(57)【要約】【課題】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、Tan ACチルトサーボを実現する光ディスクチルト補償方法と装置、および光ディスク装置を提供する【解決手段】光ディスクの記録面上に集光的照射するための対物レンズと光ディスクとの、相対的なチルトに基づき、記録面上の光スポットのコマ収差を最小とするように対物レンズをチルトさせる光ディスクのチルト補償方法において、回転周波数またはその第二高調波成分等、光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて特定帯域の該相対的チルトのＡＣ成分を小さくする。【選択図】図５
2006228269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を光ディスクの記録面上に集光的照射するための対物レンズと該光ディスクとの、相対的なチルトに基づき、該記録面上の光スポットのコマ収差を最小とするように該対物レンズをチルトさせる光ディスクのチルト補償方法において、
前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて特定帯域の該相対的チルトのＡＣ成分を小さくすることを特徴とする光ディスクチルト補償方法。
【請求項２】
前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて、前記光ディスクの回転周波数、またはその第二高調波成分の該相対的チルトのＡＣ成分を小さくすることを特徴とする請求項1記載の光ディスクチルト補償方法。
【請求項３】
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、該対物レンズと該光ディスクの相対的なチルトに基づき該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、対物レンズチルトアクチュエータの駆動信号となる相対的チルト信号を作るための補償器及び対物レンズチルトアクチュエータドライバを具備し、
前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて前記対物レンズチルトアクチュエータ駆動信号の補正信号を生成し、該補正信号を光ディスクチルト制御閉ループ内に注入する事により光ディスクのチルトを補償する、ことを特徴とする光ディスクチルト補償装置。
【請求項４】
前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いた該対物レンズチルトアクチュエータ駆動信号の補正信号の生成器として電圧制御増幅器を用い、該電圧制御増幅器の増幅率制御信号に相対的チルト信号を用いる、ことを特徴とする請求項３記載の光ディスクチルト補償装置。
【請求項５】
前記相対的チルト信号と該光ディスクの回転周期と同期した信号の二つの信号間の位相を検出するための位相検出器と、該位相検出後の信号から低周波成分を抽出するためのローパスフィルタ（LPF）を具備し、このローパスフィルタの出力信号を前記電圧制御増幅器の増幅率制御信号として用いる、ことを特徴とする請求項4記載の光ディスクチルト補償装置。
【請求項６】
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記録装置、光再生装置、光記録再生装置等の光ディスク装置において、
請求項３乃至請求項５のいずれか一つに記載の光ディスクチルト補償装置を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光ディスクの記録再生装置等の光ディスク装置およびそ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制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
CD（Compact Disc）やDVD（Digital Versatile Disc）などの光ディスクの記録再生装置では、一般に、光ディスクの反りなどによって光ピックアップから照射された光ビームの光軸と照射位置における光ディスクの法線とにずれが生じる。このずれの角度はチルト角と呼ばれ、主に光ディスクの半径方向（以下、「ラジアル方向」と称する）で発生し、光学系のコマ収差などの要因となる。従って、チルト角が生じることにより、隣接するトラックとのクロストークやジッターなどの信号劣化が引き起こされ、光ディスクの再生品質に悪影響を与える。特にDVDのように高密度記録を行う場合では、レーザビームのスポット径を小さくするために、レーザ光の波長を短くし、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする必要があるため、チルト角に対するマージンが小さくなる。すなわち、光ディスクが僅かに傾いていても再生品質の大きな劣化を招く。従って、光ディスクの再生中にはチルト角による収差を補正するため、反射された光ビームの検出信号強度に基づいてチルトエラーを補正するチルトサーボ機構を設けるのが一般的である。
【０００３】
この種のチルト補正機構が、〔特許文献１〕に開示されている。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とを備えた光ディスク装置のチルト補正機構である。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ようになっており、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ことができる。
