JP5227030B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを利用して記録媒体（たとえば光ディスク）に情報を記録し、および／または、記録媒体から情報を再生する光ディスク装置に関する。より具体的には、本発明は、記録媒体の半径方向のチルトを精度良く計測し、多層記録媒体における半径方向のチルトの測定量を大幅に削減する技術に関する。

光ディスク装置が記録可能光ディスクに情報を記録するとき、または、記録された情報を再生するとき、光ビームが記録層における目標トラック上で常に所定の集束状態となる必要がある。このためには、「フォーカス制御」および「トラッキング制御」が必要となる。フォーカス制御は、光ビームの焦点の位置が常に記録層上に位置するように、対物レンズの位置を記録層に対して垂直方向に制御することである。一方、トラッキング制御とは、光ビームの焦点が所定のトラック上に位置するように対物レンズの位置を光ディスクの半径方向に制御することである。

さらに、光ディスク装置では「チルト制御」が必要とされる。チルト制御とは、光ビームの光軸と光ディスクの記録層とが垂直になるように、光ピックアップの角度を制御すること、または光ビームの焦点に発生するコマ収差量がほぼゼロ（１４ｍλ以内）となるよう対物レンズの角度を制御することである。

光ディスクへ照射される光ビームの光軸が光ディスクの記録層に垂直に入射しているときを基準としたとき、光軸と記録層とがなす角度が垂直からずれた角度をチルト角と呼ぶ。チルト制御は、このチルト角の影響で光ビームの焦点に発生したコマ収差量をほぼゼロ（１４ｍλ以内）に保つための制御である。なお、コマ収差量がゼロでない状態を「チルトが発生している」という。

本願明細書においては、ディスクの反り、垂れに起因するチルトを「ディスクチルト」と定義し、対物レンズの傾きによる起因するチルトを「レンズチルト」と定義する。

先の対物レンズ角度を変化させる制御は、ディスクチルトをレンズチルトにより打ち消しあうことでトータルのチルト量をゼロとする方式である。また液晶素子などを使用し、光ビームの位相を操作することでチルトを制御する方法もある。

光ディスクなどの記録層の記録密度が高まるにつれて、チルトを発生させないように緻密なチルト制御を行うことが重要な問題になってきている。チルトが発生すると、記録された信号の品質あるいは再生された信号のジッタの劣化が顕著になり、光ディスク装置の性能を確保することが困難になるためである。

図１２（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、チルトが発生していない場合およびチルトが発生した場合の、光ディスクの記録層に投影される光ビームの断面形状を模式的に示している。また、図１３（ａ）および（ｂ）は、チルト量（チルト角）に対する再生信号のジッタおよびエラー率を示す。図１２および図１３に示されるように、チルトによってコマ収差が発生し、その結果、再生信号におけるジッタの悪化およびエラー率の上昇が引き起こされる。

チルトにより発生する収差が許容値（例えばＤＶＤでは約０．３度）を越えると最適な状態での情報の記録および再生が行えなくなり、情報の信頼性が低下するという問題が生じる。また、このチルト角に対する収差の許容幅は、開口数（ＮＡ）の３乗に反比例するため光ディスクの記録密度が増大するにつれて狭くなり、装置の記録再生性能を確保することが困難となる。なぜなら、記録密度を大きくするためには光ビームの焦点のサイズを小さくする必要があり、そのためには光ビームの波長を短くし、開口数（ＮＡ）を大きくすることを要するからである。

特許文献１に記載の光ディスク装置は、高密度光ディスクへの記録再生性能を確保するために、光学系および駆動系のメカニカルな位置合わせ調整だけでなく光ヘッドまたは対物レンズを適切に傾斜させるチルト制御を採用している。チルト制御中は、光ディスク装置は半径の異なる２点のフォーカス駆動量を測定して、ディスクの反りや垂れ、およびメカシャーシずれにより発生するチルト角を検出する。そして検出されたチルト角を補正してゼロに近づけることにより、適切な状態での記録および再生が実現されている。
特開２００３−２８１７６１号公報

しかしながら、従来の技術によれば、ディスクモータを線速一定（ＣＬＶ）で制御する場合には、光ディスクのディスクチルト量の演算に大きな誤差が発生してしまうという問題があった。

光ディスクが回転すると、回転に起因する気流や遠心力の影響によって光ディスクの反り（または垂れ）が変形することが知られている。たとえば図１４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、反った光ディスクおよび垂れた光ディスクが回転したときの遠心力が発生する方向、および、遠心力に起因する光ディスクの変形方向を示す。光ディスクの変形の程度は光ディスクの回転数に依存する。

ＣＬＶ制御では異なる半径位置において光ディスクの回転数が異なる。このＣＬＶ制御はたとえば情報の記録時に行われる。さらに、光ディスク上の半径位置が異なる２点の各々において、光ピックアップ筺体と光ディスクとの距離を計測してディスクチルト量を検出する際も行われる。よって、各点での光ディスクの回転数が異なるため気流や遠心力の影響により各点測定時の光ディスクの形状は一致しない。これでは、各点と光ピックアップとの測定距離には光ディスクの変形に伴う光ディスクの記録層の高さ変動が含まれ、チルト量の演算に大きな誤差が生じる。

以下、図１５を参照しながらより詳細に説明する。

図１５は、光ディスクの形状が回転数に応じて変化することを模式的に示している。縦軸は、光ディスクの記録層の位置（ＦＣ位置）を示しており、たとえば光ピックアップの対物レンズ（図示せず）から光ディスク記録層までの距離である。横軸は、光ディスクの半径位置を示す。

光ディスクの回転数が回転数Ａのとき、光ディスクの記録層の形状は形状ｓとして示されるように変形する。このときの半径ｒ１の記録層位置ａ１のＦＣ位置はｆａ１、半径ｒ２の記録層位置ａ２のＦＣ位置はｆａ２となり、半径ｒ１、ｒ２の区間のチルト量θａは、
θａ＝ａｒｃｔａｎ（（ｆａ２−ｆａ１）／（ｒ２−ｒ１））
となる。

光ディスクの回転数が回転数Ｂ（Ａ＜Ｂ）のとき、光ディスクの記録層の形状は形状ｔとして示されるように変形する。このときの半径ｒ１の記録層位置ｂ１のＦＣ位置はｆｂ１、半径ｒ２の記録層位置ｂ２のＦＣ位置はｆｂ２となり、半径ｒ１、ｒ２の区間のチルト量θｂは、
θｂ＝ａｒｃｔａｎ（（ｆｂ２−ｆｂ１）／（ｒ２−ｒ１））
となる。

半径ｒ１、ｒ２区間がディスク形状変動分に対し十分小さい場合、ｆａ２−ｆａ１＝ｆｂ２−ｆｂ１の関係となるため、チルト量θａ≒θｂである。

ここで、回転数Ａは、ＣＬＶ制御において、光ビームの焦点が光ディスクの記録層上の半径ｒ１に位置するときの回転数であり、回転数Ｂとは、光ビームの焦点が光ディスクの記録層上の半径ｒ２に位置するときの回転数である。

上述の特許文献１記載の技術によれば、光ビームの焦点が半径ｒ１に位置するときのＦＣ位置は、形状ｓにおけるｆａ１であるのに対し、光ビームの焦点が半径ｒ２に位置するときのＦＣ位置は、形状ｔにおけるｆｂ２である。この結果、演算により求められるチルト量θは
θ＝ａｒｃｔａｎ（（ｆｂ２−ｆａ１）／（ｒ２−ｒ１））
となる。

ｆｂ２＞ｆａ２、かつ、ｆｂ１＞ｆａ１であることを考慮すると、上述のθａおよびθｂの各々とθとは一致せず、それらの間には大きな差が発生し得る。すなわち、従来の技術によるチルト量の測定方法では、ディスクの回転数によるディスク形状の変化分の考慮がないため実際のチルト量と測定値に大きな差が生じ得る。

