JP2004022155A - 光ディスク装置およびその調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】可撓性を有するシート状の光ディスクを用いて記録／再生を行う際に、ベルヌーイの法則による空気力を利用して光ディスクの面ぶれを抑制する安定化部材を用い、この安定化部材と光ディスクとの相対的位置関係を的確に調整し、光ピックアップの焦点位置と光ディスクの面ぶれ安定化位置を的確に一致させ、記録および／または再生動作の安定化を図る。
【解決手段】フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、フォーカスエラー信号をモニタし、使用される光ディスク１の１回転中の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、任意に設定した基準値以下となるように、安定化部材８のＺ軸方向位置およびチルト角を、Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部４０，Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２，Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３を動作させて調整する。
【選択図】 図８
【解決手段】フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、フォーカスエラー信号をモニタし、使用される光ディスク１の１回転中の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、任意に設定した基準値以下となるように、安定化部材８のＺ軸方向位置およびチルト角を、Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部４０，Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２，Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３を動作させて調整する。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性を有するシート状の光学的情報記録媒体である光ディスクを使用し、この光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段を具備した光ディスク装置、およびその光ディスク装置の調整方法に係り、特に光ディスクと安定化部材との相対位置関係を調整するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビ放送のデジタル化が始まるなど、大容量のデジタルデータを記録することが光ディスクに求められている。光ディスクの高密度化のための手法のうち、基本的な方法は記録／再生のための光のスポット径を小さくすることである。
【０００３】
このため、記録／再生のために用いられる光の波長を短く、かつ対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることが有効である。光の波長についてはＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ）では近赤外光の７８０ｎｍ、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｋ）では赤色光の６５０ｎｍ近傍の波長が用いられている。最近、青紫光の半導体レーザが開発され、今後は４００ｎｍ近傍のレーザ光が使用されると予想される。
【０００４】
また、対物レンズについては、ＣＤ用はＮＡ０．５未満であったが、ＤＶＤ用はＮＡ０．６程度である。今後、さらに開口数（ＮＡ）を大きくしてＮＡ０．７以上とすることが求められる。しかし、対物レンズのＮＡを大きくすること、および光の波長を短くすることは、光を絞るときに収差の影響が大きくなることでもある。したがって、光ディスクのチルトに対するマージンが減ることになる。また、ＮＡを大きくすることによって焦点深度が小さくなるため、フォーカスサーボ精度を上げなくてはならない。
【０００５】
さらに、高ＮＡの対物レンズを使用することによって、対物レンズと光ディスクの記録面との距離が小さくなってしまうため、光ディスクの面ぶれを小さくしておかないと、始動時のフォーカスサーボを引き込む直前、対物レンズと光ディスクとが衝突することがあり、ピックアップの故障の原因となる。
【０００６】
短波長，高ＮＡの大容量光ディスクとして、例えばＯ ＰＬＵＳ Ｅ（ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．２）の１８３ページに示されているように、ＣＤと同程度に厚く剛性の大きい基板に記録膜を成膜し、記録／再生用の光を基板を通さずに、薄いカバー層内を通して記録膜に対して記録／再生する構成のシステムが提案されている。
【０００７】
また、例えば特開平７−１０５６５７号公報，特開平１０−３０８０５９号公報に記載されているように、平面をもつ安定化板上で可撓性を有する光ディスクを回転させて、光ディスクにおける面ぶれを安定化させる方法が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術において、光ディスクの基板を剛体で形成すると、回転する光ディスクにおける面ぶれ，チルトを小さくするためには、きわめて正確な成形をし、かつ熱変形が生じないように低温で記録膜を成膜しなければならない。このことは、光ディスク製造に係るタクトタイムを長くすることになり、コストを上げる原因となる。
【０００９】
また、可撓性のある光ディスクを安定板上で回転させる方法では、特開平１０−３０８０５９号公報に記載されているように、単純な平板上で回転させると、光ディスクと安定化板が接して摺動し、このため光ディスクが振動して高周波の面ぶれが発生する。この面ぶれは、機械的なフォーカスサーボでは応答できない周波数領域にかかってくることが多く、残留サーボエラーを十分抑圧することができない。
【００１０】
さらに、面ぶれにより光ディスクと対物レンズとが摺動すると、発塵を引き起こして、その塵埃などがエラーを発生させる原因となる。特に特開平７−１０５６５７号公報に記載されているように、安定化板側に記録膜が存在する構成であると、摺動により光ディスクの記録膜を損傷して、直接エラーを引き起こすことになる。
【００１１】
これらの問題を解決するための１つの手段として、本件出願人は、特願２００１−２２８９４３号において、光ディスクの記録層の全面に安定化ガイド部材を対向設置させずに、光ディスクとの対向面が円弧状をなす円柱状の安定化ガイド部材を用い、光ディスクにおける安定化ガイド部材による空気圧の作用による面ぶれが安定する部位におけるディスク回転方向上流側と下流側とに空気圧の作用を生じさせない領域（安定化ガイド部材がない空間部）を設けて、面ぶれを安定化させた部位の前後位置に光ディスクに「逃げ」となる部分を存在させ、面ぶれを安定化させた部位での光ディスクにおける反発力を小さくすることにより、空気力による安定化力の効果を増大させる発明を提案した。
【００１２】
この発明によれば、可撓性光ディスクの面ぶれを確実に抑制し、高密度の記録を可能にし、また対物レンズとの摺接などの不具合の発生を防ぐことが可能となるが、反面、安定化ガイドによる光ディスク面上の面ぶれ安定化位置はディスク回転数，半径位置などによって影響されるため、光ピックアップの焦点位置と面ぶれ安定化位置を的確に一致させることが重要課題となる。
【００１３】
また本件出願人は、特願２００１−２８４２９９号において、安定化ガイドの位置または傾きの制御によって光ディスク上の面ぶれ安定化位置を調整する発明を提案し、かつ安定化ガイドと光ディスク間のギャップを静電容量型変位センサーなどのギャップセンサによって計測することにより、光ピックアップの焦点位置と面ぶれ安定化位置との一致を図っている。
【００１４】
しかしながら、静電容量型変位センサなどのギャップセンサは高価なものであり、民生用の一般的な普及型の光ディスクドライブにおいては現実的な機構といえない。
【００１５】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、可撓性を有するシート状の光ディスクを用いて記録／再生を行う際に、空気力を利用して光ディスクの面ぶれを抑制する安定化手段を用い、この安定化手段と光ディスクとの相対的位置関係を的確に調整し、光ピックアップの焦点位置と光ディスクの面ぶれ安定化位置を的確に一致させ、記録および／または再生動作の安定化を図ることができる光ディスク装置およびその調整方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置であって、前記光ピックアップの焦点位置を前記光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定し、かつフォーカスサーボなどの追従手段を駆動させない状態とし、この状態で検出されるフォーカスエラー信号の解析値に基づいて、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整させる制御調整手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、フォーカスエラー信号により、光ピックアップと対向する位置の光ディスクにおける面ぶれ安定化状態を的確に判断し、光ディスクと安定化部材との相対位置関係の調整により、光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを的確に一致させることが可能となり、面ぶれを低減した位置において安定した記録および／または再生が実現可能となる。また、面ぶれ量を直接計測する静電容量型変位センサなどの特別な手段を必要としないため、簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光ディスク装置において、制御調整手段により、光ディスクを１回転して得られたフォースカエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、あらかじめ設定した基準値以下となるように、光ディスクと安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整させることを特徴とし、この構成によって、光ピックアップ面の面振れが任意に設定した定量値以下に調整されることとなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の光ディスク装置において、基準値を、任意の光ディスクの回転数、および任意の記録／再生が行われる光ディスクにおける半径位置を任意の条件とし、安定化手段により安定化させた最適な光ディスク面振れ安定化点における面振れ量よりも大きく、かつ２０μｍ以下に設定したことを特徴とし、この構成によって、前記基準値を用いることにより、確実かつ正確な判断を行うことが可能になる。すなわち、面振れ量の制限値を２０μｍ以下とすることにより、ワークディスタンスが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の狭い高ＮＡのピックアップ（例えばＤＶＲ用ではＮＡ０．