【０００４】
また、〔特許文献２〕にも光ディスク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液晶パネル素子を有する液晶チルトサーボ装置が開示されている。これは、光ディスクの面振れが有っても、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。〔特許文献２〕の装置では、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毎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とを有し、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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３-２１７１５５号公報
【特許文献２】特開２０００-２９８８６２号公報
【０００６】
近年、光ディスク再生装置等のディスク再生装置において、高精細な動画及び静止画を取り扱う為に、ディスクの大容量化及び装置の小型化が望まれ、更なる高密度記録が必要とされている。そこで、情報信号を記録及び再生する光ピックアップのレーザ光源を短波長化させ、かつ対物レンズの開口数を大きくすることで、光スポット径を絞り込み、トラックピッチ及び記録ビットの縮小化を図っている。
【０００７】
例えば、次世代大容量光ディスクとして、Blue-Ray Disc（以下BDという）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という）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。HDDVD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。BDでは25GBを達成しているところ、HDDVDでは高密度化に難があり、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となる。
【０００８】
前述のように、〔特許文献１〕の発明では、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。光ディスクチルトの直流成分の補正においては、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ピックアップを40Hzで十分な加速度を持って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、現状の光学系での光ピックアップでは困難である。
【０００９】
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）、タンジェンシャル（以下Tan）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。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と記す）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（対物レンズ）をチルトさせるOLチルトサーボが最適である。
【００１０】
前述の〔特許文献２〕の発明では、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補正することはできるが、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、現状の液晶素子での交流チルト補正は困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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）、トラック（以下Tr）サーボ用の2軸OLアクチュエータ（以下ACT）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。チルトサーボの交叉周波数（開ループゲインが0dBとなる周波数）は4軸駆動ACTの場合500Hz程度であり、これはACTの許容電力に依存する。交叉周波数を上げると高周波電流が増加し、銅損発熱に起因する温特劣化等よくないことが多い。制御誤差の面から見ると、交叉周波数を下げるとACT1次共振周波数と近づくので、開ループDCゲインが稼げず制御誤差を十分に圧縮できないという難点がある。そのためDC領域のゲインを個別に持ち上げて低域の制御誤差を小さくする方法もあるが、交叉周波数が低いとDCゲインの持ち上げによって発生する位相遅れにより位相余裕が減少し、サーボ系が不安定になるという問題がある。
【００１２】
1次共振周波数をf1と交叉周波数をf0としたとき、開ループゲインをHsとの関係は次の（1）式となる。
【００１３】
【数１】
2006228269.tif 000003
【００１４】
ここで1次共振周波数f1=104[Hz]、交叉周波数をf0=500[Hz] とすると、開ループゲインがHs=27.2[dB] となる。
【００１５】
