(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が記録された、回転する光ディスクの記録面に、集光された光ビームを照射し、照射された光ビームが前記光ディスクの記録面で反射された反射光を受光する光ヘッドと、
この光ヘッドが照射する光ビームが集光されるフォーカス位置を調整するフォーカスアクチュエータと、
このフォーカスアクチュエータを駆動するための駆動信号を出力する駆動手段と
を有する光ディスク情報記録再生装置における、光ディスクの記録面の、半径方向の傾き量であるラジアルチルトを検出するラジアルチルト検出装置であって、
前記フォーカスアクチュエータを駆動するための駆動信号を入力し、前記光ヘッドが照射する光ビームが集光されるフォーカス位置の、前記光ビームの光軸に沿った方向における速度を出力する速度検出器と、
この速度検出器が出力した速度と、前記光ディスクの回転数とを入力し、前記ラジアルチルトを出力するラジアルチルト演算処理手段と
を有し、
前記ラジアルチルト演算処理手段は、
前記速度検出器が出力した速度を入力し、入力した速度の所定の時間間隔における平均値を出力するローパスフィルターと、
前記光ディスクの回転数に、前記光ディスクの記録面に形成されたトラックの間隔であるトラックピッチをかけ、その結果を出力する乗算手段と、
この乗算手段の出力で、前記ローパスフィルターの出力を割り、その結果を出力する除算手段と、
この除算手段の出力のアークタンジェントをとり、前記ラジアルチルトを算出するアークタンジェント演算手段と
を有する
ことを特徴とするラジアルチルト検出装置。
【請求項２】
前記ラジアルチルト演算処理手段は、
前記アークタンジェント演算手段の代わりに、前記除算手段の出力に所定の係数をかけ、前記ラジアルチルトを算出する係数乗算手段
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルチルト検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクプレーヤ等の光ヘッドのチルト（傾き）サーボ装置におけるチルト検出装置に関し、特に、光ディスクのラジアル方向（半径方向）のチルトを検出するラジアルチルト検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置は、対物レンズで小さく絞り込んだ光ビームによって、ディスク上の微細なマーク（ピット）を走査し、記録された情報を再生する装置である。このとき、ディスクの反り、面振れ等によって、ディスク面が、光ヘッドからの光ビームに対して傾斜することがある。このような場合には、光ディスクに記録された情報を再生するための光ビームが、ディスク面に対して傾斜して入射されることになるので、正確な読み取りが困難となる。
【０００３】
図５は、光ビームによって形成される光スポットの、ディスク面の傾斜（チルト）による変化を示す図である。なお、図５の下側の図は、光スポットの形状を示し、上側の図は、これらの光スポットにおける光の強度分布を示している。
【０００４】
図５（ｂ）は、光ビームとディスク面とが垂直であった場合の光スポットの形状および強度分布であり、光スポットの形状は対称な形状となる。これに対し、図５（ａ）および（ｃ）は、光ビームに対してディスク面が傾斜していた場合の光スポットの形状および強度分布であり、ディスク上の光スポットにはコマ収差が発生し、光スポットの形状は非対称な形状となる。
【０００５】
光ディスク装置は、このような収差が発生することを防止するため、光ヘッドの光軸をディスク面に対して垂直に保つように補正するチルトサーボ装置を備えている。このチルトサーボ装置は、光ヘッドが射出する光ビームと、ディスク面との傾斜をチルト量として検出するためのチルト検出手段を備えている。
【０００６】
チルト量は、一般に、チルトセンサによって検出することができる。チルトセンサを、光ディスクに記録された情報を再生するための光ビームを発する光学系とは別に設けることによって、チルト検出手段を構成する場合には、チルトセンサと光ヘッドの対物レンズとの干渉を避けるため、両者の間にはある程度の距離が必要である。しかし、両者間の距離をできるだけ近づけることにより、近似的に、光スポットが投影されている位置のディスク面の傾斜量を得ることはできる。
