(57)【要約】【課題】高速化にともない光ディスクの回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力の影響を低減し、高速で情報の読み取りや書き込みが可能な光ディスク装置を実現する。【解決手段】少なくとも光ピックアップ４とフォーカシングを制御するサーボ手段５，６とを備える光ディスク装置において、前記光ピックアップ４が光ディスク１の回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力を補正する働きを有し、フォーカス方向の補正に用いる誤差信号として光ディスク１の回転数と半径位置によって定まる光ディスクの線速度を用いる構成とした。これにより光ディスクの回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力の影響を低減することができるので、フォーカシングサーボの追従性、安定性が増して、情報の読み取りや書き込みを高速で行うことができる。【選択図】図１
2006228280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光ピックアップとフォーカシングを制御するサーボ手段とを備える光ディスク装置において、
前記光ピックアップがディスク状の記録媒体（以下、光ディスクと言う）の回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力を補正する働きを有し、フォーカス方向の補正に用いる誤差信号として前記光ディスクの回転数と半径位置によって定まる光ディスクの線速度を用いることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ディスク装置において、
線速度に由来する空気流の速度に応じた補正電圧（以下、逆補正のためのオフセット電圧と言う）を前記光ピックアップのフォーカス駆動機構に加えることで前記対物レンズのフォーカス方向のドリフトを抑える働きを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光ディスク装置において、
逆補正のためのオフセット電圧に関する情報は、あらかじめ制御部に備えられていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ディスク装置において、
あらかじめ制御部に備えられた、逆補正のためのオフセット電圧に関する情報は、Ｄ／Ａ変換されてフォーカス駆動機構にかけられ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、光ディスクや光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体に対して情報の記録または再生、あるいは記録及び再生を行なう光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク状の記録媒体としては、ＣＤ（コンパクト・ディスク）系の光ディスク（ＣＤ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等）、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）系の光ディスク（ＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等）、ＤＶＤ−Blue等の高密度光ディスク、あるいは光磁気ディスク（ＭＯ，ＭＤ等）などが知られているが、光ビームを用いてこれらの記録媒体（以下、光磁気ディスクを含めて光ディスクと言う）の情報を読み取り、あるいは光ディスクに情報を書き込む光ピックアップは、対物レンズを具備することによって光ディスク上に光ビームを集光することが可能となる。この集光を行うためには、光ピックアップと光ディスクとの距離（ＷＤ：ワーキング・ディスクタンス）は設計された一定値を維持することが必要となる。光ディスクは通常、回転運転により、常に数十μｍ単位で面振れ（振動）をしており、これに追従するために、光ピックアップはフォーカスサーボを行うためのアクチュエーターを具備することが必要とされている。
【０００３】
近年、再生専用の光ディスク装置、追記型光ディスク装置、消去可能な相変化光ディスクや光磁気ディスクを用いる書き換え型の光ディスク装置は、高容量化と読み取りや書き込み処理の高速化とが進んでいる。
大容量化にともない、光ピックアップにおける対物レンズは開口数（ＮＡ）が高くなり、光源は青紫色になる。これは光ピックアップと光ディスクとの距離ＷＤを狭くする方向である。同時に狭いＷＤの公差は従来よりも厳しくなる。よって、アクチュエーターにはより高い制御精度が要求されている。
【０００４】
また、高速化にともなって、アクチュエーターにはより高速の応答性が要求される。これは高速化によって面振れ振動周波数が高くなるからである。また、光ディスクの回転によって生じる空気流の影響が無視できなくなる。光ディスクが回転することにより、光ディスクと対物レンズとの間に空気流が発生して減圧状態が生じ、対物レンズに力がかかる現象があるが、この現象が高速化にともない顕著になるのである。
