JPH06290478A - 光ディスク装置及びそれを用いた情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 面振れまたは偏心による光ビームの強度の変
化を補正できる光ディスク装置を提供する。 【構成】 光ディスク装置において、面振れ検出系240
は光ディスク300の面振れ量を検出する。記録パワー補
正系260は面振れ補正系240で検出した光ディスク300の
面振れ量から記録パワーの補正量を演算して求め、その
結果をレーザ駆動系230に指令して面振れに対するパワ
ー補正を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばディスク状の記録
媒体上に同心円もしくは螺旋状に記録された情報トラッ
クに光ヘッドからの収束レ−ザ光を照射して情報を記録
あるいは再生する光ディスク装置であって、情報記録時
の光ヘッドの照射パワーを光ディスクの面振れ、偏心、
及び回転状態に応じて補正する機能を有し、良好なＳ／
Ｎの信号を光ディスクに記録または再生可能な光ディス
ク装置及びそれを搭載した情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば有限倍率対物レンズを搭載した光
ヘッドからの収束レ−ザ光を照射して情報を記録あるい
は再生する光ディスク装置において、光ディスクの情報
を再生、または記録消去を行う場合、対物レンズで集光
した光スポットを光ディスクの面振れ、偏心に追従して
移動させるフォ−カシング、トラッキングを行う必要が
ある。フォーカス、トラッキングのために対物レンズを
移動する、または対物レンズに対して光束を移動する
と、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、対物レンズと光
ディスク間の距離は一定に制御される。しかし、対物レ
ンズと半導体レンズ間の距離は、変化してしまう。この
ために、フォーカス、トラッキング誤差信号にオフセッ
トが生じる。

【０００３】このような光ディスク装置のフォーカスサ
ーボ制御におけるフォーカスオフセットを調整する場
合、従来の光ディスク装置においては、特開平４−８５
７２８号のごとく再生信号の変調度を最大とするような
フォーカスオフセットを最適なオフセット値とするか、
または特開平３ー２９６９２４号のごとくトラッキング
エラー信号のピーク値が最大になるようにフォーカスオ
フセット値を設定されていた。また、トラッキングに関
しては、たとえば尾上守夫監修、光ディスク技術（ラジ
オ技術社）ｐ．１４８に記載のように、光ヘッドを光デ
ィスクの径方向に移動する機構であるコ−スアクチュエ
−タを用い、光ディスクの偏心に追従して光ヘッド全体
を移動し、ファインアクチュエ−タによる対物レンズの
移動を小さくする２段サ−ボが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクに記録され
た情報の再生、または情報の記録を行う光ヘッドの光学
系には、光源からの拡散光をレンズを用い略平行光とし
て対物レンズに入射して光ディスク上にビ−ムを集光す
る無限光学系と、対物レンズに拡散光を直接入射する有
限光学系がある。有限光学系においては対物レンズに入
射する光ビームが拡散光なので、ディスクの面振れ、偏
心に追従して対物レンズを移動してフォーカス、トラッ
キングを行なうときに生じるフォーカス、トラッキング
のオフセットが無限光学系に比較して大きくなる。無限
光学系の場合は、対物レンズの半導体レーザ側にある光
束は、平行光束になっているため、対物レンズと半導体
レーザ間の距離が変化しても、有限光学系よりも影響が
少ない。

【０００５】また、同じ理由によって光ヘッドから光デ
ィスクへ照射する光の出力がフォーカス、トラッキング
によって変動する。記録可能な光ディスクでは記録時に
光ヘッドのビームを記録媒体に照射して1万から100万分
の1以下のエラー率で正確に情報を記録する必要があ
る。従って高精度の記録パワー制御が要求される記録可
能な光ディスク装置に有限光学系光ヘッドを搭載するこ
とが困難である。

【０００６】一方、有限光学系メリットとしては無限光
学系に比較して光学系が簡素なため、安価で小型の光ヘ
ッドを実現できる点である。

【０００７】本発明の目的は、上に述べた問題点を解決
し、面振れまたは偏心による光ビームの強度の変化を補
正できる光ディスク装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、光ヘッドからの照射ビームを、回転す
る光ディスクに照射して情報を記録または再生する光デ
ィスク装置において、前記光ディスクの面振れまたは偏
心の少なくとも１つを検出する面振れ偏心検出手段と、
前記光ヘッドの光源の照射パワーを制御する照射パワー
制御手段と、前記面振れ偏心検出手段で検出した前記光
ディスクの面振れまたは偏心の少なくとも１つの量に応
じて、前記光ヘッドから前記光ディスクへ照射する光ビ
ームのパワーの補正量を求め、前記第１の補正量を前記
照射パワー制御手段に指令を送り、前記パワーを補正す
るパワー補正手段とを有することとし、読み取り誤差の
少ない信号を光ディスクに記録できるようにする。

【０００９】

【作用】図２は有限倍率の対物レンズを搭載した光ヘッ
ドの模式図である。有限倍率対物レンズは光源の半導体
レーザからの出射光を光ディスク上に集光する機能があ
る。ここで、光ディスクの回転によって面振れ偏心が生
じると対物レンズを移動して光ディスク上に集光ビーム
が追従するようにフォーカス、トラッキング制御をす
る。従って、図に示すように面振れ偏心によって半導体
レーザと光ディスクの相対位置関係が有限倍率対物レン
ズの結像位置からずれてしまう。これによって、半導体
光ディスクに集光する光の利用効率が面振れ、偏心によ
って刻々と変動することになる。この変動の割合は有限
系対物レンズの仕様のうち特に光源側の開口数によって
主に定まる。

