(57)【要約】【課題】  ヘッドのディスクに対するチルトが自動的に小さくなるように制御することができ、しかも、ディスクの面ぶれが起こっても、好適にギャップ制御することができる光ディスク装置及びその制御方法を提供すること。【解決手段】  フィードフォワード制御部１５は、チルトセンサ２８で検出されたチルトに基づき回転するディスクの周期的な面ぶれ量を推定しておき、その面ぶれ量に基づき光ヘッド５と回転するディスクとの距離が一定のとなるように制御する。チルトフィードバック制御部１６は、光ヘッド５の傾きをほぼゼロになるように制御する。これにより、自動的にヘッドのチルトが小さくなるように制御することができ、安定したギャップエラー信号を得ることができる。【選択図】  図１０
2005209318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
信号を記録可能なディスクを回転させる回転機構と、
前記回転機構により回転する前記ディスクに対向して配置され、前記光源から出射された前記光を近接場光として前記ディスクに集光させることが可能なヘッドと、
前記ヘッドを前記ディスクに離接させる離接機構と、
前記ディスクの前記信号の記録面に対する前記ヘッドのチルトを可変する可変機構と、
前記ヘッドと前記ディスクの前記記録面との角度を検出する手段と、
前記検出手段により検出された前記角度に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離の周期的なぶれ量を推定する手段と、
前記推定手段により推定された前記ぶれ量に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離が一定の第１の距離となるように前記離接機構を制御する第１の制御手段と、
検出された前記角度に基づき、前記記録面に対する前記ヘッドのチルトを小さくするように前記可変機構を制御する第２の制御手段と
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ディスク装置であって、
前記ヘッドと前記ディスクとの距離が、前記光が近接場光として該ディスクに集光される一定の第２の距離となるように前記離接機構を制御する第３の制御手段をさらに具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ディスク装置であって、
第２の制御手段が制御することで前記ヘッドのチルトが所定値以下となった場合に、前記第３の制御手段が制御するように切り替える手段をさらに具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光ディスク装置であって、
前記第１の距離は、前記第２の距離より大きい距離であって前記光が近接場光として前記ディスクに集光されない距離であることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光ディスク装置であって、
前記検出手段は、前記ディスクのラジアル方向及びタンジェンシャル方向の当該角度を検出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光ディスク装置であって、
前記検出手段は、前記ヘッドと一体的に設けられ当該角度を検出するためのセンサを有し、
当該光ディスク装置は、
前記第２の制御手段により前記ヘッドのチルトが制御される前に、前記ディスクの少なくとも１回転分の推定された前記ぶれ量を保持する手段をさらに具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光ディスク装置であって、
前記検出手段は、当該角度を検出すためのセンサを有し、
前記推定手段は、
前記ディスクの中心から、ほぼ前記センサが配置される前記記録面上の位置までの距離である半径情報を記憶する手段と、
前記半径情報を用いて、前記ぶれ量を算出する手段と
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
光を出射する光源と、
信号を記録可能なディスクを回転させる回転機構と、
前記回転機構により回転する前記ディスクに対向して配置され、前記光源から出射された前記光を近接場光として前記ディスクに集光させることが可能なヘッドと、
前記ヘッドを前記ディスクに離接させる離接機構と、
前記ディスクの前記信号の記録面に対する前記ヘッドのチルトを可変する可変機構と、
前記ヘッドと前記ディスクの前記記録面との角度を検出する手段と、
前記検出手段により検出された前記角度に基づき、前記記録面に対する前記ヘッドのチルトを小さくするように前記可変機構を制御する第１の制御手段と、
前記ヘッドと前記ディスクとの距離が、前記光が近接場光として該ディスクに集光される一定の第１の距離となるように前記離接機構を制御する第２の制御手段と
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
（ａ）信号を記録可能な回転するディスクに対向して配置され光源から出射された光を近接場光として該ディスクに集光させることが可能なヘッドと、前記ディスクの前記記録面との角度を検出するステップと、
（ｂ）検出された前記角度に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離の周期的なぶれ量を推定するステップと、
