(57)【要約】【課題】チルトセンサによる光ディスクのチルト検出位置と対物レンズのスポット位置との位置ずれで生じるチルト制御誤差をなくし、正確なチルト制御をする。【解決手段】光ディスク１の挿入時に第１のＳＷ６ａはオフであり、サーボ引き込み動作を行い対物レンズ２のチルトが「０」のタイミングで第１のＳＷ６ａを位相補償器７側に接続し閉ループとし、対物レンズ２のチルトサーボを駆動させる。さらに、光ディスクチルトセンサ５からの光ディスクチルト信号に対物レンズ２のチルトを追従させる。この光ディスクチルトセンサ５からの出力の光ディスクチルト信号はＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換され、コントローラによりメモリに格納して、所定の時間経過後に再びコントローラを介して演算器１０に送られ、対物レンズチルト信号との差をとってチルトエラー信号として位相補償器７に送る。位置ずれで発生するチルト制御誤差のないチルト制御ができる。【選択図】図３
2006302355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに照射した光束の反射光を検出する光ピックアップのチルト制御回路であって、
前記光ディスク面に対して対物レンズの光軸を所定の角度に保つチルト補正機構と、前記光ディスクのチルトを検出するチルトセンサと、前記チルトセンサから出力の光ディスクチルト信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器および前記デジタル信号に変換された光ディスクチルト信号を記憶するメモリからなる遅延回路とを備え、前記チルトセンサが、前記光ディスク回転方向に対し前記対物レンズの上流側に配置され、前記遅延回路は、前記光ディスクの回転により前記光ディスクにおける前記チルトセンサの検出位置が前記対物レンズの合焦点位置に移動するまでの時間、前記光ディスクチルト信号を遅延させることを特徴とするチルト制御回路。
【請求項２】
前記チルトセンサの出力を遅延させる遅延回路としてデジタルシグナルプロセッサを用い、前記デジタルシグナルプロセッサが、光ディスクのチルトセンサから出力の光ディスクチルト信号を遅延すると共に、遅延された前記光ディスクチルト信号と対物レンズチルト信号とを演算してチルトエラー信号とし、前記チルトエラー信号の振幅，位相を調整し、アクチュエータ駆動信号を生成することを特徴とする請求項１記載のチルト制御回路。
【請求項３】
前記チルトセンサの検出位置の光ディスクに対する半径位置と、対物レンズによって集光される合焦点位置の前記光ディスクに対する半径位置が一致していることを特徴とする請求項１または２記載のチルト制御回路。
【請求項４】
前記チルトセンサから出力の光ディスクチルト信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路の後段に帯域制限フィルタを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチルト制御回路。
【請求項５】
前記チルトセンサから出力の光ディスクチルト信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器の後段に、数トラック分の光ディスクチルト信号のチルト波形を加算平均する回路を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のチルト制御回路。
【請求項６】
光源からの光束を光ディスクの記録面上に集光照射して情報の記録または消去を行うと共に、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光情報処理装置において、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のチルト制御回路を備えたことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップを用いて光ディスクに情報の記録および／または再生する光情報処理装置におけるチルト制御に係り、特にチルト補正機構付き光ピックアップのチルト制御回路および光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代大容量光ディスクとして、Blu−ray Disc（以下、ＢＤという）やＨＤ−ＤＶＤ（High Definition ＤＶＤ；以下、ＨＤという）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、対物レンズの高開口数化があるが、対物レンズを高開口数（以下、ＮＡという）化すると光ディスクのチルトマージンが減少し、対物レンズの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。
【０００３】
また、ＨＤ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もたせているが、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。しかし高密度化に難があり、ＢＤは容量２５ＧＢを達成しているところ、ＨＤでは１５ＧＢとなっている。したがって、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。
【０００４】