８５）を用いる場合においても、光ピックアップの対物レンズと光ディスクとの衝突を確実に回避できるようになり、また、面振れ量の下限値を当該光ディスクにおける実効的な値に設定することにより、制御調整系の動作が発散することを防ぐことができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の光ディスク装置において、制御調整手段からの光ディスクと安定化手段との相対位置調整信号に基づいて、光ディスクおよび／または安定化手段の位置を移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置に用いられる調整方法であって、前記光ピックアップの焦点位置を、前記光ディスクの回転軸方向の変動範囲の略中心位置に設定し、かつフォーカスサーボなどの追従手段を駆動させない状態とし、この状態で前記光ピックアップにより検出されるフォーカスエラー信号の解析値に基づいて、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とし、この方法によって、フォーカスエラー信号により、光ピックアップと対向する位置の光ディスクにおける面ぶれ安定化状態を的確に判断し、光ディスクと安定化部材との相対位置関係の調整により、光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを的確に一致させることが可能となり、面ぶれを低減した位置において安定した記録および／または再生が実現可能となる。また、面ぶれ量を直接計測する静電容量型変位センサなどの特別な手段を必要としないため、簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置に用いられる調整方法であって、異なる仕様の光ディスクごとに、請求項５記載の調整方法を実行して、光ディスクと安定化部材との三次元空間内における相対位置関係の調整基準条件をあらかじめ設定しておき、使用される光ディスクに対して請求項５記載の調整方法を実行して、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とし、この方法によって、使用される光ディスクにおける代表的な制御条件をあらかじめ設定しておき、その制御条件に基づき光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを的確に一致させることができるため、請求項５に記載の方法に比べて、調整制御動作，演算処理を簡素化することができ、より簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の光ディスク装置の調整方法において、請求項６記載の調整を、光ディスクと安定化手段との三次元空間内における相対位置関係における微調整として実行することを特徴とし、この方法によって、調整制御動作の簡略化，迅速化を図ることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項記載の光ディスク装置の調整方法において、光ディスクを１回転して得られたフォースカエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、設定した基準値以下となるように、光ディスクと安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とし、この方法によって、光ピックアップ面の面振れがあらかじめ設定された任意の定量値以下に調整される。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか１項記載の光ディスク装置の調整方法において、基準値として、任意の光ディスクの回転数、および任意の記録／再生が行われる光ディスクにおける半径位置を条件とし、安定化手段により安定化させた最適な光ディスク面振れ安定化点における面振れ量よりも大きく、かつ２０μｍ以下の値を用いることを特徴とし、この方法によって、確実かつ正確な判断を行うことが可能になる。すなわち、面振れ量の制限値を２０μｍ以下とすることにより、ワークディスタンスが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の狭い高ＮＡのピックアップ（例えばＤＶＲ用ではＮＡ０．８５）を用いる場合においても、光ピックアップの対物レンズと光ディスクとの衝突を確実に回避できるようになり、また、面振れ量の下限値を当該光ディスクにおける実効的な値に設定することにより、制御調整系の動作が発散することを防ぐことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施形態の基本構成を説明するための光ディスク装置の概略構成図であり、１は可撓性を有するシート状の光ディスク、２は光ディスク１のハブ３を保持するスピンドルシャフト、４はスピンドルシャフト２を回転駆動するスピンドルモータ、６は、光ディスク１に対して情報の書き込みを行う記録手段、および書き込まれた情報の読み取りを行う再生手段としての光ピックアップ、７は光ピックアップ６を光ディスク１の半径方向へ移動させるピックアップ用位置決め機構、８は、光ディスク１を介して光ピックアップ６に対向設置され、光ディスク１の面ぶれを防止するための安定化部材、９は安定化部材８を光ピックアップ６と連動して光ディスク１の半径方向へ移動させる安定化ガイド用位置決め機構、１０は前記各構成部材を収納する装置本体である。
【００２７】
図２は前記光ピックアップを構成する記録手段と再生手段の説明図であり、記録手段としては、図２（ａ）に示すように、入力された記録信号に対してデジタル信号化処理，信号圧縮処理などを行う信号処理回路１１と、信号処理回路１１からの出力に基づいてレーザ駆動制御信号を生成するレーザ駆動制御回路１２と、レーザ駆動制御回路１２からの出力を受けて半導体レーザなどからなるレーザ光源１４を駆動するレーザ駆動部１３などからなっており、レーザ光源１４から出射した高出射エネルギの出射光Ｌａが、図１に示す光ピックアップ６の対物レンズ１５により集光されて光ディスク１の記録面を光スポットとして照射し、ビット形成による情報記録が行われる。
【００２８】
また、再生手段としては、図２（ｂ）に示すように、フォトダイオードなどからなる光電変換素子１７と再生信号処理回路１８などからなり、光ディスク１の記録面に形成されている記録ビットに対して、レーザ光源１４から低出射エネルギのレーザ光が出射され、その反射光Ｌｂを対物レンズ１５を通し光電変換素子１７で受光し、光電変換素子１７からの出力に再生信号処理回路１８で信号伸張処理などを施して再生信号を生成する。
【００２９】
光ディスク１は、図３の断面図に示すような構成であって、記録層２０が光ピックアップ６の対物レンズ１５に対向し、基板２１が安定化部材８に対向するように、スピンドルシャフト２に設けられたチャッキング部にセットされる。
【００３０】
光ディスク１の具体例を説明する。基板として可撓性を持たせるために０．１ｍｍ程度の薄いシートを用いた。例えばポリエチレンテレフタレート製の厚さ８０μｍのシートに熱転写で、スタンパのピッチが０．６μｍ、幅０．３μｍのグルーブを転写し、その後、スパッタリングでシート／Ａｇ反射層を１２０ｎｍ／（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）−ＳｉＯ２，７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ，１０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ２，２５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４の順番に成膜した。このシートにＵＶ樹脂をスピンコートし、紫外線照射で硬化させて厚さ５μｍの透明保護膜を形成し、さらに、このディスクを大口径のレーザ光で記録層を溶融結晶化することにより、反射率を上げたものを使用した。
【００３１】
図４の説明図を参照して可撓性を有するシート状の光ディスクの面ぶれ安定化について説明する。記録／再生時、前記構成の可撓性を有する光ディスク１を、光ピックアップ６と安定化部材８間で回転させる。回転している光ディスク１は、それ自体、小さいながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用により、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。したがって、光ディスク１に対して安定化部材８を近づけて、ベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差による反発力を生成して光ディスク１に与えることにより、光ディスク１が真っ直ぐになろうとする力と、安定化部材８からの反発力の釣り合いによって、大きな面ぶれ（ディスク回転軸方向の振れ）を減少させることができる。
【００３２】
本実施形態では、光ディスク１の記録層２０全面に安定化部材８を対向設置させないようにする。例えば図４の構成例では、光ディスク１との対向面が円弧状をなす円柱状の安定化部材８を用いており、光ディスク１における安定化部材８による前記空気圧の作用による面ぶれが安定する部位Ａにおけるディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気圧の作用を生じさせない領域（安定化部材８がない空間部）Ｂ，Ｃを設け、面ぶれを安定化させた部位Ａの前後位置に光ディスク１に「逃げ」となる部分を存在させることによって、面ぶれを安定化させた部位Ａにおける光ディスク１の反発力を小さくするようにしている。このようにしたことによって、空気力による安定化力の効果が増大することになる。
【００３３】
さらに、光ディスク１における記録層２０とは反対側である基板２１側に安定化部材８が存在し、光ディスク１の記録層２０に対して記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂを集光して記録／再生を行う。安定化部材８は記録層２０の反対側の基板２１側を安定化させる。このことにより、万一、安定化部材８と光ディスク１とに摺動状態が発生しても記録層２０を損傷させることにならず、エラーの発生の直接原因にはならない。また、光ディスク１は、通常、記録層２０側が凸状に反る。これは記録層２０におけるスパッタ膜が圧縮応力であることに対応する。このため、基板２１側から押すようにして安定化部材８を当てる方が、より安定化部材８と光ディスク１との圧着力が安定することになり、面ぶれに対する圧縮が良好になる。
【００３４】
また光ディスク１における記録層２０側の面ぶれを安定化させた部位Ａの反対側に対して直接的に記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂが入出射するので、万一、光ディスク１が安定化部材８と摺動して傷がついたとしても、その傷は記録層２０には付かないため記録／再生上のエラーを発生することがなくなり、また、光ディスク１の基板２１には傷が付いても記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂは基板２１を通らないため、基板２１の傷の影響、および基板２１の光学特性の影響を受けることがなく、例えば基板２１としては不透明のものでもよい。
【００３５】
図４の説明図を参照してさらに具体的に説明する。図４において、安定化部材８以外の構成部材または装置本体ケース、あるいは光ディスク１をカートリッジに収納した状態において使用する場合は、そのカートリッジによってベルヌーイの法則による作用が働かないように、それらから光ディスク１を１ｍｍ程度以上離しているとする。ただし、例外的に対物レンズ１５が高ＮＡの場合には、作動距離が短くなるため、対物レンズ１５が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ位まで近づくことになる。
【００３６】
さらに、図５に図４の構成における光ディスクの面ぶれの測定結果の実測図（２回転分）を示す。安定化部材８は先端形状が半径５０ｍｍ、直径が２０ｍｍであり、光ディスク１は、８０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートに０．６５μｍピッチのトラッキング用の溝を形成し、記録膜をスパッタリングで形成したものであって、直径４５ｍｍ、その回転数は２０００ｒｐｍとし、レーザ変位計を用いて面ぶれを測定したものである。安定化部材８と光ディスク１との設定間隔は約５μｍである。