4軸駆動ACTを設計すると、チルト軸の1次共振周波数は上式のように100Hz近い値となり、Fo、Trの一次共振周波数より通常低く、（1）式からチルトの開ループゲインは27dB程度と、大きくできない。制御誤差εは以下の（2）式により求めることが出来る。
【００１６】
【数２】
2006228269.tif 000004
【００１７】
ここでrは光ディスク面ぶれによって発生するチルト[rad]，Hsは制御系の開ループゲインである．制御目標値は，この面ぶれによって発生する光ディスクのチルトrである．光ディスクチルトの最大値rmaxを0.2[deg]とし，制御系の開ループゲインを27.2dBとすると、制御誤差の最大値εmaxは（2）式より8.7e-3[deg]となる。サーボ系を安定化させる目的で位相補償器を制御ループ内に用いて交叉周波数近傍の位相を進ませるが、この位相補償器の低域ゲインは1よりも小さく、従来1/3程度である。従って制御誤差の最大値は更に3倍大きくなり、rmax=0.026[deg]となり、0.2[deg]のチルトに対して、一桁程度の改善効果しか期待できない。
【００１８】
一方、制御対象であるディスクのチルトは、ディスク回転周波数の整数倍の周波数に局在化しており、特に基本波（以下1ω）成分（約40Hz）、と第二高調波（2ω）成分（約80Hz）が大きい。開ループゲインが27dBと小さく、チルトの1ω、2ω成分が十分抑圧されないので、この成分がネックとなり残留制御誤差を小さくすることができない。この周波数近傍のゲインを大きくするためにDCゲイン補正を挿入するが、この周波数近傍では交叉周波数に近いために、十分なゲインが得られずDCゲイン補正効果は小さい。
【００１９】
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、Tan AC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、光ディスクチルト補償装置を実現し、この光ディスクチルト補償器を用いて前述した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等の光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光ディスクチルト補償方法は、光源から出射された光を光ディスクの記録面上に集光的照射するための対物レンズと該光ディスクとの、相対的なチルトに基づき、該記録面上の光スポットのコマ収差を最小とするように該対物レンズをチルトさせる光ディスクのチルト補償方法において、前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて特定帯域の該相対的チルトのＡＣ成分を小さくすることを特徴とするものである。
【００２１】
これにより、従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができるので、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができ、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償方法が実現可能となる。
【００２２】
前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて、前記光ディスクの回転周波数、またはその第二高調波成分の該相対的チルトのＡＣ成分を小さくすることができる。このようにして、特に制御誤差の大きい光ディスク回転数成分や、第二高調波成分などのディスクACチルト成分を抑圧することができるので、従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができ、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができて、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償方法が実現可能となる。
【００２３】
また、本発明の光ディスクチルト補償装置は、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、該対物レンズと該光ディスクの相対的なチルトに基づき該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、対物レンズチルトアクチュエータの駆動信号となる相対的チルト信号を作るための補償器及び対物レンズチルトアクチュエータドライバを具備し、前記光ディスクの回転周期と同期した信号を用いて前記対物レンズチルトアクチュエータ駆動信号の補正信号を生成し、該補正信号を光ディスクチルト制御閉ループ内に注入する事により光ディスクのチルトを補償する、ことを特徴とする。
【００２４】
このような光ディスクチルト補償装置では、特に制御誤差の大きい光ディスク回転数成分や、第二高調波成分などのディスクACチルト成分を抑圧することができるので、従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができるので、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができ、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償装置が実現可能となる。
【００２５】