基板厚０．６ｍｍ、容量２５ＧＢを達成するチルトサーボシステムは、光ディスクのラジアル，タンジェンシャル両方向において、光ディスクの回転周期やその数倍の周波数成分をもつ光ディスクＡＣ（交流成分）チルト補正が必要である。線速を６．０ｍ／ｓとすると、光ディスク回転周波数は約４０Ｈｚ、光ディスクチルト信号はその１０倍の帯域以上までその成分をもつので、制御帯域として５００Ｈｚは必要である。５００Ｈｚの帯域をもつ光ディスクチルト信号に対して、光ピックアップ全体を傾斜させる光ピックアップのチルトサーボでは可動部の質量が大きいため困難であり、質量の小さい対物レンズをチルトさせる対物レンズのチルトサーボが最適である。
【０００５】
また、特許文献１には、光ピックアップから照射されるビーム光軸と光ディスク記録面が垂直となるように光ピックアップの光軸の傾斜をメカニカルに補正するチルト補正機構が記載されている。これは、レーザ光を照射して光ディスクに情報を記録，再生する光学ピックアップと、光ディスクの半径方向に光学ピックアップを移動させる駆動機構と、光ディスクのチルト量を検知する検出手段と、光学ピックアップをチルト量に応じて傾斜させるチルト調整手段を備えた光ディスク装置のチルト補正機構である。
【０００６】
このチルト補正機構によれば、光学ピックアップの移動方向を決定する駆動側のメインガイド構造と光学ピックアップの姿勢を決める従属側のサブガイドを設け、メインガイド構造とサブガイドは摺動可能な連結部材で互いに係合され、メインシャーシに対して連結部材を相対的に移動させることによって、メインガイド構造とサブガイドが光ディスク面に対して半径方向に同期して傾斜する。
【０００７】
また、特許文献２には、光ディスクを回転させるモータの回転に同期した回転信号に基づいて所定回転角ごとに検出信号の包絡線信号強度のサンプリングを実行するサンプリング手段と、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チルト補正制御を実行するチルトサーボ装置が記載されている。
【０００８】
この光ディスク記録再生装置のチルトサーボ装置は、チルトエラーを補正する液晶パネル素子を有する液晶チルトサーボ装置であり、光ディスクの面振れがあっても、正確で安定したチルト補正が可能なチルトサーボ装置である。
【０００９】
さらに、チルト補償装置の１つであるチルトアクチュエータ機構を用いた例として、非特許文献１には、ヘッドキャリッジ全体を傾けずに、光ピックアップの対物レンズを傾けるチルトアクチュエータ機構を用いてチルト誤差を「０」に近づける技術が記載されている。この例では、対物レンズからレーザ光を照射して光ディスク面に光スポットを形成し、この光スポットを光ディスクに設けられたプリピットヘッダのセンタ位置に制御した状態で、トラッキングエラー信号のオフセット値をチルト量として検出し、この値を「０」に制御することでチルト誤差を「０」に近づける。
【００１０】
このチルトアクチュエータ機構の具体例としては、一般にはフォーカス方向およびトラック方向に駆動される対物レンズの駆動方向を、チルト方向にも可能としたものがある。この方式では、対物レンズのチルトアクチュエータの駆動コイルをトラック方向の中心線で２分割し、左右それぞれのコイルに独立に電流を供給する。左右のコイルに同じ値の電流を供給すると、対物レンズの左右に働く力が同じになり、対物レンズをフォーカス方向に駆動する。
【００１１】
また、左右のコイルに異なる値の電流を供給すると、対物レンズの左右に働く力が異なった力となり、対物レンズをチルト方向に駆動する。つまり、駆動コイルの電流値を制御することで、フォーカスおよびチルト誤差の双方を制御できる。このチルトアクチュエータ機構を用いた例では、レールチルト機構を用いた例と比較して、ヘッドキャリッジ全体を傾ける必要がないので、可動部分の厚み寸法を小さくすることができ、光ディスク装置の薄型化が容易にできる。
【００１２】
前述の対物レンズのチルトサーボにおける対物レンズのラジアルチルトにおいては、トラッキングエラー信号のオフセット値をチルト量として検出し、この値を「０」に制御することでチルト誤差を「０」に近づける制御を行っている。このため対物レンズ側にはチルトセンサがなく、センサレスで制御が掛けられるので有効であるが、タンジェンシャルチルトの補正については、チルトエラー信号を得ることができないので困難である。
【００１３】
対物レンズを傾斜させ、光ディスクのチルトに追従させる対物レンズのチルトサーボでは、光ディスクのチルトを検知する対物レンズチルトセンサと、光ディスクのチルトを検知する光ディスクチルトセンサが必要であり、両方の差分をとりチルトエラー信号とする。
【００１４】
このような構成の場合、対物レンズのチルトセンサは対物レンズの下部、あるいは対物レンズホルダの周辺部のチルトを検出することとなるが、光ディスクのチルトセンサは、小型化したとしても、図１３に示すように対物レンズ２中心線からは少し離れた位置に設置することとなる。
【００１５】
前述の図１３に示す例では、対物レンズ２のすぐ近くの光ディスクチルトセンサ５によりチルトを検出して、対物レンズ２の光軸と光ディスク１の盤面とが直角になるようにチルト制御される。対物レンズ２の位置と光ディスクチルトセンサ５の位置が離れていると、光ディスク１の部分的な反りによりチルト制御に誤差が発生してしまうため、光ディスクチルトセンサ５は対物レンズ２にできるだけ近い位置のチルトが検出できるようにする。このような設計を行えば、通常のＤＶＤ等を再生する際のチルト制御は十分である。
【００１６】
しかし、ＢＤ，ＨＤ等の青い波長を使った、より高密度な光ディスクの記録，再生に於いては、さらに小さな光スポットを必要とするため、ＮＡの大きい対物レンズが用いられることがある。そして、対物レンズのＮＡを大きくした場合には、光ディスクのチルトによるコマ収差が発生し易くなるため、光ディスクの部分的な反りの影響が大きくなる。