【００３７】
安定化部材８には異常振動がなく、かつ光ディスク１にも摺動傷は発生しなかったので、過度の空気浮上が行われず摺動状態が生じていなかったと判断することができる。また、ディスク面ぶれは５μｍ程度であって、通常の剛体のディスクが５０μｍ以上の面ぶれを生じることからすると、極めて小さいことが分かる。
【００３８】
（表１）は面ぶれ状態を図５にて説明した測定法と同様にして１０回転させて測定した結果をまとめた表であり、本実施形態のように光ディスク片側に安定化部材を設置した構成のものと、従来の光ディスク全面にガイド部材を設置したものとを比較した。
【００３９】
【表１】
【００４０】
（表１）にて分かるように、本構成では面ぶれの最大幅が略１１μｍであって、面ぶれのばらつきの３σが２μｍ程度となる好結果を得られた。
【００４１】
本安定化部材８は、装置本体ケースに設置しても、カートリッジ内に内設しても、いずれの場合にも前記のような良好な面ぶれ安定化が得られた。
【００４２】
そして、前記構成の光ディスク装置を波長４０５ｎｍ、かつＮＡ０．９の光ピックアップを用いて記録再生を行った。例えば光ディスクにおける記録位置は半径４５ｍｍとし、最短記録ビット長を０．１２μｍ、かつランダムなデジタルデータを１−７ＲＬＬで変調して記録した。
【００４３】
記録線速度は１０ｍ／ｓ，記録ピークパワーは５ｍＷ，消去パワーは２．６ｍＷ，記録ボトムパワーは０．１ｍＷの３値変調，再生は０．２５ｍＷで行ったとき、基本クロックと記録信号との間のジッターは８％未満であった。さらに記録信号のエンベロープの乱れもなく、安定したフォーカスおよびトラッキングが行われていた。記録再生ともフォーカスの残留エラーを測定したが、デフォーカス量は±０．１２μｍ以下になっていた。０．８以上の高いＮＡでは、デフォーカスマージンがきわめて狭く、ＤＶＤなどに比べて数分の１しかなく、デフォーカス量を±０．２μｍ以下にすることが必須である。その意味においては十分なフォーカス安定化が行われていたといえる。
【００４４】
また、線速度を２０ｍ／ｓに上げて再生を行ってデフォーカスを評価したが、その量は前記と同様に±０．１２μｍ以下であった。従来の高剛性ディスクでは、線速度を上げると、共振などの作用のために面ぶれが増え、デフォーカス量が増えるのに比べると良い結果が得られた。これは、本発明においては、空気力安定化を用いているために高線速になるほど安定化させる力が大きくなるからである。
【００４５】
本発明者らは、上述した光ディスクの面ぶれを、さらに安定化させるためにコントロールする方法について鋭意検討した結果、この種の光ディスク装置においてはシート状の光ディスクにおける光ピックアップ面近傍の面振れ量を飛躍的に低減できるため、光ピックアップ面の面振れをフォーカスエラーの検出エリア（一般的に±２０μｍ程度）内に納めることができ、これによってフォーカスエラー信号により光ピックアップ面の面振れを的確に見積もることができるという、従来の光ディスクメディアでは見られなかった新たな現象が存在することを見い出すとともに、同現象を利用してフォーカスエラー信号のモニタおよび制御を行うことにより、シート状の光ディスクにおける光ピックアップ側の面振れ状態をコントロールできることに考えが至った。
【００４６】
ディスク面振れとフォーカスエラー信号の関係について、もう少し詳しく説明する。図６（ｂ）は、図１〜図５にて説明した光ディスク装置において、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボをオフにした状態で、光ピックアップ６における信号検出系のフォトディテクタで検出されたフォーカスエラー信号の波形図である。また、図６（ａ）は従来の光ディスクシステムおよびメディアにおける一般的なフォーカスエラー信号の波形図である。一般的にフォーカスエラー検出系は、ディスク面／対物レンズ間の距離に応じて、図７に示すようなＳ字特性に従って検出波形を返すものであり、フォトディテクターが合焦位置にある場合に零信号、合焦位置からずれた場合にプラスあるいはマイナスの信号を出力する。従来の光ディスクにおいては、ディスクの面振れが大きくフォーカスエラー検出エリアを越えているため、ディスク面がフォトディテクターの合焦位置近傍にある場合に限ってフォーカスエラー信号が検出され、そのプロファイルは図６（ａ）に示すように面振れ波形と形状、振幅とも全くかけ離れたものになる。この領域では、ディスクの面振れ振幅が変化してもフォーカスエラー信号の振幅には反映されず、フォーカスエラー信号からディスク面の面振れを見積ることはできない。これに対して、本発明に係る光ディスク装置においては、ディスクの面振れが飛躍的に小さくフォーカスエラー検出エリア内に収まっているため、面振れとフォーカスエラー信号のプロファイルは良く一致し、また、この領域においては、フォーカスエラー信号の振幅がディスクの面振れ振幅に追従して変化するため、フォーカスエラー信号振幅からディスク面の面振れ振幅を的確に見積ることが可能となる。
【００４７】
なお、フォーカスエラー信号の検出方法には、シリンドリカルレンズおよび４分割フォトディテクターを用いた非点収差法、プリズムを用いたフーコー法など、いくつかの方法があるが、本実施形態においては、ディスク面と光ピックアップ間距離の合焦位置からのずれを精度良く検出できる方法であればよい。前記したフォーカスエラー信号の結果は、非点収差法を用いた前者の方法により検出したものである。
【００４８】
図８は本発明の実施形態１を説明するための光ディスク装置の概略構成図である。なお、以下の説明において、既述した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００４９】
図８において、４０はＺ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部、４１はＸ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部、４２はＸ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部、４３はＹ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部、４４は安定化部材８と光ピックアップ６とを保持してなる安定化部材／ピックアップユニット共通筐体、４５は安定化部材８と光ピックアップ６間の対向間隔を調整する安定化部材／ピックアップ間隔調整部である。Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２とＹ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３は安定化部材８の表面中心位置Ｏを回転中心としてチルト角を調節することができる機構である。また、光ピックアップ６は、レーザ光が常に安定化部材８の表面中心位置Ｏに垂直入射するように安定化部材／ピックアップユニット共通筐体４４に固定してある。なお、シート状の光ディスク１および安定化部材８は既述したものと同様の仕様のものである。
【００５０】
実施形態１における面ぶれ安定化のための図示しないＣＰＵ（中央演算処理ユニット）による調整制御について、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
すなわち、ＣＰＵにスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ１−１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ１−２のＹＥＳ）、安定化部材８を光ディスク１の半径方向へ移動させ、安定化部材８の表面中心位置Ｏを光ディスク１の半径方向における所定の位置に合わせ、光ディスク１に対して安定化部材８を近接させる（Ｓ１−３）。その後、安定化部材８によりディスク設置基準面（光ディスクが平坦であると仮定した場合の安定化部材８の表面）よりも、約０．５ｍｍだけ光ディスク１を押し込み、光ディスク１の面ぶれが略安定化した時点で（Ｓ１−４）、安定化部材／ピックアップ間隔調整部４５により、光ピックアップ６の仮フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整する（Ｓ１−５）。このステップより、光ピックアップ６の仮フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整することにより、光ピックアップの焦点位置を、光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定することができる。
【００５２】
その後、フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、ＣＰＵでは既述したようにフォーカスエラー信号をモニタして特性解析し、この特性解析値に基づいて光ディスク１に対する安定化部材８の相対的位置調整制御を行う（Ｓ１−６，Ｓ１−７）。すなわち、使用される光ディスク１の１回転中のフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が５μｍ以下となるように、安定化部材８のＺ軸方向位置およびチルト角を、Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部４０，Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２，Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３を動作させて調整する。
【００５３】
前記調整後に、フォーカスサーボ，トラッキングサーボの順にサーボをオンにし（Ｓ１−８，Ｓ１−９）、記録／再生を開始する（Ｓ１−１０）。
【００５４】
なお、前記した面振れ振幅の基準値５μｍという値は、前記光ディスクを３１００ｒｐｍの範囲で回転させ、前記安定化部材８により半径４０ｍｍ位置でディスクの面振れを安定化させた場合に、得られた最適安定化点の面振れ振幅２．５μｍを基に上限２０μｍまでの範囲で任意に設定したものである。
【００５５】
このような調整制御を行うことにより、安定化部材８によるディスク面ぶれ安定化領域の位置を簡便かつ的確に設定することができ、ベルヌーイの法則を利用した可撓性を有する光ディスク１の面ぶれ安定性の利点を最大限に生かした安定した記録／再生を行うことができる。
【００５６】
また本実施形態の光ディスク装置では、静電容量型変位センサなどの面ぶれ量を直接測定するような特別な測定手段を用いることなく、光ディスク１におけるピックアップ面の面ぶれ安定化状態を検知することができ、簡易で安価な光ディスク装置が実現する。
【００５７】
なお、前記実施形態１における面ぶれ調整効果を確認するため、既述した光ディスク１を３１００ｒｐｍにて回転させ、半径４０ｍｍの位置でのピックアップ面におけるディスク面ぶれをレーザ変位計にて評価したところ、実効的な面振れは４μｍ以下に抑制されていることが確認され、本発明の有効性が実証された。さらに、実施形態１において、評価対象のディスク半径位置，ディスク回転数，ディスクの仕様などのパラメータを実用範囲内で変化させて前記評価テストを行ったところ、光ディスクにおける各ピックアップ面において一定の面ぶれ安定性を確保することが確認され、各面において面ぶれが４μｍ以下であった。
【００５８】
図１０は本発明の実施形態２を説明するための光ディスク装置の概略構成図であり、５０はＺ軸方向・安定化部材位置制御部、５１はＺ軸方向・ピックアップ位置制御部、５２はＸ軸方向・スピンドルチルト角制御部、５４はＸ軸方向・スピンドル位置制御部、５５はＹ軸方向・安定化部材チルト角制御部、５６はＹ軸方向・ピックアップチルト角制御部である。Ｙ軸方向・安定化部材チルト角制御部５５は安定化部材８の表面中心位置Ｏを回転中心としてチルト角を調整することができるものである。Ｙ軸方向ピックアップチルト角制御部５６は光ピックアップ６の焦点位置を回転中心としてチルト角を調整することができるものであって、また両チルト角制御部５５，５６は、光ピックアップ６の入出射光の光軸と安定化部材８の中心軸とが一致するように、常に連動するようにしてある。またスピンドル２のチルト角は、図示している傾きの方向へ略２度傾けて固定した。