【０００７】
図６は、従来の光ディスク装置のヘッド部の構成の一例を示す斜視図である。光ディスク１０１の下方に位置するヘッド部１０２の上面には、光ヘッドの対物レンズ１０３と、チルト検出手段のチルトセンサ１０４とが別々に設けられている。チルトセンサ１０４を、対物レンズ１０３から射出された光ビーム１０５による光スポット１０６が通る、ディスク面のトラック１０７上に概略一致して配置することにより、このチルトセンサ１０４によって、光スポット１０６の位置の、ディスク面の傾斜量を近似的に検出している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成のヘッド部は、光スポットとチルトセンサの位置とが完全には一致していないことから、チルトセンサによる検出値が誤差を含むことを避けられず、例えば、ディスクの記録密度の高密度化に伴って、高度のチルト補正が要求される場合には、十分な精度が確保できないという問題がある。
【０００９】
また、光ヘッドとチルト検出手段とが別々に設けられているので、部品点数の増加によるコストアップを招くと共に、ヘッド部の構成が複雑になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、精度の高い検出値を得ることができ、かつ、コストアップを招くことがなく、ヘッド部の構成も簡単な、ラジアル方向のチルトを検出するラジアルチルト検出装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光ディスクの記録面に光ビームが集光されたスポット位置において、前記光ディスクのフォーカス方向の、所定の周期毎に発生する変動を除いた平均速度と、前記光ディスクの半径方向の、所定の周期毎に発生する変動を除いた平均速度とを検出する事により、（１）前記光ディスクのフォーカス方向の平均速度ベクトルと、（２）前記光ディスクの前記フォーカス方向に垂直な半径方向の平均速度ベクトルと、（３）前記フォーカス方向の平均速度ベクトルと前記半径方向の平均速度ベクトルとを合成した合成ベクトルとの３つのベクトルによって表される角度を算出し、前記光ディスクの半径方向の傾き角であるラジアルチルト角を検出することを特徴とするラジアルチルト検出装置である。
請求項２に記載の発明は、情報が記録された、回転する光ディスクの記録面に、集光された光ビームを照射し、照射された光ビームが前記光ディスクの記録面で反射された反射光を受光する光ヘッドと、この光ヘッドが照射する光ビームが集光されるフォーカス位置を調整するフォーカスアクチュエータと、このフォーカスアクチュエータを駆動するための駆動信号を出力する駆動手段とを有するディスク情報記録再生装置における、光ディスクの記録面の、半径方向の傾き量であるラジアルチルトを検出するラジアルチルト検出装置であって、前記フォーカスアクチュエータを駆動するための駆動信号を入力し、前記光ヘッドが照射する光ビームが集光されるフォーカス位置の、前記光ビームの光軸に沿った方向における速度を出力する速度検出器（実施形態では、オブザーバー１１）と、この速度検出器が出力した速度と、前記光ディスクの回転数とを入力し、前記ラジアルチルトを出力するラジアルチルト演算処理手段とを有することを特徴とするラジアルチルト検出装置である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記ラジアルチルト演算処理手段は、前記速度検出器が出力した速度を入力し、入力した速度の所定の時間間隔における平均値を出力するローパスフィルターと、前記光ディスクの回転数に、前記光ディスクの記録面に形成されたトラックの間隔であるトラックピッチをかけ、その結果を出力する乗算手段と、この乗算手段の出力で、前記ローパスフィルターの出力を割り、その結果を出力する除算手段と、この除算手段の出力のアークタンジェントをとり、前記ラジアルチルトを算出するアークタンジェント演算手段とを有することを特徴とする請求項２に記載のラジアルチルト検出装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記ラジアルチルト演算処理手段は、前記アークタンジェント演算手段の代わりに、前記除算手段の出力に所定の係数をかけ、前記ラジアルチルトを算出する係数乗算手段を有することを特徴とする請求項３に記載のラジアルチルト検出装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の原理を説明する。