【００１７】
また、特許文献３には、ディスクの回転方向に対し、傾き検出器（チルトセンサ），対物レンズの順に設置し、ディスク面と光ピックアップの対物レンズの光軸を垂直に保つための傾き制御信号を、傾き検出器が傾きを検出した場所がディスクの回転により対物レンズの位置に移動するだけの時間遅延して傾き制御する傾き制御回路が記載されている。特許文献３のチルトセンサは対物レンズに対してタンジェンシャル方向にずれた位置に配置してあるので、センサ出力は対物レンズとセンサの距離を光ディスクが回転して進む時間分、進んでいることとなる。この時間分、センサ出力を遅延回路によって遅らせて、現在の対物レンズの位置のディスクチルトを作成し、この信号によってチルト制御回路を駆動する。そして、この傾き制御回路の場合、時間遅延にＣＣＤやＢＢＤを使っている。
【特許文献１】特開２００３−２１７１５５号公報
【特許文献２】特開２０００−２９８８６２号公報
【特許文献３】特開平７−１０５５５７号公報
【非特許文献１】Matsushita Technical Journal Vol.45 No.6 Dec.1999、「４．７ＧＢＤＶＤ−ＲＡＭドライブ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に記載されるチルト補正機構では、光ピックアップから照射されるビーム光軸と光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信頼性の高い補正を行っている。しかしながら、光ディスクチルト信号の直流成分の補正においては、光ピックアップをメカニカルに動かし補正することはできるが、光ディスクチルト信号の交流成分の補正は行うことができない。
【００１９】
また、特許文献２に記載されるチルトサーボ装置には、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があり、この平均値に基づいて補正量を確定してチルト補正制御を実行している。そのため光ディスクチルト信号の直流成分の補正においては、液晶補正素子を電気的に動かして補正することはできるが、光ディスクチルト信号の交流成分の補正は行うことができない。
【００２０】
例えば、２４００ｒｐｍの回転数で光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であることから基本波成分を補正しようとすると、特許文献１では光ピックアップを４０Ｈｚで十分な加速度をもって駆動しなければならず、特許文献２では液晶補正素子を４０Ｈｚで駆動しなければならない。また、光ディスクチルト信号は基本波成分のみでなく、その高調波成分も多く含んでいることから、数１００Ｈｚオーダーの駆動が必要となり、現状の液晶素子における交流成分のチルト補正は困難であるという問題がある。
【００２１】
一般的に光ディスクは、その基板の材質がポリカーボネイトなどの高分子材料であり、基板の反りによって発生するチルトは完全に「０」にすることはできない。直径１２ｃｍ、基板厚１．２ｍｍの光ディスクでは、ラジアル方向のＤＣチルト（常に発生しているチルト）は０．２ｄｅｇ程度あり、周内の変動分も０．２ｄｅｇ程度ある。また、タンジェンシャル方向は、ＤＣチルトは原理的に「０」であるが、周内変動はやはり０．２ｄｅｇ程度ある光ディスクもある。したがって、ラジアルチルトのＤＣ成分と周内変動成分のピークが重なると、最大で０．４ｄｅｇ以上にも到達するので、ラジアルチルトを正しく補正することがチルト補正としては最も効果がある。
【００２２】
光ディスクチルトセンサは、ディスクチルトの検出位置がスポット位置に対してタンジェンシャル方向にずれて設置されている。そのため光ディスクチルトセンサの出力は、真値（スポット位置のチルト）に対してその位相が時間的に進んだ、あるいは遅れた信号となっている。
【００２３】
また、特許文献３の遅延回路に用いられるＣＣＤ，ＢＢＤはアナログ素子であり、セル数には限りがあって、長い時間遅延させることは困難である。特に、ラジアルチルトは、チルト補正によるラジアルチルト信号を遅延させる場合、大量のデータを遅延させる必要がある。例えば、対物レンズの位置に対してその外側１０ｍｍにチルトセンサを配置した場合、トラックピッチを０．４５μｍとして、半径４０ｍｍ近傍における遅延距離は５．６ｋｍ近くに達する。線速を６．０ｍ／ｓとすると遅延時間は約１６分となり、ＣＣＤやＢＢＤでは実現困難な遅延時間となる。
【００２４】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、チルトセンサにおいて光ディスクのチルトを検出する位置が対物レンズのスポット位置からずれることにより発生するチルト制御の誤差をなくし、ラジアル，タンジェンシャル両方向のチルトを正確に検出して正確なチルト制御ができるチルト制御回路および光情報処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載したチルト制御回路は、光ディスクに照射した光束の反射光を検出する光ピックアップのチルト制御回路であって、光ディスク面に対して対物レンズの光軸を所定の角度に保つチルト補正機構と、光ディスクのチルトを検出するチルトセンサと、チルトセンサから出力の光ディスクチルト信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器およびデジタル信号に変換された光ディスクチルト信号を記憶するメモリからなる遅延回路とを備え、チルトセンサが、光ディスク回転方向に対し対物レンズの上流側に配置され、遅延回路は、光ディスクの回転により光ディスクにおけるチルトセンサの検出位置が対物レンズの合焦点位置に移動するまでの時間、光ディスクチルト信号を遅延させることによって、チルトセンサを位置に制約なく配置でき、対物レンズ直下の光ディスクのチルトを算出できる。