【００５９】
実施形態２における面振れ安定化のためのＣＰＵによる調整制御動作についても、実施形態１と同様に図９のフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
すなわち、ＣＰＵにスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ１−１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ１−２のＹＥＳ）、安定化部材８を光ディスク１の半径方向へ移動させ、安定化部材８の表面中心位置Ｏを光ディスク１の半径方向における所定の位置に合わせ、光ディスク１に対して安定化部材８を近接させる（Ｓ１−３）。その後、安定化部材８によりディスク設置基準面（光ディスクが平坦であると仮定した場合の安定化部材８の表面）よりも、約０．５ｍｍだけ光ディスク１を押し込んで光ディスク１の面ぶれを略安定化（Ｓ１−４）させ、光ピックアップ６のＺ軸方向位置をＺ軸方向ピックアップ位置制御部５１により、光ピックアップ６の仮想フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整する（Ｓ１−５）。このステップより、光ピックアップ６の仮フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整することにより、光ピックアップの焦点位置を、光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定することができる。
【００６１】
その後、フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、ＣＰＵでは既述したようにフォーカスエラー信号をモニタして特性解析し、この特性解析値に基づいて光ディスク１に対する安定化部材８の相対的位置調整制御を行う（Ｓ１−６，Ｓ１−７）。すなわち、使用される光ディスク１の１回転中のフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算た値が５μｍ以下となるように、安定化部材８のチルト角をＹ軸方向・安定化部材チルト角制御部５５により調整する。この調整後に、フォーカスサーボ，トラッキングサーボの順にサーボをオンにし（Ｓ１−８，Ｓ１−９）、記録／再生を開始する（Ｓ１−１０）。
【００６２】
なお、前記した面振れ振幅の基準値５μｍという値は、前記光ディスクを３１００ｒｐｍの範囲で回転させ、前記安定化部材により半径４０ｍｍ位置でディスクの面振れを安定化させた場合に、得られた最適安定化点の面振れ振幅２．５μｍを基に上限２０μｍまでの範囲で任意に設定したものである。
【００６３】
このような調整制御を行うことにより、実施形態１と同様に、安定化部材８によるディスク面ぶれ安定化領域の位置を簡便かつ的確に設定することができ、ベルヌーイの法則を利用した可撓性を有する光ディスク１の面ぶれ安定性の利点を最大限に生かした安定した記録／再生を行うことができる。さらに静電容量型変位センサなどの面ぶれ量を直接測定するような特別な測定手段を用いることなく、光ディスク１におけるピックアップ面の面ぶれ安定化状態を検知することができ、簡易で安価な光ディスク装置が実現する。
【００６４】
なお、実施形態２における面ぶれ調整効果を確認するため、既述した光ディスク１を３１００ｒｐｍで回転させ、半径４０ｍｍの位置でのピックアップ面におけるディスク面ぶれをレーザ変位計にて評価テストを行ったところ、面ぶれを４μｍ以下に抑制することができることが確認され、実施形態２においても本発明に係る有効性が実証された。さらに、実施形態２において、評価対象のディスク半径位置，ディスク回転数，ディスクの仕様などのパラメータを実用範囲内で変化させて前記評価テストを行ったところ、光ディスクにおける各ピックアップ面において一定の面ぶれ安定性を確保することが確認され、各面において面ぶれが５μｍ以下であった。
【００６５】
次に本発明の実施形態３について説明する。実施形態３の光ディスク装置は図８に示す実施形態１と同様な装置構成であって図示は省略するが、記録／再生を行うディスク半径方向の位置，ディスク回転数，ディスクの各種仕様にそれぞれに対応して、面ぶれ安定状態になる安定化部材８における三次元上の位置を、既述したようなフォーカスエラー信号の検出信号に基づいて、あらかじめ見積っておき、この見積値を安定化部材８の予備動作位置のデータとして、光ディスク装置に搭載されているＣＰＵのメモリに見積値Ａとして記憶させておく点で異なっている。
【００６６】
実施形態３における面ぶれ安定化のためのＣＰＵによる調整制御について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００６７】
すなわち、ＣＰＵにスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ２−１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ２−２のＹＥＳ）、安定化部材８を光ディスク１の半径方向へ移動させ、かつ前記見積値Ａを読み出して、安定化部材８を光ディスク１に対する三次元空間上に設定し（Ｓ２−３）、安定化部材／ピックアップ間隔調整部４５により、光ピックアップ６の仮想フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整する（Ｓ２−４）。
【００６８】
その後、フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、ＣＰＵでは既述したようにフォーカスエラー信号をモニタして特性解析し、この特性解析値に基づいて光ディスク１に対する安定化部材８の相対的位置の微調整制御を行う（Ｓ２−５，Ｓ２−６）。すなわち、使用される光ディスク１の１回転中のフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が５μｍ以下となるように、安定化部材８のＺ軸方向位置およびチルト角を、Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部４０，Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２，Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３を動作させて微調整する。
【００６９】
前記調整後に、フォーカスサーボ，トラッキングサーボの順にサーボをオンにし（Ｓ２−７，Ｓ２−８）、記録／再生を開始する（Ｓ２−９）。
【００７０】
このような調整制御を行うことにより、実施形態１と同様に面振れの安定化を図ることができ、しかも安定化部材８の初期設定動作の簡略化を図ることができた。
【００７１】
また、本実施形態では、光ディスク１ごとに安定化部材８を大まかに位置設定する予備動作を見積る動作を含んでいるが、見積りのためのパラメータとしてはディスク材料，厚さ，機能構成層の種類といった代表的なパラメータをベースとして、代表的な安定化部材６の予備動作位置を何種類か用意しておけばよく、全てのパラメータに対応する見積りを設定する必要はない。
【００７２】
なお、シート状の光ディスク１の材料としてポリエチレンテレフタレートを使用した光ディスクであっても、前記実施形態の調整制御方法を実施することにより、安定化部材８によるディスク面ぶれの安定化における前記のような効果が得られることを確認した。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォーカスエラー信号によって、光ピックアップと対向する位置の光ディスクにおける面ぶれ安定化状態を的確に判断し、光ディスクと安定化部材との相対位置関係の調整により、光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを一致させることが可能となり、面ぶれを低減した位置において安定した記録および／または再生が実現可能となる。また、面ぶれ量を直接計測する静電容量型変位センサなどの特別な手段を必要としない調整制御であるため、簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の基本構成を説明するための光ディスク装置の概略構成図
【図２】本実施形態における光ピックアップを構成する記録手段と再生手段との説明図
【図３】本実施形態に使用される可撓性を有するシート状の光ディスクの一部断面図
【図４】本実施形態における可撓性を有するシート状の光ディスクにおける面ぶれ安定化についての説明図
【図５】本実施形態の構成における光ディスクの面ぶれの測定結果の実測図（２回転分）
【図６】従来の光ディスクシステムと本考案の光ディスクシステムにおける、「光ディスクの面振れ状態」と「光ピックアップにおける信号検出系のフォトディテクタで検出されたフォーカスエラー信号」との関係図
【図７】光ピックアップにおける信号検出系のフォトディテクタの一般的なＳ字特性の説明図
【図８】本発明の実施形態１，３を説明するための光ディスク装置の概略構成図
【図９】実施形態１，２における面ぶれ安定化のための調整制御動作に係るフローチャート
【図１０】本発明の実施形態２を説明するための光ディスク装置の概略構成図
【図１１】実施形態３における面ぶれ安定化のための調整制御動作に係るフローチャート
【符号の説明】
１ 可撓性を有するシート状の光ディスク
２ スピンドルシャフト
４ スピンドルモータ
６ 光ピックアップ
８ 安定化部材
４０ Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部
４１ Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部
４２ Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部
４３ Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部
４４ 安定化部材／ピックアップユニット共通筐体
４５ 安定化部材／ピックアップ間隔調整部
５０ Ｚ軸方向・安定化部材位置制御部
５１ Ｚ軸方向・ピックアップ位置制御部
５２ Ｘ軸方向・スピンドルチルト角制御部
５４ Ｘ軸方向・スピンドル位置制御部
５５ Ｙ軸方向・安定化部材チルト角制御部
５６ Ｙ軸方向・ピックアップチルト角制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性を有するシート状の光学的情報記録媒体である光ディスクを使用し、この光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段を具備した光ディスク装置、およびその光ディスク装置の調整方法に係り、特に光ディスクと安定化部材との相対位置関係を調整するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビ放送のデジタル化が始まるなど、大容量のデジタルデータを記録することが光ディスクに求められている。光ディスクの高密度化のための手法のうち、基本的な方法は記録／再生のための光のスポット径を小さくすることである。
【０００３】
