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JPS63153456A - 光デイスクテストシステム - Google Patents

光デイスクテストシステム

Info

Publication number
JPS63153456A
JPS63153456A JP61302187A JP30218786A JPS63153456A JP S63153456 A JPS63153456 A JP S63153456A JP 61302187 A JP61302187 A JP 61302187A JP 30218786 A JP30218786 A JP 30218786A JP S63153456 A JPS63153456 A JP S63153456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
optical disc
amount
output
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61302187A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenta Mikuriya
健太 御厨
Akira Oya
彰 大矢
Minoru Nakagawara
実 中川原
Shoji Uehara
昇二 上原
Hideo Hirukawa
英男 蛭川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP61302187A priority Critical patent/JPS63153456A/ja
Priority to DE19873731861 priority patent/DE3731861A1/de
Priority to GB8722238A priority patent/GB2199137B/en
Priority to NL8702254A priority patent/NL8702254A/nl
Priority to US07/101,586 priority patent/US4850695A/en
Priority to FR8716656A priority patent/FR2608790B1/fr
Publication of JPS63153456A publication Critical patent/JPS63153456A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/002—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
    • G11B7/0037—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs
    • G11B7/00375—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs arrangements for detection of physical defects, e.g. of recording layer
    • G—PHYSICS
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
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    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/095—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble
    • G11B7/0956—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble to compensate for tilt, skew, warp or inclination of the disc, i.e. maintain the optical axis at right angles to the disc

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ４一 本発明は、光ディスクの機械特性を測定する光ディスク
テストシステムに関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、光ディスクの機械特性とは、振れや偏心など、
その形状に関するものであり、フォーカスやトラッキン
グのサーボが充分にかかるかどうかということに関連し