（ｃ）推定された前記ぶれ量に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離が一定の第１の距離となるように該距離を制御するステップと、
（ｄ）検出された前記角度に基づき、前記記録面に対する前記ヘッドのチルトを小さくするように該チルトを制御するステップと
を具備することを特徴とする光ディスク装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を用いて信号の記録及び再生のうち少なくとも一方を行う光ディスク装置及び該光ディスク装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を用いた光ディスクの記録密度を向上させるため、近接場光を用いて信号を記録または再生する光ディスク装置が提案されている。近接場光を用いる光ディスク装置では、ディスクと、対物レンズ部等のヘッドに設置されるＳＩＬ（Solid Immersion Lens）の端面と間のギャップを近接場光が生じる距離（ニアフィールド）に制御する必要がある。この距離は一般に入力レーザ光の波長の１／２である。例えば、４００ｎｍの青紫色レーザを用いた場合、２００ｎｍ程度となる。このようなわずかなギャップを一定に保つために、ディスク側から反射されたレーザ光の戻り光量に基づいてギャップを制御するための下記のようなギャップサーボ方法がある。
【０００３】
例えば波長４００ｎｍのレーザ光を用いた場合、ニアフィールド状態になるのは、一般に波長の１／２以下である。このため、ギャップが２００ｎｍ以上の距離、つまりファーフィールド状態では、全反射を起こす角度でＳＩＬ端面に入射されたレーザ光源からの光は全てＳＩＬ端面で反射され、全反射戻り光量は一定となる。ところが、ギャップ長が２００ｎｍ以下の距離、つまりニアフィールド状態になると、全反射を起こす角度でＳＩＬ端面に入射された光の一部がＳＩＬ端面を突き抜けるため、全反射戻り光量は小さくなる。そして、ＳＩＬとディスクとのギャップがゼロ、つまりＳＩＬとディスクが接触すると、全反射を起こす角度でＳＩＬ端面に入射された光が全てＳＩＬ端面を突き抜け、全反射戻り光量はゼロとなる。この技術は、かかる全反射戻り光量をフォトディテクタで検出し、これをＳＩＬのアクチュエータ（例えばフォーシングサーボ及びトラッキングサーボを行うための２軸デバイス）にフィードバックしてＳＩＬのギャップサーボを行うものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、従来から、光ディスク装置では、光ディスクの中央部がクランプされることで当該光ディスク装置に保持され、光ディスクは信号の記録または再生時に回転する。このような記録再生時の光ディスクの回転により、当該光ディスクがクランプ箇所を支点として上下に揺れる、いわゆる"面ぶれ"を生じやすい傾向にある。光ディスクに面ぶれを生じさせる原因としては、光ディスク装置のクランプ部分がもともと傾いていることによるもの、またはクランプ時にゴミ等が挟まれることによる外乱によるものが考えられる。あるいは、クランプ時に光ディスクが自重で撓むことも面ぶれの原因となっている。このような問題を解決するために、面ぶれが生じる光ディスクの面に沿うように光ピックアップを往復動させるフィード送り軸を撓ませる等して、光ピックアップの光軸をディスク面と垂直となるように制御している（例えば、特許文献２参照）。  
【特許文献１】特開２００１−７６３５８号公報（段落[００２５]、図７）
【特許文献２】特許第２６９９４１２号公報（[作用]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２において、ギャップサーボを安定して行うためには、予めＳＩＬとディスクと間の傾きであるチルトを、手動でゼロに調整しておく必要があった。ＳＩＬとディスクとの間のチルトをゼロに調整しないと、ＳＩＬがディスクに完全に接触した場合でもギャップエラー信号がゼロにならず、ギャップエラーとギャップ長の関係が非線形となり、制御不能となるからである。
【０００６】
また、たとえ当初はＳＩＬとディスクとの間のチルトをゼロに調整していても、ディスク上のデフェクトによりＳＩＬとディスクが衝突した場合は、ＳＩＬが傾いてしまい、やはりギャップエラー信号が不適切になり制御不能となってしまう。
【０００７】
さらに、ディスクが面ぶれすることにより、ナノレベルのニアフィールドにおけるギャップ制御が極めて難しいという問題もある。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ＳＩＬ等のレンズが設置されたヘッドのディスクに対するチルトが自動的に小さくなるように制御することができ、しかも、ディスクの面ぶれが起こっても、好適にギャップ制御することができる光ディスク装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るディスク装置は、光を出射する光源と、信号を記録可能なディスクを回転させる回転機構と、前記回転機構により回転する前記ディスクに対向して配置され、前記光源から出射された前記光を近接場光として前記ディスクに集光させることが可能なヘッドと、前記ヘッドを前記ディスクに離接させる離接機構と、前記ディスクの前記信号の記録面に対する前記ヘッドのチルトを可変する可変機構と、前記ヘッドと前記ディスクの前記記録面との角度を検出する手段と、前記検出手段により検出された前記角度に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離の周期的なぶれ量を推定する手段と、前記推定手段により推定された前記ぶれ量に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離が一定の第１の距離となるように前記離接機構を制御する第１の制御手段と、検出された前記角度に基づき、前記記録面に対する前記ヘッドのチルトを小さくするように前記可変機構を制御する第２の制御手段とを具備する。