このため、記録／再生のために用いられる光の波長を短く、かつ対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることが有効である。光の波長についてはＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ）では近赤外光の７８０ｎｍ、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｋ）では赤色光の６５０ｎｍ近傍の波長が用いられている。最近、青紫光の半導体レーザが開発され、今後は４００ｎｍ近傍のレーザ光が使用されると予想される。
【０００４】
また、対物レンズについては、ＣＤ用はＮＡ０．５未満であったが、ＤＶＤ用はＮＡ０．６程度である。今後、さらに開口数（ＮＡ）を大きくしてＮＡ０．７以上とすることが求められる。しかし、対物レンズのＮＡを大きくすること、および光の波長を短くすることは、光を絞るときに収差の影響が大きくなることでもある。したがって、光ディスクのチルトに対するマージンが減ることになる。また、ＮＡを大きくすることによって焦点深度が小さくなるため、フォーカスサーボ精度を上げなくてはならない。
【０００５】
さらに、高ＮＡの対物レンズを使用することによって、対物レンズと光ディスクの記録面との距離が小さくなってしまうため、光ディスクの面ぶれを小さくしておかないと、始動時のフォーカスサーボを引き込む直前、対物レンズと光ディスクとが衝突することがあり、ピックアップの故障の原因となる。
【０００６】
短波長，高ＮＡの大容量光ディスクとして、例えばＯ ＰＬＵＳ Ｅ（ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．２）の１８３ページに示されているように、ＣＤと同程度に厚く剛性の大きい基板に記録膜を成膜し、記録／再生用の光を基板を通さずに、薄いカバー層内を通して記録膜に対して記録／再生する構成のシステムが提案されている。
【０００７】
また、例えば特開平７−１０５６５７号公報，特開平１０−３０８０５９号公報に記載されているように、平面をもつ安定化板上で可撓性を有する光ディスクを回転させて、光ディスクにおける面ぶれを安定化させる方法が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術において、光ディスクの基板を剛体で形成すると、回転する光ディスクにおける面ぶれ，チルトを小さくするためには、きわめて正確な成形をし、かつ熱変形が生じないように低温で記録膜を成膜しなければならない。このことは、光ディスク製造に係るタクトタイムを長くすることになり、コストを上げる原因となる。
【０００９】
また、可撓性のある光ディスクを安定板上で回転させる方法では、特開平１０−３０８０５９号公報に記載されているように、単純な平板上で回転させると、光ディスクと安定化板が接して摺動し、このため光ディスクが振動して高周波の面ぶれが発生する。この面ぶれは、機械的なフォーカスサーボでは応答できない周波数領域にかかってくることが多く、残留サーボエラーを十分抑圧することができない。
【００１０】
さらに、面ぶれにより光ディスクと対物レンズとが摺動すると、発塵を引き起こして、その塵埃などがエラーを発生させる原因となる。特に特開平７−１０５６５７号公報に記載されているように、安定化板側に記録膜が存在する構成であると、摺動により光ディスクの記録膜を損傷して、直接エラーを引き起こすことになる。
【００１１】
これらの問題を解決するための１つの手段として、本件出願人は、特願２００１−２２８９４３号において、光ディスクの記録層の全面に安定化ガイド部材を対向設置させずに、光ディスクとの対向面が円弧状をなす円柱状の安定化ガイド部材を用い、光ディスクにおける安定化ガイド部材による空気圧の作用による面ぶれが安定する部位におけるディスク回転方向上流側と下流側とに空気圧の作用を生じさせない領域（安定化ガイド部材がない空間部）を設けて、面ぶれを安定化させた部位の前後位置に光ディスクに「逃げ」となる部分を存在させ、面ぶれを安定化させた部位での光ディスクにおける反発力を小さくすることにより、空気力による安定化力の効果を増大させる発明を提案した。
【００１２】
この発明によれば、可撓性光ディスクの面ぶれを確実に抑制し、高密度の記録を可能にし、また対物レンズとの摺接などの不具合の発生を防ぐことが可能となるが、反面、安定化ガイドによる光ディスク面上の面ぶれ安定化位置はディスク回転数，半径位置などによって影響されるため、光ピックアップの焦点位置と面ぶれ安定化位置を的確に一致させることが重要課題となる。
【００１３】
また本件出願人は、特願２００１−２８４２９９号において、安定化ガイドの位置または傾きの制御によって光ディスク上の面ぶれ安定化位置を調整する発明を提案し、かつ安定化ガイドと光ディスク間のギャップを静電容量型変位センサーなどのギャップセンサによって計測することにより、光ピックアップの焦点位置と面ぶれ安定化位置との一致を図っている。
【００１４】
しかしながら、静電容量型変位センサなどのギャップセンサは高価なものであり、民生用の一般的な普及型の光ディスクドライブにおいては現実的な機構といえない。
【００１５】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、可撓性を有するシート状の光ディスクを用いて記録／再生を行う際に、空気力を利用して光ディスクの面ぶれを抑制する安定化手段を用い、この安定化手段と光ディスクとの相対的位置関係を的確に調整し、光ピックアップの焦点位置と光ディスクの面ぶれ安定化位置を的確に一致させ、記録および／または再生動作の安定化を図ることができる光ディスク装置およびその調整方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置であって、前記光ピックアップの焦点位置を前記光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定し、かつフォーカスサーボなどの追従手段を駆動させない状態とし、この状態で検出されるフォーカスエラー信号の解析値に基づいて、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整させる制御調整手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、フォーカスエラー信号により、光ピックアップと対向する位置の光ディスクにおける面ぶれ安定化状態を的確に判断し、光ディスクと安定化部材との相対位置関係の調整により、光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを的確に一致させることが可能となり、面ぶれを低減した位置において安定した記録および／または再生が実現可能となる。また、面ぶれ量を直接計測する静電容量型変位センサなどの特別な手段を必要としないため、簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光ディスク装置において、制御調整手段により、光ディスクを１回転して得られたフォースカエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、あらかじめ設定した基準値以下となるように、光ディスクと安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整させることを特徴とし、この構成によって、光ピックアップ面の面振れが任意に設定した定量値以下に調整されることとなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の光ディスク装置において、基準値を、任意の光ディスクの回転数、および任意の記録／再生が行われる光ディスクにおける半径位置を任意の条件とし、安定化手段により安定化させた最適な光ディスク面振れ安定化点における面振れ量よりも大きく、かつ２０μｍ以下に設定したことを特徴とし、この構成によって、前記基準値を用いることにより、確実かつ正確な判断を行うことが可能になる。すなわち、面振れ量の制限値を２０μｍ以下とすることにより、ワークディスタンスが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の狭い高ＮＡのピックアップ（例えばＤＶＲ用ではＮＡ０．８５）を用いる場合においても、光ピックアップの対物レンズと光ディスクとの衝突を確実に回避できるようになり、また、面振れ量の下限値を当該光ディスクにおける実効的な値に設定することにより、制御調整系の動作が発散することを防ぐことができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の光ディスク装置において、制御調整手段からの光ディスクと安定化手段との相対位置調整信号に基づいて、光ディスクおよび／または安定化手段の位置を移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置に用いられる調整方法であって、前記光ピックアップの焦点位置を、前記光ディスクの回転軸方向の変動範囲の略中心位置に設定し、かつフォーカスサーボなどの追従手段を駆動させない状態とし、この状態で前記光ピックアップにより検出されるフォーカスエラー信号の解析値に基づいて、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とし、この方法によって、フォーカスエラー信号により、光ピックアップと対向する位置の光ディスクにおける面ぶれ安定化状態を的確に判断し、光ディスクと安定化部材との相対位置関係の調整により、光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを的確に一致させることが可能となり、面ぶれを低減した位置において安定した記録および／または再生が実現可能となる。また、面ぶれ量を直接計測する静電容量型変位センサなどの特別な手段を必要としないため、簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置に用いられる調整方法であって、異なる仕様の光ディスクごとに、請求項５記載の調整方法を実行して、光ディスクと安定化部材との三次元空間内における相対位置関係の調整基準条件をあらかじめ設定しておき、使用される光ディスクに対して請求項５記載の調整方法を実行して、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とし、この方法によって、使用される光ディスクにおける代表的な制御条件をあらかじめ設定しておき、その制御条件に基づき光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを的確に一致させることができるため、請求項５に記載の方法に比べて、調整制御動作，演算処理を簡素化することができ、より簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の光ディスク装置の調整方法において、請求項６記載の調整を、光ディスクと安定化手段との三次元空間内における相対位置関係における微調整として実行することを特徴とし、この方法によって、調整制御動作の簡略化，迅速化を図ることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項記載の光ディスク装置の調整方法において、光ディスクを１回転して得られたフォースカエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、設定した基準値以下となるように、光ディスクと安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とし、この方法によって、光ピックアップ面の面振れがあらかじめ設定された任意の定量値以下に調整される。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか１項記載の光ディスク装置の調整方法において、基準値として、任意の光ディスクの回転数、および任意の記録／再生が行われる光ディスクにおける半径位置を条件とし、安定化手段により安定化させた最適な光ディスク面振れ安定化点における面振れ量よりも大きく、かつ２０μｍ以下の値を用いることを特徴とし、この方法によって、確実かつ正確な判断を行うことが可能になる。すなわち、面振れ量の制限値を２０μｍ以下とすることにより、ワークディスタンスが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の狭い高ＮＡのピックアップ（例えばＤＶＲ用ではＮＡ０．８５）を用いる場合においても、光ピックアップの対物レンズと光ディスクとの衝突を確実に回避できるようになり、また、面振れ量の下限値を当該光ディスクにおける実効的な値に設定することにより、制御調整系の動作が発散することを防ぐことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施形態の基本構成を説明するための光ディスク装置の概略構成図であり、１は可撓性を有するシート状の光ディスク、２は光ディスク１のハブ３を保持するスピンドルシャフト、４はスピンドルシャフト２を回転駆動するスピンドルモータ、６は、光ディスク１に対して情報の書き込みを行う記録手段、および書き込まれた情報の読み取りを行う再生手段としての光ピックアップ、７は光ピックアップ６を光ディスク１の半径方向へ移動させるピックアップ用位置決め機構、８は、光ディスク１を介して光ピックアップ６に対向設置され、光ディスク１の面ぶれを防止するための安定化部材、９は安定化部材８を光ピックアップ６と連動して光ディスク１の半径方向へ移動させる安定化ガイド用位置決め機構、１０は前記各構成部材を収納する装置本体である。
