す図である。
図９において、Ｆｏエラー入力にはＦｏエラー信号が入力され、この信号は、図２のＦｏサーボブロックと同様にリードラグフィルタ、ゲイン補償器を通過し位相、ゲイン補償され、Ｆｏ駆動信号となる。Ｆｏ１とＦｏ２にはＦｏ駆動信号の同相信号が入力される。Ｔａｎチルトサーボに関しては図３のチルトサーボとは異なり、ディスクＴａｎチルト信号入力はなく、ＯＬＴａｎチルト信号入力のみ存在する。ここにはＯＬＴａｎチルトセンサからの信号を入力し、ＯＬチルトループは閉ループとする。すなわち、ＯＬチルトサーボ（ＯＬホールド）は掛けておく。閉ループの基本形はディスクチルト信号発生器であり、その中身は直列接続された波形等価器、微分器、利得可変制御器からなる。利得可変制御器には線速度も入力される。利得可変制御器からの出力ディスクチルト信号と、対物レンズチルトセンサからの対物レンズチルト信号との差をとって、光ディスクとＯＬの相対チルト信号を生成して補償器に入力する。
波形等価器は対物レンズチルトアクチュエータのフォーカス方向の伝達関数と等しい伝達特性をもつ。利得可変増幅器は、線速に応じて利得が変化する。
図１０において、補償器は従来技術と同様に、ＴａｎリードラグフィルタとＴａｎゲインによって構成する。波形等価器はＦｏ検出器で構成する。利得可変増幅器は割り算機で構成する。

図３のチルトサーボでは、目標値にディスクチルト信号を入力し、ディスクチルト追従型ＯＬチルトサーボを行うが、ディスクＴａｎチルトセンサレスＴａｎチルトサーボの場合、ディスクＴａｎチルト信号が得られないので、Ｆｏの信号からディスクＴａｎチルト信号を作る必要がある。（６）式を用いてＴａｎチルトα_Ｔ（ｘ）を生成する場合、もとになる信号はディスクの面ぶれ波形ψ（ｔ）であるが、この面ぶれ波形は直接検出することができない信号である。ＰＵからＦｏ信号が出力されるが、この信号はディスク面ぶれからＯＬ変位を引いた相対Ｆｏエラー信号であり、面ぶれを表す信号ではない。また、アクチュエータに印加するＦｏ駆動電圧は、この電圧がアクチュエータに加わった結果、アクチュエータ出力としてＯＬ実物の変位＝面ぶれとなるので、印加電圧単体は面ぶれを表した信号ではない。そこで、図９のＦｏ検出器に示す２次共振系のブロックを挿入し、その出力を擬似的に作成した面ぶれ波形と見なす。このＦｏ検出器ブロックは、Ｆｏアクチュエータの２次共振特性を再現した伝達関数であり、その出力端子には実際のアクチュエータ出力（ＯＬ変位＝面ぶれ）を再現した出力信号となっている。このＦｏ検出器ブロック出力の面ぶれ疑似信号を時間積分し、外部から入力する線速信号（に比例する信号）で割り（結果的に反比例）、疑似ディスクＴａｎチルト信号とする。さらにこの信号から、ＯＬＴａｎチルト信号を引き、Ｔａｎチルトエラー信号としてＴａｎチルトサーボを行う。線速信号は、例えばスピンドルインデックス信号をｆ／ｖ変換した信号などを用いて計算することもできる。また、線速信号で割る代わりに、時間積分後の信号を微分することで代用も可能であり、微積相殺でブロックが更に簡略化される。

図１１はディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボのボード線図である。
Ｆｏ軸はフォーカスエラーＦＥを入力とし、ＯＬ変位Ｆｏを出力として伝達関数を求めた。Ｆｏサーボの交叉周波数は約２．５ｋＨｚ、Ｔａｎチルトサーボの交叉周波数は５５０Ｈｚとなっている。８０ｋＨｚ近傍に高次共振があり、位相はそこから急激に大きくなる。これらの結果は、図５の独立制御型Ｆｏ／Ｔａｎチルトサーボ・ボード線図と酷似しており、ディスクＴａｎチルトセンサレスチルトサーボは、問題ないことがわかる。従って、ディスクＴａｎチルトセンサをなくし、センサの検出誤差によるチルトサーボ品質の劣化を極小に留めることができる。