【００１０】図３は有限倍率対物レンズの光源側開口数
と光ディスクへ集光する光利用効率の関係を示したもの
である。光源として、標準的な日立製の半導体レーザHL
8319(波長830nm,出力40mW)について計算した。ここでは
半導体レーザの出射角の平均値、最大値、最小値を計算
し、そのばらつきについて考慮することにより、半導体
レーザからの出射光の角度分布を考慮に入れた光利用効
率の計算結果を示した。光源側開口数を大きくすること
によって光利用効率がおおきくなることが分かる。一般
に光ヘッドを用いて情報を光ディスクに記録可能とする
ためには光利用効率は30から40%以上必要である。従っ
て光源側開口数は0.14程度以上が好ましいことが分か
る。

【００１１】図４は図３の結果から集光効率に対して、
フォーカス動作によって対物レンズが移動したときの集
光効率の変動を計算した結果である。集光効率が30から
40％のときには集光効率の変動は面振れが1mm当たり5か
ら10%程度になることが分かる。従って、光ディスクの
面振れ量を上記面振れ偏心検出手段により検出して、記
録時の半導体レーザの出力を図４に示した効率の変動を
補正するように上記パワー補正手段により補正し、上記
照射パワー制御手段で制御することによって信頼性の高
い信号の記録が可能となる。

【００１２】図５は本方式によって記録パワーを補正し
た場合と補正しない場合での光ディスクに記録される信
号を模式的に表したものである。補正をしない図５(a)
では記録信号の振幅がディスクの回転周期に同期して変
動しているのに対して、補正を加えた図５(b)では振幅
変動がほとんど無くなることが分かる。ここで、図５
(a)に見られる振幅変動がディスクの回転に同期してい
るのは、面振れがディスクの回転に同期していることに
よるものである。

【００１３】ここでは面振れに対する補正方法の1つを
示した。補正すべきその他の要因としては面振れ偏心に
よるフォーカス検出誤差のオフセット、偏心による光利
用効率の変動、等がある。これらについても上と同様の
方法で半導体レーザの出力を補正して制御すればよい。

【００１４】光ディスクへの情報の記録及び再生を行う
場合のパワーの制御方式として、光ディスクの面振れ、
偏心、回転同期信号を検出して、それらに基づいて光ヘ
ッドの光源の照射パワーの補正を行なうことにより、信
頼性の高い情報の記録または再生が可能になり、小型
で、安価な光ディスク装置を実現できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１６】図１により本発明の面振れに対する記録パ
ワーの補正方式の１実施例を説明する。図において、光
ディスク装置機構系は光ディスク300、スピンドルモー
タ900、、モータ制御290(図示しない)、回転検出291(図
示しない)、コースアクチュエータ700、及び光ヘッド10
からなる。制御機構としてはフォーカストラッキング検
出制御系200、信号再生系210、信号記録系220、照射パ
ワー制御手段であるレーザ駆動系230、面振れ偏心検出
手段である面振れ検出系240、パワー補正手段である記
録パワー補正系260、及びシステム制御系270からなる。
フォーカストラッキング検出制御系200は光ヘッドの対
物レンズを移動してフォーカストラッキング制御を行な
う。信号再生系210は光ディスク300に記録されているア
ドレス情報、ユーザ情報等を再生する。信号記録系220
はユーザデータを光ディスク300に記録する際にレーザ
駆動系230に指令を与えて光ヘッド10の光源の出力を変
調して制御する。このような光ディスク装置において面
振れ検出系240は光ディスク300の面振れ量を検出する。
記録パワー補正系260は面振れ補正系240で検出した光デ
ィスク300の面振れ量から記録パワーの補正量を演算し
て求め、その結果をレーザ駆動系230に指令して面振れ
に対するパワー補正を行なう。

【００１７】有限倍率対物レンズを移動してフォーカス
トラッキング制御をする光ヘッドでは前述のような面振
れによる光利用効率の変化のほかにフォーカス誤差検出
信号にもオフセットが生じる。図６は有限系光ヘッドが
光ディスクの面振れに追従してフォーカス動作すること
によってフォーカス検出信号に生じるオフセットを計算
した結果の１例である。有限倍率対物レンズでは上に述
べたように面振れ動作によって光源と光ディスクの結像
関係がずれるが、同時にフォーカス誤差検出系にもこの
影響が現われてフォーカス検出オフセットが生じる。こ
こでは有限倍率対物レンズの光源側開口数を0.14、光デ
ィスク側開口数を0.52、有効径を2mm、フォーカス誤差
検出をナイフエッジ法、光検出器を有限倍率対物レンズ
の光源側焦点と共役な点から光軸方向に200μｍずらし
た位置においたときの光線追跡による計算結果である。

【００１８】図に見られるようにディスクの面振れに対
してフォーカスオフセット量は奇関数となっていること
がわかる。ディスクの面振れが±100μｍのときオフセ
ット量は約±0.4μｍである。ディスクの面振れを測定
した後、記録パワー補正系２６０のＲＯＭに格納されて
いる図６の計算結果によりオフセットの補正量を求め
る。

【００１９】フォーカス誤差信号にオフセットがあると
光ディスク上の集光ビームがデフォーカスする。図７は
対物レンズのデフォーカス量と光スポットの中心パワー
強度の関係を示したものである。実線はフラウン＝ホー
ファ回折から計算した理論値、プロットは有限倍率対物
レンズの実測値である。図に見られるようにデフォーカ
スによって、中心パワー強度は減少する。Exp(-2)にな
るデフォーカス量をｗとするとはその値は約8μｍであ
る。この関数はガウス分布で近似すると次の式で現され
る。

【００２０】 I=Io× Exp[-8×(d×d)/(w×w)] (1) ここで、Iは中心強度、Ioはデフォーカスがゼロの時の
中心強度、ｄはデフォーカス量である。これによって面
振れによってフォーカス誤差検出オフセットが生じたと
きの集光スポットの中心強度の変化を計算することがで
きる。