【００１０】
本発明では、検出された角度、すなわちチルト角に基づきヘッドと回転するディスクとの距離の周期的なぶれ量を推定しておく。そのぶれ量に基づきヘッドと回転するディスクとの距離が一定の第１の距離となるように制御し、さらにヘッドの傾きを小さくするように制御する。このようにフィードバック制御でチルトを制御することにより、自動的にヘッドのチルトが小さくなるように制御することができ、安定したギャップエラー信号を得ることができる。また、ディスクに面ぶれが発生しても、予め推定手段により面ぶれを推定してこの面ぶれに応じて第１の制御手段によりヘッドとディスクとの距離が一定に制御されるので、好適にニアフィールドでギャップ制御される。さらに、推定手段及び第１の制御手段によるフィードフォワード制御と、フィードバック制御とを組み合わせることで、フィードバック制御系に要求されるＤＣ（Direct current）ゲイン及び帯域を抑制することができる。
【００１１】
本発明において、小さくするようにとは、例えば、チルトを極力ゼロに近づけるようにという意味である。以下、同様である。
【００１２】
本発明の一の形態によれば、前記ヘッドと前記ディスクとの距離が、前記光が近接場光として該ディスクに集光される一定の第２の距離となるように前記離接機構を制御する第３の制御手段をさらに具備する。これにより、ニアフィールド領域でのギャップサーボ制御を行うことができ、例えば高品質の再生信号を得ることができる。
【００１３】
本発明の一の形態によれば、第２の制御手段が制御することで前記ヘッドのチルトが所定値以下となった場合に、前記第３の制御手段が制御するように切り替える手段をさらに具備する。例えば上記所定値以下というチルト値が、第３の制御手段で好適にギャップサーボ制御を行うことができるような許容値であれば、当該ギャップサーボ制御を安定して行うことができる。また、チルトサーボ制御の後にスムーズにギャップサーボ制御へ移行することができ、迅速に当該ギャップサーボ制御を行うことができる。
【００１４】
特に、本発明に係る光ディスク装置が、例えばヘッドからの戻り光量を検出量として第３の制御手段でギャップ制御する装置であれば、より効果的である。すなわち、当該全反射戻り光量の検出量のエラーの原因の１つにチルトエラーがあることを考慮すれば、チルトを許容値とすることにより、当該ギャップサーボ制御をより安定して行うことができる。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記第１の距離は、前記第２の距離より大きい距離であって前記光が近接場光として前記ディスクに集光されない距離である。このように、ディスクのぶれに合わせてファーフィールド領域内でギャップを一定に制御しておけば、比較的容易にニアフィールド領域でギャップ制御することができる。
【００１６】
本発明の一の形態によれば、前記検出手段は、前記ディスクのラジアル方向及びタンジェンシャル方向の当該角度を検出する。これにより、１つの方向のチルトを検出する場合に比べ、高精度なチルトサーボ制御を行うことができる。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記検出手段は、前記ヘッドと一体的に設けられ当該角度を検出するためのセンサを有し、当該光ディスク装置は、前記第２の制御手段により前記ヘッドのチルトが制御される前に、前記ディスクの少なくとも１回転分の推定された前記ぶれ量を保持する手段をさらに具備する。センサがヘッドと一体的に設けられることにより、簡単にチルト角を検出することができる。また、センサがヘッドと一体的に設けられる場合、第２の制御手段により前記ヘッドのチルトが制御された後では、チルトはほぼゼロになってしまい、ぶれ量を推定することができないので、チルトを制御する前にぶれ量を保持しておく必要がある。ここで、一体的にとは、ヘッドとセンサとが固定され、共に可動するように構成されているという意味である。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記検出手段は、当該角度を検出するためのセンサを有し、前記推定手段は、前記ディスクの中心から、ほぼ前記センサが配置される前記記録面上の位置までの距離である半径情報を記憶する手段と、前記半径情報を用いて、前記ぶれ量を算出する手段とを有する。このように、センサは角度を検出するものであり、ぶれ量を検出することはできない。しかしながら、上記半径情報を用いればぶれ量を算出することができる。
【００１９】
本発明の他の観点に係る光ディスク装置は、光を出射する光源と、信号を記録可能なディスクを回転させる回転機構と、前記回転機構により回転する前記ディスクに対向して配置され、前記光源から出射された前記光を近接場光として前記ディスクに集光させることが可能なヘッドと、前記ヘッドを前記ディスクに離接させる離接機構と、前記ディスクの前記信号の記録面に対する前記ヘッドのチルトを可変する可変機構と、前記ヘッドと前記ディスクの前記記録面との角度を検出する手段と、前記検出手段により検出された前記角度に基づき、前記記録面に対する前記ヘッドのチルトを小さくするように前記可変機構を制御する第１の制御手段と、前記ヘッドと前記ディスクとの距離が、前記光が近接場光として該ディスクに集光される一定の第１の距離となるように前記離接機構を制御する第２の制御手段とを具備する。