ここで、特に大きな差が生じ得る例を説明する。

いま、光ディスクの回転数が回転数Ｃ（Ａ＜Ｃ＜Ｂ）であるとする。このとき、光ディスクの記録層の形状は形状ｕとして示されるように変形する。

通常、回転数の増加に伴い、形状ｓ（回転数Ａ）から形状ｔ（回転数Ｂ）に変形していく。すなわち、ディスクの反りまたは垂れが収まっていく。

しかし、回転数ＣがＡ＜Ｃ＜Ｂの関係にあるにもかかわらず図１５に示すように大きく変形している理由は、光ディスクが光ディスク装置内の密閉空間内において気流との関係でディスク共振を起こしているためであると考えられる。

いま、ディスクモータに対してＣＬＶ制御を行うときのチルト量の測定を考える。チルト量は、ディスク半径の異なる２点（半径位置ｒ１およびｒ２）でディスクとピックアップ筺体との距離を測定することによって計測される。まず、半径位置ｒ１におけるディスク回転数を回転数Ａとし、半径位置ｒ２におけるディスク回転数を回転数Ｃとする。そして、回転数Ｃにおいてディスク共振が発生しているときのチルト量を、特許文献１記載の方法によって測定すると、
θ＝ａｒｃｔａｎ（（ｆｃ２−ｆａ１）／（ｒ２−ｒ１））
となる。図示されるように、ｆａ１に対してｆｃ２は非常に小さな値である。よって、特に２点の測定半径位置の一方の位置においてのみディスク共振が発生している状態では、光ディスク上の半径位置が異なる２点を計測すると、実際のチルト量とは全く異なるチルト量が得られる。実際のチルト量とは、ａｒｃｔａｎ（（ｆａ２−ｆａ１）／（ｒ２−ｒ１））であり、これはａｒｃｔａｎ（（ｆｃ２−ｆｃ１）／（ｒ２−ｒ１））とほぼ等しい。

なお、このようなディスク共振の発生を抑制するため、光ディスク装置の天板に窪みを設けてディスク共振を発生させる気流を調整する対策が採られている。図１６（ａ）は、天板に窪み２１０を有する光ディスク装置２００の概観を示す。このような窪み２１０を設けると、上述したディスク共振の発生を抑制できる一方、他の問題が生じる。それは、光ディスク装置の薄型化が制限されることである。

図１６（ｂ）は光ディスク装置２００の正面図である。窪み２１０の深さｈ１は気流をコントロールするのに十分な深さが必要なため、光ディスク装置２００の厚さＨ１もその深さｈ１の制約を受ける。

近年の光ディスク装置、特にノートブック型ＰＣ用の光ディスク装置は薄型化が要求されている。よって、そのような制約を受けない構造の光ディスク装置が必要とされている。なお、チルト量を検出するセンサを設けるとすると、そのセンサを設置するための空間的な制約が生じるとともに費用がかさむ。

本発明の目的は、光ディスクの回転制御方式に依存することなく正確にチルト量を測定し、チルト制御を行うことである。また本発明の他の目的は、ディスク共振を許容しながらも、チルトセンサによることなく容易かつ高い精度で光ディスクのチルト量を測定し、チルト制御を行うことである。

本発明による光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータと、前記光ディスクに光ビームを照射する光学系と、前記光ディスクの半径方向に前記光学系を移動させる移動部と、前記光ディスクに垂直な方向への前記光学系の駆動を駆動値に応じて制御し、前記光ディスクの記録層上に前記光ビームを集束させるフォーカス制御部と、前記光ディスク上の異なる半径位置において、前記フォーカス制御部が前記光ビームを集束させたときの各半径位置における駆動値に基づいて、前記記録層のチルト量を測定するチルト制御部とを備えている。前記チルト制御部が前記チルト量を測定するとき、前記モータは前記光ディスクの回転数を一定に保ち、前記チルト制御部は前記各半径位置において取得された駆動値を利用する。

前記光ディスク装置は、前記駆動値に基づいて、前記光学系を前記光ディスクに垂直な方向へ駆動し、かつ、前記光学系の光軸と前記光ディスクとの角度を調節する駆動部をさらに備え、前記チルト制御部が前記チルト量を測定するとき、前記モータは、前記異なる半径位置のうちのひとつの半径位置に応じた回転数で前記光ディスクを回転させ、前記チルト制御部は、測定された前記チルト量に基づいて前記光ディスクの記録層における光ビームスポットのコマ収差量を低減する駆動値を生成し、前記駆動部に送ってもよい。

前記光ディスクは、回転によって共振が発生する共振回転数を有しており、前記光ディスクの回転数が前記共振回転数の±１０％の範囲に入るとき、前記フォーカス制御部は、前記異なる半径位置の各々において前記光ビームを集束させたときの前記光学系の駆動値は、前記記光ディスクの回転周期よりも長い周期で振動し、前記チルト制御部は、前記各半径位置の各々において、前記光学系の駆動値が振動する周期よりも長い期間にわたって前記駆動値を複数取得し、取得した複数の駆動値に基づいて代表駆動値を決定してもよい。

前記チルト制御部は、取得した複数の駆動値の平均値を、前記代表駆動値として決定してもよい。

前記光ディスク装置が前記光ディスクへ情報を記録する時において、記録を開始する半径位置に応じた回転数で前記光ディスクを回転させ、前記記録を開始する半径位置における前記記録層のチルト量を測定してもよい。

前記光ディスク装置が前記光ディスクへの情報の記録を開始してから終了するまでの期間中、次に情報を記録する半径位置に応じた回転数で前記光ディスクを回転させ、前記次に情報を記録する半径位置における前記記録層のチルト量を測定してもよい。

前記チルト制御部が前記記録層の複数領域の各々において前記チルト量を測定するとき、前記モータは、各測定領域内の少なくとも２点の半径位置で前記光ディスクの回転数を一定に保ち、測定領域を変更するときは前記光ディスクの回転数を変更してもよい。

前記光ディスクは、回転によって共振が発生する共振回転数を有しており、前記光ディスクの回転数が前記共振回転数の±１０％の範囲内に入るとき、前記チルト制御部は前記チルト量を測定しなくてもよい。

前記チルト制御部は、前記範囲外の回転数において測定されたチルト量に基づく演算によって、前記範囲内で回転する前記光ディスクのチルト量を算出してもよい。

前記光ディスクが装填されたときに前記光ディスクを密閉する筐体をさらに備え、前記筐体は前記光ディスクが回転したときに気流を変化させる構造を有さなくてもよい。

本発明による光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータと、前記光ディスクに光ビームを照射する光学系と、前記光ディスクの半径方向に前記光学系を移動させる移動部と、前記光ディスクに垂直な方向への前記光学系の駆動を駆動値に応じて制御して、前記光ディスクの記録層上に前記光ビームを集束させるフォーカス制御部と、前記光ディスク上の異なる半径位置において、前記フォーカス制御部が前記光ビームを集束させたときの各半径位置における駆動値に基づいて、前記記録層のチルト量ＤＴを測定するチルト制御部とを備えている。前記光ディスクは少なくとも２層の記録層を有しており、前記チルト制御部は、前記２層の記録層の各々に対応して予め設定された係数ａおよびオフセットｂの組を利用してＹ＝ａ×ＤＴ＋ｂの係数ａおよびｂの値を切り替えて、前記少なくとも２層の記録層のひとつのチルト補正量Ｙを求める。

前記光ディスク装置は、前記２層の記録層の各々に対応して予め設定された係数ａおよびオフセットｂの組を保持して、前記光ビームの焦点が位置する記録層に対応する係数ａおよびオフセットｂの組を選択する係数選択部をさらに備え、前記係数選択部は選択した係数ａおよびオフセットｂの組を、前記チルト制御部に送ってもよい。