光ディスクのチルト（傾き）には、ラジアル方向すなわち光ディスクの半径方向のチルトと、タンジェンシャル方向すなわち光ディスクのトラックの接線方向のチルトとがある。以下、ラジアル方向のチルトについて記す。
【００１５】
ラジアル方向のチルトには、平面成分と、お椀反り（傘反り）成分とがある。平面成分とは、ラジアル方向の面振れ成分のうち、同心円状の球面成分以外のものである。すなわち、ディスクの変形による面振れ、またはディスクの情報記録再生装置側の誤差による面振れから発生するラジアルチルト成分、または平面性のディスクの変形によるものである。お椀反り成分とは、ディスクの回転軸を中心として同心円状に発生しているディスクの反りによるものである。このお椀反り成分は、ディスクの変形のみで発生する。
【００１６】
本発明は、上記の成分のうち、図１（ａ）に示す、光ディスク１のラジアル方向のチルトのお椀反り成分と、図１（ｂ）に示す、光ディスク１の情報記録再生装置における、光ディスク１を回転させるためのモータの回転軸の傾きによるオフセット角とを検出する装置に関する。光ディスク１の情報記録再生装置においては、光ディスク１が回転し、この回転する光ディスク１のトラック上に、光ピックアップからレンズで集光された光スポットが照射され、この光スポットが回転する光ディスク上のトラックを走査する。すると、光スポットの、光ディスク１の半径方向（図中のＸ方向）における位置は、光スポットがトラックを走査するに従って、徐々に光ディスク１の半径方向に移動する。
【００１７】
このとき、光ディスクの表面が、光ピックアップからの光ビームに対して傾いていたとすると、光スポットは、光ビームの光軸に沿った方向（図中のＺ方向）にも移動する。
【００１８】
以下、光ディスク１が、図１（ａ）に示すように、お椀状に反っていたとする。すなわち、光ディスク１が、前記お椀反り（傘反り）成分のみをもち、その回転軸を中心として、対称な曲面であったとする。また、光スポットのラジアル方向（光ディスクの半径方向）の位置をＸ、光ピックアップからの光ビームの光軸に沿った方向の位置をＺとする。このとき、
Ｚ＝ｆ(Ｘ)  …（１）
Ｘ＝ｇ(ｔ)  …（２）
という関係があるとき、下記の（３）式が成立する。
【数１】
0003798235.tif 000002
従って、ラジアルチルト角θは、下記の（４）式を満たす。
【数２】
0003798235.tif 000003
光スポットのＸ方向への変位Ｘは、前記（２）式の通りなので、Ｘ方向の速度は、下記の（５）式で求められる。
【数３】
0003798235.tif 000004
【００１９】
光スポットのＺ方向の速度は、前記（１）式の位置Ｚを時間ｔで微分したものとなる。ここで、光ディスク１は、ラジアル方向のチルトとして、前記お椀反り（傘反り）成分のみをもつものと仮定したが、実際には、このお椀反り（傘反り）成分と共に、前記平面成分をももつのが普通である。そこで、ラジアルチルトの検出値から平面成分を除き、お椀反り（傘反り）成分と、前述したモータの回転軸の傾きによるオフセット角を抽出するため、前記平面成分が光ディスク１の一回転毎の周期をもつことを利用し、Ｚ方向の速度の、光ディスク１の一回転の平均をとる。すなわち、前記平面成分に起因するＺ方向の速度は、光ディスク１の一回転の平均をとると、０となる。
【００２０】
従って、平面成分を除くラジアルチルト角θは、以下の手順で求められる。まず、前記（３）式に（５）式を代入する。次に、Ｚ方向の速度の、光ディスク１の一回転の平均値を（ｄＺa／ｄｔ）とする。そして、前記（３）式を（４）式に代入すると、下記の（６）式が得られる。