【００２６】
また、請求項２に記載したチルト制御回路は、請求項１のチルト制御回路であって、チルトセンサの出力を遅延させる遅延回路としてデジタルシグナルプロセッサを用い、デジタルシグナルプロセッサが、光ディスクのチルトセンサから出力の光ディスクチルト信号を遅延すると共に、遅延された光ディスクチルト信号と対物レンズチルト信号とを演算してチルトエラー信号とし、チルトエラー信号の振幅，位相を調整し、アクチュエータ駆動信号を生成することによって、回路配線を簡略化して回路定数変更もプログラミング等により簡単にでき、アナログ回路で発生する特性値，回路定数の経時的な変化，温度特性の悪さ等がなく、部品点数も少なく調整の容易な光ピックアップが得られる。
【００２７】
また、請求項３に記載したチルト制御回路は、請求項１，２に記載のチルト制御回路であって、チルトセンサの検出位置の光ディスクに対する半径位置と、対物レンズによって集光される合焦点位置の光ディスクに対する半径位置が一致していることによって、光ディスク回転の同一周期以内としてメモリに記憶する光ディスクチルト信号のデータ量を大幅に削減し、チルト補正能力を落とすことなく搭載メモリの容量を減らすことができる。
【００２８】
また、請求項４に記載したチルト制御回路は、請求項１〜３のチルト制御回路であって、チルトセンサから出力の光ディスクチルト信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器の後段に帯域制限フィルタを備えたことによって、光ディスクの回転周期の第２高調波までを透過させ、残りの高域成分をカットして大幅に蓄積するデータ量を減らすことができ、したがってチルト補正能力を落とすことなく搭載メモリの容量を減らすことができる。
【００２９】
また、請求項５に記載したチルト制御回路は、請求項１〜４のチルト制御回路であって、チルトセンサから出力の光ディスクチルト信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器の後段に、数トラック分の光ディスクチルト信号のチルト波形を加算平均する回路を備えたことによって、隣接トラック同士の光ディスクチルト信号のチルト波形をまとめて蓄積するデータ量を減らすことができ、したがってチルト補正能力を落とすことなく搭載メモリの容量を減らすことができる。
【００３０】
また、請求項６に記載した光情報処理装置は、光源からの光束を光ディスクの記録面上に集光照射して情報の記録また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光情報処理装置において、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチルト制御回路を備えたことによって、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チルト補正が可能な光情報処理装置が実現できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、高精度なチルト制御ができることから、ＮＡの大きな対物レンズにより高密度な光ディスクの記録および／または再生が可能となり、また光ディスクのチルトセンサを対物レンズの近傍に無理に設置する必要がなくなることからチルト制御回路、これを用いた光情報処理装置における設計上の自由度を高めることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１は本発明の実施の形態１におけるチルト補正機構の概略構成を示す図である。まず、チルト補正機構に用いる４軸のチルトアクチュエータによる対物レンズのチルト補正動作の原理を説明する。図２（ａ）に示すように、対物レンズ２は通常光ディスク１と平行に設置されており、チルトアクチュエータ３のワイヤーによって支持されている。このような状態で光ディスク１の記録面１ａにフォーカシングし、スポット形状を観測すると図２（ａ）の図上部のような円形スポットとなる。しかし、光ディスク１が図２（ｂ）に示すようにチルトすると、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２（ｃ）に示すように対物レンズ２をチルトアクチュエータ３により傾け、光ディスク１と対物レンズ２を平行にすれば、スポットは再び円形となり、光ディスク１のチルトを補正することができる。この４軸のチルトアクチュエータ３は従来のアクチュエータ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。
【００３４】
以下に、図１を参照しながらチルト補正機構の構成について、さらに詳しく説明する。図１に示すように、対物レンズ２の下部に対物レンズ２のチルトを検出するための対物レンズチルトセンサ４を配置する。対物レンズチルトセンサ４は、対物レンズ２のチルトを検出し、電気信号に変換する。一方、光ディスク１側にも光ディスクチルトセンサ５を配置し、光ディスク１のチルトを検出する。２つのチルトセンサの出力信号の差をとり、位相補償器７を介してチルトアクチュエータドライバ８に入力する。チルトアクチュエータドライバ８は、２つのチルトセンサの差信号に従ってチルトアクチュエータ３を駆動する。
【００３５】