【０００５】
これに対して、特許文献１（特開２００３−２４８９５０号公報）に記載の発明では、光ピックアップが光ディスクの情報記録面の振動に追従するようにフォーカシング方向に変位自在に支持された筐体を有しており、光ディスクが高周波数で面振れしたとしても筐体を対物レンズとともに光ディスクの面振れに追従させている。これにより、情報の読み取りや書き込みを高速で行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４８９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、特許文献１に記載の発明では、光ディスクが高周波数で面振れしたとしても筐体を対物レンズとともに光ディスクの面振れに追従させることにより、情報の読み取りや書き込みを高速で行うことができる。
しかし、この構成では、光ピックアップに新たに筐体を設ける必要があり、コストアップとなる。また、光ディスクと対物レンズとの間に気流が発生して減圧状態が生じた際の対物レンズにかかる力については考慮されていない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、高速化にともない光ディスクの回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力の影響を低減し、高速で情報の読み取りや書き込みが可能な光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、上記の課題は以下の技術的手段によって解決されることを見出した。
すなわち、第１の手段は、少なくとも光ピックアップとフォーカシングを制御するサーボ手段とを備える光ディスク装置において、前記光ピックアップがディスク状の記録媒体（以下、光ディスクと言う）の回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力を補正する働きを有し、フォーカス方向の補正に用いる誤差信号として前記光ディスクの回転数と半径位置によって定まる光ディスクの線速度を用いる構成としたものである（請求項１）。
また、第２の手段は、第１の手段の光ディスク装置において、線速度に由来する空気流の速度に応じた補正電圧（以下、逆補正のためのオフセット電圧と言う）を前記光ピックアップのフォーカス駆動機構に加えることで前記対物レンズのフォーカス方向のドリフトを抑える働きを有する構成としたものである（請求項２）。
さらに第３の手段は、第１または第２の手段の光ディスク装置において、逆補正のためのオフセット電圧に関する情報は、あらかじめ制御部に備えられている構成としたものである（請求項３）。
さらに第４の手段は、第３の手段の光ディスク装置において、あらかじめ制御部に備えられた、逆補正のためのオフセット電圧に関する情報は、Ｄ／Ａ変換されてフォーカス駆動機構にかけられる構成としたものである（請求項４）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、上記の第１〜第４の手段の構成により、光ディスクの回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力の影響を低減することができるので、フォーカシングサーボの追従性、安定性が増して、情報の読み取りや書き込みを高速で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の構成、動作及び作用を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る光ディスク装置の一構成例を示すブロック図である。図１において、符号１はディスク状の記録媒体である光ディスク、２は光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ、３はスピンドルモータ２の回転を制御する回転制御系、４は光ディスク１に対して情報の記録または再生あるいは情報の記録及び再生を行なう光ピックアップ（図では光ピックアップの対物レンズを保持するヘッド部（ＰＵＨ）のみを図示している）、５は光ピックアップ４の対物レンズのフォーカス・サーボを行うためのアクチュエータ（フォーカス駆動機構）のフォーカス・コイル、６はアクチュエーターのフォーカス・コイル５を制御するフォーカス・フィードバックアンプ、７は光ピックアップ４の光ディスク半径方向の位置（半径位置と言う）を検出する位置センサ、８は制御部である制御用ＣＰＵ、９はデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）、１０はＤ／Ａコンバータからの信号を増幅するアンプである。なお、制御用ＣＰＵ８は、例えばマイクロプロセッサユニット、メモリ（ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ），ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等）、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）、制御回路、クロック、タイマー等からなる中央演算処理装置である。