tanθ＝（ｄＺa／ｄｔ）／(ｆμ)  …（６）
従って、平面成分を除くラジアルチルト角θは、下記の（７）式で求められる。
θ＝tan-1{（ｄＺa／ｄｔ）／(ｆμ)}  …（７）
【００２１】
次に、本発明が適用される、光ディスクの情報記録再生装置の全体構成を、図２を参照して説明する。光ディスク１の、再生すべき情報が記録されたトラック２上には、ピット２ａが形成され、ピット２ａが形成された面と向かい合う位置に、記録された情報を再生するためのヘッド３が配置されている。
【００２２】
ヘッド３は、図示していない移動手段によって光ディスク１のラジアル（半径）方向Ｒに移動可能となっている。この移動手段によって、ヘッド３から発せられる光ビーム８ａにより、光ディスク１のトラック２上に投影される光スポット８のラジアル方向での位置を、光ディスク１の回転に伴って移動させ、光スポット８がトラック２を走査することが可能となっている。
【００２３】
ヘッド３は、レーザ光を発するレーザダイオード４と、このレーザダイオード４が発するレーザ光を平行光にするコリメータレンズ４ａと、ビームスプリッタ５と、平行光を光ディスク１のピット２ａが形成された記録面２ｂに集光し、かつ、この記録面２ｂからの反射光を再度平行光にする対物レンズ６と、平行光とされた反射光を集光するコリメータレンズ７ａと、このコリメータレンズ７ａが集光した反射光を受光するセンサ７とを内蔵している。
【００２４】
レーザダイオード４が発するレーザ光は、コリメータレンズ４ａで平行光とされ、ビームスプリッタ５で反射され、対物レンズ６で集光されて光ビーム８ａとなり、この光ビーム８ａにより、光ディスク１のトラック２上に光スポット８が投影される。トラック２上のピット２ａによって強度変調された反射光は、再度対物レンズ６を経由してビームスプリッタ５まで戻され、このビームスプリッタ５を透過し、コリメータレンズ７ａで集光され、センサ７で受光される。センサ７は、受光された光、すなわちピット２ａで強度変調された光に応じたＲＦ信号を出力する。
【００２５】
ヘッド３が有する対物レンズ６は、フォーカスアクチュエータ９によって、前記光ビーム８ａの光軸１１と平行な方向、すなわちＺ軸方向に動かされ、トラック２上の光スポット８のフォーカスが調整される。フォーカスアクチュエータ９は、駆動手段１０によって駆動される。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態を図３を参照して説明する。前記駆動手段１０が出力する駆動信号Ｕ（駆動電流または駆動電圧）は、前記フォーカスアクチュエータ９に入力され、このォーカスアクチュエータ９からは、位置信号Ｙが出力される。
【００２７】
前記駆動信号Ｕおよび位置信号Ｙは、オブザーバー１１に入力される。このオブザーバー１１は、フォーカスアクチュエータモデル１２と、差分算出手段１３とを内蔵していて、前記駆動信号Ｕはフォーカスアクチュエータモデル１２に入力され、前記位置信号Ｙは差分算出手段１３に入力される。この差分算出手段１３は、フォーカスアクチュエータモデル１２の出力１２ａも入力し、前記位置信号Ｙとの差分をとり、その結果をフォーカスアクチュエータモデル１２に返す。
【００２８】
フォーカスアクチュエータモデル１２は、前記対物レンズ６のＺ軸方向への動きを示す位置信号Ｚ、速度信号（ｄＺ／ｄｔ）を出力する。これらの信号は、前記対物レンズ６のＺ軸方向における位置、速度を示すので、同時に、この対物レンズ６から光ディスク１の記録面２ｂに照射される光ビーム８ａが集光される点の位置、速度を示す。
【００２９】
光ビーム８ａが集光される点は、常に、光ディスク１の記録面２ｂ上にくるように制御される。この制御は、図示していない制御手段が駆動手段１０を制御し、駆動手段１０が出力する駆動信号Ｕを変化させることによって行われる。従って、光ビーム８ａが集光される点は、常に、光ビーム８ａと光ディスク１の記録面２ｂとの交点と一致している。
【００３０】
前記速度信号（ｄＺ／ｄｔ）は、ラジアルチルト演算処理手段１６に入力され、このラジアルチルト演算処理手段１６は、ラジアルチルトの平面成分以外、すなわちお椀反り（傘反り）成分と、光ディスク１を回転させるためのモータの回転軸の傾きによるオフセット角とを示す信号を出力する。