図１２はディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボ入出力シミュレーション波形を示す図である。
図１０に示したブロックでは、Ｆｏエラーセンサブロックに、実際の検出ノイズに相当する電圧を重畳させ、ＦＥ検出信号としている。
図１２（ａ）のＦｏサーボ（面ぶれ→ＯＬ高さ）では、センサノイズの影響で若干ＯＬ高さにノイズが見られるが、面ぶれとＯＬ高さはほぼ一致しており、同図ではその差が区別できないほどであり、システムは正常に働いていることがわかる。一方、同図（ｂ）のＴａｎチルトサーボ（ディスクチルト→ＯＬチルト）では、点線で示したＯＬＴａｎチルトにかなりのノイズが重畳しているものの、波形の概観は実線で示したディスクＴａｎチルトに対して良く一致しており、補正をしない状態（信号０レベルで一定）よりはＴａｎチルトは改善されることが図１２の波形観測からいえる。Ｆｏエラー信号検出でノイズを０とすると、ディスクＴａｎチルトとＯＬＴａｎチルトは殆ど一致することが、本ブロックを使った別のシミュレーションでわかっている。
ラジアルチルトに関しては、トラックの１周前のときのフォーカス位置と現在のフォーカス位置を用いて差分計算によりラジアルチルトを算出することができる。

図１３はディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボのブロック図である。
アクチュエータドライバとしては、Ｆｏ／Ｔａｎ差動ドライバについて説明したが、マトリクスドライバ部を通常のＦｏ、Ｔａｎ独立配線にすると、Ｆｏ／Ｔａｎ独立駆動型アクチュエータに対しても同一構成のコントローラでディスクＴａｎチルトセンサレス化を実現できる。
同図のチルトサーボブロック図は、図２のＦｏチルトサーボブロックと、図３のＴａｎチルトサーボブックをもとに構成される。Ｆｏサーボは従来と同一であり、ＴａｎチルトサーボはディスクＴａｎチルト信号を接続しない構造となっている。ディスクＴａｎチルト信号は、差動アクチュエータコントローラ内でＦｏ信号から作られる。
ディスクシグナルジェネレータは、時間軸シミュレーションを行うための信号発生器で、Ｆｏからは面ぶれ信号、ディスクＴａｎチルトからはディスクのＴａｎチルト信号が出力される。これら２つのＦｏ、ディスクＴａｎチルト信号を目標値としてＯＬのフォーカシング、ＯＬＴａｎチルトを行う。ただし、ディスクＴａｎチルト信号はディスクＴａｎチルトの真値として出力するが、ディスクＴａｎチルトセンサは設けないので、発生器からは出力させ参考とするが、チルトサーボには使用しない。
ＦｏアクチュエータとＴａｎチルトアクチュエータは制御対象となるアクチュエータである。このアクチュエータは一つのアクチュエータでフォーカス方向とＴａｎチルト方向の２軸独立駆動型であるので、モデル上は２つの制御対象となるアクチュエータとして表示してある。Ｆｏアクチュエータは入力信号に対してＯＬをフォーカス方向に並進運動させるアクチュエータであり、Ｔａｎチルトアクチュエータは入力信号に対してＯＬをＴａｎ方向にチルトさせるアクチュエータである。

図１４は図１３に示す差動アクチュエータコントローラの内部を示す図である。
Ｆｏエラー入力にはＦｏエラー信号が入力され、この信号は、図２のＦｏサーボブロックと同様にリードラグフィルタ、ゲイン補償器を通過し位相、ゲイン補償され、Ｆｏ駆動信号となる。Ｆｏ１とＦｏ２にはＦｏ駆動信号の同相信号が入力される。Ｔａｎチルトサーボに関しては図３のチルトサーボとは異なり、ディスクＴａｎチルト信号入力はなく、ＯＬＴａｎチルト信号入力のみ存在する。ここにはＯＬＴａｎチルトセンサからの信号を入力し、ＯＬチルトループは閉ループとする。すなわち、ＯＬチルトサーボ（ＯＬホールド）は掛けておく。
補償器、ディスクチルト信号発生器、波形等価器、利得可変増幅器等は図１０に示したブロックと同様である。

図３のチルトサーボでは、目標値にディスクチルト信号を入力し、ディスクチルト追従型ＯＬチルトサーボを行うが、ディスクＴａｎチルトセンサレスＴａｎチルトサーボの場合、ディスクＴａｎチルト信号が得られないので、Ｆｏの信号からディスクＴａｎチルト信号を作る必要がある。（６）式を用いてＴａｎチルトα_Ｔ（ｘ）を生成する場合、もとになる信号はディスクの面ぶれ波形ψ（ｔ）であるが、この面ぶれ波形は直接検出することができない信号である。ＰＵからＦｏ信号が出力されるが、この信号はディスク面ぶれからＯＬ変位を引いた相対Ｆｏエラー信号であり、面ぶれを表す信号ではない。また、アクチュエータに印加するＦｏ駆動電圧は、この電圧がアクチュエータに加わった結果、アクチュエータ出力としてＯＬ実物の変位＝面ぶれとなるので、印加電圧単体は面ぶれを表した信号ではない。そこで、図１４のＦｏアクチュエータに示す２次共振系のブロックを挿入し、その出力を擬似的に作成した面ぶれ波形と見なす。このＦｏ検出器ブロックは、Ｆｏアクチュエータの２次共振特性を再現した伝達関数であり、その出力端子には実際のアクチュエータ出力（ＯＬ変位＝面ぶれ）を再現した出力信号となっている。このＦｏアクチュエータブロック出力の面ぶれ疑似信号を時間積分し、外部から入力する線速信号（に比例する信号）で割り（結果的に反比例）、疑似ディスクＴａｎチルト信号とする。さらにこの信号から、ＯＬＴａｎチルト信号を引き、Ｔａｎチルトエラー信号としてＴａｎチルトサーボを行う。線速信号は、例えばスピンドルインデックス信号をｆ／ｖ変換した信号などを用いて計算することもできる。また、線速信号で割る代わりに、時間積分後の信号を微分することで代用も可能であり、微積相殺でブロックが更に簡略化される。