【００２７】
図２は前記光ピックアップを構成する記録手段と再生手段の説明図であり、記録手段としては、図２（ａ）に示すように、入力された記録信号に対してデジタル信号化処理，信号圧縮処理などを行う信号処理回路１１と、信号処理回路１１からの出力に基づいてレーザ駆動制御信号を生成するレーザ駆動制御回路１２と、レーザ駆動制御回路１２からの出力を受けて半導体レーザなどからなるレーザ光源１４を駆動するレーザ駆動部１３などからなっており、レーザ光源１４から出射した高出射エネルギの出射光Ｌａが、図１に示す光ピックアップ６の対物レンズ１５により集光されて光ディスク１の記録面を光スポットとして照射し、ビット形成による情報記録が行われる。
【００２８】
また、再生手段としては、図２（ｂ）に示すように、フォトダイオードなどからなる光電変換素子１７と再生信号処理回路１８などからなり、光ディスク１の記録面に形成されている記録ビットに対して、レーザ光源１４から低出射エネルギのレーザ光が出射され、その反射光Ｌｂを対物レンズ１５を通し光電変換素子１７で受光し、光電変換素子１７からの出力に再生信号処理回路１８で信号伸張処理などを施して再生信号を生成する。
【００２９】
光ディスク１は、図３の断面図に示すような構成であって、記録層２０が光ピックアップ６の対物レンズ１５に対向し、基板２１が安定化部材８に対向するように、スピンドルシャフト２に設けられたチャッキング部にセットされる。
【００３０】
光ディスク１の具体例を説明する。基板として可撓性を持たせるために０．１ｍｍ程度の薄いシートを用いた。例えばポリエチレンテレフタレート製の厚さ８０μｍのシートに熱転写で、スタンパのピッチが０．６μｍ、幅０．３μｍのグルーブを転写し、その後、スパッタリングでシート／Ａｇ反射層を１２０ｎｍ／（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）−ＳｉＯ２，７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ，１０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ２，２５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４の順番に成膜した。このシートにＵＶ樹脂をスピンコートし、紫外線照射で硬化させて厚さ５μｍの透明保護膜を形成し、さらに、このディスクを大口径のレーザ光で記録層を溶融結晶化することにより、反射率を上げたものを使用した。
【００３１】
図４の説明図を参照して可撓性を有するシート状の光ディスクの面ぶれ安定化について説明する。記録／再生時、前記構成の可撓性を有する光ディスク１を、光ピックアップ６と安定化部材８間で回転させる。回転している光ディスク１は、それ自体、小さいながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用により、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。したがって、光ディスク１に対して安定化部材８を近づけて、ベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差による反発力を生成して光ディスク１に与えることにより、光ディスク１が真っ直ぐになろうとする力と、安定化部材８からの反発力の釣り合いによって、大きな面ぶれ（ディスク回転軸方向の振れ）を減少させることができる。
【００３２】
本実施形態では、光ディスク１の記録層２０全面に安定化部材８を対向設置させないようにする。例えば図４の構成例では、光ディスク１との対向面が円弧状をなす円柱状の安定化部材８を用いており、光ディスク１における安定化部材８による前記空気圧の作用による面ぶれが安定する部位Ａにおけるディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気圧の作用を生じさせない領域（安定化部材８がない空間部）Ｂ，Ｃを設け、面ぶれを安定化させた部位Ａの前後位置に光ディスク１に「逃げ」となる部分を存在させることによって、面ぶれを安定化させた部位Ａにおける光ディスク１の反発力を小さくするようにしている。このようにしたことによって、空気力による安定化力の効果が増大することになる。
【００３３】
さらに、光ディスク１における記録層２０とは反対側である基板２１側に安定化部材８が存在し、光ディスク１の記録層２０に対して記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂを集光して記録／再生を行う。安定化部材８は記録層２０の反対側の基板２１側を安定化させる。このことにより、万一、安定化部材８と光ディスク１とに摺動状態が発生しても記録層２０を損傷させることにならず、エラーの発生の直接原因にはならない。また、光ディスク１は、通常、記録層２０側が凸状に反る。これは記録層２０におけるスパッタ膜が圧縮応力であることに対応する。このため、基板２１側から押すようにして安定化部材８を当てる方が、より安定化部材８と光ディスク１との圧着力が安定することになり、面ぶれに対する圧縮が良好になる。
【００３４】
また光ディスク１における記録層２０側の面ぶれを安定化させた部位Ａの反対側に対して直接的に記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂが入出射するので、万一、光ディスク１が安定化部材８と摺動して傷がついたとしても、その傷は記録層２０には付かないため記録／再生上のエラーを発生することがなくなり、また、光ディスク１の基板２１には傷が付いても記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂは基板２１を通らないため、基板２１の傷の影響、および基板２１の光学特性の影響を受けることがなく、例えば基板２１としては不透明のものでもよい。
【００３５】
図４の説明図を参照してさらに具体的に説明する。図４において、安定化部材８以外の構成部材または装置本体ケース、あるいは光ディスク１をカートリッジに収納した状態において使用する場合は、そのカートリッジによってベルヌーイの法則による作用が働かないように、それらから光ディスク１を１ｍｍ程度以上離しているとする。ただし、例外的に対物レンズ１５が高ＮＡの場合には、作動距離が短くなるため、対物レンズ１５が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ位まで近づくことになる。
【００３６】
さらに、図５に図４の構成における光ディスクの面ぶれの測定結果の実測図（２回転分）を示す。安定化部材８は先端形状が半径５０ｍｍ、直径が２０ｍｍであり、光ディスク１は、８０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートに０．６５μｍピッチのトラッキング用の溝を形成し、記録膜をスパッタリングで形成したものであって、直径４５ｍｍ、その回転数は２０００ｒｐｍとし、レーザ変位計を用いて面ぶれを測定したものである。安定化部材８と光ディスク１との設定間隔は約５μｍである。
【００３７】
安定化部材８には異常振動がなく、かつ光ディスク１にも摺動傷は発生しなかったので、過度の空気浮上が行われず摺動状態が生じていなかったと判断することができる。また、ディスク面ぶれは５μｍ程度であって、通常の剛体のディスクが５０μｍ以上の面ぶれを生じることからすると、極めて小さいことが分かる。
【００３８】
（表１）は面ぶれ状態を図５にて説明した測定法と同様にして１０回転させて測定した結果をまとめた表であり、本実施形態のように光ディスク片側に安定化部材を設置した構成のものと、従来の光ディスク全面にガイド部材を設置したものとを比較した。
【００３９】
【表１】
（表１）にて分かるように、本構成では面ぶれの最大幅が略１１μｍであって、面ぶれのばらつきの３σが２μｍ程度となる好結果を得られた。
【００４１】
本安定化部材８は、装置本体ケースに設置しても、カートリッジ内に内設しても、いずれの場合にも前記のような良好な面ぶれ安定化が得られた。
【００４２】
そして、前記構成の光ディスク装置を波長４０５ｎｍ、かつＮＡ０．９の光ピックアップを用いて記録再生を行った。例えば光ディスクにおける記録位置は半径４５ｍｍとし、最短記録ビット長を０．１２μｍ、かつランダムなデジタルデータを１−７ＲＬＬで変調して記録した。
【００４３】
記録線速度は１０ｍ／ｓ，記録ピークパワーは５ｍＷ，消去パワーは２．６ｍＷ，記録ボトムパワーは０．１ｍＷの３値変調，再生は０．２５ｍＷで行ったとき、基本クロックと記録信号との間のジッターは８％未満であった。さらに記録信号のエンベロープの乱れもなく、安定したフォーカスおよびトラッキングが行われていた。記録再生ともフォーカスの残留エラーを測定したが、デフォーカス量は±０．１２μｍ以下になっていた。０．８以上の高いＮＡでは、デフォーカスマージンがきわめて狭く、ＤＶＤなどに比べて数分の１しかなく、デフォーカス量を±０．２μｍ以下にすることが必須である。その意味においては十分なフォーカス安定化が行われていたといえる。
【００４４】
また、線速度を２０ｍ／ｓに上げて再生を行ってデフォーカスを評価したが、その量は前記と同様に±０．１２μｍ以下であった。従来の高剛性ディスクでは、線速度を上げると、共振などの作用のために面ぶれが増え、デフォーカス量が増えるのに比べると良い結果が得られた。これは、本発明においては、空気力安定化を用いているために高線速になるほど安定化させる力が大きくなるからである。
【００４５】
本発明者らは、上述した光ディスクの面ぶれを、さらに安定化させるためにコントロールする方法について鋭意検討した結果、この種の光ディスク装置においてはシート状の光ディスクにおける光ピックアップ面近傍の面振れ量を飛躍的に低減できるため、光ピックアップ面の面振れをフォーカスエラーの検出エリア（一般的に±２０μｍ程度）内に納めることができ、これによってフォーカスエラー信号により光ピックアップ面の面振れを的確に見積もることができるという、従来の光ディスクメディアでは見られなかった新たな現象が存在することを見い出すとともに、同現象を利用してフォーカスエラー信号のモニタおよび制御を行うことにより、シート状の光ディスクにおける光ピックアップ側の面振れ状態をコントロールできることに考えが至った。
【００４６】