【００２０】
本発明では、第１の制御手段によりチルトサーボ制御が行われ、さらに第２の制御手段によりニアフィールド領域内でのギャップサーボ制御が行われる。これにより、自動的にヘッドのチルトが小さくなるように制御することができ、安定したギャップエラー信号を得ることができる。
【００２１】
本発明に係る光ディスク装置の制御方法は、（ａ）信号を記録可能な回転するディスクに対向して配置され光源から出射された光を近接場光として該ディスクに集光させることが可能なヘッドと、前記ディスクの前記記録面との角度を検出するステップと、（ｂ）検出された前記角度に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離の周期的なぶれ量を推定するステップと、（ｃ）推定された前記ぶれ量に基づき、前記ヘッドと回転する前記ディスクとの距離が一定の第１の距離となるように該距離を制御するステップと、（ｄ）検出された前記角度に基づき、前記記録面に対する前記ヘッドのチルトを小さくするように該チルトを制御するステップとを具備する。
【００２２】
本発明では、自動的にヘッドのチルトが小さくなるように制御することができ、安定したギャップエラー信号を得ることができる。また、ディスクに面ぶれが発生しても、予め推定手段により面ぶれを推定してこの面ぶれに応じてヘッドとディスクとの距離が一定に制御されるので、好適にニアフィールドでギャップ制御される。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、ヘッドのディスクに対するチルトを自動的に小さくなるように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図である。この光ディスク装置１は、光源となるレーザダイオード（ＬＤ）３１を有している。光ディスク装置１は、光学系として、コリメータレンズ３２及び４５、レーザ光の整形用のアナモフィックプリズム３３、ビームスプリッタ（ＢＳ）３４、１／４波長板（ＱＷＰ）４３、色収差補正レンズ４４、レーザビームの拡張用レンズ４５、ウォラストンプリズム３５、集光レンズ３６及び３８、光ヘッド５を有する。また、光ディスク装置１は、フォトディテクタ（ＰＤ）３７及び３９、オートパワーコントローラ４１、ＬＤドライバ４２、サーボ制御系４０、スピンドルモータ４８を有する。
【００２６】
ウォラストンプリズム３５は２つのプリズムでなり、このウォラストンプリズム３５に入射した光は、互いに垂直に偏光するような２つの出射光に、それぞれが反対方向にほぼ等しい量として偏光する。ＰＤ３７は光ディスクに記録された信号を再生するためのＲＦ再生信号、サーボ制御に必要なトラッキングエラー信号及びギャップエラー信号をサーボ制御系４０に出力する。
【００２７】
サーボ制御系４０は、フォーカシングサーボモジュール５１、トラッキングサーボモジュール５２、チルトサーボモジュール５３、スピンドルサーボモジュール５４を有する。フォーカシングサーボモジュール５１は、フォーカスエラー信号に基づき光ヘッド５をフォーカシング制御する。このフォーカシング制御にはギャップ制御が含まれる。トラッキングサーボモジュール５２は、トラッキングエラー信号に基づき光ヘッド５をトラッキング制御する。チルトサーボモジュール５３は光ヘッド５のチルト角を制御する。スピンドルサーボモジュール５４はスピンドルモータ４８の回転を制御する。
【００２８】
オートパワーコントローラ４１は、ＰＤ３７から出力された信号に基づき、ＬＤ３１から出力されるレーザパワーが一定になるようにＬＤドライバ４２に所定の信号を出力する。
【００２９】
次に、この光ディスク装置１の全体的な動作について説明する。例えば記録媒体となる光ディスク４７が光ディスク装置１にセットされる。そうすると、サーボ制御系４０により各サーボ制御がなされる。一方、ＬＤ３１から出射されたレーザ光はコリメータレンズ３２により平行光とされ、アナモフィックプリズム３３により整形される。ＢＳ３４に入射したレーザ光は、ＢＳ３４によりそのままＱＷＰ４３に入射する光と、集光レンズ３８へ入射する光とに分割される。集光レンズ３８に入射したレーザ光は上述のようにオートパワーコントローラ４１によってレーザ光のパワーが一定に制御される。ＱＷＰ４３に入射した光は、このＱＷＰ４３により直線偏光が円偏光とされ、色収差補正レンズ４４により色収差が補正され、拡張用レンズ４５及びコリメータレンズ４６を介して光ヘッド５に入射する。
【００３０】
光ヘッド５に入射したレーザ光は、後述するように光ディスク４７に近接場光として集光され、光ディスク４７に信号を記録する。あるいは、光ディスク４７に近接場光として集光されたレーザ光は、光ディスク４７に記録された信号を読み出すために、光ディスク４７からの反射光または回折光を受ける。光ディスク４７から反射光または回折光は光ヘッド５を介して戻り光としてコリメータレンズ４６、拡張用レンズ４５、色収差補正レンズ４４及びＱＷＰ４３を介してＢＳ３４に入射する。ＢＳ３４で全反射したレーザ光はウォラストンプリズム３５及び集光レンズ３６を介してＰＤ３７に入射する。ＰＤ３７によりＲＦ再生信号及びサーボ制御信号が得られ、サーボ制御信号はサーボ制御系４０に入力されて各サーボ制御がなされる。