【００２１】図８は光ディスクの面振れが±100μｍあ
るときのフォーカスオフセット量及び記録パワーの補正
量を計算した結果である。図８(a)は光ディスクの回転
に対して面振れとそのとき発生するフォーカスオフセッ
トを図６の結果から求めたものである。図８(b)は光デ
ィスクの回転に対して発生する面振れ量から図４に示し
た集光効率の変動に対する補正成分、(1)式で近似した
フォーカスオフセットによる中心強度の低下に対する補
正成分、及び両者の積から補正成分の総和を求めた結果
である。図に示すように記録パワーの補正量は+2%から-
0.5%の範囲で回転に同期して変化する。このような補正
量を記録時にレーザ駆動系に指令することによって信頼
性の高い信号が記録可能となる。

【００２２】一般に記録可能な光ディスク媒体の記録パ
ワーのマージンは±10%程度である。この中には装置及
び光ディスク媒体のバラツキや経時変化等の要素が含ま
れる。したがって、ここに示した例のように記録パワー
の補正を1から2%程度行なうことはシステム上、とても
有効なことであり、他の要素のマージンがおおきくなる
ので装置全体の信頼性の向上につながる。

【００２３】また、本実施例では光ディスクの面振れに
対して光利用効率の変化とフォーカス検出オフセットの
発生の両方に対して記録パワー補正をする場合を示した
が、どちらか片方のみの補正でも十分有効であるし、他
のトラッキングによる影響の補正を加えることも可能で
ある。

【００２４】図９は面振れの正確な検出方法に関する実
施例である。面振れの検出に専用の検出器を設ける場合
や、対物レンズを搭載するアクチュエータの駆動指令か
ら換算して求める方法などがある。しかし、どの方法に
よっても検出誤差は避けられない。その誤差の内のおお
きなものとして検出器を用いる場合には増幅回路等の電
気的なオフセットがある。また、ディジタル演算による
場合はディジタイジングの量子化誤差によるオフセット
がある。さらに積分やフィルタリング処理によってオフ
セットが増大することがある。

【００２５】図９は対物レンズアクチュエータの駆動指
令から2階積分によって面振れを計算した場合の例を示
す模式図である。上に述べたオフセット量は演算の結
果、検出オフセットとして現われる。ここで、実際の光
ディスクの面振れは回転に同期して周期的に変化する。
そこで、演算結果から得られた面振れ量を回転に同期し
て周期的に変化するように補正することにより面振れの
検出精度を向上させることができる。

【００２６】こうした機能を図１の実施例に示した記録
パワー補正系に加えることにより、補正精度を向上する
ことが可能である。これを図24に示す。図1の構成に加
えて、回転検出手段である回転検出291で回転に同期し
た同期信号を検出した後、第2の補正量を求める記録パ
ワー補正系292(パワー補正手段である)を有する。記録
パワー補正系292は、図9に示す面振れ検出量を図9に示
す面振れになるように両者の差に相当する信号を出力す
る。図9の面振れ検出量が1回転する間にずれるのは、面
振れ検出量は面振れに追随するためのコイルの電流(力
に比例する)から求めているためである。すなわち、面
振れ量(変位量)の2階微分が力(電流)に比例するという
ことから電流を2階積分して面振れ量を出しているが、
積分操作を行うと誤差が累積するために、1回転すると
本来は元に戻るべき面振れ量に、検出オフセットが生じ
ることになる。

【００２７】ここでは面振れに対する回転同期補正の例
を示したが偏心に関しても同様の手法によって検出精度
を高めることができる。

【００２８】図１０は光ディスクの偏心に対してトラッ
キングを行なったときの光利用効率の変化を示す。ここ
では光利用効率を最大値で規格化して示した。対物レン
ズはしに示したものと同じものについて計算した結果で
ある。図に見られるように、トラッキングによる対物レ
ンズの移動量を±100μｍとすると光利用効率の低下は
約2%程度になることが分かる。

【００２９】一般の光ディスク装置では光ヘッドを光デ
ィスクの半径方向に位置決めする粗動機構としてコース
アクチュエータを搭載している。このような構成におい
て光ディスクの偏心に対して光ビームを追従させる制御
方法としては、(1)対物レンズをファインアクチュエー
タによってトラッキング方向に移動するものが基本であ
るが、(2)コースアクチュエータとファインアクチュエ
ータを協調して制御を行なう場合も多い。後者の場合、
コースアクチュエータが光ディスクの回転に同期した低
周波成分を、ファインアクチュエータが残りの高周波成
分をそれぞれ担当することになる。ここで示した光利用
効率の変化は対物レンズが光ヘッドの光軸に対して移動
する量に対するものであり、ファインアクチュエータの
動作に因るものであって、厳密には光ディスクの偏心に
等しくはない。しかしながら、議論を簡単にするため
に、以下特に明示しないときには光ディスクの偏心とは
対物レンズの移動量に等しいとして説明をすることにす
る。

【００３０】ここでは、光ディスクの偏心に対して対物
レンズを移動してトラッキングを行なう例について考え
ることにする。。

【００３１】図１１は同じ対物レンズを用いたときにト
ラッキング動作によってフォーカス誤差検出信号に発生
するオフセット量を求めたものである。検出系は図６の
実施例に示したナイフエッジ法によるフォーカス誤差検
出系である。ディスクの偏心±100μｍに対してフォー
カスオフセットは約0.4μｍ発生することがわかる。こ
の結果からフォーカスオフセットの場合と同様にして図
７に示したデフォーカスに対する集光スポットの中心強
度の変化からトラッキングに対する記録パワーの補正量
を求めることができる。

【００３２】図１２は面振れ偏心に対して同時に記録パ
ワー補正を行なう場合の本発明の実施例である。これは
図１の実施例に示したのと基本的構成が同じであり、特
徴は偏心検出系250によって偏心量を検出し、記録パワ
ー補正系260で上に述べた手法によって偏心に対する記
録パワーの補正量を計算し、レーザ駆動系230に指令す
ることにある。記録パワー補正系260では図９に示した
面振れ偏心量の回転同期補正をすることによりさらに補
正精度を高めることが可能である。