本発明の光ディスク装置によれば、チルト量を測定するとき、モータは光ディスクの回転数を一定に保ち、チルト制御部は、各半径位置において取得されたフォーカス制御部の駆動値を利用して、記録層のチルト量を演算により求める。たとえばチルト制御部は、フォーカス制御部の駆動値の平均値に基づいて記録層のチルト量を演算により求める。回転数が一定であるためディスク高さの変動を測定することが無くなるため、ＣＬＶおよびＺＣＬＶ制御においても精度の良いチルト制御を行うことが可能となる。これにより、再生および記録の対象となるデータの品質を高く保持することができ、再生動作および記録動作の信頼性を高く保つことができる。

また本発明の光ディスク装置によれば、全半径位置でその半径位置における実際のディスク回転数と同じ状態でチルト量が測定できる。これにより、光ディスク装置はディスクの全半径位置において精度の良いチルト制御を行うことができる。

また、本発明の光ディスク装置によれば、ディスク共振によるディスク回転数と同期しないディスク回転数よりも低い帯域のディスク変形（光ピックアップと記録層との距離の変動）の影響を低減でき、精度の良いフォーカス駆動値測定が可能となる。また、本発明の光ディスク装置によれば、ディスク共振によるディスク変動の影響が与えるチルト測定精度の悪化を防止でき、精度の良いチルト測定が可能となる。これにより、光ディスク装置はディスク共振の影響を受けることなく、精度の良いチルト制御を行うことができる。

また、本発明の光ディスク装置によれば、全層の記録層でチルト量の測定が不要となり、ある１つの層のみを測定することによって全層のチルト補正量を演算できる。これにより、光ディスク装置は短いチルト測定時間で全層のチルト補正を行うことができる。

以下に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（実施形態１）
図１（ａ）は、本実施形態による光ディスク装置１００の概観を示す。装填された光ディスクのチルト量を測定するとき、光ディスク装置１００のモータは光ディスクの回転数を一定に保つ。そして、チルト制御部は異なる半径位置において取得されたフォーカス制御部の駆動値を利用して、記録層のチルト量を測定する。回転数が一定であるためディスク高さの変動を測定することが無くなるため、光ディスク装置１００は、角速度一定制御（ＣＡＶ制御）を行う場合のみならず、線速一定制御（ＣＬＶ制御またはＺＣＬＶ制御）を行う場合であっても、装填された光ディスクのチルト量を正確に測定することができる。これにより、精度の良いチルト制御が実現される。

特に光ディスク装置１００は、ディスク共振が発生する回転数においても光ディスクのチルト量を正確に測定することができる。よって、ディスク共振の発生を抑制するために従来設けられていた筐体天板の窪み（図１６（ａ）の窪み２１０）を設ける必要がないため、光ディスク装置１００の薄型化が可能である。

図１（ｂ）は、光ディスク装置１００の正面図である。筐体天板には窪みが存在しないため、光ディスク装置１００に装填された光ディスク表面と光ディスク装置１００の筐体天板との距離ｈ０は、図１６（ｂ）に記載された距離ｈ１よりも短くできる。よって、光ディスク装置１００の厚さＨ０もまた、図１６（ｂ）に記載された光ディスク装置２００の厚さＨ１よりも短くできる。

次に、図２を参照しながら、光ディスク装置１００の構成と、光ディスク装置１００によって行われる高精度かつ容易に実現されるチルト制御を説明する。

図２は、本実施形態による光ディスク装置１００の機能ブロックの構成を示す。以下では、光ディスク装置１００の構成要素の説明を兼ねて、光ディスク装置１００によって行われるフォーカス制御、チルト制御およびモータ制御をそれぞれ説明する。

まず、光ディスク装置のフォーカス制御について説明する。

半導体レーザ等の光源３から発生する光ビームは、光ビームを集束する対物レンズ１により記録媒体である光ディスク２０の記録層（信号記録面）上に集束照射される。光ディスク２０の記録層で回折反射された光ビームの戻り光は、戻り光を受光する受光部５で受光および検出される。対物レンズ１は、フォーカスアクチュエータ２により記録層に対して垂直方向（以下「フォーカス方向」と称する。）に移動し、光ディスク２０の記録層上における光ビームの集束状態を変化させることができる。

受光部５から出力された戻り光による検出信号は、フォーカスエラー生成器７に入力される。フォーカスエラー生成器７は、光ディスク２０の記録層上における光ビームの収束状態に対応するフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）を生成する。生成されたＦＥ信号は、フォーカス制御部９に入力される。

フォーカス制御部９は、たとえばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって実現されたデジタルフィルタであり、ＦＥ信号に対して位相補償およびゲイン補償を行った後、フォーカス駆動信号として出力する。フォーカス駆動信号は、第１のフォーカスアクチュエータ駆動回路１２および第２のフォーカスアクチュエータ駆動回路１３において増幅され、増幅された信号がフォーカスアクチュエータ２を駆動する。これにより、光ディスクの記録層上における光ビームの収束状態を常に所定の収束状態になるように制御するフォーカス制御が実現される。

次に、光ディスク装置１００におけるチルト制御およびモータ制御を説明する。

マイクロコンピュータ８は、光ディスク２０の記録層のどの半径位置に光ビームスポットが位置しているかを示す半径情報を、回転数演算部１６に出力する。光ビームスポットの位置は移送台１５の位置によって決定される。移送台１５には対物レンズ１、光源３、受光部５等を１つの筐体内に含む光ピックアップが取り付けられている。光ピックアップは移送台１５に取り付けられた状態で動作し、光ディスクの半径方向への光ピックアップの移動は移送台１５によって行われる。なお、光ピックアップ内における対物レンズ１の位置は、フォーカスアクチュエータ２とは異なるアクチュエータ（図示せず）によって高精度に制御される。

回転数演算部１６は、マイクロコンピュータ８の指示に従い半径情報によって目標のディスクモータ回転数を演算し、モータ制御部４に対して光ディスク２０が所望の回転数になるように回転指令を出力する。または、マイクロコンピュータ８は光ディスク２０の記録層の信号周期（図示せず）に応じて、回転数演算部１６に対し信号周期信号を出力する。回転数演算部１６は、信号周期信号により目標のディスクモータ回転数を演算し、モータ制御部４に対し、回転指令を出力する。モータ制御部４は回転指令に応じディスクモータ１０を駆動し光ディスク２０を所望の回転数に制御する。以上によりモータ制御が実現される。

光ディスク２０が所望の回転数になった時点で、マイクロコンピュータ８は、ホールド信号生成部１７に対し、ディスクモータ回転数を固定するように指示する。ホールド信号生成部１７は、マイクロコンピュータ８の指示に従い、モータ制御部４にホールド信号を出力する。モータ制御部４は、ホールド信号に基づき現在のディスクモータ１０の回転数を維持する動作に切り替わる。

次に、チルト制御のチルト量の検出方法について説明する。フォーカス制御を動作させた状態で光ディスク２０の半径位置ｘ１に光ビームスポットを位置させる。また、このとき回転数演算部１６は、マイクロコンピュータ８の指示に従い、光ディスク２０が所望の回転数になるようにモータ制御部４に対し回転指令を出力する。モータ制御部４は回転指令に基づきディスクモータ１０を駆動し光ディスク２０を所望の回転数に回転させる。光ディスク２０が所望の回転数になった時点で、マイクロコンピュータ８は、ホールド信号生成部１７に対し、ディスクモータ回転数を固定するように指示する。ホールド信号生成部１７は、マイクロコンピュータ８の指示に従い、モータ制御部４にホールド信号を出力する。モータ制御部４は、ホールド信号に基づき現在のディスクモータ１０の回転数を維持する動作に切り替わる。

