| 【発明の名称】 |
光ディスクの欠陥高さ検出装置及びその保護面良否判別装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】出茂 茂
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| 【要約】 |
【課題】光ディスクの保護面に生じる欠陥の高さを検出し、光ディスクの良否を判別すること。
【解決手段】レーザ光源1より直角プリズム5,6及び8を介して光ディスク9の表面にレーザ光を照射する。その反射光をPSD10によって受光する。光ディスク9の表面に欠陥があれば、その欠陥に応じてPSD10の受光位置が変動する。受光位置の変動のピーク値は欠陥の高さと相関を有することから、受光位置の変化に基づいて欠陥の高さを検出している。又欠陥の高さに基づいて光ディスクの良否を判別することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 光源と、光源の光を光ディスクの保護面に向けて集束して光ビームを照射する光学手段と、前記光ディスクの保護面からの反射光を受光する1次元の位置検出素子と、前記位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段と、前記光ディスクの保護面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって得られる前記位置検出手段からの出力変化のピーク値に基づいて、その欠陥の高さを検出する欠陥高さ検出手段と、光ディスクを一定速度で回転させると共に、前記光学手段からの照射位置をその半径方向に変化させることによって光ディスクの面を走査させる走査手段と、具備することを特徴とする光ディスクの欠陥高さ検出装置。 【請求項2】 光源と、光源の光を光ディスクの保護面に向けて集束して光ビームを照射する光学手段と、前記光ディスクの保護面からの反射光を受光する1次元の位置検出素子と、前記位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段と、前記光ディスクの保護面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって得られる前記位置検出手段からの出力変化のピーク値に基づいて、その欠陥の高さを検出する欠陥高さ検出手段と、光ディスクを一定速度で回転させると共に、前記光学手段からの照射位置をその半径方向に変化させることによって光ディスクの面を走査させる走査手段と、前記欠陥高さ検出手段からの出力を所定の閾値で弁別することによって光ディスクの良否を判別する欠陥高さ判別手段と、を具備することを特徴とする光ディスクの保護面良否判別装置。 【請求項3】 光源と、光源の光を光ディスクの保護面に向けて集束して光ビームを照射する光学手段と、前記光ディスクの保護面からの反射光を受光する1次元の位置検出素子と、前記位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段と、前記光ディスクの保護面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって得られる前記位置検出手段からの出力変化の最大値に基づいて、その欠陥の高さを検出する欠陥高さ検出手段と、光ディスクを一定速度で回転させると共に、前記光学手段からの照射位置をその半径方向に変化させることによって光ディスクの面を走査させる走査手段と、前記高さ検出手段からの出力を所定の閾値で弁別することによって光ディスクの良否を判別する欠陥高さ判別手段と、前記光ディスクの表面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって前記位置検出手段の出力が変化する時間幅に基づいて欠陥の幅を検出する欠陥幅検出手段と、前記欠陥幅検出手段の出力を所定のレベルで弁別することによって光ディスクの良否を判別する欠陥幅判別手段と、を具備することを特徴とする光ディスクの保護面良否判別装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はミニディスク等の光ディスクの表面に塗布される保護膜の欠陥を検出するための欠陥高さ検出装置及び保護面良否判別装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年光ディスクとして、オーディオ用,ビデオ用及びデータ用の種々の光ディスクが用いられている。光ディスクにはポリカーボネイト等の基板上に誘電体膜,磁性膜,アルミニウム等の反射膜等が形成されており、更に同一面では反射膜を保護するための潤滑保護膜が設けられるものがある。