【００３３】図１３は記録パワー補正とフォーカストラ
ッキングオフセット補正を同時に行なう場合の本発明の
実施例である。これは図１、図１２の実施例に示したの
と基本的構成が同じであり、図４及び図１０に示した対
物レンズの移動による光利用効率の変化分と、図６及び
図１１に示したフォーカス誤差検出オフセットの変化分
とを分離してそれぞれ補正するものである。構成上の特
徴は、面振れ検出系240及び偏心検出系250から面振れ偏
心量の情報を得て、フォーカストラッキングのサーボオ
フセット系280(制御オフセット補正手段)でオフセット
補正を行ない、記録パワー補正系260でレンズ移動によ
る集光効率の変化の補正を行なう点にある。

【００３４】本実施例ではサンプルサーボ系を前提にし
てフォーカス検出オフセットの補正についての実施例に
ついて述べたが、連続サーボ系ではトラッキング誤差検
出にもオフセットを生じる。連続サーボ系でのサーボオ
フセットの補正ではフォーカスとトラッキング検出オフ
セットを同時に行なう必要がある。その場合の装置構成
としては図１３のと同じでよく、サーボオフセット補正
系280にトラッキング誤差検出オフセット補正機能を付
加するだけでよい。

【００３５】また、本実施例に、図９に示した面振れ偏
心量の回転同期補正をすることによりさらに補正精度を
高めることも可能である。

【００３６】図１４に本発明に好適な光ヘッドの光学系
の構成の1実施例を示す。この光ヘッドは、光源からの
拡散光を他のレンズに作用させることなく対物レンズに
入射するいわゆる有限光学系を用いている。半導体レ−
ザ２０からの直線偏光のビ−ムは、偏光ビ−ムスプリッ
タ（以下ＰＢＳと称す。）３０を透過し、立ち上げミラ
３４で方向を変え、λ／４板３１により円偏光となり、
対物レンズ５０に入射して光ディスク３００の記録面上
に集光される。光ディスク３００からの反射光は、対物
レンズ５０を通り、λ／４板３１により入射ビ−ムとは
９０°回転した直線偏光となり、立ち上げミラ３４で方
向を変え、ＰＢＳ３４で反射し、検出レンズ６０を通
り、光検出器で検出される。光検出器で検出された信号
よりデ−タの再生とフォ−カス及びトラッキングの追従
誤差を示す誤差信号を得る。本実施例においてはトラッ
キング誤差検出方式として光ディスクにあらかじめトラ
ックに対して互いに反対側にずらして形成した２個ピッ
トの再生信号の強度差よりトラッキング誤差信号を得る
サンプルサ−ボ方式を採用した。サンプルサ−ボ方式で
は、光ディスクからの反射光量よりトラッキング誤差信
号が得られるので、対物レンズがトラッキングのために
移動してもトラッキング誤差信号が発生しない。本実施
例では、対物レンズとしてビ−ムの透過する有効径が２
ｍｍφのものを用いた。

【００３７】図１５に本発明に好適な対物レンズ移動用
のファインアクチュエ−タの構成の1実施例を示す。本
実施例では、対物レンズを光軸方向（フォ−カス方向）
及び光軸に垂直な方向（トラッキング方向）の２次元方
向に移動する２次元アクチュエ−タを用いた。対物レン
ズ５０は、プラスチック製のボビン１０１に固定されて
いる。ボビン１０１は、板バネ１０６により釣下げられ
ており、板バネの端は固定部１０７に固定されている。
ボビン１０１には、フォ−カスコイル１０２とトラッキ
ングコイル１０３が固定されており、光ヘッドシャ−シ
に固定されたマグネット１０４とヨ−ク１０５よりなる
磁気回路から力を受け、光ディスク方向の上下運動とボ
ビンの重心を中心とする回転運動を行う。これらの運動
は、それぞれフォ−カシング及びトラッキングに対応す
る。対物レンズは立ち上げミラーのビ−ム出射部上に据
え付けられ、半導体レ−ザ２０からのビ−ムを集光す
る。対物レンズのトラッキングに伴う移動量をボビン１
０１と固定部１０７に取り付けた位置検出器により検出
した。本実施例の２次元アクチュエ−タは、加速度感度
４０Ｇ／Ａ、追従周波数２０ｋＨｚ、５ｍｍ厚である。

【００３８】図１６は光ディスクの面振れ偏心に対して
対物レンズ移動量を検出する方法の1実施例を示す。図
中、光ヘッド10で検出した信号はセンサアンプ212によ
って増幅され、フォーカス誤差検出回路201及びトラッ
キング誤差検出回路202によって、フォーカス誤差及び
トラッキング誤差が検出される。２つの誤差信号はそれ
ぞれ位相、ゲイン補正回路203、204によってサーボ制御
が安定になるように位相及びゲインの補正が施されて、
2次元アクチュエータの制御指令がアンプ205、206に送
られる。アンプ205、206では制御指令を増幅して電流指
令として2次元アクチュエータ100に送る。2次元アクチ
ュエータとして図１５に示したような電磁力で駆動する
ものを用いると指令に対して、2次元アクチュエータの
変位は２階積分で近似して求めることができる。そこ
で、図に示すように制御ループが閉じているときに2次
元アクチュエータの制御指令を分岐して取り出して、２
階積分器242、252によってそれぞれ積分演算と定数の乗
算をすることによって面振れ及び偏心を求めることがで
きる。２階積分器としてはアナログ回路で構成してもよ
いし、ディジタル演算によっても可能である。また、よ
り正確な面振れ偏心量を検出するためには2次元アクチ
ュエータの動作特性を予め測定してモデル化しておき、
それをここで示した２階積分器の代わりに用いて面振れ
偏心量を求めることもできる。