【００３１】
図２は、光ヘッド５と光ディスク４７とを示した側面図である。図３は、その斜視図である。光ヘッド５は光ディスク４７に対向して配置されている。光ヘッド５は、ＳＩＬ２と非球面レンズ３とがレンズホルダ４に収納されて構成され、２軸アクチュエータ６及びチルトアクチュエータ７によって可動となっている。光ヘッド５には、チルトセンサ２８が設置されており、チルトセンサ２８は光ヘッド５とともに可動するように構成されている。チルトセンサ２８は、光ディスク４７の信号記録面４７ａとＳＩＬ２の端面２ａとがなす角度、つまり記録面４７ａに対するＳＩＬ２の端面２ａのチルト角を検出する。
【００３２】
２軸アクチュエータ６は、光ヘッド５の上記トラッキング及びフォーカシングサーボを行い、フォーカシングサーボにおいては、この２軸アクチュエータ６は光ヘッド５をディスク４７に離接させる離接機構として機能する。２軸アクチュエータ６は、図においては、簡略して示しているが、例えば光ヘッド５に設けられた駆動用コイル６ａ、図示しない固定部側に設置されたマグネットやヨーク等を有している。チルトアクチュエータ７も同様に簡略して示しているが、例えば光ヘッド５に設けられた駆動用コイル７ａ、固定部側に設置されたマグネットやヨーク等を有している。チルトアクチュエータ７は、光ヘッド５のチルトを可変する可変機構として機能する。上記駆動用コイル６ａ及び７ａにそれぞれ駆動電流が流れることにより、トラッキングサーボ、フォーカシングサーボ、チルトサーボの制御が行われる。なお、トラッキングサーボでは、光ヘッド５の粗移動用の図示しないステッピングモータも駆動するようになっている。
【００３３】
図３は、サーボ制御系４０（図１参照）の各サーボ制御の方向を説明するためのディスク４７及び光ヘッド５の斜視図である。フォーカシングサーボモジュール５１（図１参照）は、光ヘッド５をＺ方向にサーボ制御する。トラッキングサーボモジュール５２は、光ヘッド５をＸ方向にサーボ制御する。チルトサーボモジュール５３は、光ヘッド５を、該光ディスク４７のラジアル方向（例えばＸ方向）でのチルト角（Ｔｒ）、及びそのラジアル方向に直交する方向である光ディスク４７のタンジェンシャル方向（例えばＹ方向）でのチルト角（Ｔｔ）をサーボ制御する。
【００３４】
図４は、ギャップエラー信号（全反射戻り光量）によるギャップの制御の仕組みを示した図である。
【００３５】
ギャップエラー信号２４は、ＳＩＬ２に対して全反射する角度で入射するレーザ光の戻り光量の信号である。ギャップエラー信号２４は、ＳＩＬ２の端面２ａとディスク４７とのギャップｅが、一般に入力波長の半分（λ／２）の距離である場合は、ＳＩＬ２の端面２ａにて入射光が全反射するので一定となる。しかし、近接場光が生じる入力波長の半分（λ／２）以下の距離である場合は、ＳＩＬ２の端面２ａで全反射する光りの一部が近接場光としてディスク４７側に浸みだしてくるので、戻り光量は減少する。ギャップｅがゼロになったとき、全ての入射光がディスク４７側に透過するので戻り光量はゼロになる。従って、ギャップエラー信号は図５に示したグラフのようになる。
【００３６】
そこで、ギャップｅがλ／２以下の距離において、つまりニアフィールド領域において、光ディスク装置１は、ギャップとギャップエラーと線形関係用いてギャップ制御することができる。つまり、ギャップの目標値としてある値ｇ（ｎｍ）を設定する場合、全反射戻り光量の目標値としてｒを設定すれば、ギャップをそのｇの位置に一定に制御することが可能である。
【００３７】
図６は、上記チルトセンサ２８の仕組みを示したものである。チルトセンサ２８は、レーザ光の発光部１０と受光部１１とを有する。発光部１０から出射されたレーザ光はディスク４７を照射し、反射して受光部１１が戻り光を受ける。
【００３８】
図７は、チルトセンサ２８の平面図である。受光部１１はＡ部及びＢ部で２分割されている。チルトセンサ２８に対するディスク４７の傾きが異なることにより、受光部１１のＡ部あるいはＢ部の受光量が異なる。そこで、Ａ部とＢ部の差分をとることにより、チルトセンサ２８に対するディスク４７（またはディスク４７の信号記録面４７ａ）の傾き量、すなわちチルトがわかることになる。
【００３９】
図８は、チルトセンサ２８の出力波形である。図８において、チルトエラー検出範囲内であれば、チルトと比例した電圧が得られ、当該電圧をチルトアクチュエータ７に入力することでチルトを制御することができる。
【００４０】
ところで、チルトセンサ２８を用いるとディスク４７の面ぶれ量が推定できる。図９は、チルトセンサ２８の検出信号に基づき当該面ぶれ量を推定するときの手法を説明するための図である。図９（ａ）において、ディスク４７の面ぶれがないとき、チルトセンサ２８に対するディスク４７のチルト角がゼロとなる。一方、図９（ｂ）または図９（ｃ）において、ディスク４７の面ぶれが生じると、チルトセンサ２８に対して＋θ、または、−θのチルトが生じることになる。チルトセンサ２８により検出できるのはθであり、求めたいのは面ぶれ量ｄである。
【００４１】
今、チルトセンサ２８に対するディスク４７のチルトに着目した。しかし、チルトセンサ２８は、図２に示すように、光ヘッド５に固定されているため、本実施の形態で言う「チルト」は、ディスク４７に対する光ヘッド５（またはＳＩＬ２の端面２ａ）のチルトでもある。つまり、ディスク４７と光ヘッド５との間の角度であり相対的なものである。しかし、このような形態に限られず、光ヘッド５とディスク４７の信号記録面との角度を検出する手段が光ディスク装置１に設けられていればよい。