潤滑保護膜は光ディスクの中心部にアクリル酸エステル系組成物質などの紫外線硬化樹脂を環状に塗布し、光ディスクを高速度で回転させることによって遠心力で光ディスクのほぼ全周に均一に分散させ、紫外線を照射することによって均一な保護膜を形成するようにしている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】光ディスクの保護膜の表面は平坦であることが要求されるが、データの消去時等で保護膜にヘッドが近接するため、ヘッドとの干渉を防止するために保護膜の表面から所定値以上、例えば10μm以上の高さの突起欠陥が生じないようにすることが求められている。しかしながら保護膜の形成時に保護膜の内部に微小な泡が混入したり、その泡が遠心力によって崩壊してその直後に紫外線が放射され、硬化されたときに微小な突起欠陥(以下、単に欠陥という)を生じることがあった。従って欠陥が所定の高さ以内かどうかをあらかじめ検査しておく必要がある。しかし従来このような保護膜の欠陥は目視検査によってチェックしており、自動的に検出する装置は用いられていなかった。 【0004】本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、保護膜上の欠陥の高さを検出すると共に、光ディスクの良否を自動的に検出することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明は、光源と、光源の光を光ディスクの保護面に向けて集束して光ビームを照射する光学手段と、前記光ディスクの保護面からの反射光を受光する1次元の位置検出素子と、前記位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段と、前記光ディスクの保護面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって得られる前記位置検出手段からの出力変化のピーク値に基づいて、その欠陥の高さを検出する欠陥高さ検出手段と、光ディスクを一定速度で回転させると共に、前記光学手段からの照射位置をその半径方向に変化させることによって光ディスクの面を走査させる走査手段と、具備することを特徴とするものである。 【0006】本願の請求項2の発明は、光源と、光源の光を光ディスクの保護面に向けて集束して光ビームを照射する光学手段と、前記光ディスクの保護面からの反射光を受光する1次元の位置検出素子と、前記位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段と、前記光ディスクの保護面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって得られる前記位置検出手段からの出力変化のピーク値に基づいて、その欠陥の高さを検出する欠陥高さ検出手段と、光ディスクを一定速度で回転させると共に、前記光学手段からの照射位置をその半径方向に変化させることによって光ディスクの面を走査させる走査手段と、前記欠陥高さ検出手段からの出力を所定の閾値で弁別することによって光ディスクの良否を判別する欠陥高さ判別手段と、を具備することを特徴とするものである。 【0007】本願の請求項3の発明は、光源と、光源の光を光ディスクの保護面に向けて集束して光ビームを照射する光学手段と、前記光ディスクの保護面からの反射光を受光する1次元の位置検出素子と、前記位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段と、前記光ディスクの保護面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって得られる前記位置検出手段からの出力変化の最大値に基づいて、その欠陥の高さを検出する欠陥高さ検出手段と、光ディスクを一定速度で回転させると共に、前記光学手段からの照射位置をその半径方向に変化させることによって光ディスクの面を走査させる走査手段と、前記高さ検出手段からの出力を所定の閾値で弁別することによって光ディスクの良否を判別する欠陥高さ判別手段と、前記光ディスクの表面の欠陥毎に、夫々の欠陥部分への光ビームの入射によって前記位置検出手段の出力が変化する時間幅に基づいて欠陥の幅を検出する欠陥幅検出手段と、前記欠陥幅検出手段の出力を所定のレベルで弁別することによって光ディスクの良否を判別する欠陥幅判別手段と、を具備することを特徴とするものである。 【0008】 【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態による光ディスクの保護面の良否判別装置の構成を示す図である。本図においてレーザ光源1はAPC回路2によって安定化された強度のレーザ光を発生するレーザ光源であり、このレーザ光を偏光ビームスプリッタ3を介して特定方向の偏光成分のみをλ/4波長板4に入射させる。λ/4波長板4は直線偏光を円偏光に変化させるものであり、λ/4波長板4を通過した光は直角プリズム5及び6を介してレンズ7に入射する。レンズ7はレーザ光を光ディスクの位置で集束するための集束レンズである。レンズ7を通過したレーザ光は、直角プリズム8を介して光ディスク9の保護膜面に光ビームとして照射される。