上記構成において、光ディスクの回転周期と同期した信号を用いた該対物レンズチルトアクチュエータ駆動信号の補正信号の生成器として電圧制御増幅器を用い、該電圧制御増幅器の増幅率制御信号に相対的チルト信号を用いるようにしても良い。
【００２６】
これにより、電圧制御増幅器の制御信号に、チルトエラー信号スピンドルインデックス信号からの信号を用いて、ディスクACチルトの検出ができるので、該当チルト周波数の振幅が安定した直流信号として検出されるので、安定した精度のよい制御信号となり、これを用いて電圧制御増幅器を制御するので、安定した精度のよいチルト補正信号を生成することができる。特に制御誤差の大きい光ディスク回転数成分や、第二高調波成分などのディスクACチルト成分を抑圧することができるので、従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができるので、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができ、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償装置が実現可能となる。
【００２７】
相対的チルト信号と該光ディスクの回転周期と同期した信号の二つの信号間の位相を検出するための位相検出器と、該位相検出後の信号から低周波成分を抽出するためのローパスフィルタ（LPF）を更に具備し、このローパスフィルタの出力信号を前記電圧制御増幅器の増幅率制御信号として用いるようしても良い。
【００２８】
このようにすれば、電圧制御増幅器の制御信号に、チルトエラー信号スピンドルインデックス信号からPSDを通してLPFで平滑化した、ディスクACチルトの検出ができるので、該当チルト周波数の振幅が安定した直流信号として検出されるので、安定した精度のよい制御信号となり、これを用いて電圧制御増幅器を制御するので、安定した精度のよいチルト補正信号を生成することができる。
【００２９】
これは、PSDとLPFの組み合わせにより、スピンドル回転数が変わっても、その変化に自動的に追従するエラー補正となっている。特に制御誤差の大きい光ディスク回転数成分や、第二高調波成分などのディスクACチルト成分を抑圧することができるので、従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができるので、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができ、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償装置が実現可能となる。
【００３０】
また、本発明の光ディスク装置は、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記録装置、光再生装置、光記録再生装置等の光ディスク装置において、上記した光ディスクチルト補償装置のいずれか一つを具備することを特徴とするものである。
【００３１】
この光記録再生装置は、本発明の光ディスクチルト補償装置を具備しているので、従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができるので、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができ、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償装置が実現可能となる。これによって、コマ収差を極限まで抑えた高品位なビームスポットを光ディスク盤面に形成することができ、リードエラーの少ない、書き込み品質がよい、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情報記録装置及び情報再生装置を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
従来のチルトサーボに比べて、交叉周波数を上げることなく所望の周波数の開ループゲインを大きくすることができるので、アクチュエータに多大な電流を流すことなく制御誤差の小さいチルトサーボ系を構築することができ、高精度なチルトサーボ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光ディスクチルト補償が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
先ず、4軸アクチュエータ（以下ACTと略すことがある）によるチルト補償原理を示す。図１の説明図に示すように、対物レンズ１（OL）は通常光ディスク（光記録媒体）２と平行に設置されており、アクチュエータ３，３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の記録面２Ａにフォーカシングし、スポット形状を観測すると図１の上に図示するような円形スポット４となる。しかし光ディスク２が図２の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３に示すようにOL１を４軸ACT３，３により傾け、光ディスク２とOL１を平行にすれば、スポットは再び円形となり、光ディスク２のチルトを補償することができる。４軸ACT３は従来のACTが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】