【００４２】
また、ディスクの面ぶれ量ｄは、光ヘッド５とディスク４７との距離のぶれ量でもある。つまり、面ぶれ量ｄは、記録または再生時にディスク４７が回転するときの当該距離の周期的なぶれ量である。
【００４３】
上記チルトθから面ぶれ量ｄは以下のように計算できる。  
ｄ＝ｒ・ｓｉｎθ・・・（１）
ただし、ｒはチルトセンサ２８にてチルトを検出している位置のディスク４７上の半径である。  
ここで、面ぶれ量はミクロン単位であり、半径はミリ単位であるので、θは微小としてよい。従って、以下のように近似できる。  
ｄ＝ｒ・θ・・・（２）
一方、チルトセンサ２８の出力電圧をＶとすると、Ｖは、チルト角度とは線形範囲（図８におけるチルトエラー検出範囲）において以下の関係がある。  
Ｖ＝ｋ・θ・・・（３）  （ｋは比例係数）
従って、式（２）、（３）より、チルトセンサ２８の出力電圧Ｖから面ぶれ量ｄは以下のように算出できる。  
ｄ＝ｒ・Ｖ／ｋ・・・（４）
【００４４】
式（４）より、チルトセンサ２８の出力電圧Ｖ及び半径情報ｒが得られれば面ぶれ量ｄが算出できることがわかる。なお、チルトセンサ２８のディスク４７での検出位置と、ＳＩＬ２によりレーザ光がディスク４７に集光している位置は近接しており、両者の位置による面ぶれ量の誤差は無視してよい。また、当該誤差があったとしてもギャップサーボによるフィードバック制御にて除去されるので問題ない。
【００４５】
式（４）により算出された面ぶれ量ｄは、例えばチルトセンサ２８で検出された面ぶれ量のタンジェンシャル方向成分とラジアル方向成分とに分けることができる。このタンジェンシャル方向成分をα、ラジアル方向成分をβとすると、以下のように合成面ぶれ量Ｄが推定される。  
Ｄ＝α・ｘ＋β・ｙ・・・（５）
ただし、ｘ及びｙは、それぞれディスク４７の中心からチルトセンサ２８の測定点までの距離のタンジェンシャル成分及びラジアル成分である。すなわち、式（５）は、ベクトル[α，β]とベクトル[ｘ，ｙ]の内積をＤとしている。あるいはＤは以下のように定めてもよい。  
Ｄ＝｛（α・ｘ）２＋（β・ｙ）２｝１／２・・・（６）
【００４６】
また、チルトセンサ２８がタンジェンシャル方向成分及びラジアル方向成分を検出できるように、当該２方向に２つ配置されていてもよい。この場合、合成面ぶれ量は以下のように表せる。  
Ｄ＝｛α２＋β２｝１／２・・・（７）
【００４７】
図１０は、フォーカシングサーボモジュール５１及びチルトサーボモジュール５３の制御システムを示すブロック図である。
【００４８】
この制御システムは、ファーフィールド領域において光ヘッド５の粗調整用ギャップサーボ制御を行うためのフィードフォワード制御部１５と、光ヘッド５のチルトサーボ制御を行うためのチルトフィードバック制御部１６と、ニアフィールド領域において光ヘッド５とディスク５との距離が最終的な目標値になるように制御するギャップフィードバック制御部１７とを有する。
【００４９】
フィードフォワード制御部１５は、演算器５６ａ及び５６ｂ、粗調整用ギャップ目標値設定部１９、サーボフィルタ２０、メモリ２１、ゲイン２２を有する。演算器は５６ａ及び５６ｂは、それぞれ上記式（４）でタンジェンシャルチルトセンサ２８ａ及びラジアルチルトセンサ２８ｂの出力を演算加工し、面ぶれ量α及びβ等を出力する。これらの出力は加算され、上述の式（５）、（６）または（７）の面ぶれ量Ｄが推定される。サーボフィルタ２０には、推定面ぶれ量Ｄと粗調整用のギャップ目標値との差分が面ぶれエラー信号として入力され、サーボフィルタ２０は２軸アクチュエータ６に面ぶれエラー信号を出力する。サーボフィルタ２０は例えばローパスフィルタで構成される。メモリ２１は、推定面ぶれ量を記憶する。また、メモリ２１は、後述するようにスピンドルモータ４８（図１参照）の図示しないエンコーダが発生するパルス信号のカウント値に対応した面ぶれエラー信号を記憶する。ゲイン２２は、後述するように、光ヘッド５（またはチルトセンサ２８）のディスク４７上の半径位置情報に対応した補正後の推定面ぶれエラー信号を出力する。
【００５０】
チルトフィードバック制御部１６では、チルトセンサ２８の出力が演算器５６ａ及び５６ｂに入力され、これらの出力がチルトアクチュエータ７に入力されてチルトサーボ制御が行われる。
【００５１】
ギャップフィードバック制御部１７は、サーボフィルタ２６、スイッチ２９、微調整用ギャップ目標値設定部３０を有する。微調整用ギャップ目標値設定部３０は、光ヘッド５により近接場光としてディスク４７にレーザ光を集光させるためにニアフィールド領域における最終的なギャップ目標値を設定する。ＰＤ３７は、検出した全反射戻り光量と、微調整用ギャップ目標値設定部３０で設定されたギャップ目標値との偏差がとられるように、当該全反射戻り光量をフィードバック出力し、さらにスイッチ２９にもこれを出力する。また、ＰＤは、後述する接近電圧をホールドさせるためにサンプルホールド回路５５にも検出信号を出力する。スイッチ２９は入力された全反射戻り光量に応じて、このギャップフィードバック制御部１７によるフィードバック制御、すなわちニアフィールド領域におけるギャップサーボ制御を開始させる。サーボフィルタ２６は、例えば位相補償フィルタで構成される。
【００５２】