【００１２】
図示を省略するが光ピックアップ４は、例えば半導体レーザ等からなる光源と、光源からの出射光束を略平行光束（弱い発散光束あるいは弱い収束光束を含む）にコリメートするコリメートレンズと、コリメートレンズからの光束を光ディスク１の記録面に集光する対物レンズと、光ディスク１の記録面で反射され光路を逆方向に戻ってきた復路の光束を往路の光束から分離する光路分離手段と、光路分離手段によって分離された光束を受光してフォーカス・エラー信号（ＦＥ信号）、トラック・エラー信号（ＴＥ信号）および情報信号を検出する光検出器（多分割フォトダイオード等）と、対物レンズのフォーカス・サーボを行うためのアクチュエータ（フォーカス駆動機構）と、対物レンズのトラック・サーボを行うためのアクチュエータ（トラッキング駆動機構）などで構成されている。また、光ピックアップ４は移動機構に搭載されており、光ディスク１の半径方向（トラック直交方向）に移動できるようになっている。
【００１３】
上記光路分離手段としてはハーフミラーや偏光分離素子などがあるが、ハーフミラーの場合は復路の光束が光源に戻って悪影響を及ぼすという不具合があるので偏光分離素子を用いるほうがよい。偏光分離素子としては、偏光ビームスプリッタが良く知られているが、この他、偏光性の回折素子（偏光性回折格子、偏光性ホログラム等）が知られている。これらの偏光分離素子は、直交する２つの偏光のうち、一方の偏光の光束を透過し、他方の偏光の光束を反射または回折する機能を有しており、偏光面を回転する機能を有するλ／４板等と組み合わせることにより、光源−光ディスク間の光路の往路の光束と復路の光束とを分離することができる。なお、偏光ビームスプリッタを用いる場合は、往路と復路の光束は略直交する方向に分離されるため、光検出器は光源−光ディスク間の光路に略直交する方向に配置されるので、光ピックアップの小型化が図りにくいが、偏光回折素子を用いる場合には、往路と復路の光束の回折分離角が小さいので、光源と光検出器を近接して配置し、一つのケース内に収納することが可能であるので、光ピックアップの軽量化、薄型化、低コスト化が図れる。
【００１４】
光ピックアップの一例を示したが、光ピックアップの構成としては上記のものに限るものではない。例えば、上記の光ピックアップの構成で、光源として波長の異なる複数の半導体レーザを並設しても良く、その複数の半導体レーザを選択的に用いることにより、ＣＤ系やＤＶＤ系等の複数規格の光ディスクに対応する光ディスク装置を構成することができる。また、偏光回折素子を用いる場合には、光源と光検出器を近接配置して一つのケース内に収納したユニットの光出・入射部に偏光回折素子を一体化することができ、光ピックアップの軽量化、薄型化、低コスト化をより図ることができる。また、ディスク状記録媒体が光磁気ディスクの場合には、上記の光ピックアップの構成に加えて、ディスク記録面の集光部に磁界を付与する磁気ヘッドやコイル等が設けられる。
【００１５】
さて、図１に示す構成の光ディスク装置においては、光ピックアップ４の対物レンズは光ディスク１の記録面に近接して配置されているので、光ディスク１が回転すると、光ディスク１と光ピックアップ４の対物レンズとの間に空気流が発生して減圧状態が生じるため、対物レンズは力を受ける。
対物レンズが受ける力は、光ディスク１の半径位置、回転速度に依存する。例えば、同一半径では回転速度が大きいほど気流が大きくなり、対物レンズが受ける力は増す。
【００１６】
本発明では、光ピックアップ４が光ディスク１の回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力を補正する働きを有し、フォーカス方向の補正に用いる誤差信号として、回転制御系３で検出される光ディスク１の回転数と、位置センサ７により検出される光ピックアップ４の半径位置とによって定まる光ディスク１の線速度を利用する。
すなわち、光ディスク１の半径位置ならびに回転速度から求めた光ディスクの線速度と、光ディスク１の回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力との関係を測定し、光ディスク１の任意の線速度に対して、逆補正のためのオフセット電圧がどれだけ必要であるかをあらかじめ決定しておく。そして、それを逆補正のためのオフセット電圧に関する情報（以下、マッピング情報）として、制御用ＣＰＵ８のメモリに入力しておく。
【００１７】
ドライブ駆動時には、制御用ＣＰＵ８は、スピンドルモータ２の回転制御系３から回転数を、光ピックアップ４の位置センサ７から半径位置の情報をそれぞれ入手して光ディスク１の線速度を求め、あらかじめメモリに入力しておいたマッピング情報を元に、線速度に由来する空気流の速度に応じた補正電圧（逆補正のためのオフセット電圧）を決定し、デジタル信号を出力する。この信号はＤ／Ａコンバータ９によりＤ／Ａ変換され、アンプ１０を通して、アクチュエーターのフォーカス・コイル５を制御するフォーカス・フィードバックアンプ６からのフォーカス・エラー（ＦＥ）信号に加算される。