図４の概略ブロック図を用いて更に詳しくチルト補償システムを説明する。OL１の下部にOLのチルトを検出するためのOLチルトセンサ５を配置する。OLチルトセンサは、OLのチルトをセンシングし、電気信号に変換する。一方光ディスク側にも光ディスクチルトセンサ（メディアチルトセンサ）６を配置し、光ディスクのチルトをセンシングする。二つのチルトセンサの出力信号の差を取り、補償器７を介してOLACTドライバ８に入力する。OLACTドライバ８は、そのセンサの差信号に従ってOLACTを駆動する。
【００３５】
次に図４のシステムの動作について説明する。光ディスク挿入時にはSW1はサーボ引き込み回路９に接続され、またSW2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、OLチルトが0のタイミングでSW1を補償器側に接続し閉ループとし、OLチルトサーボを駆動させる。次にSW2を接続し、光ディスクチルトセンサ６からの光ディスクチルト信号にOLチルトを追従させる。
【００３６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施の形態について、図面に従って詳細に説明する。図５に本発明に係るチルトサーボの概略ブロック図を示す。この実施形態のように、制御誤差のネックとなっているディスクACチルトの、1ω、2ω成分だけでも小さくできれば制御誤差は小さくなる。あるいは、この帯域のゲインだけでも大きくできれば、制御誤差は小さくなる。
【００３７】
光ディスクの回転と同期した信号（以下スピンドルインデックス信号）を波形整形し、位相、振幅をチルトエラー信号に基づいて調整し、ACT制御信号に加え、開ループゲインでは抑圧しきれなかった成分を相殺する。チルトエラー信号から各チルト成分を検出するには、PSD(Phase Sensitive Detector)１０とLPF(Low Pass Filter)１１の組み合わせによるロックイン検出を行い、回転数の変化に対しても俊敏に反応、追従する構成とする。
【００３８】
ディスクチルトセンサ６からのディスクチルト信号、OLチルトセンサ５からのOLチルト信号の差をとり、チルトエラー信号とする。チルトエラー信号に基づき補償器７により4軸ACT駆動信号を生成する。この信号でACTを駆動し、ディスクチルトと一致するようにOLを傾斜させる。OLチルトセンサ５はOLチルトを検出し、チルトエラーの演算にフィードバックする。ここまでの構成は従来型チルトサーボである。本実施形態の制御法では、チルトエラー信号を分岐し、スピンドルインデックスからのディスク回転と同期した信号を、PSD１０を用いてチルトエラー信号に掛け合わせる。
【００３９】
この信号をスピンドル回転周波数よりも低い周波数のLPF１１に通すと、チルトエラー信号のスピンドルインデックスと一致した周波数の成分のみが直流電圧に変換され出力される。この直流信号をゲインの制御信号とした電圧制御増幅器（以下VCA：Voltage Controlled Amplifier）１２にスピンドル制御信号を通すと、チルトエラー信号からスピンドルに一致した周波数成分を抽出できる。この信号を補償器出力に加算し、4軸ACT３を駆動すると、スピンドル回転数に同期した周波数のゲインが閉ループで小さくなり、チルトエラー信号で大きい周波数成分である1ω成分が除去できる。
【００４０】
本実施例では、相対チルト信号を得るのにOLチルトセンサ５とディスクチルトセンサ６の２つのチルトセンサを用い、個別にチルトを検出し、その差を計算することにより相対チルト信号としているが、これに限定するものではなく、例えば対物レンズホルダなどのOLと一緒に可動する部分にディスクチルトセンサを設け、相対チルト信号を直接検出するチルト方式を用いてもよい。あるいは、チルトセンサは設けず、例えばRF信号やプッシュプル信号などの信号から相対チルト信号を得てもよい。
【００４１】
〔第２実施形態〕
上述の第１実施形態では、信号の取り出し口を補償器７の前、重畳口を補償器７の後にしているが、逆にしても可能である。以下では、このように信号の取り出し口と重畳口とを逆にした第２の実施形態の場合について説明する。
【００４２】
図６は、図５の概略ブロック図相当の回路を、より具体的なブロックで示したチルトサーボブロック詳細図を示している。この図６では、入力信号はディスクチルトを再現した模擬信号となっている。図7に模擬チルト信号発生器２０のブロック図を示す。チルト1ω成分（40Hz、6.0m/s相当）を発振器２１で発生させ、センサノイズに相当するランダムノイズを重畳している。ランダムノイズ２２には、センサの周波数特性に合わせてカットオフ200HzのLPF２３を挿入し、センサ出力の高周波成分を除去している。また、チルト1ω成分を分岐し２値化部２４で２値化して簡易的にスピンドルインデックス信号として出力している。
【００４３】
このスピンドルインデックス信号からディスクチルトエラーに加える信号を作成する。そのために、まず図８にブロック図で示す直交２相信号発生器３０により、入力のスピンドルインデックス信号から、２相信号すなわち位相が90degずれた２つの信号を生成する。スピンドルインデックス信号はDuty50％の矩形波信号とし、この信号をカットオフ60Hzの８次バターワースLPF３１を通し1ω成分のサイン波を抽出する。この信号を微分してコサイン波を得、両親号を再び２値化し、90deg位相のずれた２つの矩形波信号を生成する。この直交２相信号はそれぞれ別々のPSD1,PSD2(Phase Sensitive Detector)でエラー信号と掛け合わされる。
【００４４】