前述したチルト補正機構の動作について説明する。光ディスク１の挿入時には第１のスイッチ（以下、ＳＷという）６ａはサーボ引き込み回路９に接続され、第２のＳＷ６ｂはオフとなっている。サーボ引き込み回路９によってサーボ引き込み動作を行い、対物レンズ２のチルトが「０」のタイミングで第１のＳＷ６ａを位相補償器７側に接続し閉ループとし、対物レンズ２のチルトサーボを駆動させる。次に、第２のＳＷ６ｂを接続し、光ディスクチルトセンサ５からの光ディスクチルト信号に対物レンズ２のチルトを追従させる。
【００３６】
ここでまず、本実施の形態１の実施例１におけるチルト制御回路を説明する。前述の図１３に示すように、光ディスクチルトセンサ５の位置と対物レンズ２の位置関係において、光ディスク１は右回転しているものとする。光ディスク１の点線上のある点のチルトが光ディスクチルトセンサ５で測定される。光ディスク１が回転し、しばらくするとチルト測定点が対物レンズ２の下部に現れ、対物レンズ２のチルトアクチュエータドライバ８からチルトエラーが最小となるような制御信号が出力され、対物レンズ２のチルト駆動が行われる。この光ディスクチルトセンサ５と対物レンズ２の位置関係は、光ディスク１の同一回転半径の場所である必要はなく、任意の場所に光ディスクチルトセンサ５を設置することができる。
【００３７】
次に、チルト補正機構について図３を用いて説明する。対物レンズ２の下部に対物レンズ２のチルトを検出するための対物レンズチルトセンサ４を配置する。対物レンズチルトセンサ４は、対物レンズ２のチルトを検出し、電気信号に変換する。一方、光ディスク１側にも光ディスクチルトセンサ５を配置し、光ディスク１のチルトを検出する。
【００３８】
本実施例１におけるチルト制御回路では、光ディスクチルトセンサ５の出力のあとに遅延回路１１を設け、光ディスクチルト信号を遅延させる。遅延時間は（数１）
【００３９】
【数１】
2006302355.tif 000003
に従って設定する。
【００４０】
対物レンズチルト信号と、遅延が掛かった光ディスクチルト信号との２つの信号の差をとり、位相補償器７を介して対物レンズ２のチルトアクチュエータドライバ８に入力する。チルトアクチュエータドライバ８は、各チルト信号の差信号に従ってチルトアクチュエータ３を駆動する。
【００４１】
図３の遅延回路１１は図４に示す回路構成となっている。光ディスクチルトセンサ５からの出力はＡ／Ｄ変換器１２によりデジタルデータに変換され、以後、光ディスクチルト信号はデジタルデータとして扱われる。この光ディスクチルト信号はコントローラ１３により随時一旦メモリ１４に格納され、所定の時間（（数１）参照）経過後に再びコントローラ１３を介して演算器１０に送られる。演算器１０では図３に示すように対物レンズチルト信号との間で差をとられ、チルトエラー信号として位相補償器７に送られる。この演算器１０による演算は、アナログ演算器の場合は遅延回路１１のコントローラ１３の出力をＤ／Ａ変換し、再びアナログ信号に戻して計算する。デジタル演算器の場合は、そのままデジタルデータとして演算器１０に送られる。この場合は対物レンズチルト信号の出力をデジタルデータにする必要がある。
【００４２】
次に、図３を参照しながら本実施の形態１の実施例１におけるチルト制御回路の動作について説明する。光ディスク１の挿入時には第１のＳＷ６ａはオフとなっている。サーボ引き込み動作を行い（例えば、図１に示すサーボ引き込み回路に接続）、対物レンズ２のチルトが「０」のタイミングで第１のＳＷ６ａを位相補償器７側に接続し閉ループとし、対物レンズ２のチルトサーボを駆動させる。光ディスクチルトセンサ５からの光ディスクチルト信号に対物レンズ２のチルトを追従させる。
【００４３】
ここで、遅延時間の設定と、遅延させない場合の検出誤差について説明する。図５に光ディスク１上の光ディスクチルトセンサ５と対物レンズ２によるスポットの配置図を示す。対物レンズ２によって絞られ、光ディスク１の記録面上に形成されるスポットの位置のことをスポット位置と呼ぶ。光ディスクチルトセンサ５は、スポット位置とは光ディスク１の回転方向の逆側に設置し、スポット位置と光ディスクチルトセンサ５の位置の距離をｌ、半径をｒ、光ディスクの回転角速度をωとする。
【００４４】
いま、スポット位置の光ディスクチルト信号をｆ（ｔ）とすると、この光ディスクチルトセンサ５で検出される光ディスクチルト信号は、Δｔを遅延時間としてｆ（ｔ−Δｔ）となる。ｆ（ｔ），ｆ（ｔ−Δｔ）をフーリエ展開した式を（数２），（数３）
【００４５】
【数２】
2006302355.tif 000004
【００４６】
【数３】
2006302355.tif 000005
に示す。ここで、ａｉ＋ｊｂｉはｉω成分の複素ディスクチルト、ａ０はＤＣ成分のディスクチルトである。
【００４７】
検出誤差をΔｆ（ｔ）とすると、Δｆ（ｔ）は（数４）
【００４８】
【数４】
2006302355.tif 000006
と表すことができる。まとめて整理すると、（数５）
【００４９】
【数５】
2006302355.tif 000007
となる。
【００５０】
図５に示すように、ωΔｔは（数６）
【００５１】
【数６】
2006302355.tif 000008
で表せるので、これを（数５）に入れて整理すると（数７）
【００５２】
【数７】
2006302355.tif 000009
となる。
【００５３】
この（数７）は検出誤差の瞬時値を表しており、実効値は（数８）
【００５４】
【数８】
2006302355.tif 000010
を用いて計算する。ここで、Ｔは基本波の周期を表す。
【００５５】