【００３９】図１７は2段サーボ方式のトラッキング制
御方式のブロック図を示す。トラッキングセンサ202で
検出した信号より、トラックの偏心に伴うスポット位置
とトラックのずれ量を表すトラッキング誤差信号を作成
する。トラッキング誤差信号を、補償回路204によりゲ
イン、位相の補償を行う。補償回路204は、ファイン・
アクチュエ−タによるサ−ボ・ル−プのゲイン、位相余
裕、ゲイン余裕を取り、サ−ボの安定化を図るものであ
る。アンプ206により2次元アクチュエ−タ300を駆動す
る。さらに、パワ−アンプ６３３からのアクチュエ−タ
駆動指令をコ−スアクチュエ−タの制御に用いるため
に、ゲインと位相を補償回路208により補償する。補償
回路208は、コ−スアクチュエ−タのサ−ボの安定化を
図るものである。アンプ207によりコ−スアクチュエ−
タ700を駆動する。2次元アチュエ−タ300とコ−スアク
チュエ−タ700の位置を移動することにより、光スポッ
ト位置を所定のトラックに追従させる。本構成では、振
幅の大きな偏心に対して主にコ−スアクチュエ−タで追
従させることになる。したがって、図に示すようにコー
スアクチュエータの制御指令を分岐して取り出すことに
よって光ディスクの偏心量を求めることができる。

【００４０】コースアクチュエータとしてボイスコイル
方式のリニアモータを用いるとすると制御指令に対して
2階積分及び定数の乗算で移動量を近似して求めること
ができる。

【００４１】また、より正確な面振れ偏心量を検出する
ためにはコースアクチュエータの動作特性を予め測定し
てモデル化しておき、それをここで示した２階積分器の
代わりに用いて偏心量を求めることもできる。具体的に
は、コースアクチュエータの移動量（偏心量）は、印加
する電流で決まる物であるため、印加する電流と移動量
の関係を事前に正確に求めておき、電流がわかったとき
に事前に求めておいた電流と移動量の関数関係から、２
回積分をすること無く移動量、すなわち、偏心量を求め
ようというものである。

【００４２】さて、ここで求めた偏心量から記録パワー
補正に必要な対物レンズ(2次元アクチュエータ)移動量
を検出する方法としては、例えば(1)2次元アクチュエー
タ及びコースアクチュエータを固定したときのトラッキ
ング誤差信号からディスクの回転に対するクロストラッ
ク数をカウントして偏心量-1を求め、(2)本実施例の方
法によって2段サーボ制御をしているときのコースアク
チュエータの移動量から偏心量-2を求め、(3)両者の差
から2次元アクチュエータの移動量即ち対物レンズの移
動量を求める。この量を例えば図１３に示した偏心検出
系の出力として用いることによって記録パワーの補正を
することができる。

【００４３】本発明に用いた光ディスク媒体の実施例を
以下に示す。

【００４４】図１８は直径６４ｍｍの光ディスク媒体の
構成を示す実施例である。光ディスク３００は保護ケ−
ス３４０に内蔵され、レ−ザビ−ムは保護ケ−ス３４０
に取り付けられたスライド可能な保護カバ−３３０をス
ライドして光路を開け、開口部３３５を通して照射され
る。光ディスク３００にはモ−タに接合するためのマグ
ネットチャックが取り付けられている。光ディスク基板
には厚さ０．６ｍｍのガラス、ポリカ−ボネ−ト、及び
ＰＭＭＡを用いた。ディスク基板の直径を６４ｍｍとす
ることにより、従来の直径１３０ｍｍのディスクより同
一の面振れ角でも面振れ量が約１／２に小さくなり、ケ
−ス厚さを３．５ｍｍとした。

【００４５】光ディスク媒体としては、ＩｎＳｂＴｅ系
の相変化記録媒体を用い、記録膜４００を基板３０１上
に成膜した。記録は結晶相にアモルファスを形成し、反
射率の差により検出した。この記録媒体に本発明の光デ
ィスク装置を用いてオ−バライトを行った。記録媒体と
しては他にＧｅＳｂＴｅ系，ＧｅＴｅ系等の相変化型の
書換え可能型媒体、一回書き込みのできる追記型の媒体
を用いることが出来る。さらに、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系、
Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ系等の光磁気型記録材料を用いた光磁
気ディスクにも光ディスクに照射する偏光を調整し、検
出光学系を変更することにより、本発明の光ディスク装
置を用いて記録・再生を行うことができる。

【００４６】光ディスク３００のフォ−マットとしては
４−１５変調のＣＡＶ(Constant Angular Velocity)方
式のサンプルサ−ボフォ−マットを用い、１トラックあ
たりのセクタ数を１６とし、デ−タエリアを直径３０ｍ
ｍから６０ｍｍの範囲とし、記憶容量を片面８０ＭＢと
した。本光記録媒体は回転数を３６００ｒｐｍにおい
て、エラ−訂正後の実効的なデ−タ転送レ−トは３．９
Ｍｂ／ｓとした。変調方式はこの他にも８-９変調、８-
１０変調、１-７変調、２-７変調等を用いることができ
る。ディスクの回転方式としてはＣＡＶ方式の他にも、
ＣＬＶ（ConstantLinear Velocity）方式、ＭＣＡＶ（M
odulated Constant Angular Velocity）方式及びＭＣＬ
Ｖ（Modulated Constant Linear Velocity）方式が等が
あり、システムに合わせて適宜選択することができる。
また、サーボ方式としては連続サーボ方式を適応するこ
とも可能である。

【００４７】ケ−スは、開口部を有し開口部よりビ−ム
を入射する構造のみではなく、透明なケ−ス越しにビ−
ムを入射する方式であっても良い。ケ−ス越しにビ−ム
を入射する場合は、基板の厚さとケ−スの厚さを合わせ
て所定の厚さになるようにする必要がある。基板の厚さ
は、ケ−スを薄くするために薄い方が望ましく、１．２
ｍｍから０．１ｍｍが望ましい。

【００４８】基板を１．２ｍｍより薄くすることにより
光ディスク装置全体を薄くする方法について、特開平３
−１８５６３０号公報「情報処理装置およびこれに搭載
する光ヘッド」から引用して説明する。従来の光ディス
クではディスクの面振れを１ｍｍ程度まで許容していた
ので、ワークディスタンスとよばれるディスク基板表面
と対物レンズ表面との距離を２ｍｍ程度にしていた。ま
た、ディスク基板は１．２ｍｍの厚さがあり、さらにレ
ンズの厚みを加えるとレンズの焦点距離は４．０ｍｍ以
上の焦点距離が必要であった。