直角プリズム8は光ディスク9の表面の直角方向からわずかに傾けて、例えば法線から5°傾けた角度で光を照射し、光ディスク9の表面に例えば短軸100μm、長軸約250μmの楕円形のスポットの光を照射するようにしている。そしてその反射光を1次元の位置検出素子、ここではPSD(ポジションセンシティブディバイス)10によって受光する。PSD10は受光した光の重心に応じた電流信号をその両端より出力するものである。ここで偏光ビームスプリッタ3、λ/4波長板4、直角プリズム5,6,8及びレンズ7は、レーザ光を集束して光ディスクに照射する光学手段を構成している。 【0009】次に光ディスクを回転駆動する駆動部について説明する。光ディスク9はベース11上に保持されており、回転制御部12によって一定の速度、例えば3000rpmで回転するように構成されている。又光ディスク9はスライド駆動部13によって回転制御部12と共にその半径方向に一定の速度で移動される。ここで前述したように光ビームの半径方向の幅を100μmとすると、移動速度を1回転毎に100μm移動させる速度とすることによって、光ディスク9の記録面の全面を走査することができる。 【0010】図2はPSDからの信号を処理する信号処理回路を示すブロック図である。PSD10の出力端には、図2に示すように夫々I/V変換器21,22が接続され、電流が電圧に変換される。I/V変換器21,22の夫々の出力はその和及び差を演算する加算器23及び減算器24に入力される。加算器23及び減算器24の出力は割算器25に与えられる。割算器25は減算出力を加算出力で割算するものであり、その出力はハイパスフィルタ(HPF)26に入力される。光ディスク9を回転させると、その反りや面ぶれ等の機械的な傾きに基づく信号の変化は光ディスク9の回転速度に対応する周波数成分を有するため、ハイパスフィルタ26は、これを除くために用いられている。例えば3000rpmの回転速度の場合には、50Hzの成分が光ディスク9の反りや面ぶれに応じて得られるため、ハイパスフィルタ26はこれより高い周波数のみを増幅器27に与える。増幅器27の出力はA/D変換器28を介してデジタル値としてマイクロコンピュータ29に入力される。ここでI/V変換器21,22、加算器23、減算器24、割算器25及びハイパスフィルタ26、増幅器27、A/D変換器28は、位置検出素子に入射される反射光の受光位置の変化を検出する位置検出手段を構成している。 【0011】又増幅器27の出力はコンパレータ30,31にも入力される。コンパレータ30,31にはマイクロコンピュータ29よりD/A変換器32を介して後述するように夫々正及び負に一定の閾値Th1,Th2が設定されている。コンパレータ30,31は夫々閾値Th1,Th2と増幅器27の出力とを比較するものであり、コンパレータ30は正の閾値Th1を越えている場合、コンパレータ31は負方向の閾値Th2以下の場合に、夫々Hレベルの出力をオア回路33に与える。オア回路33はいずれか一方がHレベルのときに保護膜の所定の高さ以上の欠陥が検出されたものとする。又オア回路33の出力はフリップフロップ34に入力される。フリップフロップ34は正及び負の連続するパルスを欠陥に応じた幅の信号に整形するものであり、その出力はゲート回路35に与えられ、マイクロコンピュータ29にトリガ信号として与えられる。クロック発生器36は光ビームの照射位置に応じた周波数のクロック信号を発生しており、ゲート信号が所定レベルの間にクロックをカウンタ37に入力する。カウンタ37はこのクロックを計数することによって、欠陥の幅を検出するものである。カウンタ37によって計数された欠陥幅のデータはマイクロコンピュータ29に入力される。 【0012】又マイクロコンピュータ29には図3に示すように、閾値や動作モードを設定する操作部38、光ディスクの半径方向への走査を制御するスライド制御部39及び欠陥の有無や個数等を表示する表示部40が設けられる。スライド制御部39は前述したスライド駆動部13を介して光ディスク9をその半径方向に一定の速度で駆動するものであり、その半径の位置信号がクロック発生器36に与えられる。クロック発生器36はその半径に対応したクロック周波数を発生するものであり、例えば電圧制御発振器によって構成されている。ここで回転制御部12,スライド駆動部13及びスライド制御部39は光ディスク9を一定速度で回転させると共に、半径方向に一定速度で移動させ照射位置を変化させる走査手段を構成している。 【0013】マイクロコンピュータ29は図3に示すように欠陥高さ検出手段29a、検出された高さを判別する欠陥高さ判別手段29b、及びカウンタ37からの計数値に基づいて欠陥の幅を判別する欠陥幅判別手段29cの機能を有している。欠陥高さ検出手段29aはA/D変換器28からの欠陥毎の高さの最大値に基づいて欠陥の高さを検出するものであり、又欠陥高さ判別手段29bは検出された欠陥の高さを所定の閾値で弁別し、その欠陥の個数や高さに基づいて光ディスクの良否を判別するものである。又欠陥幅判別手段29cはカウンタ37から得られる計数値に基づいて欠陥の幅の個数を分級し、その数値より光ディスクの良否を判別するものである。 