ディスク面振れとフォーカスエラー信号の関係について、もう少し詳しく説明する。図６（ｂ）は、図１〜図５にて説明した光ディスク装置において、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボをオフにした状態で、光ピックアップ６における信号検出系のフォトディテクタで検出されたフォーカスエラー信号の波形図である。また、図６（ａ）は従来の光ディスクシステムおよびメディアにおける一般的なフォーカスエラー信号の波形図である。一般的にフォーカスエラー検出系は、ディスク面／対物レンズ間の距離に応じて、図７に示すようなＳ字特性に従って検出波形を返すものであり、フォトディテクターが合焦位置にある場合に零信号、合焦位置からずれた場合にプラスあるいはマイナスの信号を出力する。従来の光ディスクにおいては、ディスクの面振れが大きくフォーカスエラー検出エリアを越えているため、ディスク面がフォトディテクターの合焦位置近傍にある場合に限ってフォーカスエラー信号が検出され、そのプロファイルは図６（ａ）に示すように面振れ波形と形状、振幅とも全くかけ離れたものになる。この領域では、ディスクの面振れ振幅が変化してもフォーカスエラー信号の振幅には反映されず、フォーカスエラー信号からディスク面の面振れを見積ることはできない。これに対して、本発明に係る光ディスク装置においては、ディスクの面振れが飛躍的に小さくフォーカスエラー検出エリア内に収まっているため、面振れとフォーカスエラー信号のプロファイルは良く一致し、また、この領域においては、フォーカスエラー信号の振幅がディスクの面振れ振幅に追従して変化するため、フォーカスエラー信号振幅からディスク面の面振れ振幅を的確に見積ることが可能となる。
【００４７】
なお、フォーカスエラー信号の検出方法には、シリンドリカルレンズおよび４分割フォトディテクターを用いた非点収差法、プリズムを用いたフーコー法など、いくつかの方法があるが、本実施形態においては、ディスク面と光ピックアップ間距離の合焦位置からのずれを精度良く検出できる方法であればよい。前記したフォーカスエラー信号の結果は、非点収差法を用いた前者の方法により検出したものである。
【００４８】
図８は本発明の実施形態１を説明するための光ディスク装置の概略構成図である。なお、以下の説明において、既述した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００４９】
図８において、４０はＺ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部、４１はＸ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部、４２はＸ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部、４３はＹ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部、４４は安定化部材８と光ピックアップ６とを保持してなる安定化部材／ピックアップユニット共通筐体、４５は安定化部材８と光ピックアップ６間の対向間隔を調整する安定化部材／ピックアップ間隔調整部である。Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２とＹ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３は安定化部材８の表面中心位置Ｏを回転中心としてチルト角を調節することができる機構である。また、光ピックアップ６は、レーザ光が常に安定化部材８の表面中心位置Ｏに垂直入射するように安定化部材／ピックアップユニット共通筐体４４に固定してある。なお、シート状の光ディスク１および安定化部材８は既述したものと同様の仕様のものである。
【００５０】
実施形態１における面ぶれ安定化のための図示しないＣＰＵ（中央演算処理ユニット）による調整制御について、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
すなわち、ＣＰＵにスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ１−１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ１−２のＹＥＳ）、安定化部材８を光ディスク１の半径方向へ移動させ、安定化部材８の表面中心位置Ｏを光ディスク１の半径方向における所定の位置に合わせ、光ディスク１に対して安定化部材８を近接させる（Ｓ１−３）。その後、安定化部材８によりディスク設置基準面（光ディスクが平坦であると仮定した場合の安定化部材８の表面）よりも、約０．５ｍｍだけ光ディスク１を押し込み、光ディスク１の面ぶれが略安定化した時点で（Ｓ１−４）、安定化部材／ピックアップ間隔調整部４５により、光ピックアップ６の仮フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整する（Ｓ１−５）。このステップより、光ピックアップ６の仮フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整することにより、光ピックアップの焦点位置を、光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定することができる。
【００５２】
その後、フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、ＣＰＵでは既述したようにフォーカスエラー信号をモニタして特性解析し、この特性解析値に基づいて光ディスク１に対する安定化部材８の相対的位置調整制御を行う（Ｓ１−６，Ｓ１−７）。すなわち、使用される光ディスク１の１回転中のフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が５μｍ以下となるように、安定化部材８のＺ軸方向位置およびチルト角を、Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部４０，Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２，Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３を動作させて調整する。
【００５３】
前記調整後に、フォーカスサーボ，トラッキングサーボの順にサーボをオンにし（Ｓ１−８，Ｓ１−９）、記録／再生を開始する（Ｓ１−１０）。
【００５４】
なお、前記した面振れ振幅の基準値５μｍという値は、前記光ディスクを３１００ｒｐｍの範囲で回転させ、前記安定化部材８により半径４０ｍｍ位置でディスクの面振れを安定化させた場合に、得られた最適安定化点の面振れ振幅２．５μｍを基に上限２０μｍまでの範囲で任意に設定したものである。
【００５５】
このような調整制御を行うことにより、安定化部材８によるディスク面ぶれ安定化領域の位置を簡便かつ的確に設定することができ、ベルヌーイの法則を利用した可撓性を有する光ディスク１の面ぶれ安定性の利点を最大限に生かした安定した記録／再生を行うことができる。
【００５６】
また本実施形態の光ディスク装置では、静電容量型変位センサなどの面ぶれ量を直接測定するような特別な測定手段を用いることなく、光ディスク１におけるピックアップ面の面ぶれ安定化状態を検知することができ、簡易で安価な光ディスク装置が実現する。
【００５７】
なお、前記実施形態１における面ぶれ調整効果を確認するため、既述した光ディスク１を３１００ｒｐｍにて回転させ、半径４０ｍｍの位置でのピックアップ面におけるディスク面ぶれをレーザ変位計にて評価したところ、実効的な面振れは４μｍ以下に抑制されていることが確認され、本発明の有効性が実証された。さらに、実施形態１において、評価対象のディスク半径位置，ディスク回転数，ディスクの仕様などのパラメータを実用範囲内で変化させて前記評価テストを行ったところ、光ディスクにおける各ピックアップ面において一定の面ぶれ安定性を確保することが確認され、各面において面ぶれが４μｍ以下であった。
【００５８】
図１０は本発明の実施形態２を説明するための光ディスク装置の概略構成図であり、５０はＺ軸方向・安定化部材位置制御部、５１はＺ軸方向・ピックアップ位置制御部、５２はＸ軸方向・スピンドルチルト角制御部、５４はＸ軸方向・スピンドル位置制御部、５５はＹ軸方向・安定化部材チルト角制御部、５６はＹ軸方向・ピックアップチルト角制御部である。Ｙ軸方向・安定化部材チルト角制御部５５は安定化部材８の表面中心位置Ｏを回転中心としてチルト角を調整することができるものである。Ｙ軸方向ピックアップチルト角制御部５６は光ピックアップ６の焦点位置を回転中心としてチルト角を調整することができるものであって、また両チルト角制御部５５，５６は、光ピックアップ６の入出射光の光軸と安定化部材８の中心軸とが一致するように、常に連動するようにしてある。またスピンドル２のチルト角は、図示している傾きの方向へ略２度傾けて固定した。
【００５９】
実施形態２における面振れ安定化のためのＣＰＵによる調整制御動作についても、実施形態１と同様に図９のフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
すなわち、ＣＰＵにスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ１−１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ１−２のＹＥＳ）、安定化部材８を光ディスク１の半径方向へ移動させ、安定化部材８の表面中心位置Ｏを光ディスク１の半径方向における所定の位置に合わせ、光ディスク１に対して安定化部材８を近接させる（Ｓ１−３）。その後、安定化部材８によりディスク設置基準面（光ディスクが平坦であると仮定した場合の安定化部材８の表面）よりも、約０．５ｍｍだけ光ディスク１を押し込んで光ディスク１の面ぶれを略安定化（Ｓ１−４）させ、光ピックアップ６のＺ軸方向位置をＺ軸方向ピックアップ位置制御部５１により、光ピックアップ６の仮想フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整する（Ｓ１−５）。このステップより、光ピックアップ６の仮フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整することにより、光ピックアップの焦点位置を、光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定することができる。
【００６１】
その後、フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、ＣＰＵでは既述したようにフォーカスエラー信号をモニタして特性解析し、この特性解析値に基づいて光ディスク１に対する安定化部材８の相対的位置調整制御を行う（Ｓ１−６，Ｓ１−７）。すなわち、使用される光ディスク１の１回転中のフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算た値が５μｍ以下となるように、安定化部材８のチルト角をＹ軸方向・安定化部材チルト角制御部５５により調整する。この調整後に、フォーカスサーボ，トラッキングサーボの順にサーボをオンにし（Ｓ１−８，Ｓ１−９）、記録／再生を開始する（Ｓ１−１０）。
【００６２】
なお、前記した面振れ振幅の基準値５μｍという値は、前記光ディスクを３１００ｒｐｍの範囲で回転させ、前記安定化部材により半径４０ｍｍ位置でディスクの面振れを安定化させた場合に、得られた最適安定化点の面振れ振幅２．５μｍを基に上限２０μｍまでの範囲で任意に設定したものである。
【００６３】