この（数８）に（数７）を代入することにより、光ディスクチルトセンサの位置ずれによる検出誤差Δｆｒｍｓを計算することができる。
【００５６】
検出誤差Δｆｒｍｓの解析解を求めるためには、（数８）より、（数７）を自乗して積分する。
この式の特性と光ディスクチルト信号の傾向から、近似的に検出誤差を求める。
【００５７】
まず、Σにより各周波数成分の検出誤差を合成するとき、各周波数で同一振幅の合成であっても、その位相差によりΔｆ（ｔ）の形状は大きく異なるので、その自乗に比例する検出誤差は周波数成分間の位相差を考慮する必要がある。しかし実際計算してみると、波が重なり強調されるところの誤差は大きくなるが、他の領域の誤差は逆に相殺されるため、殆ど周波数成分間の位相差を考慮する必要がないことがわかる。そこで各周波数成分の位相をそろえ、（数７）を（数９）
【００５８】
【数９】
2006302355.tif 000011
のように変形する。
【００５９】
Σ内の各項の値は１より小さいので、プロダクト成分を無視して自乗すると（数１０）
【００６０】
【数１０】
2006302355.tif 000012
となる。
【００６１】
この（数１０）を（数８）式に代入し、光ディスクチルトセンサ５の位置ずれによる検出誤差Δｆｒｍｓを計算すると（数１１）
【００６２】
【数１１】
2006302355.tif 000013
となり、定積分すると（数１２）
【００６３】
【数１２】
2006302355.tif 000014
となる。
ここで、ａｉ２＋ｂｉ２はｉω成分の光ディスクチルト信号の振幅の自乗を表し、光ディスクチルトセンサ５の位置ずれにより発生するθはｓｉｎの関数となって掛かっており、ｉが入るのは群遅延一定を意味する。それらの各周波数成分を合成した値が検出誤差になる。
【００６４】
この（数１２）を用いて、実際のセンサ位置ずれによる検出誤差Δｆｒｍｓを計算する。
【００６５】
（表１）に計算結果を示す。
【００６６】
【表１】
2006302355.tif 000015
検出誤差（ｉω）は光ディスクチルト信号のｉω成分まで計算した結果であり、検出誤差（５ω）＝０．０８６ｄｅｇと大きい。（表２）に各周波数成分とずれ率を示す。
【００６７】
【表２】
2006302355.tif 000016
（表２）に示すようにチルト振幅は高調波になる従って急激に減衰しているが、各項成分の減衰率は小さい。また、ずれ率とはチルト振幅成分で正規化した各項成分であり、「１」は９０ｄｅｇのずれを表す。したがって、「１」を越えてずれている数値は、補正によって全く効果のない成分であり、位相ずれというよりセンサノイズとして見積もるべきものである。（表１）に示す対物レンズ（スポット位置）と光ディスクチルトセンサ（センサ検出位置）間距離２０ｍｍの場合（（表１）ではＯＬセンサ距離と記述）、７ω成分でほぼずれ率が１となり、それより上の成分は正しいチルトを検出していないことになる。実際の積上では３ω成分の積上で十分であり、その場合、センサ位置ずれによる検出誤差は０．０７９ｄｅｇとなる。
【００６８】
また、遅延時間Δｔはスポット位置における半径、角速度、遅延角度から（数１３）
【００６９】
【数１３】
2006302355.tif 000017
で表現される。
【００７０】
図６は本実施の形態１における実施例２のチルト制御回路の概略構成を示す図である。図６を参照しながら本実施例２について説明する。これは、図４の遅延回路１１を、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１５で実現したものである。デジタルシグナルプロセッサ１５の入出力にＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）を取り付け、デジタルシグナルプロセッサ１５内部にもつ演算機能とメモリ機能を用いて、光ディスクチルトセンサ５の出力を遅延させる。デジタルシグナルプロセッサ１５は外部からのプログラミングによって中の機能を変えられるので、ＣＡＶ（Constant Angular Velociti）やＣＬＶ（Constant Linear Velociti）駆動で線速が変化しても、遅延時間を自由に制御できる。また、大量のデータを蓄積するメモリを保持しているので、図１３に示す光ディスクチルトセンサ５の位置が対物レンズ２と離れ、遅延時間が長くても、その間のチルトデータを保持することができる。
【００７１】
図７は本実施の形態１における実施例３のチルト制御回路の概略構成を示す図である。図７を参照しながら本実施例３について説明する。これは、実施例１で説明したように遅延回路１１をデジタルシグナルプロセッサ１５で実現し、さらにデジタルシグナルプロセッサ１５の機能を、チルトサーボにまで拡大し、１つのデジタルシグナルプロセッサ１５で、チルト制御に関する信号処理をすべて行うというものである。
【００７２】
図７に示すように、コントローラ１３，メモリ１４から構成される遅延回路１１からの光ディスクチルト信号の出力は、Ａ／Ｄ変換されデジタル信号となった対物レンズチルトと演算器１０によって差がとられ、チルトエラー信号として位相補償器７に転送される。
【００７３】
位相補償器７は、複数のＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタあるいはＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタで構成され、チルトエラー信号の波形を整える。特に、交叉周波数近くの位相を持ち上げ、位相余裕を確保すると共に、ＤＣゲインを高く制御誤差を小さくし、また高域を急峻なフィルタで落とすことにより、不要なセンサ出力成分を除去する。