【００４９】上記した従来の光ヘッドは、厚さ１．２ｍ
ｍの基板越しに光を照射する。したがって、記録膜表面
上に１μｍ程度の光スポットを集光する場合であっても
基板表面上では、光ビームは１ｍｍ程度の大きい光スポ
ットでよい。このため、基板表面にあるごみは記録膜表
面で１／１０００程度のノイズに相当することになり、
基板表面のごみによる信号の劣化を小さくする長所があ
った。

【００５０】しかし、基板厚さを１．２ｍｍ（等価光路
長は約０．８ｍｍ）、ディスクの面振れを±１．０ｍ
ｍ、余裕を０．２ｍｍとすると、対物レンズの焦点距離
は４．０ｍｍ程度以上となる。

【００５１】ところで、焦点位置の記録紙面で得られる
光スポット径ｄは、ｄ＝λ／ＮＡで示される。ここで、
ＮＡ：Ｄ／２ｆ、λ：使用する光の波長、Ｄ：対物レン
ズの有効径、ｆ：対物レンズの焦点距離である。

【００５２】つまり、光スポット径ｄはＮＡに反比例す
る。すなわち、光スポット径ｄは、レンズ径Ｄに反比例
し、焦点距離ｆに比例する。高密度記録用の対物レンズ
はＮＡが０．５以上必要であり、上記のＮＡの式より、
焦点距離と同等以上の有効径を持つ対物レンズを用いる
必要がある。光ヘッドを用いる情報処理装置の厚さはこ
の対物レンズの有効径の２倍余りとなるので、この有効
径をできるだけ小径化しなければ、装置の薄型化は達成
できない。

【００５３】しかし、情報処理装置に金銭に代えられな
い重要なデータが記録されるので、従来の光ヘッドは光
ディスクと対物レンズとが接触しない距離を設けてい
る。このため、焦点距離の短い装置でも４ｍｍ以上の焦
点距離の対物レンズが用いられている。

【００５４】上記のスポット系ｄに関する式において、
波長が８３０ｎｍの半導体レーザを用いて、光スポット
径を１．６μｍ程度に集光し、ＮＡを０．５以上にする
場合には、焦点距離が４ｍｍの対物レンズを用いるとそ
の有効径は４ｍｍ以上必要となる。また、この対物レン
ズのＮＡを有効に利用するには、この有効径以上の光束
を入射させる必要があり、第２図に示したビームスプリ
ッタ等の光学素子は当然それ以上の寸法となる。つまり
対物レンズの有効径が決まるとこれによりコリメートレ
ンズ、その他の光学素子の寸法が決定される。このよう
に対物レンズの小径化に限界があるため装置の薄型化、
小型化に限界があった。

【００５５】一方、ラップトップコンピュータに代表さ
れる可搬型の情報処理装置のメモリとしては従来ＩＣカ
ード、フロッピーディスク又は光カード等が使用されて
いた。ところが、情報処理装置の処理能力が増加するに
つれて、画像のような大量の情報を取り扱うニーズが生
じてきた。このため、従来のＩＣメモリ、フロッピーデ
ィスクや光カードでは容量が不足し、小型かつ大容量の
メモリが望まれている。

【００５６】光ディスクは前述したように基板越しに光
を入射して読み書きをすることにより、基板表面のごみ
付着や傷による信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の劣化を小さ
くしている。しかし、基板表面のごみや傷は信号対雑音
比（Ｓ／Ｎ比）の劣化となり、データに読みとりエラー
は生じることにもなる。通常の場合には、ある程度のご
みなどで生じる離散的な読み取りエラーはエラー訂正が
可能である。しかし、基板表面に付いた傷などによる連
続した読み取りエラーはエラー訂正が不可能となる。情
報処理装置で、データ読みだし、あるいはエラー訂正が
不可能となるので許されないことである。このため、従
来は対物レンズのアクチュエータが最大ストロークまで
伸びきった状態で、ディスクが面振れを起こしても接触
しないだけの距離をとるような構成としていた。ディス
クの面振れはディスク基板の曲がりやディスクホルダと
の嵌合により異なる。通常は０．２ｍｍ程度以下である
が上記したような情報の絶対保全に安全をみて１ｍｍ程
度の面振れが、生じても対物レンズとディスク基板は接
触しないような距離を取っている。このため、従来の対
物レンズの焦点距離は、４ｍｍ以上であった。

【００５７】これに対し、本発明は、ディスクの面振れ
を一定値以下に押さえるように保護ケースに光ディスク
を収納した。面振れを規制した場合と基板厚さとを変え
た場合に必要な対物レンズの焦点距離を検討し、対物レ
ンズの焦点距離を短縮してもディスク基板と対物レンズ
が接触しないようになった。対物レンズの焦点距離を短
縮したところに特徴がある。また、面振れを規制する保
護ケースは少なくとも光の入射部は透明化した。この保
護ケースにより、光ディスク基板の表面のごみの付着を
少なくした。記録、再生、消去用の光ビームをこの透明
保護板を介して入射することによって、基板厚さを薄く
してもゴミによるエラーが生じ難い対策をしたところに
も特徴が有る。これにより、従来光ディスクでは不可欠
とされていた１．２ｍｍの基板を薄くすることも可能と
なり、対物レンズ径を小径化し、光ディスク装置全体の
厚さを薄くすることができる。