チルトエラー信号はリードラグフィルタ４１後のAct Cont信号から取り出す。各PSDの出力は、スピンドルインデックスと同期したチルトエラー信号のみ直流電圧として出力されるので（実際は脈流）、LPF1、LPF2でDC成分のみを取り出す。これらのLPFは８次バターワースLPFであり、カットオフ10Hzにしているが、このカットオフの設定によりこの制御器の応答特性が決まる。このCos DC, Sin DC を電圧制御信号としてVCA1,VCA2(voltage Controlled Amplifier)に入力し、電圧振幅変調を掛けられる信号を直交２相信号Rect Cos, Rect Sin とする。ただしこの信号Rect Cos, Rect Sin は矩形波であるので、それぞれLPF C1, LPF C2を通し、サイン波に直してからVCA1, VCA2に入力する。２つのVCA出力信号を加算し、振幅、位相調整し、制御ループに戻す。加算する場所はリードラグフィルタ４１の直前とし、ここのTilt Error 信号に加算する。スピンドルインデックス信号は本来チルトＡＣ成分とは関係ない位相で出力しているので（周波数は一致するが）、位相調整器４２を入れてディスクチルトの位相との間で最もエラー信号が小さくなるように調整する必要がある。
【００４５】
図６のブロック図に基づいて行ったチルト制御誤差のシミュレーション結果を示す。
〔補正前〕まず、図６のブロック図のTilt Error に注入する補正信号を切った状態、すなわち既知の通常のチルトサーボと等価の状態で、疑似チルト信号を入力したときの各部の波形を観測した。図９にその観測波形を示す。入力には上段のディスクチルト波形が印加されている。これは、±0.1[deg]、40Hzの信号に、±0.001[deg]のランダムノイズが重畳されている。
【００４６】
図において、横軸は時間ｔ[s]であり、上段の波形は、出力であるOLチルト信号[deg](OL Tilt)およびディスクチルト信号[deg](Disc Tilt)を、また、下段の波形は、チルトエラー信号[deg](Tilt Error)を示している。ディスクチルト信号とOLチルト信号はほぼ一致しており、正しくチルトサーボがかかっていることがわかる。よく見るとディスクチルト信号の内側にOLチルト信号が観測され、この差がチルトエラーである。下段はチルトエラー信号であり、上段ディスクチルト信号からOLチルト信号を引いた波形に相当する。±0.01[deg]の40Hzの交流波形が観測されており、40Hzにおいて約一桁＝20dBの圧縮率となっている。図１０（ボード線図）に、制御前のチルト補正系の開ループ特性、閉ループ特性を示す。周波数40Hzで開ループ伝達関数のゲインは20.2dBあり、図３の40Hzチルト信号の入力波形とチルトエラー信号の振幅の比と一致する。
【００４７】
図９に示したチルト信号波形をフーリエ変換したグラフ（チルト信号波形の周波数特性（振幅特性））を図１１に示す。同図において、横軸：周波数（解析次数）であり、各波形は、図中に付記してあるように：OLチルト信号[deg](OL Tilt)、：ディスクチルト信号[deg](Disc Tilt)、：チルトエラー信号[deg](Tilt Error)である。
【００４８】
OLチルト信号とディスクチルト信号の周波数特性はよく一致しており、各周波数帯域において正しくチルトサーボがかかっていることがわかる。横軸は計算次数を表し（リニア表示）、目盛の31近くの周波数が40Hzである。目盛100近傍で周波数は78Hzであり、この横軸に表示されている周波数領域ではOLチルト信号に対して約一桁、すなわち20dB下にチルトエラー信号がある。図１０のボード線図とも一致する。
目盛の31近くの周波数40Hzに鋭いピークがあり、これはディスクの1ω成分のチルトである。通常のチルトサーボでは、周波数特性においてチルトエラー信号はディスクチルト信号の開ループゲイン分の一（本シミュレーションでは20dB下）であるので、図１１のようにチルトの鋭いピークがあると、その周波数の制御誤差が誤差全体で支配的となる。
【００４９】
〔補正後〕次に、図６のブロック図のTilt Error に補正信号を注入した制御状態で、疑似チルト信号を入力したときの各部の波形を観測した。図１２にその観測波形を示す。入力には上段のディスクチルト波形が印加されている。±0.1[deg]、40Hzの信号に、±0.001[deg]のランダムノイズが重畳されている。出力であるOLチルト信号は、上段の波形で、ディスクチルト波形とほとんど重なっている。
【００５０】
ディスクチルト信号とOLチルト信号はほぼ一致しており、正しくチルトサーボがかかっていることがわかる。経過時間が0.15秒以内でディスクチルト信号の内側にOLチルト信号が観測され、この差がチルトエラーである。0.15秒以降はディスクチルト信号とOLチルト信号は完全に一致していることが判る。下段はチルトエラー信号であり、上段ディスクチルト信号からOLチルト信号を引いた波形である。経過時間が0.15秒以内で±0.01[deg]の40Hzの交流波形が観測されている。0.15秒以降は±0.01[deg]の40Hzの交流波形は小さくなり、ランダムノイズ成分が支配的となる。
【００５１】