【００７４】
図８は本実施の形態１における実施例４のチルト制御回路の概略構成を示す図である。図８を参照しながら本実施例４について説明する。本実施例４は、チルト制御回路をラジアルチルト補正システムに応用した例である。光ディスクチルトセンサ５を光ディスクラジアルチルトセンサ１８とし、対物レンズチルトセンサ４もラジアル方向のみを検出する対物レンズチルトセンサ１９とする。タンジェンシャルチルトに関しても同様な構成で実現できる。このようにラジアルチルト、タンジェンシャルチルトを個別に検出、制御することにより、対物レンズ２の２次元チルト制御を可能にする。また、軸の分割方向は任意で、ラジアル方向の軸から±４５ｄｅｇの２方向に分割し、制御してもよい。
【００７５】
なお、各実施例において、光ディスクチルトセンサ５と対物レンズ２の位置関係は、光ディスク１の同一回転半径の場所である必要はなく、任意の場所に光ディスクチルトセンサ５を設置することができる。しかしながら、図１３に示すようになるべく対物レンズ２の近くで、さらに同一半径の場所が好ましい。半径が異なる場合は、光ディスク１の回転の何回転分かを遅延させることになるので、メモリの容量を大きくする必要がある。
【００７６】
しかし、センサ位置を対物レンズ２と光ディスク１の半径値で一致させると、メモリに記憶するチルトの値が光ディスク１の回転の同一周期以内であるので、メモリに記憶するチルトの値を大幅に削減することができ、搭載メモリの容量を減らし、コストを低く押さえることができる。
【００７７】
図９は本実施の形態１における実施例５のチルト制御回路の概略構成を示す図である。図９を参照しながら本実施例５について説明する。本実施例５は光ディスクチルトセンサ５からの信号をデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換器１２の後段に帯域制限フィルタ２０を挿入して構成したものである。光ディスクチルトセンサ５の出力は光ディスク１のチルトに比例して変化する電圧または電流の信号（時間的な変化）である。光ディスクの急峻なチルト変化を検出できるよう、センサは十分高速で確実に光ディスクのチルトに応答するようになっている。一方、（表２）に示すように、光ディスクチルト信号はＤＣ成分の他に基本波成分（光ディスク１の１周で１回の凸凹変化）と第２高調波成分が大きく、第３高調波以降は急激に減衰する。
【００７８】
したがって、対物レンズ２のチルトによる光ディスクのチルト補正では、補正対象の光ディスクチルト信号のＤＣ成分から第２高調波成分までを正しく検出し補正すればよく、第３高調波成分以降は補正してもあまり効果として現れない。また、センサ位置が対物レンズ２から離れている場合、光ディスクチルト信号を遅延させるために所定の時間メモリ１４に蓄積しておかなければならないが、光ディスクチルトセンサ５の検出帯域が広い場合、すなわちＡ／Ｄ変換器１２のサンプリング周波数が高い場合、蓄積するデータ量が膨大となり、メモリ１４の容量を大きくしなければならないなどの問題がある。
【００７９】
そこで、Ａ／Ｄ変換器１２の直後に帯域制限フィルタ２０を形成し、この帯域制限フィルタ２０により、例えば光ディスクの回転周期の第２高調波までを透過させ、高域成分をカットすることにより、大幅に蓄積するデータ量を減らすことができる。
【００８０】
また、この帯域制限フィルタ２０はＡ／Ｄ変換器１２の前にアナログフィルタとして挿入してもよく、Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリング周波数を落とすことでデータ量を減らすこともできる。実際に帯域制限フィルタ２０を挿入するのではなく、Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリング周波数を下げるだけでも帯域制限フィルタ２０と同等の効果をもたせることもできる。この場合はサンプリングによるエリアイジングノイズの発生を押さえるためにエリアイジングフィルタを入れるなどの処置が必要となる。
【００８１】
一方、対物レンズチルトセンサ４側は、制御ループの中に入っているので、フィルタを入れることにより制御帯域が狭くなったり、フィルタの位相遅れにより交叉周波数近傍の位相回りが大きくなり、制御が不安定になったり、最悪の場合発信したりするので、対物レンズチルトセンサ４側には帯域制限フィルタ２０は入れない方がよい。ただし、制御帯域よりも高周波側で、位相補償器７で増幅されてしまう高周波ノイズを除去する目的でフィルタを入れるのはよい。通常はこの目的のフィルタは、センサ出力の直後でなく、位相補償器７の後段に入れられることが多い。
【００８２】
図１０は本実施の形態１における実施例６のチルト制御回路の概略構成を示す図である。図１０を参照しながら本実施例５について説明する。本実施例５は光ディスクチルトセンサ５からの信号をデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換器１２の後段に加算平均回路２１を挿入して構成したものである。Ａ／Ｄ変換器１２の後段に挿入するので、回路と言っても実際の電気回路ではなく、デジタルシグナルプロセッサ１５上で表現された加算平均計算ブロックである。しかし、Ａ／Ｄ変換器１２の前段に、実回路を挿入してもよい。
【００８３】
図１１に示すように、光ピックアップ２４の部品レイアウトの都合等で、対物レンズ２の光ディスク１に対する半径位置と、光ディスクチルトセンサ５の半径位置を同一とすることができない場合がある。特に、アクチュエータのサイズや方式により、光ディスクチルトセンサ５を対物レンズ２と同一半径位置に配置することができないことがある。