【００５８】図１９に本発明に好適な相変化型光ディス
ク媒体の膜構成の１実施例を示す。本光ディスク媒体は
ガラス、ポリカ−ボネ−ト、及びＰＭＭＡ等の透明な基
板400の上に屈折率が２程度のＳｉＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳ
等の透明誘電体の第１干渉膜410、ＩｎＳｂＴｅまたは
ＧｅＳｂＴｅ等のオ−バライト可能な記録膜420、第１
干渉膜と同様な透明な誘電体の第２干渉膜430、Ａｕ、
Ａｌ、等の金属反射膜440、ＳｉＯ またはＵＶ樹脂等で
形成した保護膜450を順次形成して作る。本光ディスク
媒体はレ−ザビ−ムの照射だけで前の情報の上に新たな
情報を直接オ−バライトできるものである。

【００５９】相変化型の光記録膜の代わりにＴｅＦｅＣ
ｏ系等の光磁気型の記録膜を形成すれば本実施例と基本
的に同じ膜構成で光磁気型の光ディスク媒体を作ること
ができる。

【００６０】つぎに、本発明の光ディスク装置の実施例
を説明する。

【００６１】図２０は、光ディスク装置のデ−タ処理部
までを示したシステム構成である。同図において媒体及
びドライブ部は光ディスク３００、光ヘッド１０、スピ
ンドルモ−タ９００、コ−スアクチュエ−タ７００から
なる。ドライブ部の制御及び信号処理はドライブマイコ
ン６００で行なう。ドライブマイコン６００は機構系と
してスピンドルサ−ボ６１１、フォ−カスサ−ボ６１
２、トラッキングサ−ボ６１３、コ−スアクチュエ−タ
サ−ボ６１４の各制御を行なう。また、ドライブマイコ
ン６００は光ヘッドの変調信号６６０の制御を行なう。
さらに、光ヘッドからの検出信号６６２を処理する。本
発明の記録パワー及びサーボオフセット補正の機能はド
ライブマイコンで行なう。コントロ−ルマイコン６０５
はドライブマイコン６００に動作指令を送り、光ディス
クからの再生信号を受けてエラ−補正を施す。さらに、
コントロ−ルマイコン６０５は他のシステムと接続する
際のインタ−フェ−スの制御を合わせて行なう。２段サ
−ボの制御及び記録時と再生時の制御の切り替えはドラ
イブマイコン６００により行った。なお、スピンドルモ
ータサ−ボ６１１はスピンドルモータ９００の回転数を
制御するが、この回転数制御にはＣＡＶ制御、ＣＬＶ制
御、ＭＣＡＶ制御及びＭＣＬＶ制御が等があり、システ
ムに合わせて適宜選択することができる。

【００６２】図２１は光ディスク装置の構成を示す１実
施例である。光ディスク３００への情報の記録再生は、
スピンドルモ−タ９００によって光ディスク３００を回
転し、光ヘッド１０よりレ−ザビ−ムを照射して行な
う。光ヘッド１０はコ−スアクチュエ−タ７００により
光ディスク３００に平行に移動し、光ディスク３００の
内周から外周までアクセスする。光ヘッド１０の厚さは
５ｍｍ、重量は５ｇ、平均アクセス時間は約２５ｍｓと
なった。スピンドルモ−タ９００は、光ヘッドが光ディ
スクの内周までアクセルできるように光ヘッド側の径を
小さくした半円型モ−タを用いた。回路基板を除いた本
光ディスク装置の機構系の厚さは１０ｍｍ、回路基板を
加えると１５ｍｍとなり、ラップトップ型やノ−ト型の
パソコンやワ−クステ−ションに搭載可能となった。

【００６３】図２２は、図２１に示した本発明の光ディ
スク装置をパソコンの外部メモリとして使用したときの
実施例を示している。パソコンのデ−タ処理部はプロツ
セユニツト１８２０及び半導体の主メモリ１８４０から
構成され、システムバス１８６０を介して入力手段であ
るキーボード１８５０、出力手段であるディスプレイ１
８１０が接続されているが、本実施例の特徴はさらに本
発明の光ディスク装置８００をインターフェース１８３
０を介して接続した点にある。光ディスク媒体１０とし
て、２．５インチの外形で容量１００ＭＢ以上と大容量
であり、これにより、パソコンでありながらワ−クステ
−ション並の大規模デ−タ処理を可能にしている。光デ
ィスク媒体１０は光ディスク装置８００から脱着可能で
あるので、処理されたデ−タだけを光ディスク媒体に保
存して簡単に持ち運べるシステムとなつている。

【００６４】図２３は、本発明の光ディスク装置をノ−
ト型コンピュ−タに内蔵した場合の１実施例を示してい
る。ノ−ト型コンピュ−タ１８００は液晶のディスプレ
イ１８１０、キ−ボ−ド１８５０からなり本発明の光デ
ィスク装置８００を内蔵している。光ディスク媒体１０
を光ディスク装置８００にセットすると、ノ−ト型コン
ピュ−タにおいて、記録されている情報の再生、編集、
書換えができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明により、光ディスクへの情報の記
録及び再生を行う場合の記録パワー及びオフセット制御
が可能になり高い信頼性で情報の記録再生ができるよう
になった。

【００６６】さらに、有限倍率対物レンズを用いた場
合、光ヘッドの構成が簡略にできるので光ディスク装置
として小型、軽量で安価なものが実現できるようになっ
た。

【００６７】さらに、本光ディスク装置をノート型のパ
ソコンに搭載することによって、メモリ容量が飛躍的に
おおきくなり、ワークステーション並の情報処理を携帯
型の装置で実現できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ディスク装置のブロック図。