光源から出射された光を光ディスクの記録面上に集光照射することにより情報の記録、または消去等を行うと共に、前記光ディスクからの透過光あるいは反射光を受光素子に検出させるか、あるいは信号検出光学系内で集束させ、その集束光を受光素子に検出させることにより情報を再生する光ディスク記録装置、光ディスク再生装置、光ディスク記録再生装置がある。本発明によるディスクチルト補償装置を、これらの光ディスク装置に用いれば、ＢＤやＤＶＤなどの高密度記録にも対応できる高精度な負光ディスク装置が得られる。

ディスクの面ぶれを説明するための図である。一般的なＦｏサーボブロック図である。一般的なＴａｎチルトサーボブロック図である。従来のＦｏ／Ｔａｎ独立サーボのブロック図である。独立制御型Ｆｏ／Ｔａｎチルトサーボのボード線図である。独立制御型Ｆｏ／Ｔａｎチルトサーボ入出力シミュレーション波形を示す図である。本発明のディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボのブロック図である。本発明に用いることができるフォーカス差動駆動型アクチュエータを示す図である。図７に示した差動アクチュエータコントローラの内部を示す図である。図９をさらに具体的な構成で示す図である。ディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボのボード線図である。ディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボ入出力シミュレーション波形を示す図である。ディスクＴａｎチルトセンサレスＦｏ／Ｔａｎチルトサーボのブロック図である。図１３に示す差動アクチュエータコントローラの内部を示す図である。

符号の説明

１１対物レンズ（ＯＬ）
１２フォルダ
１３コイル
１４ワイヤ
１５磁石

Claims

光源から出射された光を光ディスクの記録面上に集光照射するための対物レンズと、
前記対物レンズをチルトさせるための対物レンズチルトアクチュエータと、
前記対物レンズチルトアクチュエータの駆動信号を作るための補償器と、
前記対物レンズチルトアクチュエータを駆動するためのドライバと、
前記対物レンズのチルトを検出するための対物レンズチルトセンサと、
擬似ディスクタンジェンシャルチルト信号を生成するディスクタンジェンシャルチルト信号生成器と、を具備し、
前記ディスクタンジェンシャルチルト信号生成器は、前記対物レンズチルトアクチュエータの２次共振特性を再現した伝達関数と等しい伝達特性をもつ波形等価器を備え、該波形等価器の出力信号を時間積分し、更に線速信号に比例する信号で割ることにより前記擬似ディスクタンジェンシャルチルト信号を生成するものであり、
前記対物レンズチルトセンサからの対物レンズチルト信号と前記ディスクタンジェンシャルチルト信号生成器からの擬似ディスクタンジェンシャルチルト信号との差をとることにより前記光ディスクと前記対物レンズの相対チルト信号を生成し、該相対チルト信号を前記補償器に入力することにより相対的なチルトに基づき前記対物レンズのチルトを制御し、前記光ディスクの一回転中に変化するチルトを補償することを特徴とする光ディスクチルト補償装置。
請求項１記載の光ディスクチルト補償装置において、
前記対物レンズチルトアクチュエータは、前記対物レンズをフォーカス方向に移動させるためのフォーカスアクチュエータと兼用され、該アクチュエータは対物レンズのタンジェンシャル方向両側に配置された２つのアクチュエータセットからなり、該２つのアクチュエータセットを同時に同一方向に駆動することによりフォーカス方向に前記対物レンズを駆動し、前記２つのアクチュエータセットを同時に逆方向に駆動することにより前記対物レンズをチルト駆動することを特徴とする光ディスクチルト補償装置。
請求項１または２記載の光ディスクチルト補償装置を有することを特徴とする光ディスク記録装置。
請求項１または２記載の光ディスクチルト補償装置を有することを特徴とする光ディスク再生装置。
請求項１または２記載の光ディスクチルト補償装置を有することを特徴とする光ディスク記録再生装置。