この状態でフォーカス駆動測定部１４は、半径位置ｘ１における平均的なフォーカス駆動値ｙ１を測定し、マイクロコンピュータ８に出力する。次に移送台１５により光ビームスポットを光ディスク２０の異なる半径位置ｘ２に移動しフォーカス駆動測定部１４により平均的なフォーカス駆動値ｙ２を測定する。同様にｎ回（半径ｘ１〜ｘｎ）平均的なフォーカス駆動値（ｙ１〜ｙｎ）を測定する。ここでｎは、２回以上である。

マイクロコンピュータ８は、（ｘ１，ｙ１）〜（ｘｎ，ｙｎ）の情報より、下記数１によって表される直線近似式を求める。たとえば、最小自乗法を利用して一次式に近似すればよい。
ｙ＝ｌ・ｘ＋ｍ （数１）
ここで、ｌは、ディスクの傾きを表す係数であり、ｍは所定のオフセット、たとえばディスクが傾いていない状態での光ビームスポットを記録層に位置させるのに必要なフォーカス駆動値である。

マイクロコンピュータ８は、数１より所定半径Δｒ移動に対する平均的なフォーカス駆動量の変化量ΔＦＣを下記数２から求め、ΔＦＣメモリ１８に保存する。
ΔＦＣ＝（ｌ・（ｒ＋Δｒ）＋ｍ）−（ｌ・ｒ＋ｍ）＝ｌ・Δｒ （数２）

チルト制御部１９は、上記処理を繰り返すことによってΔＦＣメモリ１８に蓄積されたフォーカス駆動差ΔＦＣから、下記数３に基づいてチルト量ｚを求める。
ｚ＝ｋ・ΔＦＣ＋ＯＦＳ （数３）
ここで、ｋは、フォーカス駆動差からチルト量に変換する係数であり、「ＯＦＳ」は所定のオフセット（ディスクチルトが発生していない状態での光ビームスポットのコマ収差をゼロにするのに必要なレンズチルト量）である。

チルト制御部１９は、光ビームスポットが光ディスク２０のどの半径に位置しているかを示す半径情報をマイクロコンピュータ８から取得し、数３に基づいてチルト駆動信号を出力する。チルト駆動信号は、第１のフォーカスアクチュエータ駆動回路１２側のフォーカス駆動信号に加算、また第２のフォーカスアクチュエータ駆動回路１３側のフォーカス駆動信号から減算される。

チルト制御部１９はチルト駆動信号により第１のフォーカスアクチュエータ駆動回路１２、第２のフォーカスアクチュエータ駆動回路１３に逆極性の出力を行うことで対物レンズ１を駆動し、対物レンズ１の角度を変化させることによって光ディスク２０と光ディスク２０に照射された光ビームの光軸との傾きを変化させる。これにより、光ディスク２０の記録層における光ビームスポットのコマ収差量が低減される（たとえばゼロになる）よう、対物レンズ１が制御され、チルト制御が実現される。

ここで、図３を参照しながら、より詳細にチルト量の検出方法を説明する。

図３は、光ディスク装置１００によるチルト測定方法を模式的に示す。光ディスク２０はＣＬＶ制御によってその回転が制御されるとする。そして、光ディスク２０は半径ｒ１において回転数Ａで回転し、半径位置ｒ４において回転数Ｂで回転するとする。

光ディスク装置１００は、回転数Ａにおける光ディスク記録層のチルト量を測定するときは、半径位置ｒ１における回転数Ａで光ディスク２０を回転させながら、まず、光ピックアップの筺体を基準として、対物レンズ１のＦＣ方向（ディスクに対し垂直方向）の位置（ＦＣ位置）であるｆａ１を測定する。そして、その回転数を維持したまま、他の半径位置ｒ２およびｒ３におけるＦＣ位置ｆａ２およびｆａ３も測定する。

回転数Ｂにおける光ディスク記録層のチルト量を測定するときは、半径位置ｒ４における回転数Ｂで光ディスク２０を回転させながら、半径位置ｒ４、ｒ５およびｒ６におけるＦＣ位置ｆｂ４、ｆｂ５およびｆｂ６をそれぞれ測定する。

なお、本実施形態においては、光ディスク装置１００はＦＣ位置の測定に代えて、フォーカス駆動の平均値であるフォーカス駆動値の測定を行っている。たとえば光ディスク装置１００は、ＦＣ位置ｆａ１におけるフォーカス駆動の平均値であるフォーカス駆動値ｆｄａ１を測定している。以下の説明において、ＦＣ位置およびフォーカス駆動値は１対１の関係であることに留意されたい。

図４は、本実施形態による光ディスク装置１００のチルト測定手順を示すフローチャートである。ここでは、図３の回転数Ａにおけるチルト量を測定する例を説明する。

図４において、ステップＳ１において、半径ｒ１に光ビームスポットを移動させる際、回転数演算部１６は光ディスク２０の回転数を回転数Ａに設定し、モータ制御部４はその回転数Ａを保持するように回転を制御する。そして、ステップＳ２において、移送台１５は光ピックアップを移動させて、光ビームスポットを記録層上のａ１（半径ｒ１）に移動させる。

次に、ステップＳ３において、マイクロコンピュータ８は、光ディスクの回転数を回転数Ａの状態でホールドするようホールド信号生成部１７に指示する。ホールド信号生成部１７は、回転数Ａの状態でホールドするようモータ制御部４を制御する。次のステップＳ４においては、フォーカス駆動測定部１４は、ＦＣ位置ｆａ１におけるフォーカス駆動の平均値であるフォーカス駆動値ｆｄａ１を測定する。

次にステップＳ５において、移送台１５は光ピックアップを移動させることにより、半径ｒ２に光ビームスポットを移動させる。そしてその位置において、フォーカス駆動測定部１４はステップＳ４の処理、すなわちＦＣ位置ｆａ２におけるフォーカス駆動の平均値であるフォーカス駆動値ｆｄａ２を測定する。

そして再度ステップＳ５に進み、半径ｒ３のＦＣ位置ｆａ３におけるフォーカス駆動の平均値であるフォーカス駆動値ｆｄａ３を測定する。

すべての測定点での測定が完了後、ステップＳ６において、マイクロコンピュータ８は、（ｒ１，ｆｄａ１）、（ｒ２，ｆｄａ２）、（ｒ３，ｆｄａ３）の３つのデータを数１に代入して、傾きｌを求める。

たとえば、マイクロコンピュータ８は（ｒ１，ｆｄａ１）および（ｒ２，ｆｄａ２）に基づいて第１の傾きｌ１を求め、次に（ｒ２，ｆｄａ２）および（ｒ３，ｆｄａ３）に基づいて第２の傾きｌ２を求める。そして、マイクロコンピュータ８は、ｌ１およびｌ２の平均値を上記３つのデータに基づいて得られる傾きｌとして採用し、フォーカス駆動の変化量ｌ・（ｒ３−ｒ１）を求める。

なお、回転数Ａにおけるチルト量（チルト角）を求めるという目的に鑑みれば、傾きｌが求まれば十分であるが、本実施形態においては変化量ｌ・（ｒ３−ｒ１）、すなわちフォーカス駆動差ΔＦＣを求めている。この理由は、実装された構成を考慮したものである。すなわち、フォーカス駆動差ΔＦＣを求めておけば、フォーカスアクチュエータに対して与えるべき駆動値の差として利用することが可能となるため、対物レンズ１を傾ける際の利便性が向上するからである。なお、このとき、光ビームスポットは記録層上のａ１〜ａ３に位置する。

次のステップＳ７において、マイクロコンピュータ８はその変化量をΔＦＣメモリ１８に保存する。なお、本構成では、フォーカス駆動の変化量をメモリに保存しているが、傾きｌをメモリに保存してもよい。

回転数Ｂの場合にも同様に、マイクロコンピュータ８は、光ディスクの回転数を回転数Ｂに設定および制御後、半径ｒ４〜ｒ６に移動し、それぞれの半径位置におけるＦＣ位置ｆｂ４〜ｆｂ６の平均的なフォーカス駆動値ｆｄｂ４〜ｆｄｂ６を測定する。