【0014】次に本実施の形態の動作についてタイムチャート及びフローチャートを参照しつつ説明する。光ディスク9の保護面が平坦であれば、レーザ光源1からのレーザ光は直角プリズム5,6及び8で反射されて光ディスク9の表面に入射し、その反射光がそのまま1次元のPSD10に入射する。このときPSD10の入射位置は保護面が平坦である限り一定の位置であり、このとき加算器23及び減算器24の出力及び割算器25の出力も一定となる。しかし図4に示すように保護面に欠陥となる平たい山形の突起がある場合には、この山形の位置で光の屈折角が変化し、PSD10への入射位置も変動する。通常このような欠陥によりPSD10の入射位置が変動する。図5(a)〜(d)は図2のa〜dの各部の波形を示すタイムチャートである。そして欠陥があれば図5(a)に示すように割算器25からの出力が変動する。このような変動は欠陥の形状に対応した時間幅を有しているため、光ディスクの回転速度に比べて十分高い周波数を持つ。従ってハイパスフィルタ26を通過して直流成分及び回転に伴う変動成分が除かれ、欠陥による交流成分のみとなる。そしてこの信号はコンパレータ30,31に設定される閾値Th1,Th2を越えるものとすると、図5(a)に示すように閾値Th1を越えたときコンパレータ30よりHレベルの出力、閾値Th2以下のときにコンパレータ31よりHレベルの出力が得られ、オア回路33より図5(b)に示す出力が得られる。オア回路33の出力はフリップフロップ34に入力され、図5(c)に示す信号が得られる。そしてトリガ信号としてマイクロコンピュータ29に入力される。A/D変換器28は一定のクロックのタイミングで入力されたA/D信号を常にA/D変換し、マイクロコンピュータ29に出力しているが、マイクロコンピュータ29ではこのフリップフロップ34からのトリガ信号の立上りの時点以後にA/D変換器28からの出力を取込み、その正及び負のピーク値を算出する。従ってマイクロコンピュータ29によってこのとき得られる表面欠陥のピーク値が保持される。このピーク値は正及び負の絶対値のより高いピーク値として検出される。 【0015】さてこのピーク値と表面欠陥の高さとの関係について、図4を用いて説明する。光ビームは光ディスク9の欠陥部分に入射すると、図4に示すように屈折する。ここで空気の屈折率をn1 、保護膜51の屈折率をn2 とし、欠陥の幅をd、欠陥の高さをH、PSD10により検出される反射光の移動距離をX、PSD10と光ディスク9との距離をLとすると、欠陥の高さHは次式で示される。 【数1】
この式より明らかなように、欠陥の高さHは欠陥の幅d及び移動距離Xに比例することとなる。 【0016】図6は表面欠陥の高さを直接検出することができる触針式による欠陥の高さHを横軸とし、これに対する欠陥の幅d、反射光の移動距離Xの積d・Xを縦軸として多数の欠陥のデータを示したグラフである。このように20μm以下の欠陥高さでは、式(1)に示される通り、触針式による欠陥高さHと乗算値dXとの測定値とがほぼ対応しており、乗算値dXに基づいて欠陥の高さHを検出することができる。 【0017】更に図7は触針式による欠陥の高さHに対する割算器25からの電圧出力を示すグラフである。本図より割算器25からの出力Xのみについても高さHと相関が高く、割算出力のみに基づいて欠陥の高さを検出することができることが示されている。これは実際に発生する欠陥はほぼ相似であることに基づくものと考えられる。このように割算出力が欠陥の高さHと高い相関関係を有することから、本実施の形態では割算出力のピーク値に一定の係数を乗じてそのまま欠陥の高さHとして算出するようにしている。 【0018】次に図8はマイクロコンピュータ29の概略の動作を示すフローチャートである。マイクロコンピュータ29はステップS1においてフリップフロップ34からのトリガ信号を待受けており、トリガ信号が得られる毎にステップS2においてA/D変換のピーク値を算出する。そしてステップS3においてピーク値に基づいて高さHi を検出する。そしてステップS4において欠陥の高さを判別する。例えば欠陥の高さHi を8μm,5μm,3μm,1μmで区分して、次のように4種類に分級する。 ■Hi が8μm以上のとき、Bh←Bh+1■Hi が8〜5μmのとき、Lh←Lh+1■Hi が5〜3μmのとき、Mh←Mh+1■Hi が3〜1μmのとき、Sh←Sh+1Bh,Lh,Mh,Shは夫々の範囲の高さの欠陥個数を示している。尚最小値1μmはコンパレータ30,31に設定される閾値Th1,Th2に対応しており、1μmを越える高さの信号のみからトリガ信号が得られるように閾値が設定されている。 【0019】こうして欠陥の高さを分級した後、ステップS5に進んでカウンタ37の欠陥幅のデータdi を取込む。そして欠陥幅のデータをステップS6において分級する。例えば欠陥の幅di を500μm,300μm,200μmで区分して、次のように4種類に分級する。 ■di が500μmm以上のとき、Bd←Bd+1■di が500〜300μmのとき、Ld←Ld+1■di が300〜200μmのとき、Md←Md+1■di が200μm以下のとき、Sd←Sd+1Bd,Ld,Md,Sdは夫々の範囲の幅の欠陥個数を示している。 【0020】そしてステップS7に進んで1枚の光ディスクについての検査が終了したかどうかを確認する。この検査が終了していなければステップS1に戻って同様の処理を繰り返し、トリガ信号があった場合に欠陥の高さ及び欠陥幅を上述のように分級して夫々の個数を検出する。ここで図5に示すように光ディスク9の内側から外側へ走査が進むと同一幅の欠陥であってもその幅は短くなる。従ってこの実施の形態ではクロック発生器36は光ディスクの半径方向への走査に応じたクロックとしている。このようにクロック自体の周期を短くすることにより走査速度に無関係に欠陥幅データを検出することができる。 【0021】そして1枚の光ディスクの検査が終了すると、ステップS8に進んで良否判別処理を行う。良否判別処理では、まず1枚の光ディスクについて分級された欠陥の高さの個数により要否を判別する。この要否判定はBh,Lh,Mh,Shについて夫々判定基準値となる個数を決めておき、以下のようにして算出する。 Bh:NG≧Bh判定基準値>OKLh:NG≧Lh判定基準値>OKMh:NG≧Mh判定基準値>OKSh:NG≧Sh判定基準値>OK例えばBh判定基準値を1とすると、8μmを越える欠陥が1つでもあれば不良品と判断することができる。又Lhの基準値を10、Mhの基準値を50、Shの基準値を100等と設定しておくことにより、高さが低い欠陥であってもその個数が多ければ不良品と判断することができる。 【0022】又欠陥幅判別についても同様にして1枚の光ディスクについて分級された幅の個数により良否を判別する。この良否判定はBd,Ld,Md,Sdについて夫々判定基準値となる個数を決めておき、以下のようにして算出する。 Bd:NG≧Bd判定基準値>OKLd:NG≧Ld判定基準値>OKMd:NG≧Md判定基準値>OKSd:NG≧Sd判定基準値>OK【0023】ここで用いた分級の閾値や判定の基準値については、操作部37から任意に設定できるものとする。こうすれば光ディスクの種類に応じて最適な閾値を設定し、光ディスクの良否を判別することができる。 【0024】尚本実施の形態では欠陥の高さと欠陥の幅とを同時に検出し、その双方に基づいて光ディスクの良否を判別するようにしているが、欠陥の高さのみに基づいて欠陥の良否を判別するようにしてもよい。この場合にはゲート回路35からカウンタ37までのブロックは不要となる。 【0025】尚本実施の形態では高さを検出するために位置検出素子からの加算値と減算値について割算処理をしているが、いずれか一方の出力と加算値とを割算して位置信号を得るようにしてもよい。又本実施の形態では位置検出素子として1次元のPSDを用いているが、PSDに限らず、例えば1次元のCCD等の種々の位置検出素子を用いることができる。 【0026】本実施の形態では、増幅器27からの出力を2つの閾値Th1,Th2で判別するようにしているが、欠陥の幅を検出しない場合には閾値Th1のみで正方向のピーク値を検出して欠陥の高さを検出することもできる。 【0027】更に本実施の形態では光ディスクを一定速度で回転させると共に、光ディスクを半径方向に移動させるようにしているが、光学系全体を半径方向に移動させて光ディスクの面を走査するようにしてもよい。 【0028】 【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項1の発明によれば、光ディスクの保護面についての欠陥の高さを容易に検出することができる。又請求項2の発明では、検出された欠陥の高さに基づいて光ディスクの良否を判別することができる。更に請求項3の発明では、検出された欠陥の高さと幅とに基づいて光ディスクの良否を判別することができる。このため書込処理等でヘッドが保護面に近接する場合にも、あらかじめ欠陥検査により所定の高さ以上の欠陥を持つ光ディスクを排除しておくことによって、誤動作を生じることなく光ディスクを使用することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000230685 【氏名又は名称】日本カノマックス株式会社
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| 【出願日】 |
平成10年7月2日(1998.7.2) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100084364 【弁理士】 【氏名又は名称】岡本 宜喜 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2000−18933(P2000−18933A) |
| 【公開日】 |
平成12年1月21日(2000.1.21) |
| 【出願番号】 |
特願平10−187858 |
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