また、この制御システムは、ニアフィールド引き込み回路２３、スイッチ２７、サンプルホールド回路５５を有する。ニアフィールド引き込み回路２３は、ファーフィールド領域内にある光ヘッド５をニアフィールド領域内に引き込むための接近電圧をスイッチ２７に出力する。スイッチ２７には、チルトセンサ２８の出力が入力され、スイッチ２７は、チルトセンサ２８で検出されたチルトが許容量以下となった場合に、入力された接近電圧をサンプルホールド回路に出力する。サンプルホールド回路５５は、ＰＤ３７で検出された全反射戻り光量がニアフィールドで検出される光量まで達したときに接近電圧をホールドする。このようなニアフィールドでの全反射戻り光量は、予め閾値として設定されている。
【００５３】
次に、図１０に示す制御システムの動作を説明する。図１１はその動作を示すフローチャートである。
【００５４】
例えば、光ディスク装置１にディスクが装填されると、制御システムは、チルトセンサ２８を用いて、光ヘッド５とディスク４７とのギャップを粗調整する（ステップ１）。具体的には、タンジェンシャルチルトセンサ２８ａ及びラジアルチルトセンサ２８ｂが、光ヘッド５の当該２方向のチルトに応じた電圧を検出し、演算器５６ａ及び５６ｂは例えば式（４）でそれぞれの面ぶれ量を算出する。これらの出力により式（５）、（６）または（７）によって合成面ぶれ量Ｄが推定される。推定された面ぶれ量の波形は図１２に示すようになる。この推定面ぶれ量は、ディスク４７の回転周期を持ち、粗調整用ギャップ目標値設定部１９で設定された粗調整用ギャップ目標値との差分がとられ、これが粗調整用ギャップエラー信号としてサーボフィルタ２０に入力される。
【００５５】
以上により、推定された面ぶれ量を抑制するように２軸アクチュエータ６を作動させ、光ヘッド５がディスク５の面ぶれに追従するようになる。このときの様子を図１３に示す。ディスク４７の信号記録面４７ａと光ヘッド５のＳＩＬ２の端面２ａとのギャップが、ファーフィールド領域において一定のギャップＳになるように制御される。このようにディスク４７のぶれに合わせてファーフィールド領域内でギャップを一定に制御しておけば、ステップ５以降で比較的容易にニアフィールド領域でギャップ制御することができる。
【００５６】
次に、１回転分の面ぶれ量がメモリ２１にストアされたかが判断される（ステップ２）。以下、これについて具体的に述べる。
【００５７】
ディスク４７の径方向に沿った面ぶれエラー信号は、ディスクの中心部から外周部に向かってほぼ比例して大きくなる。したがって、ディスク４７のある半径位置において、少なくとも１回転分の面ぶれエラー信号を取得してメモリ２１に記憶しておけば、後は、ディスクの径方向に沿った面ぶれ量の変化率が分かればよい。すなわち、記憶された面ぶれエラー信号と、変化率とを掛け合わせることで、任意の半径位置での面ぶれエラー信号を求めることができる。具体的には、スピンドルモータ４８に備えられている図示しないエンコーダがディスク４７の回転に応じた所定のパルス信号を出力し、パルス信号はパルスカウンタによってカウントされる。したがって、このカウント値によりディスク４７が１回転したかどうかを判断することができる。そして、ストアされた推定面ぶれ量を補正するため、ゲイン２２により上記変化率に応じたゲインがかけられる。
【００５８】
１回転分の面ぶれ量がメモリ２１にストアされた後、チルトサーボ制御が行われる（ステップ３）。１回転分の面ぶれ量がメモリ２１にストアされる前にチルトサーボを動作させた場合、本実施の形態では、チルトセンサ２８は光ヘッド５に固定されているため、チルトはゼロになり、センサ出力Ｖもゼロとなる。このため、推定面ぶれ量はゼロになってしまう。そこで、ステップ３でチルトサーボを動作させる前に、ステップ２にて１回転分の面ぶれ量をメモリにストアしておく必要がある。
【００５９】
ステップ３のチルトサーボ制御では、図８で示したチルトエラー信号をチルトアクチュエータ７にフィードバックすることでＳＩＬ２のチルトがゼロになるように制御される。このときの様子を図１４に示す。このようにチルトがゼロに制御されることにより、ステップ５以降のギャップサーボ制御において、安定した全反射戻り光量を検出量として得ることができ、ギャップサーボ制御を好適に行うことができる。
【００６０】
なお、粗調整用のギャップサーボは、ステップ１としたが、ステップ２と時間帯が重なってもよいし、あるいはステップ２の後に行われてもよい。また、粗調整用のギャップサーボがステップ２の後の場合、粗調整用のギャップサーボとチルトセンサによるチルトサーボとの時間帯が重なってもよい。
【００６１】
チルトサーボ制御により、チルトサーボのエラー信号が所定の許容量以下となったら（ステップ４）、スイッチ２７がＯＮとなり、ニアフィールド引き込み回路２３によって、２軸アクチュエータ６に接近電圧が印加される。ニアフィールド引き込み回路２３は、例えばランプ状の電圧を印加する。これにより、ＳＩＬ２の端面２ａからのレーザ光が近接場光としてディスク４７に集光させる領域であるニアフィールド領域にまで引き込まれることになる。
【００６２】
そして、ステップ６においてＳＩＬ２の端面２ａがニアフィールド領域内にあるか否かが判断される。例えば、ＰＤ３７で検出された全反射戻り光量であるギャップエラー信号が所定の閾値ｔと比較され、図５に示すように、ギャップエラーが当該所定の閾値ｔになった時点で、サンプルホールド回路５５は、接近電圧をホールドする。さらに、ＰＤ３７で検出された全反射戻り光量であるギャップエラー信号が閾値ｔになった時点でスイッチ２９がＯＮとなり、ＰＤ３７で検出される全反射戻り光量に基づき、ギャップの微調整のためのフィードバック制御が行われる（ステップ７）。具体的には、図４及び図５に示すように、目標ギャップｅになるように全反射戻り光量がｒに合致するように、上記ホールドされた接近電圧にさらに２軸アクチュエータ６に電圧が印加される。この様子を図１５に示す。