図１２中で中段の波形はVCAの制御信号であり、0.1秒以内では0、その後信号は下降し、0.15秒以降は-2で一定となっている、0.15秒以内では、チルトエラー信号とスピンドルインデックスの同期検出が安定しておらず、正しい補正ができていないことがわかる。0.15秒以降は同期検出が安定し、チルトエラー信号も小さくなっている。この信号が安定になるまでの時間は、図６のLPF1、LPF2のカットオフに依存しており、本シミュレーションでは10Hz＝0.1秒となっていることがわかる。カットオフ周波数を高くすると安定になるまでの時間は減少するが、逆に安定域の安定度が低下するため、必要以上にカットオフ周波数を上げることはできない。
【００５２】
図１２のチルト信号が安定領域に入っているときの波形をフーリエ変換したグラフを図１３に示す。OLチルト信号とディスクチルト信号の周波数特性はよく一致しており、各周波数帯域において正しくチルトサーボがかかっていることがわかる。横軸は計算次数を表し（リニア表示）、目盛の31近くの周波数が40Hzである。目盛100近傍で周波数は78Hzであり、この横軸に表示されている周波数領域ではOLチルト信号に対して約一桁以上、すなわち20dBより下にチルトエラー信号がある。目盛の31近くの周波数40Hzに鋭いピークがあり、これはディスクの1ω成分のチルトである。図１１の補正前でのチルトエラー信号は、このピークがディスクチルト信号に対して約20dB下であった。
【００５３】
このように、図１３に示す補正後では、ディスクチルトは同じ0.1[deg]であるが、チルトエラー信号は40Hzのピークが観測されず、レベルは0.0004[deg]となっており、補正前の0.01degを遙かに下回る値となっている。40Hzのピークが除去されたことにより、制御誤差は著しく低下し、メインループの開ループゲインを上げることなく制御誤差を小さくすることができることが示された。また、PSD入力に２相の矩形波を入力しているので、基本波成分の補正で第三高調波、第五高調波などの奇数高調波成分の抑圧効果もある。
【００５４】
DSP内のアルゴリズムで実現可能であり、コストアップなしで高精度な制御ができる。
また、PSDとLPFの組み合わせにより、スピンドル回転数が変わっても、その変化に自動的に追従するエラー補正となっている。
【００５５】
〔第３実施形態〕
第２実施形態では、基本波成分の抑圧シミュレーションを行ったが、第二高調波成分やその上の高調波成分のチルト補正も可能である。
図１４に第３の実施形態である、PLLを用いた2ω成分の発生部４０の構成をブロック図で示す。図６に示したと同様のシステム（チルトサーボブロック）において、スピンドルインデックス出力が直交２相信号発生器２０に入るまでの間にPLL(Phase Locked Loop)を挿入しスピンドル1ω成分から2ω成分を生成する。直接2ω成分が得られる場合はPLLを挿入する必要はない。また、直交２相信号発生器で1ω成分から直接2ω直交２相信号を生成できる場合もPLLは不要である。システムの他のブロックは図６のブロックと同様である。図１４に示すようなブロックを挿入することにすることにより、ディスクの2ω成分に局在化したディスクACチルトによる残留チルトを除去することができる。また、PSD入力に２相の矩形波を入力しているので、2ω成分の補正で第４高調波、第６高調波などの偶数高調波成分の抑圧効果も有している。
【００５６】
この他、図６のようなサブループを1ω成分用と2ω成分用と用意し、並列に接続することで、1ω成分と2ω成分を両方除去することができる。また、PLLを利用して3ω以上の成分を作り補正することにより、任意の周波数成分の残留チルトを除去することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】チルト補償原理説明のための模式的構成図である。
【図２】チルト補償原理説明のための模式的構成図である。
【図３】チルト補償原理説明のための模式的構成図である。
【図４】チルト補償システムを説明するための概略ブロック図である。
【図５】チルトサーボの概略ブロック図である。
【図６】本発明に係るチルトサーボブロック詳細図である。
【図７】本発明に係る模擬チルト信号発生器のブロック図である。
【図８】本発明に係る直交２相信号発生器のブロック図である。
【図９】既知のチルトサーボシステムでの各部波形を示す図である。
【図１０】制御前のチルト補正系の開ループ特性、閉ループ特性を示すボード線図である。
【図１１】図９に示したチルト信号波形をフーリエ変換したグラフである。
【図１２】制御時のチルトサーボシステムでの各部波形を示す図である。
【図１３】図１２に示したチルト信号波形をフーリエ変換したグラフである。
【図１４】本発明に係るチルトサーボブロック詳細図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…OL（対物レンズ）
２…光ディスク（光記録媒体）
３…アクチュエータ（４軸ACT）
５…OLチルトセンサ
６…光ディスクチルトセンサ（メディアチルトセンサ）
７…補償器
８…OLACTドライバ
９…サーボ引き込み回路
１０…PSD(Phase Sensitive Detector)
１１…LPF(Low Pass Filter)
１２…電圧制御増幅器（Voltage Controlled Amplifier）
２０…模擬チルト信号発生器
２１…発振器
２２…ランダムノイズ
２３…LPF
２４…２値化部
３０…直交２相信号発生器
３１…LPF
４０…2ω成分の発生部
１００…チルト補償システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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