ている。フォーカスサーボに関しては、基板の厚みは取
残の関係から重要であり、振れ量とその高周波成分（加
速度）は制御性の面から重要である。また、トラッキン
グサーボに関しては、反りや偏心の値とともに、偏心加
速度（真円度）が重要な項目である。
第２０図は従来の光ディスクテストシステムの一例を示
す構成図である。図において、１は光ディスク、２は光
ディスク１を支持し、一定の速度で回転させるスピンド
ルモータ、光ディスク１に照射するレーザ光の焦点をそ
の案内溝に追従させるフォーカスサーボ機構およびトラ
ッキングサーボ機構を有するとともに、これらのサーボ
ー橋により駆動される集光レンズ３１の変位量を光学的
に検５一 出する変位検出器を有し、集光レンズ３１の変位量に比
例した出力信号を発生する測定ヘッド、４はこの測定ヘ
ッド３を光ディスク１の半径方向に移動させる送り機構
である。光ディスクテストシステムは基本的に再生装置
と同様の機能を有するもので、集光レンズ３Ｉには光デ
ィスク１における案内溝の位置（読取り状態）にレーザ
光を照射するように、フォーカス方向Ｆおよびトラッキ
ング方向Ｔのサーボが施されている。したがって、この
時の集光レンズ３１における２つの方向Ｆ，Ｔの変位量
を検出すれば、光ディスク１における振れおよび偏心な
どの大きさを測定することができる。
例えば、フォーカス方向Ｆの変位量に着目すれば、振れ
、振れ加速度、反りおよび板厚を測定することができ、
トラッキング方向Ｔの変位量に着目すれば、偏心および
偏心加速度（真円度）を測定することができる。また、
このような集光レンズ３１における変位量の検出には、
集光レンズ３１を変位させるレンズアクチュエータの駆
動電流を利用したり、差動トランスや容量式変位センサ
などが使用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のように駆動電流を利用して集光レ
ンズ３１の変位量を検出した場合には、レンズアクチュ
エータの周波数特性やヒステリシスおよび摩擦力の影響
を受け、集光レンズ３１の変位量を正確に検出すること
ができない。また、差動トランスや容量式変位センサな
どは、１次元の変位を検出する検出器であるので、集光
レンズ３１におけるフォーカス方向Ｆおよびトラッキン
グ方向Ｔの変位量を検出するためには、それぞれ独立し
た２つの検出器を使用しなければならない。さらに、フ
ォーカス方向Ｆおよびトラッキング方向Ｔのサーボ機構
には相互干渉があるので、この影響を除去するためには
、各検出器の出力を補正する必要がある。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、集光
レンズにおけるフォーカス方向およびトラッキング方向
の変位量を正確に検出し、光ディスクの機械特性を正確
に測定することのできる光ディスクテストシステムを簡
単な構成により実現することを目的としたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の光ディスクテストシステムは、光ディスクを支
持し一定の速度で回転させるスピンドルモータと、この
スピンドルモータの回転角に対応したパルス出力を発生
するエンコーダと、光ディスクに照射するレーザ光の焦
点をその案内溝に追従させるフォーカスサーボ機構およ
びトラッキングサーボ機構を有するとともにこれらのサ
ーボ機構により駆動される集光レンズの変位量を光学的
に検出する変位検出器を有し集光レンズの変位量に比例
した出力信号を発生する測定ヘッドと、この測定ヘッド
を光ディスクの半径方向に移動させる送り機構と、前記
スピンドルモータ、測定ヘッドにおけるフォーカスサー
ボ機構、トラッキングサーボ機構および送り機構の動作
を制御する制御回路と、前記測定ヘッドより発生された
出力信号を前記エンコーダより発生されたパルス出力に
応じたタイミングでアナログ・ディジタル変換するアナ
ログ・ディジタル変換器と、前記制御回路に指令を与え
るとともに前記アナログ・ディジタル変換器の出力を演
算して光ディスクの形状を求める計算機とを具備し、測
定ヘッドにおける集光レンズの変位量を光学式の変位検
出器により直接検出することを特徴としたものである。
〔作　用〕
このように、測定ヘッドにおける集光レンズの変位量を
光学式の変位検出器により直接検出するように構成する
と、集光レンズにおけるフォーカス方向およびトラッキ
ング方向の変位量を正確に検出し、光ディスクの機械特
性を正確に測定することのできる光ディスクテストシス
テムを簡単な構成により実現することができる。
〔実施例〕 第１図は本発明の光ディスクテストシステムの一実施例
を示す構成図である。図において、前記第２０図と同様
のものは同一符号を付して示す。２１はスピンドルモー