そして測定した３点（ｒ４，ｆｄｂ４）、（ｒ５，ｆｄｂ５）、（ｒ６，ｆｄｂ６）を数１に代入して傾きｌ’を求め、求められた傾きｌ’よりフォーカス駆動の変化量ｌ’・（ｒ６−ｒ４）を求め、ΔＦＣメモリ１８に保存する。なお、先のｒ１〜ｒ３の測定同様、傾きｌ‘をメモリに保存してもよい。

なお、処理の簡易化および測定時間の短縮のため、光ディスクの回転数Ａにおける測定箇所を２点（たとえば半径位置ｒ１、ｒ２）にし、回転数Ｂにおける測定箇所を２点（たとえば半径ｒ４、ｒ５）にしてもよい。そして、ΔＦＣメモリ１８には、それぞれｆｄａ２−ｆｄａ１、ｆｄｂ５−ｆｄｂ４を保存しても良い。

次に、光ディスクの共振特性を考慮した処理を説明する。

図５（ａ）は、半径位置Ｒにおける記録層のＦＣ位置（高さ）と光ディスクの回転数との関係を示す。縦軸はＦＣ位置であり、横軸は光ディスクの回転数である。この例における光ディスクは垂れた形状（図１４（ｂ））であるとする。

この図から明らかなように、回転数が０からｖ１まではＦＣ位置が徐々に高く変化している。この変形はディスクが回転することにより発生する遠心力の影響で引き起こされたと考えられる。

一方、回転数ｖ１からｖ２まではＦＣ位置はｃ１から点ｃ２に急激に低く変化している。すなわちフォーカス制御方向の位置（ＦＣ位置）の平均値がｆ１から、ｆ２に大きく移動する。

さらに回転数ｖ２からｖ３においてはＦＣ位置が急激に高く変化し、点ｃ１の高さとほぼ同等の高さある点ｃ３に復帰する。すなわち半径Ｒにおける記録層のＦＣ位置の平均値は大きく移動していたｆ２からｆ３に復帰する。そして回転数ｖ３以降は位置はほぼ一定である。この光ディスクは回転数ｖ２においてディスク共振が発生しているといえる。

光ディスクのディスク共振が発生する原理は以下の通りである。光ディスクは、通常密閉された空間内で回転され利用される。光ディスクは完全な平面でないため、回転すると密閉空間内の空気を対流させる。対流させられた空気は密閉空間の壁に押し戻され再び光ディスクに当たる。光ディスクは、返ってきた空気の流れ（気流）の影響で変形する。本願明細書においては光ディスクが大きく変形する回転数（周波数）をディスク共振周波数と呼び、ディスクが大きく変形する現象をディスク共振と呼ぶこととする。なお、本来のディスク共振とはディスクサイズに伴う振動モードであり、空気の影響なしの状態における共振である。

図５（ｂ）は、所定の半径位置におけるディスク共振時と通常時のディスク変動を示すタイムチャートである。縦軸は、ＦＣ位置であり、横軸は時間である。

図５（ａ）の点ｃ１は、図５（ｂ）に示すようにディスク回転に同期した周期で振動している。そのＦＣ位置の平均値がｆ１である。

ディスク回転数をｖ１からｖ２に上げると、ディスク共振の影響でディスクは大きく変形し、ＦＣ位置の平均値はｆ２へと大きく変化する。また、回転数ｖ２では、うねりに起因する位置変動も重畳される。この変動は、ディスク回転に同期した周期の変動とは別の、ディスク回転数より遅い周期を有する振動である。さらに、光ディスクの回転数をｖ３に上げると、ディスク共振の影響は無くなり、ＦＣ位置の平均値も点ｃ１のＦＣ位置の平均値ｆ１とほぼ同じ位置であるｆ３に復帰する。さらに、光ディスクのうねりによる変動も無くなり、点ｃ１と同様にディスク回転に同期した周期の振動のみが観測される。

以上のようにディスク共振付近の回転数においては、ディスク回転より遅い周期の振動が見られる。

したがって、ディスク共振付近（たとえば共振回転数の±１０％の範囲内）の回転数においては、精度よくＦＣ位置の平均値を測定するためには、回転周期より十分長い時間（たとえば少なくともディスクが２０回以上回転する間）測定し、ＦＣ位置の平均値を求める必要がある。

ここで、回転周期より十分長い時間とは、回転数が６０００〜７０００ｒｐｍの場合、２００ｍｓ程度以上である。

以上により、ディスク共振によるディスク変動の影響が与えるチルト測定精度の悪化を防止でき、精度の良いチルト測定が可能となり、ディスク共振の影響を受けない精度の良いチルト制御を備えた光ディスク装置を提供することが可能となる。

なお、ディスク共振付近のＦＣ位置の平均値測定には時間が必要であり、短時間でのチルト量測定が困難であるため、ディスク共振付近の回転数においてはチルトの測定をしない構成にし、その他の回転数からの推定値を用いるようにしてもよい。

たとえば、ＤＶＤに対して８倍速でＣＬＶ制御を行うとき、半径３０ｍｍ付近では回転数が６６００ｒｐｍ程度となってディスク共振が発生すると仮定する。半径ｒ１（２４ｍｍ）の回転数ｖ１（８２００ｒｐｍ程度）において、上述した方法によりチルト量ｔ１が測定される。次に、半径ｒ２（３５ｍｍ）の回転数ｖ２（５７００ｒｐｍ程度）において、上述した方法により、チルト量ｔ２が測定される。そして、半径ｒ１〜ｒ２の区間の半径ｒのチルト量ｔは、ｔ１、ｔ２を下記数４に代入して推定することができる。
ｔ＝（ｔ２−ｔ１）・（ｒ−ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＋ｔ１ （数４）

これにより、ディスク共振によるディスク変動の影響が与えるチルト測定精度の悪化を防止でき、精度の良いチルト測定が可能となり、ディスク共振の影響を受けない精度の良いチルト制御を備えた光ディスク装置を提供することが可能となる。

光ディスク装置１００は、装置の起動中、再生中および記録中においてそれぞれ異なる回転制御を行っている。すなわち、光ディスク装置１００は、起動中および再生中は角速度一定制御（ＣＡＶ制御）を行い、記録中は線速一定制御（ＣＬＶ制御またはＺＣＬＶ制御）を行う。そのため、回転制御方法に応じて上述したチルトの計測方法を適宜変更することが好ましい。

図６（ａ）は、ドライブ起動時および再生前におけるＦＣ位置（高さ）が測定される光ディスク半径位置とディスクの回転数の関係の例を示す。ドライブ起動時および再生時に行われるＣＡＶ制御は半径位置にかかわらず光ディスクの回転数が一定である。そこでＣＡＶ制御時には、光ディスク装置１００は光ディスクのほぼ全域である半径位置ｒ１〜ｒ５の５点において、上述の方法によってそのＦＣ位置を測定し、光ディスクのチルト量を測定する。測定されたチルト量に基づいてチルト制御を行うことにより、光ディスク装置１００はその後の再生処理に備えることが可能となる。

一方、図６（ｂ）は、記録開始前におけるＦＣ位置（高さ）が測定される光ディスク半径位置の例を示す。なお、図２においては、ＦＣ位置と１対１の関係にあるフォーカス駆動値をＦＣ位置の代わりに測定している。記録時に行われるＣＬＶ制御は、半径位置に応じて光ディスクの回転数が異なる。そこで光ディスク装置１００は、記録が開始される半径位置（ｒ１）を起点として、上述の方法により、位置ｒ１と所定距離（たとえば４ｍｍ）離れた位置ｒ５の２点におけるＦＣ位置を位置ｒ１における回転数で測定する。このとき、図６のマイクロコンピュータ８は、ホールド信号生成部１７に対し、ディスクモータ回転数を固定するように指示する。ホールド信号生成部１７は、マイクロコンピュータ８の指示に従い、モータ制御部４にホールド信号を出力する。その結果、２点の測定を固定の回転数で測定する。