【００６３】
本実施の形態では、フィードバック制御でチルトを制御することにより自動的にチルトが小さくなるように制御することができ、安定したギャップエラー信号を得ることができる。また、ディスク４７に面ぶれが発生しても、予め面ぶれ量を推定してこの面ぶれに応じてＳＩＬとディスク４７との距離が一定に制御されるので、好適にニアフィールドでギャップ制御され、安定した信号の記録再生が可能となる。
【００６４】
さらに、ステップ１におけるフィードフォワード制御と、ステップ７のフィードバック制御とを組み合わせることで、フィードバック制御系に要求されるＤＣゲイン及び帯域を抑制することができる。すなわち、フィードバック制御系はナノレベルに対応したＤＣゲインだけで足りる。
【００６５】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。これ以降、上記の実施の形態で説明した光ディスク装置１に関する部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００６６】
図１６は、上述したチルトセンサ２８によるフィードフォワード制御系がないシステムを示すブロック図である。図１７は、その制御の動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、チルトサーボとギャップサーボとを独立動作させる。ギャップサーボに要求されるＤＣゲインおよび帯域を抑制することはできないが、ディスク４７に対するＳＩＬ２のチルトを自動的にゼロになるように制御することは可能である。
【００６７】
図１８は、上述したチルトセンサ２８によるフィードバック制御系がないシステムを示すブロック図である。図１９は、その制御の動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、チルトセンサは粗調整用のギャップサーボのためのみに用いられる。ディスク４７に対するＳＩＬ２のチルトを手動で調整しなければならないものの、微調整用のギャップサーボに要求されるＤＣゲインおよび帯域を抑制することが可能となる。また、チルトサーボを行わないので、チルト量はゼロにならない。よって、上述したメモリ２１は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図である。
【図２】光ヘッドと光ディスクとを示した側面図である。
【図３】図２の斜視図である。
【図４】ギャップエラー信号（全反射戻り光量）によるギャップの制御の仕組みを示した図である。
【図５】ギャップエラー信号を示したグラフである。
【図６】チルトセンサの仕組みを示したものである。
【図７】チルトセンサの平面図である。
【図８】チルトセンサの出力波形である。
【図９】チルトセンサの検出信号に基づき面ぶれ量を推定するときの手法を説明するための図である。
【図１０】フォーカシングサーボモジュール及びチルトサーボモジュールの制御システムを示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１２】推定された面ぶれ量の周期的な波形を示す図である。
【図１３】粗調整用のギャップサーボ制御が行われたときにＳＩＬが面ぶれ波形に追従する様子を示す図である。
【図１４】チルトサーボ制御が行われたときにＳＩＬのチルトが面ぶれ波形に追従する様子を示す図である。
【図１５】微調整用のギャップサーボ制御が行われたときにＳＩＬが面ぶれ波形に追従する様子を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態に係る制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示す制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の他の実施の形態に係る制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８に示す制御システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
ｒ…半径情報
ｄ，Ｄ…推定面ぶれ量
ｅ…目標ギャップ
１…光ディスク装置
５…光ヘッド
６…２軸アクチュエータ
７…チルトアクチュエータ
１０…発光部
１１…受光部
１５…フィードフォワード制御部
１６…チルトフィードバック制御部
１７…ギャップフィードバック制御部
２１…メモリ
２７…スイッチ
２８…チルトセンサ
２８ａ…タンジェンシャルチルトセンサ
２８ｂ…ラジアルチルトセンサ
３１…レーザダイオード（ＬＤ）
４７…光ディスク
４７ａ…信号記録面
４８…スピンドルモータ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005209318.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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