【００３１】
上記ラジアルチルト演算処理手段１６の内部構成を図４に示す。この図を参照し、ラジアルチルト演算処理手段１６の内部構成および動作を説明する。ラジアルチルト演算処理手段１６は、ローパスフィルター１７、乗算手段１８、除算手段１９、アークタンジェント演算手段２０を内蔵している。
【００３２】
ローパスフィルター１７は、Ｚ方向の対物レンズ６の移動速度すなわち光スポットのＺ方向への移動速度（ｄＺ／ｄｔ）を入力し、この入力の、光ディスク１の一回転における平均値（ｄＺa／ｄｔ）を出力する。乗算手段１８は、図示していない手段が出力する、光ディスク１の回転数ｆを入力し、この入力にトラックピッチμをかけ、Ｘ方向の速度ｆμを出力する。
【００３３】
除算手段１９は、前記ローパスフィルター１７の出力（ｄＺa／ｄｔ）を前記乗算手段１８の出力ｆμで割り、その結果（ｄＺa／ｄｔ）／(ｆμ)を出力する。アークタンジェント演算手段２０は、前記除算手段１９の出力（ｄＺa／ｄｔ）／(ｆμ)を入力し、この入力のアークタンジェントをとり、tan-1{（ｄＺa／ｄｔ）／(ｆμ)}すなわちラジアルチルト角θを出力する。
【００３４】
なお、上記アークタンジェント演算手段２０の代わりに、除算手段１９の出力に所定の係数をかけ、ラジアルチルト角θを算出する係数乗算手段を設けることも可能である。これは、ラジアルチルト角θが微小な角度であれば、アークタンジェントをとることと、所定の係数を乗算することとがほぼ等しいからである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアルチルトの精度の高い検出値を得ることができ、かつ、コストアップを招くことがなく、ヘッド部の構成も簡単なラジアルチルト検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光ディスク１のラジアル方向のチルトにおける、お椀反り（傘反り）成分と、光ディスク１を回転させるためのモータの回転軸の傾きによるオフセット角とを示す図。
【図２】  本発明が適用される、光ディスクの情報記録再生装置の全体構成図。
【図３】  本発明の一実施形態の構成図。
【図４】  ラジアルチルト演算処理手段１６の内部構成図。
【図５】  光ビームによって形成される光スポットの、ディスク面の傾斜（チルト）による変化を示す図。
【図６】  従来の光ディスク装置のヘッド部の構成の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１  光ディスク                ２  トラック
２ａ  ピット                  ２ｂ  記録面
３  ヘッド                    ４  レーザダイオード
４ａ  コリメータレンズ        ５  ビームスプリッタ
６  対物レンズ                ７  センサ
７ａ  コリメータレンズ        ８  光スポット
８ａ  光ビーム                ９  フォーカスアクチュエータ
１０  駆動手段                １１  オブザーバー（速度検出器）
１２  フォーカスアクチュエータモデル
１２ａ  出力                  １３  差分算出手段
１６  ラジアルチルト演算処理手段
１７  ローパスフィルター
１８  乗算手段                １９  除算手段
２０  アークタンジェント演算手段
１０１  光ディスク            １０２  ヘッド部
１０３  対物レンズ            １０４  チルトセンサ
１０５  光ビーム              １０６  光スポット
１０７  トラック
【図１】
0003798235.tif 000005
【図２】
0003798235.tif 000006
【図３】
0003798235.tif 000007
【図４】
0003798235.tif 000008
【図５】
0003798235.tif 000009
【図６】
0003798235.tif 000010