そして、２点のＦＣ位置の差分（または、ＦＣ位置の差分から求めたディスクチルト量）を演算により求め、図２のΔＦＣメモリ１８に保存する。チルト制御部１９はΔＦＣメモリ１８に保存されたフォーカス駆動量の差分に従い、所定の係数およびオフセットで対物レンズ１を傾ける。すなわちレンズをチルトさせる。その後、そのレンズチルト量で、ｒ１からｒ２（ｒ２は例えばｒ１から１ｍｍ離れた位置）の領域の記録を行う。そして、再び起点を位置ｒ２として位置ｒ２と所定距離離れた位置ｒ６とのＦＣ位置を位置ｒ２における回転数で測定して、チルト量を測定する。以上のように、記録処理の開始から終了までの間に測定および記録を繰り返して、チルトを補正しつつ記録を完了させることができる。なお、チルトの測定および情報の記録は交互に行う必要はなく、その順序や頻度は適宜変更してもよい。

そして、光ディスク装置１００は、起点を図６（ｂ）に示す位置ｒ１から順次所定量（ここでは１ｍｍ）ずらしながらチルト量を求め記録する。このように随時レンズチルトを調整しながら記録処理を行うことにより、記録処理開始を確実に行うことが可能になる。また、記録開始までの準備時間を短縮できるため、記録開始を迅速に行うことも可能になる。さらに記録された情報の信頼性も高く維持できる。

本実施形態では、測定する２点間距離は４ｍｍ（図６（ｂ）のｒ１からｒ５まで）であり、測定頻度は１ｍｍ毎とした。しかしこれは例である。測定する２点間距離および測定頻度は、記録する情報の量に応じて変化させてもよいし、総測定時間との関係で増減させてもよい。

なお、複数の記録開始位置が特定されている場合、たとえば２つのファイルを記録する際に各ファイルの記録開始位置が予め決定されている場合には、最初のファイルの記録開始位置のチルト量だけでなく、次のファイルの記録開始位置、たとえば図６（ｂ）における半径位置ｒ６のチルト量を求めておいてもよい。

上述の説明は、光ディスクに対して同じ速度（たとえば６倍速）で情報を記録する際のＣＬＶ制御に対して有効である。このようなＣＬＶ制御では、半径位置が外周に近いほど回転数は小さくなる。

しかしながら、光ディスク装置１００は半径位置に応じて、異なるＣＬＶ制御を行うことが可能である。たとえば光ディスク装置１００は、光ディスクの半径位置３０ｍｍの位置よりも内周位置においては６倍速の記録が可能なＣＬＶ制御を行い、半径位置３０ｍｍの位置よりも外周位置においては、より速い８倍速の記録が可能なＣＬＶ制御を行うことができる。

このような記録方法を採用すると、記録位置が外周に近くなっても回転数は低くならないため、半径位置が異なるにもかかわらず光ディスクの回転数が一致することもあり得る。

たとえば、半径位置３０ｍｍおよび４４ｍｍにおいて光ディスクの回転数が一致すると仮定する。図７は、回転数が一致する半径位置３０ｍｍおよび４４ｍｍにおける記録層のＦＣ位置（高さ）と光ディスクの回転数との関係を示す。この例における光ディスクは垂れた形状（図１４（ｂ））であるとする。ディスク共振が発生する回転数（６６００ｒｐｍ）もまた一致する。

図８（ａ）は、半径位置に応じて異なるＣＬＶ制御が行われるときの半径位置と回転数との関係を示す。光ディスク装置１００は、半径位置２４ｍｍから３０ｍｍまでの区間は６倍速記録を行い、半径位置３０ｍｍから外側の区間は８倍速記録を行う。図示されるように、半径位置３０ｍｍおよび４４ｍｍにおいて、光ディスクはディスク共振が発生する回転数（６６００ｒｐｍ）で回転される。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＣＬＶ制御を行う光ディスク装置１００が、記録開始前にＦＣ位置（高さ）を測定する光ディスク半径位置の例を示す。上述のようにチルト量は光ディスクの回転数に応じて変化するため、半径位置に応じて異なるＣＬＶ制御が行われる場合であっても、その半径位置に対して適用されるＣＬＶ制御下での回転数で光ディスクを回転させてチルト量を測定する必要がある。図８（ｂ）に示されるように、半径位置３０ｍｍを境界として内周側の半径位置に適用されるＣＬＶ制御、および、外周側の半径位置に適用されるＣＬＶ制御に応じた各回転数で、チルト量が測定される。図８（ｂ）では、半径２４ｍｍの位置から記録処理を開始し、次に半径３８ｍｍの位置から後続の記録処理を開始する際の好適なチルト量測定の例である。なお、図６（ｂ）の例と同様、ここでは測定する２点間距離は４ｍｍであるとし、再測定の頻度は１ｍｍであるとしている。

半径位置に応じた複雑なＣＬＶ制御を行う場合であっても、光ディスク装置１００は、上述のようにその半径位置における回転数で光ディスクを回転させてＦＣ位置を測定し、その位置から所定距離離れた位置においても同じ回転数で光ディスクを回転させてＦＣ位置を測定してチルト量を測定する。このように随時レンズチルトを調整しながら記録処理を行うことにより、記録処理開始を確実に行うことが可能になる。また、記録開始までの準備時間を短縮できるため、記録開始を迅速に行うことも可能になる。さらに記録された情報の信頼性も高く維持できる。

なお、上述の説明では、半径位置に応じて２段階のＣＬＶ制御が行われる例を挙げた。しかし、この段階数は３以上であってもよく、その場合でも、各半径位置に適用されるＣＬＶ制御に応じた回転数でチルト量を測定すればよい。

本実施形態にかかる光ディスク装置によれば、チルト検出センサを設けることなく、かつ、光ディスクの回転制御方式に依存することなく、光ディスクのチルト量を求めることができる。ディスク共振の発生を許容するため、ディスク共振を抑えるための整流用窪みを装置の筐体天板に設ける必要がない。よって、ハーフハイトと呼ばれる約２インチ高のドライブ、１２．７ｍｍハイトドライブ、９．５ｍｍハイトドライブ（いわゆるウルトラスリムドライブ）にも適用が可能である。

（実施形態２）
次に、図９〜図１１を参照しながら、多層ディスクに対応した、本実施形態による光ディスク装置のチルト制御を説明する。本実施形態においては、光ディスクのチルトのみならず、対物レンズのチルトを考慮したチルト制御を説明する。

図９は、本実施形態による光ディスク装置１１０の機能ブロックの構成を示す。 図９において、実施形態１の光ディスク装置１００に含まれる構成要素と同等の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。

本実施形態による光ディスク装置１１０は、実施形態１による光ディスク装置１００に対して、チルト補正係数選択部２１を追加して構成されている。チルト補正係数選択部２１は、多層光ディスクの記録層毎に、光ディスクのチルト量と対物レンズのチルト量とを変換する係数ｋｎ（ｎは整数）と、オフセットＯＦＳｎ（ｎは整数）をペアで保持している。係数ｋｎとオフセットＯＦＳｎとを「チルト補正係数」と呼ぶ。チルト補正係数選択部２１は、層情報に基づいて保持しているチルト補正係数を選択する。なお「層情報」とは、多層の光ディスク２４のどの記録層上に光ビームスポットが存在するかを示す情報である。通常は、複数の記録層のうち情報の再生または記録が行われる記録層である。