【００８４】
このように半径位置が異なる場合、光ディスクチルトセンサ５の出力に遅延を与えるとすると、何周期分にも渡ってチルトの信号を蓄積しておかなければならない。これは、膨大なメモリを消費してコストアップにつながり、実現困難な状態となることもある。しかし、光ディスクチルト信号のチルト波形は周期性があり、また、隣接トラックのチルト波形は現トラックのチルト波形と殆ど同じである。そこで、数トラックから数十トラック分のチルト波形を加算平均回路２１で加算平均をとり、まとめてメモリに蓄積することでデータ量を大幅に削減して、必要なメモリ容量を劇的に減少させ、チルト補正能力を殆ど落とすことなく、コストダウンすることができる。
【００８５】
図１２は本発明の実施の形態２における光情報処理装置の概略構成を示す透過斜視図である。図１２示すように、光情報処理装置２５は光ディスク１に対して、光ピックアップ２４を用いて情報の記録，再生，消去の１以上を行う装置である。本実施の形態２において、光ディスク１はディスク状であって、保護ケース２６内に格納されている。光ディスク１は保護ケース２６ごと、挿入口２８から光情報処理装置２５に矢印「ディスク挿入」方向へ挿入セットされ、スピンドルモータ２７により回転され、光ピックアップ２４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１は保護ケース２６に入れられている必要はなく裸の状態であってもよい。また、本実施の形態２における光ピックアップ２４として、前記実施の形態１に記載した光ピックアップのチルト制御回路を適宜用いることができる。
【００８６】
以上のことから、チルト制御回路により高精度なチルト制御ができるので、ＮＡの大きな対物レンズによる高密度な光ディスクの記録および／または再生が行える装置を実現できる。また、光ディスクチルトセンサを対物レンズの近傍に無理に設置する必要がなくなるので、光ピックアップや光情報処理装置の設計上の自由度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係るチルト制御回路および光情報処理装置は、高精度なチルト制御ができることから、ＮＡの大きな対物レンズによる高密度な光ディスクの記録および／または再生が可能となり、光ディスクチルトセンサを対物レンズの近傍に無理に設置する必要がなくなることからチルト制御回路、これを用いた光情報処理装置の設計上の自由度を高めることができ、光ピックアップのチルト制御に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるチルト補正機構の概略構成を示す図
【図２】チルト補正機構のチルトアクチュエータの補正動作原理を示す（ａ）は通常の状態、（ｂ）は光ディスクのチルト状態、（ｃ）は光ディスクに追従した対物レンズのチルト状態を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における実施例１のチルト制御回路の概略構成を示す図
【図４】本実施の形態１の実施例１における遅延回路の概略構成を示す図
【図５】本実施の形態１における光ディスク上の光ディスクチルトセンサと対物レンズによるスポットの配置図
【図６】本実施の形態１における実施例２のチルト制御回路の概略構成を示す図
【図７】本実施の形態１における実施例３のチルト制御回路の概略構成を示す図
【図８】本実施の形態１における実施例４のチルト制御回路の概略構成を示す図
【図９】本実施の形態１における実施例５のチルト制御回路の概略構成を示す図
【図１０】本実施の形態１における実施例６のチルト制御回路の概略構成を示す図
【図１１】本実施例６における光ディスク上の光ディスクチルトセンサと対物レンズによるスポットの配置図
【図１２】本発明の実施の形態２における光情報処理装置の概略構成を示す透過斜視図
【図１３】従来の光ディスクのチルトを説明するための光ディスクチルトセンサと対物レンズによるスポットの配置を示す図
【符号の説明】
【００８９】
１  光ディスク
１ａ  記録面
１ｓ  基準光ディスク
２  対物レンズ
３  チルトアクチュエータ
４  対物レンズチルトセンサ
５  光ディスクチルトセンサ
６ａ  第１のＳＷ
６ｂ  第２のＳＷ
７  位相補償器
８  チルトアクチュエータドライバ
９  サーボ引き込み回路
１０  演算器
１１  遅延回路
１２，１６  Ａ／Ｄ変換器
１３  コントローラ
１４  メモリ
１５  デジタルシグナルプロセッサ
１７  Ｄ／Ａ変換器
１８  光ディスクラジアルチルトセンサ
１９  対物レンズラジアルチルトセンサ
２０  帯域制限フィルタ
２１  加算平均回路
２４  光ピックアップ
２５  光情報処理装置
２６  保護ケース
２７  スピンドルモータ
２８  挿入口
２９  キャリッジ
【図１】
2006302355.tif 000018
【図２】
2006302355.tif 000019
【図３】
2006302355.tif 000020
【図４】
2006302355.tif 000021
【図５】
2006302355.tif 000022
【図６】
2006302355.tif 000023
【図７】
2006302355.tif 000024
【図８】
2006302355.tif 000025
【図９】
2006302355.tif 000026
【図１０】
2006302355.tif 000027
【図１１】
2006302355.tif 000028
【図１２】
2006302355.tif 000029
【図１３】
2006302355.tif 000030