タ２の回転角に対応したパルス出力を発生するエンコー
ダである。測定ヘッド３は集光レンズ３１．レーザ光源
３２．レンズアクチュエータ３３．ビームスプリッタ３
４．λ／４板３５．受光素子３ｆ、変位検出器３７より
構成されており、受光素子３６により光デイスク１上の
焦点状態を検出し、フォーカスおよびトラッキングサー
ボ機構の帰還信号を得ているとともに、変位検出器３７
により集光レンズ３Ｉの変位量を検出し、集光レンズ３
１の変位量に比例した出力信号を発生している。変位検
出器３７は集光レンズ３１の変位量を光量変化に変換し
て検出する光学式の変位検出器である。５は受光素子３
Ｇの出力に応じてレンズアクチュエータ３３を駆動し、
フォーカスサーボ機構およびトラッキングサーボ機構を
動作させるとともに、スピンドルモータ２および送り機
構４の動作を制御する制御回路、６は測定ヘッド３より
発生された出力信号を受け、この信号をエンコーダ２１
より発生されたパルス出力に応じたタイミングでアナロ
グ・ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換と略記する）す
るアナログ・ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と
いう）、７は制御回路５に指令を与えるとともに、Ａ／
Ｄ変換器６の出力を演算して光ディスク１の形状を求め
る計算機である。このように構成された光ディスクテス
トシステムにおいては、計算機７の指令により各部の動
作シーケンスが選択され、所望の測定点における集光レ
ンズ３！の変位量が検出されるとともに、この変位量を
もとにして振れや偏心など、光ディスク１の各種の機械
特性が測定される。
第２図は本発明の光ディスクテストシステムに使用され
る変位検出器の一実施例を示す構成図である。図におい
て、前記第１図と同様のものは、同一符号を付して示す
。３７１は長方形の窓部３７２を有するとともに、集光
レンズ３１に固定された遮光板、３７３はこの遮光板３
７１に対してその窓部３７２の移動範囲より大きなスポ
ット径を有する平行光線を照射する光源、３７４は遮光
板３７１の窓部３７２を通過した光スポット３７５を受
け、その位置を検出する多分割センサである。ここでは
、４分割センサを例示する。また、遮光板３７１は集光
レンズ３１における２つの変位方向Ｆ、Ｔを含む平面上
に配置されており、集光レンズ３１の変位とともに、２
次元的に変位するものである。
したがって、集光レンズ３１がサーボ機構によりフォー
カス方向Ｆおよびトラッキング方向Ｔに変位させられる
と、遮光板３７１も同時にＦ、Ｔ方向に変位し、これに
応じて多分割センサ３７４における光スポット３７５の
入射位置が移動することになる。
ここで、多分割センサ（４分割センサ）３７４は、４象
限に分割された受光面（ａ　”　ｄ　）を有し、各象限
に入射する光の光量に比例した出力信号Ｓｌ〜Ｓｄを発
生するものであるので、遮光板３７１の変位に応じて光
スポット３７５の入射位置が変化すると、その４つの出
力信号５ｌ−５ｄの大きさくバランス）が変化し、これ
らの出力信号５ｅ−５ｄを演算処理することにより、遮
光板３７１すなわち集光レンズ３１における２方向Ｆ、
Ｔの変位量を同時に求めることができる。
すなわち、集光レンズ３１におけるフォーカス方向Ｆの
変位量Ｖｆは、 Ｖｆ＝　Ｓｓ＋　Ｓｂ−Ｓｃ−Ｓｄ となり、同様に、トラッキング方向Ｔの変位量Ｖｔは、 Ｖｔ＝　ＳＮ−Ｓｂ　−Ｓｃ＋　Ｓｄ となる。
また、第３図は多分割センサ３７４上における光スポッ
ト３７５の入射状態を示すものである。図に示されるよ
うに、多分割センサ３７４に入射する光スポット３７５
は長方形をしているので、各象限の受光面ａ　＝　ｄに
入射する光スポット３７５の光量（面積）は、遮光板３
７１の変位量に比例したものとなり、高いリニアリティ
を得ることができる。
なお、光スポット３７５（窓部３７２）の形状を長方形
としているのは、各変位方向Ｆ、Ｔに対して、感度を異
ならせるためであり、例えば、Ｔ方向と直交する辺を長
くすれば、Ｔ方向の変位に対する感度をより高くするこ
とができる。したがって、光スポット３７５（窓部３７
２）の形状を正方形とすれば、Ｆ、Ｔ方向の感度を等し
くすることができる。
このように、集光レンズ３１に遮光板３７１　を固定し
、この遮光板３７１の動きを多分割センサ３７４により
検出するようにすると、集光レンズ３１における２方向
の変位をそのまま遮光板３７１の２次元的な動きに変換
することができ、集光レンズ３１の変位量すなわち光デ
ィスク１における偏心および振れなどの大きさを１つの
検出器（多分割センサ３７４）により正確に測定するこ
とができる。また、フォーカス方向Ｆおよびトラッキン
グ方向Ｔの変位量を同時に測定しているので、２つのサ