このような調整制御を行うことにより、実施形態１と同様に、安定化部材８によるディスク面ぶれ安定化領域の位置を簡便かつ的確に設定することができ、ベルヌーイの法則を利用した可撓性を有する光ディスク１の面ぶれ安定性の利点を最大限に生かした安定した記録／再生を行うことができる。さらに静電容量型変位センサなどの面ぶれ量を直接測定するような特別な測定手段を用いることなく、光ディスク１におけるピックアップ面の面ぶれ安定化状態を検知することができ、簡易で安価な光ディスク装置が実現する。
【００６４】
なお、実施形態２における面ぶれ調整効果を確認するため、既述した光ディスク１を３１００ｒｐｍで回転させ、半径４０ｍｍの位置でのピックアップ面におけるディスク面ぶれをレーザ変位計にて評価テストを行ったところ、面ぶれを４μｍ以下に抑制することができることが確認され、実施形態２においても本発明に係る有効性が実証された。さらに、実施形態２において、評価対象のディスク半径位置，ディスク回転数，ディスクの仕様などのパラメータを実用範囲内で変化させて前記評価テストを行ったところ、光ディスクにおける各ピックアップ面において一定の面ぶれ安定性を確保することが確認され、各面において面ぶれが５μｍ以下であった。
【００６５】
次に本発明の実施形態３について説明する。実施形態３の光ディスク装置は図８に示す実施形態１と同様な装置構成であって図示は省略するが、記録／再生を行うディスク半径方向の位置，ディスク回転数，ディスクの各種仕様にそれぞれに対応して、面ぶれ安定状態になる安定化部材８における三次元上の位置を、既述したようなフォーカスエラー信号の検出信号に基づいて、あらかじめ見積っておき、この見積値を安定化部材８の予備動作位置のデータとして、光ディスク装置に搭載されているＣＰＵのメモリに見積値Ａとして記憶させておく点で異なっている。
【００６６】
実施形態３における面ぶれ安定化のためのＣＰＵによる調整制御について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００６７】
すなわち、ＣＰＵにスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ２−１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ２−２のＹＥＳ）、安定化部材８を光ディスク１の半径方向へ移動させ、かつ前記見積値Ａを読み出して、安定化部材８を光ディスク１に対する三次元空間上に設定し（Ｓ２−３）、安定化部材／ピックアップ間隔調整部４５により、光ピックアップ６の仮想フォーカス位置と安定化部材８の表面中心位置Ｏとが一致するように調整する（Ｓ２−４）。
【００６８】
その後、フォーカスサーボをオフにした状態で光ピックアップ６におけるディテクタからの信号により、ＣＰＵでは既述したようにフォーカスエラー信号をモニタして特性解析し、この特性解析値に基づいて光ディスク１に対する安定化部材８の相対的位置の微調整制御を行う（Ｓ２−５，Ｓ２−６）。すなわち、使用される光ディスク１の１回転中のフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が５μｍ以下となるように、安定化部材８のＺ軸方向位置およびチルト角を、Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部４０，Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４２，Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部４３を動作させて微調整する。
【００６９】
前記調整後に、フォーカスサーボ，トラッキングサーボの順にサーボをオンにし（Ｓ２−７，Ｓ２−８）、記録／再生を開始する（Ｓ２−９）。
【００７０】
このような調整制御を行うことにより、実施形態１と同様に面振れの安定化を図ることができ、しかも安定化部材８の初期設定動作の簡略化を図ることができた。
【００７１】
また、本実施形態では、光ディスク１ごとに安定化部材８を大まかに位置設定する予備動作を見積る動作を含んでいるが、見積りのためのパラメータとしてはディスク材料，厚さ，機能構成層の種類といった代表的なパラメータをベースとして、代表的な安定化部材６の予備動作位置を何種類か用意しておけばよく、全てのパラメータに対応する見積りを設定する必要はない。
【００７２】
なお、シート状の光ディスク１の材料としてポリエチレンテレフタレートを使用した光ディスクであっても、前記実施形態の調整制御方法を実施することにより、安定化部材８によるディスク面ぶれの安定化における前記のような効果が得られることを確認した。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォーカスエラー信号によって、光ピックアップと対向する位置の光ディスクにおける面ぶれ安定化状態を的確に判断し、光ディスクと安定化部材との相対位置関係の調整により、光ピックアップの光ディスクに対する焦点位置と光ディスクにおける面ぶれ安定化位置とを一致させることが可能となり、面ぶれを低減した位置において安定した記録および／または再生が実現可能となる。また、面ぶれ量を直接計測する静電容量型変位センサなどの特別な手段を必要としない調整制御であるため、簡易的かつ安価な光ディスク装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の基本構成を説明するための光ディスク装置の概略構成図
【図２】本実施形態における光ピックアップを構成する記録手段と再生手段との説明図
【図３】本実施形態に使用される可撓性を有するシート状の光ディスクの一部断面図
【図４】本実施形態における可撓性を有するシート状の光ディスクにおける面ぶれ安定化についての説明図
【図５】本実施形態の構成における光ディスクの面ぶれの測定結果の実測図（２回転分）
【図６】従来の光ディスクシステムと本考案の光ディスクシステムにおける、「光ディスクの面振れ状態」と「光ピックアップにおける信号検出系のフォトディテクタで検出されたフォーカスエラー信号」との関係図
【図７】光ピックアップにおける信号検出系のフォトディテクタの一般的なＳ字特性の説明図
【図８】本発明の実施形態１，３を説明するための光ディスク装置の概略構成図
【図９】実施形態１，２における面ぶれ安定化のための調整制御動作に係るフローチャート
【図１０】本発明の実施形態２を説明するための光ディスク装置の概略構成図
【図１１】実施形態３における面ぶれ安定化のための調整制御動作に係るフローチャート
【符号の説明】
１ 可撓性を有するシート状の光ディスク
２ スピンドルシャフト
４ スピンドルモータ
６ 光ピックアップ
８ 安定化部材
４０ Ｚ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部
４１ Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニット位置制御部
４２ Ｘ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部
４３ Ｙ軸方向・安定化部材／ピックアップユニットチルト角制御部
４４ 安定化部材／ピックアップユニット共通筐体
４５ 安定化部材／ピックアップ間隔調整部
５０ Ｚ軸方向・安定化部材位置制御部
５１ Ｚ軸方向・ピックアップ位置制御部
５２ Ｘ軸方向・スピンドルチルト角制御部
５４ Ｘ軸方向・スピンドル位置制御部
５５ Ｙ軸方向・安定化部材チルト角制御部
５６ Ｙ軸方向・ピックアップチルト角制御部
Claims (9)
- 可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置であって、
前記光ピックアップの焦点位置を前記光ディスクの回転軸方向における変動範囲の略中心位置に設定し、かつフォーカスサーボなどの追従手段を駆動させない状態とし、この状態で検出されるフォーカスエラー信号の解析値に基づいて、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整させる制御調整手段を備えたことを特徴とする光ディスク装置。 - 前記制御調整手段により、前記光ディスクを１回転して得られたフォースカエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、あらかじめ設定した基準値以下となるように、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整させることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
- 前記基準値を、任意の光ディスクの回転数、および任意の記録／再生が行われる光ディスクにおける半径位置を条件とし、前記安定化手段により安定化させた最適な光ディスク面振れ安定化点における面振れ量よりも大きく、かつ２０μｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク装置。
- 前記制御調整手段からの前記光ディスクと前記安定化手段との相対位置調整信号に基づいて、前記光ディスクおよび／または前記安定化手段の位置を移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光ディスク装置。
- 可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置に用いられる調整方法であって、
前記光ピックアップの焦点位置を、前記光ディスクの回転軸方向の変動範囲の略中心位置に設定し、かつフォーカスサーボなどの追従手段を駆動させない状態とし、この状態で前記光ピックアップにより検出されるフォーカスエラー信号の解析値に基づいて、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とする光ディスク装置の調整方法。 - 可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記光ディスクの記録面に対して光出射して情報の書き込みあるいは読み取りを行う光ピックアップと、前記光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも前記光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させる安定化手段とを備えた光ディスク装置に用いられる調整方法であって、
異なる仕様の光ディスクごとに、請求項５記載の調整方法を実行して、光ディスクと安定化部材との三次元空間内における相対位置関係の調整基準条件をあらかじめ設定しておき、使用される光ディスクに対して請求項５記載の調整方法を実行して、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とする光ディスク装置の調整方法。 - 請求項６記載の調整を、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係における微調整として実行することを特徴とする請求項５記載の光ディスク装置の調整方法。
- 前記光ディスクを１回転して得られたフォーカスエラー信号の最大振幅を光ディスク面の振幅に換算した値が、設定した基準値以下となるように、前記光ディスクと前記安定化手段との三次元空間内における相対位置関係を調整することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の光ディスク装置の調整方法。
- 前記基準値として、任意の前記光ディスクの回転数、および任意の記録／再生が行われる前記光ディスクにおける半径位置を条件とし、前記安定化手段により安定化させた最適な光ディスク面振れ安定化点における面振れ量よりも大きく、かつ２０μｍ以下の値を用いることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の光ディスク装置の調整方法。
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