【図２】有限倍率対物レンズを搭載した光ヘッドのフォ
ーカス、トラッキング動作の説明図。

【図３】光源側開口数と光利用効率の関係を表す説明
図。

【図４】集光効率とオートフォーカスによる集光効率の
変動の関係を表す説明図。

【図５】記録パワーを補正する場合と補正しない場合の
再生波形の変化を表す説明図。

【図６】光ディスクの面振れに対するフォーカス誤差検
出オフセットを表す説明図。

【図７】デフォーカス量と集光スポットの中心強度の関
係を表す説明図。

【図８】記録パワー補正の説明図。

【図９】ディスクの回転に同期した面振れ検出の補正の
説明図。

【図１０】トラッキングによる光利用効率の変化を表す
説明図。

【図１１】トラッキングによるフォーカス誤差検出オフ
セットを表す説明図。

【図１２】本発明の記録パワー補正を行う光ディスク装
置のブロック図。

【図１３】本発明の記録パワー補正及びサーボオフセッ
ト補正を行う光ディスク装置のブロック図。

【図１４】本発明に好適な光ヘッドの光学系の説明図。

【図１５】本発明に好適な2次元アクチュエータの説明
図。

【図１６】面振れ偏心の検出の説明図。

【図１７】偏心の検出の説明図。

【図１８】本発明に好適な光ディスク媒体の説明図。

【図１９】本発明に好適な光ディスク媒体膜構成の説明
図。

【図２０】本発明の光ディスク装置のブロック図。

【図２１】本発明の光ディスク装置の機構系の説明図。

【図２２】本発明の光ディスク装置を情報処理装置に接
続した時のブロック図。

【図２３】本発明の光ディスク装置を搭載したノート型
情報処理装置の説明図。

【図２４】本発明の光ディスク装置のブロック図。

【符号の説明】

１０…光ヘッド、５０…対物レンズ、１００…２次元ア
クチュエ−タ、２００…フォーカス・トラッキング検出
・制御系、２０８…位相・ゲイン 補償回路、２１０…信
号再生系、２２０…信号記録系、２３０…レーザ駆動
系、２４０…面振れ検出系、２５０…偏心検出系、２６
０…記録パワー補正系、２７０…システム制御系、３０
０…光ディスク、７００…コ−スアクチュエ−タ、８０
０…光ディスク装置、１８００…ノート型コンピュー
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪井 信義 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 安川 三郎 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐藤 美雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ヘッドからの照射ビームを、回転する光
   ディスクに照射して情報を記録または再生する光ディス
   ク装置であって、 前記光ディスクの面振れまたは偏心の少なくとも１つを
   検出する面振れ偏心検出手段と、 前記光ヘッドの光源の照射パワーを制御する照射パワー
   制御手段と、 前記面振れ偏心検出手段で検出した前記光ディスクの面
   振れまたは偏心の少なくとも１つの量に応じて、前記光
   ヘッドから前記光ディスクへ照射する光ビームのパワー
   の補正量を求め、前記第１の補正量を前記照射パワー制
   御手段に指令を送り、前記パワーを補正するパワー補正
   手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光ディスク装置において、 前記光ディスクの回転に同期した同期信号を検出する回
   転検出手段を有し、 前記パワー補正手段は、前記同期信号に同期するように
   前記第１の補正量を補正するための、前記光ディスクへ
   照射する光ビームのパワーに対する第２の補正量を求
   め、前記第１と第２の補正量を前記照射パワー制御手段
   に指令を送り、パワーを補正することを特徴とする光デ
   ィスク装置。
3. 【請求項３】光ヘッドからの照射ビームを、回転する光
   ディスクに照射して情報を記録または再生する光ディス
   ク装置であって、 前記光ディスクの面振れまたは偏心の少なくとも１つを
   検出する面振れ偏心検出手段と、 前記面振れ偏心検出手段で検出した前記光ディスクの面
   振れまたは偏心の少なくとも１つの量に応じて、フォー
   カストラッキング制御のオフセット量を補正する制御オ
   フセット補正手段とを有することを特徴とする光ディス
   ク装置。
4. 【請求項４】請求項１、２または３記載の光ディスク装
   置において、 前記光ビームを前記光ディスクの面振れ偏心に追従させ
   る微駆動機構を有し、 前記面振れ偏心検出手段が、前記微駆動機構の変位を検
   出することにより前記光ディスクの面振れまたは偏心の
   少なくとも１つを検出することを特徴とする光ディスク
   装置。
5. 【請求項５】請求項１、２または３記載の光ディスク装
   置において、 前記光ビームを前記光ディスクの面振れ偏心に追従させ
   る微駆動機構を有し、 前記面振れ偏心検出手段が、前記微駆動機構への制御指
   令から前記光ディスクの面振れ及び偏心の少なくとも1
   つを求める機能を有することを特徴とする光ディスク装
   置。
6. 【請求項６】請求項１、２または３に記載の光ディスク
   装置において、 前記光ビームを光ディスクの径方向に駆動して前記光デ
   ィスクの偏心に光ビームを追従させる粗駆動機構を有
   し、 前記面振れ偏心検出手段が、前記粗駆動機構への制御指
   令から前記光ディスクの偏心を求めることを特徴とする
   光ディスク装置。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６記載の
   光ディスク装置において、 前記光ヘッドは、有限倍率の対物レンズを搭載し、前記
   光ヘッドからの照射ビームを回転する光ディスクに照射
   することを特徴とする光ディスク装置。
8. 【請求項８】請求項４または５記載の光ディスク装置に
   おいて、 前記光ヘッドは、有限倍率の対物レンズと光源とを搭載
   し、 前記微駆動機構は、前記有限倍率対物レンズと前記光源
   との相対位置を変えて、前記光ビームを前記光ディスク
   の面振れ偏心に追従させることを特徴とする光ディスク
   装置。
9. 【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７または
   ８記載の光ディスク装置において、 前記光ディスク装置は、有効径が３．８ｍｍ以下の対物
   レンズを有し、 透明基板の厚さが1mm以下である光ディスクに記録また
   は再生することを特徴とする光ディスク装置。
10. 【請求項１０】請求項１、２、３、４、５、６、７、８
    または９記載の光ディスク装置と、 前記光ディスク装置に記録または再生の指示を出力する
    プロセッサと、 前記プロセッサに対して情報の入出力を指示する入力手
    段と、 前記光ディスクからの情報を出力する出力手段とを有
    し、 前記プロセッサは、前記入力された情報により、前記光
    ディスクに対して、記録または再生の指示を出力するこ
    とを特徴とする情報処理装置。