以下、図１０を参照しながら、ディスクのチルト量と対物レンズのチルト量の関係を詳細に説明する。

図１０（ａ）および（ｂ）は、多層の光ディスク２４のチルトと対物レンズ１のチルトの関係を示す模式図である。具体的には、図１０（ａ）は、光ディスク２４がチルトしていない場合の、光ディスク２４と対物レンズ１との関係を示す。図１０（ｂ）は、光ディスク２４がチルトしている場合の、光ディスク２４と対物レンズ１との関係を示す。以下の説明では、多層の光ディスク２４には、複数の記録層が層間距離５μｍ〜７０μｍで積層されているとする。

まず図１０（ａ）を参照する。第１の記録層２２上の点ｄ１に光ビームスポットが位置しているとき、点ｄ１上のコマ収差を最小にし、かつ、再生および記録の特性が最もよい対物レンズ１の角度θ１をθ１＝ＯＦＳ１とする。

また、第２の記録層２３上の点ｄ２に光ビームスポットが位置しているとき、点ｄ２上のコマ収差を最小にし、かつ、再生および記録の特性が最もよい対物レンズ１の角度θ２をθ２＝ＯＦＳ２とする。

このＯＦＳ１、およびＯＦＳ２は光ピックアップの光学系に含まれているコマ収差に起因して定まるものである。光ビームがディスクの保護層を通過する厚さに影響を受けるため、第１の記録層２２と第２の記録層２３とでは、再生および記録の特性が最もよくなる対物レンズ１の角度は異なる。

次に、図１０（ｂ）を参照する。多層の光ディスク２４には角度θ５のチルトがある。第１の記録層２２上の点ｄ３に光ビームスポットが位置しているとき、点ｄ３上のコマ収差を最小にし、再生および記録の特性が最もよい対物レンズ１の角度θ３は、θ３＝ｋ１・ΔＦＣ＋ＯＦＳ１と表すことができる。

この式におけるＯＦＳ１の部分は、上述のとおり光ピックアップの光学系に含まれているコマ収差に起因するものであるため、光ディスクのチルト量θ５とは関係なくオフセット量として発生する。一方、ΔＦＣはθ５と比例の関係で定まるため、ｋ１・ΔＦＣの部分はθ５に比例して変化する。

続いて、多層の光ディスク２４にθ５のチルトがあり、第２の記録層２３上の点ｄ４に光ビームスポットが位置しているとき、点ｄ４上のコマ収差を最小にし、再生および記録の特性が最もよい対物レンズ１の角度θ４は、θ４＝ｋ２・ΔＦＣ＋ＯＦＳ２と表すことができる。

この式におけるＯＦＳ２の部分もまた、光ディスクのチルト量θ５とは関係なくオフセット量として発生する。一方のΔＦＣはθ５と比例の関係であるため、ｋ２・ΔＦＣの部分はθ５に比例して変化する。

比例項の係数であるｋ１、ｋ２は、光ビームがディスクの保護層を通過する厚さに影響を受けるため、第１の記録層２２のための比例係数ｋ１と第２の記録層２３のための比例係数ｋ２とでは値が異なっている。

上述の係数ｋｎ（ｎは整数）と、オフセットＯＦＳｎ（ｎは整数）は、対物レンズ固有の係数であり、対物レンズの設計時に決定される係数である。ｋｎは、ｎ層目の記録層に対応したフォーカス駆動差からチルト量に変換する係数（すなわちｎ層目の記録層に対すコマ収差補正感度）であり、対物レンズ側のディスク表面に近い記録層（手前の記録層）ほど、係数ｋｎは小さくなる。係数ｋｎ、ＯＦＳｎはともに、ジッターおよびＲＦ振幅などの信号評価指標に基づき、ｎ層目の記録層を傾けた際の信号評価指標が最良となる対物レンズのチルト量の関係から実験的に求めることができる。

ここでは、ΔＦＣに対してレンズチルト（対物レンズの角度）を設定する方法について述べているが、ディスクチルト量Ｄｔに対しても同様の関係である。ディスクチルト量Ｄｔの場合は、上記θ３、θ４は、それぞれ、
θ３’＝ｋ１’・Ｄｔ＋ＯＦＳ１
θ４’＝ｋ２’・Ｄｔ＋ＯＦＳ２
に相当する。

光ディスク装置１１０の出荷時において、メーカーはこれらの値を予めチルト補正係数選択部２１内のメモリ（図示せず）に保持させておく。そして、光ディスク装置１１０の使用時において、合焦している記録層に応じてチルト補正係数選択部２１がその値を読み出して、チルト制御部１９が読み出された値をチルト補正演算に利用する。これにより、光ディスクのチルトのみならず、対物レンズのチルトを考慮したチルト制御を実現できる。なお、ｋｎ、ＯＦＳｎは製造ばらつきの影響を受けるため１台１台製造時に測定し、各光ディスク装置に個別の最適値を記憶させておいてもよい。

図１１は、本実施形態による光ディスク装置１１０のチルト測定手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、マイクロコンピュータ８は、移送台１５の位置に基づいて、光ビームスポットが存在する、多層光ディスク２４の記録層上の半径位置を求め、チルト制御部１９に半径情報を出力する。また同時に、ステップＳ２において、マイクロコンピュータ８はチルト補正係数選択部２１に対して、多層光ディスク２４のどの記録層上に光ビームスポットが存在するかを示す層情報を出力する。

ステップＳ３において、チルト補正係数選択部２１は、マイクロコンピュータ８からの層情報に従って、保持している係数ｋｎ（ｎは整数）およびオフセットＯＦＳｎ（ｎは整数）の組のうち、対応するｋｎ，ＯＦＳｎを選択し、チルト制御部１９に出力する。

ステップＳ４において、チルト制御部１９は、マイクロコンピュータ８の半径情報に従って、ΔＦＣメモリ６から目的の半径位置に対応するフォーカス駆動差（ΔＦＣ）を取得する。光ディスクをＣＬＶ制御およびＺＣＬＶ制御によって回転させる場合には、実施形態１において説明した方法でΔＦＣを求める。

ステップＳ５において、チルト制御部１９は、チルト補正係数選択部２１により選択された、係数ｋｎ（ｎは整数）およびオフセットＯＦＳｎ（ｎは整数）を下記数５に代入して、チルト量ｙ（チルト駆動信号）を求める。
ｙ＝ｋｎ・ΔＦＣ＋ＯＦＳｎ （数５）

たとえば、図１０（ｂ）の例において、第１の記録層２２におけるチルト量の演算式はｙ＝ｋ１・ΔＦＣ＋ＯＦＳ１、第２の記録層２３におけるチルト量の演算式はｙ＝ｋ２・ΔＦＣ＋ＯＦＳ２となる。

ステップＳ６において、チルト制御部１９は得られたチルト駆動信号を出力する。チルト駆動信号は、第１のフォーカスアクチュエータ駆動回路１２側のフォーカス駆動信号に加算され、また第２のフォーカスアクチュエータ駆動回路１３側のフォーカス駆動信号から減算される。すなわち、チルト制御部１９は、第１のフォーカスアクチュエータ駆動回路１２および第２のフォーカスアクチュエータ駆動回路１３に対し、互いに逆極性のチルト駆動信号を印加する。このチルト駆動信号を利用して対物レンズ１を駆動し、対物レンズ１の角度を変化させることにより、多層の光ディスク２４と多層の光ディスク２４に照射された光ビームの光軸との傾きを変化させる。これにより、多層の光ディスク２４の所望の記録層における光ビームスポットのコマ収差量が低減される（たとえばゼロになる）よう、対物レンズ１を制御するチルト制御を実現することができる。

以上により、多層の記録層を有する光ディスクにおいて、ディスクのチルトに対する対物レンズのチルト制御をする場合、少なくとも１つの記録層でディスクのチルト量の測定、すなわちフォーカス駆動差ΔＦＣの測定を行えば、他の記録層のディスクのチルト量を測定しなくても対物レンズ１のチルト制御が可能となるため、各記録層で対物レンズ１のチルト最適条件を調整する必要がなくなり、単純な構成で、かつ、短時間の測定で高精度なチルト制御が実現可能となるシステムを提供することができる。