この制御のやり方は、フィードバック制御の外での制御であり、位相の遅れや突発的な外乱による破綻に強いという利点がある。このため、応答性や追従性が高くなるため、高速化に有利になる。
【実施例】
【００１８】
以下に、本実施形態における具体的な実施例を説明する。
［光ディスク］
直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍのグルーブ付きポリカーボネート・ディスク基板を高温で脱水処理した後、スパッタにより第１保護層、記録層、第２保護層、第３保護層、反射放熱層を順次成膜した。第１保護層としてはＺｎＳ・ＳｉＯ２ターゲットを用い、６５ｎｍの厚さとした。記録層は、ＩｎＳｂＴｅからなる合金ターゲットをアルゴンガス圧３×１０−３ｔｏｒｒ、ＲＦパワー３００ｍＷでスパッタし、膜厚１６ｎｍとした。第２保護層は第１保護層と同様、ＺｎＳ・ＳｉＯ２ターゲットを用い、厚さ１０ｎｍとした。第３保護層は、ＳｉＣターゲットを用い、厚さ４ｎｍとした。反射放熱層としては、純銀ターゲットを用い、厚さ１２０ｎｍとした。さらに、反射放熱層上にアクリル系紫外線硬化樹脂からなる有機保護膜をスピナーによって５〜１０μｍに塗布し、紫外線硬化させた。この面にさらに、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート・ディスクを接着シートにより貼り合わせ、大口径半導体レーザ（ＬＤ）ビーム照射により記録層を初期結晶化して記録媒体（光ディスク）とした。
【００１９】
［光ディスク装置］
市販のＤＶＤ＋Ｒ／＋ＲＷ用光ディスク装置（リコー製、ＭＰ５３０８Ｄ）を使用し、これを本発明に対応して改良し、フォーカス系の回路の一部を制御用ＣＰＵ８により制御可能にできるように、また、高速回転が可能なようにスピンドルモータ２を改造した構成の光ディスク装置（図１）を用いて実験を行った。
アクチュエーターのフォーカス・コイル５は従来のボイスコイル式（電磁石）とした。フィードバック・ループとは別に、光ディスク１の回転により生じる空気流の速度に応じて光ピックアップ４の対物レンズが受ける力の関数で算出される電圧をフォーカス・コイル５に印加した。
光ディスク１の半径位置ならびに回転速度とから求めた線速度ＬＶと光ディスク１の回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力Ｆとの関係を測定した結果は図２に示す通りであった。
【００２０】
光ピックアップ４の対物レンズが受ける力Ｆと電流はフレミングの法則で一対一に定まるので、これをマップ化した。そして、このマッピング情報を元に、制御用ＣＰＵ８により、逆補正のためのオフセット電圧を決定し、デジタル信号を出力し、Ｄ／Ａコンバータ９とアンプ１０を通して、フォーカス・フィードバックアンプ６からのフォーカス・エラー信号（ＦＥ信号）に加算してフォーカス・コイル５へ加えた。
その結果、線速４２ｍ／ｓでもフォーカスは外れが生じることなく安定したサーボ特性が得られた。また、Block Error Rateは１０−６台を確保できた。このときの光ディスク１の機械特性は、面振れ５０μｍ（ピークtoピーク値、ディスク半径位置＝５５ｍｍ）であった。
【００２１】
［比較例］
比較例として、線速度に由来する空気流の速度に応じた補正電圧を光ピックアップ４のフォーカス駆動機構に加えない以外は、上記の実施例と同様にして光ディスク装置を構成した。
その結果、線速２５ｍ／ｓ未満ではフォーカス外れが生じることなく安定したサーボ特性が得られたが、線速４２ｍ／ｓではしばしばフォーカス外れによるバースト・エラーが生じた。このため、Block Error Rateは１０−４台を越えていた。
【００２２】
以上の実施形態のように、本発明の光ディスク装置では、光ディスクの回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力の影響を低減できるので、フォーカシング・サーボの追従性、安定性が増して、情報の読み取りや書き込みを高速で行うことができる。従って、本発明によれば、高密度化とともに高速化にも対応した光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る光ディスク装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】光ディスクの半径位置ならびに回転速度とから求めた線速度ＬＶと、光ディスクの回転により生じる空気流の速度に応じて対物レンズが受ける力Ｆとの関係を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１：光ディスク（記録媒体）
２：スピンドルモータ
３：回転制御系
４：光ピックアップ
５：フォーカス・コイル
６：フォーカス・フィードバックアンプ
７：位置センサ
８：制御用ＣＰＵ（制御部）
９：デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）
１０：アンプ
【図１】
2006228280.tif 000003
【図２】
2006228280.tif 000004