なお、測定対象となる記録層でのディスクのチルト量の測定は、フォーカス駆動差ΔＦＣを直接測定するのではなく、再生信号の最適条件となる対物レンズ１のチルト量ＬＴを測定することで、間接的に求めても良く、下記数６の演算によりディスクのチルト量である、フォーカス駆動差ΔＦＣを間接的に求めることができる。
ΔＦＣ＝（ＬＴ−ＯＦＳｎ）／ｋｎ （数６）
ここで、ｋｎは、記録層に応じたフォーカス駆動差からチルト量に変換する係数であり、ＯＦＳｎは記録層に応じた所定のオフセットである。

本発明の光ディスク装置によれば、チルト検出センサーを必要とせず、かつ、チルト量測定中、回転数の違いによるディスク高さの変動の影響を受けないため、ＣＬＶ制御においても精度の良いチルト制御を行える。これにより、再生され、記録される情報の信頼性が高くなり、光ディスク装置の再生および記録性能が向上する。

（ａ）は実施形態１による光ディスク装置１００の概観図であり、（ｂ）は光ディスク装置１００の正面図である。 実施形態１による光ディスク装置１００の機能ブロックの構成を示す図である。 光ディスク装置１００によるチルト測定方法を模式的に示す図である。 実施形態１による光ディスク装置１００のチルト測定手順を示すフローチャートである。 （ａ）は半径位置Ｒにおける記録層のＦＣ位置（高さ）と光ディスクの回転数との関係を示す図であり、（ｂ）は所定の半径位置におけるディスク共振時と通常時のディスク変動を示すタイムチャートである。 （ａ）はドライブ起動時および再生前におけるＦＣ位置（高さ）が測定される光ディスク半径位置の例を示す図であり、（ｂ）は記録開始前におけるＦＣ位置（高さ）が測定される光ディスク半径位置の例を示す図である。 回転数が一致する半径位置３０ｍｍおよび４４ｍｍにおける記録層のＦＣ位置（高さ）と光ディスクの回転数との関係を示す図である。 （ａ）は半径位置に応じて異なるＣＬＶ制御が行われるときの半径位置と回転数との関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＣＬＶ制御を行う光ディスク装置１００が、記録開始前にＦＣ位置（高さ）を測定する光ディスク半径位置の例を示す図である。 実施形態２による光ディスク装置１１０の機能ブロックの構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、多層の光ディスク２４がチルトしていない場合およびしている場合の、光ディスク２４のチルトと対物レンズ１のチルトの関係を示す模式図である。 実施形態２による光ディスク装置１１０のチルト測定手順を示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、チルトが発生していない場合およびチルトが発生した場合の、光ディスクの記録層に投影される光ビームの断面形状を模式的に示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、チルト量に対する再生信号のジッターおよびエラー率を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、反った光ディスクおよび垂れた光ディスクが回転したときの遠心力が発生する方向、および、遠心力に起因する光ディスクの変形方向を示す図である。 光ディスクの形状が回転数に応じて変化することを示す模式図である。 （ａ）は天板に窪み２１０を有する光ディスク装置２００の概観図であり、（ｂ）は光ディスク装置２００の正面図である。

符号の説明

１ 対物レンズ
２ フォーカスアクチュエータ
３ 光源
４ モータ制御部
５ 受光部
７ フォーカスエラー生成器
８ マイクロコンピュータ
９ フォーカス制御部
１０ ディスクモータ
１２ 第１のフォーカスアクチュエータ駆動回路
１３ 第２のフォーカスアクチュエータ駆動回路
１４ フォーカス駆動測定部
１５ 移送台
１６ 回転数演算部
１７ ホールド信号生成部
１８ ΔＦＣメモリ
１９ チルト制御部
２０ 光ディスク
２１ チルト補正係数選択部
２２ 第１の記録層
２３ 第２の記録層
２４ 多層の光ディスク

Claims (10)

1. 光ディスクを回転させるモータと、
   前記光ディスクに光ビームを照射する光学系と、
   前記光ディスクの半径方向に前記光学系を移動させる移動部と、
   前記光ディスクに垂直な方向への前記光学系の駆動を制御し、前記光ディスクの記録層上に前記光ビームを集束させるフォーカス制御部と、
   前記光ディスク上の異なる半径位置において、前記フォーカス制御部が前記光ビームを集束させたときの各半径位置におけるフォーカス駆動値に基づいて、前記記録層のチルト量を測定するチルト制御部と
   を備え、各半径位置において前記モータが異なる回転数で前記光ディスクを回転させる光ディスク装置であって、
   前記チルト制御部が前記チルト量を測定するときには、前記モータは、前記異なる半径位置のうちのひとつの半径位置に応じた回転数で前記光ディスクを回転させ、かつ、前記光ディスクの回転数を一定に保ち、
   前記光ディスクの回転数が一定に保たれた状態で複数の半径位置で取得された複数のフォーカス駆動値を利用して、前記ひとつの半径位置における前記チルト量を測定する、光ディスク装置。
2. 前記光学系の光軸と前記光ディスクとの角度を調節するチルト駆動部をさらに備え、
   前記チルト制御部が前記チルト量を測定するとき、
   前記チルト制御部は、測定された前記チルト量に基づいて前記光ディスクの記録層における光ビームスポットのコマ収差量を低減するチルト駆動値を生成し、前記チルト駆動部に送る、請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記光ディスクは、回転によって共振が発生する共振回転数を有しており、
   前記光ディスクの回転数が前記共振回転数の±１０％の範囲に入るとき、前記フォーカス制御部は、前記異なる半径位置の各々において前記光ビームを集束させたときの前記光学系のフォーカス駆動値は、前記光ディスクの回転周期よりも長い周期で振動し、
   前記チルト制御部は、前記各半径位置の各々において、前記光学系のフォーカス駆動値が振動する周期よりも長い期間にわたって前記フォーカス駆動値を複数取得し、取得した複数のフォーカス駆動値に基づいて代表駆動値を決定する、請求項１に記載の光ディスク装置。
4. 前記チルト制御部は、取得した複数のフォーカス駆動値の平均値を、前記代表駆動値として決定する、請求項３に記載の光ディスク装置。
5. 前記光ディスク装置が前記光ディスクへ情報を記録する時において、記録を開始する半径位置に応じた回転数で前記光ディスクを回転させ、前記記録を開始する半径位置における前記記録層のチルト量を測定する、請求項１に記載の光ディスク装置。
6. 前記光ディスク装置が前記光ディスクへの情報の記録を開始してから終了するまでの期間中、次に情報を記録する半径位置に応じた回転数で前記光ディスクを回転させ、前記次に情報を記録する半径位置における前記記録層のチルト量を測定する、請求項１に記載の光ディスク装置。
7. 前記チルト制御部が前記記録層の複数領域の各々において前記チルト量を測定するとき、前記モータは、各測定領域内の少なくとも２点の半径位置で前記光ディスクの回転数を一定に保ち、測定領域を変更するときは前記光ディスクの回転数を変更する、請求項１に記載の光ディスク装置。
8. 前記光ディスクは、回転によって共振が発生する共振回転数を有しており、
   前記光ディスクの回転数が前記共振回転数の±１０％の範囲内に入るとき、前記チルト制御部は前記チルト量を測定しない、請求項１に記載の光ディスク装置。
9. 前記チルト制御部は、前記範囲外の回転数において測定されたチルト量に基づく演算によって、前記範囲内で回転する前記光ディスクのチルト量を算出する、請求項８に記載の光ディスク装置。
10. 前記光ディスクが装填されたときに前記光ディスクを密閉する筐体をさらに備え、前記筐体は前記光ディスクが回転したときに気流を変化させる構造を有さない、請求項１に記載の光ディスク装置。
    

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