ーボ機構の相互干渉による影響を除去することができる
。
なお、上記の説明において、遮光板３７１　における窓
部３７２の各辺、および多分割センサ３７４における受
光面ａ　−ｄの分割軸は、集光レンズ３１（遮光板３７
１）の変位方向Ｆ、Ｔに対して、それぞれ平行となって
おり、この状態が最も望ましいが、各素子の取付は誤差
などによりこの関係がくずれ、測定誤差を生じるような
場合には、演算回路などにおいて誤差分の補正が行なわ
れる。
また、第４図は第２図に示す変位検出器の他の実施例を
示す構成図である。図に示す装置は、多分割センサにお
ける各受光面からの出力信号の総和を検出するとともに
、これが常に一定の値となるように前記光源の発光量を
制御し、光の強度分布によるリニアリティの低下を補償
するとともに、経年変化によるスパン変化を生じること
のない変位検出器を実現したものである。図において、
３７３１は光源３７３を駆動する光源駆動回路、３７６
は多分割センサ３７４における各受光面の受光光量を電
気信号Ｓ鳳、　Ｓｂに変換する光電変換回路、３７７は
光電変換回路３７６の出力信号Ｓｔ、　Ｓｂを演算して
、遮光板３７１の変位量に対応した出力ＳＰを発生する
測定回路、３７８は出力信号Ｓ１．　Ｓｂの総和を求め
る加算回路、３７９は加算回路３７ｇの出力Ｓｓを一定
の基準レベルＶｓと比較し、その差信号Ｓｆを光源駆動
回路３７３１に帰還する差動増幅器である。なお、ここ
では簡略化のために、遮光板３７１は１軸方向にのみ動
くものとし、多分割センサ３７４は２分割のものを例示
している。
このように構成された変位検出器においては、前記した
ように、集光レンズ３Ｉの変位に応じて遮光板３７１が
変位すると、多分割センサ３７４における入射光量のバ
ランスが変化するので、２つの光電変換回路３７６にお
ける出力信号Ｓ＊、　Ｓｂに差を生じる。この出力信号
Ｓ楓、　Ｓｂの差は遮光板３７１の変位量に比例してい
るので、測定回路３７７からは遮光板３７１すなわち集
光レンズ３１の変位量に応じた出力ＳＰが得られる。ま
た、加算回路３７８および差動増幅器３７！は、多分割
センサ３７４における各受光面からの出力信号Ｓｌ、　
Ｓｂの総和を検出して、これが常に一定の値となるよう
に光源３７３の発光量を制御する帰還回路を構成してい
る。このため、光源３７３の出射光に強度分布があり、
遮光板３７１の変位に応じて、多分割センサ３７４への
入射光量が変化した場合には、この入射光量が一定とな
るように光源３７３の発光量が調節される。
ここで、帰還回路の働きについて説明する。第５図は多
分割センサ３７４における入射光量の変化を示した図で
ある。まず、第５図（ａ）に示す如く、光の強度分布Ｐ
が遮光板３７１の移動方向Ｘに対して均一な場合には、
多分割センサ３７４の各受光面に入射する光スポットの
面積を５１．　Ｓ２とすると、各受光面への入射光量は
この面積５１．３２に比例するので、測定回路３７７か
ら得られる出力信号Ｓｐは遮光板３７１の変位量に比例
したものとなる。
しかしながら、第５図（ｂ）に示す如く、強度分布Ｐが
均一でない場合には、多分割センサ３７４の出力（Ｓ＊
、　Ｓｈ）は曲線Ｐより下の面積に比例することになる
ので、遮光板３７１が変位しても、その差は変位量に比
例せず、Ｓ３の面積に応じた非直線誤差を有するように
なる。
そこで、多分割センサ３７４における各受光面からの出
力信号Ｓｔ、　Ｓｂの総和Ｓｓが一定の値となるように
帰還を施すと、強度分布Ｐは第５図（Ｑ）の如く変化し
、Ｓ３の面積を小さくするように動作する。このため、
測定回路３７７の出力ＳＰは遮光板３７１の変位量に比
例した値に近づき、光の強度分布にかかわらず高すリニ
アリティを持ったものとなる。
例えば、強度分布Ｐを ＝１７− Ｐ”−１１，１ｘ”＋１ で近似できるものとすると、そのリニアリティはほぼ４
３％の割合で改善される。
また、このように帰還を施しておくと、光源３７３の経
年変化により発光効率などが低下した場合にも、発光量
を一定に維持することができ、測定スパンが変化してし
まうことがない。
以下、各測定項目について、その測定原理および測定動
作を説明する。
振れは、集光レンズ３１におけるフォーカス方向の変位
量から測定され、この振れ量を２回微分またはフーリエ
変換して周波数軸に展開し、振れ加速度が求められる。
また、反りは測定点の周囲４か所の振れから傾きを計算
する。
偏心は、光ディスク１の案内溝の中心とスピンドルモー
タ２の回転中心との差であり、集光レンズ３１における
トラッキング方向の変位量から測定される。この偏心量
を２回微分またはフーリエ変換して周波数軸に展開し、
偏心加速度が求められる。また、真円度は偏心側定僅の
内接円と外接円との差として求められる。
第６図は振れおよび偏心などの測定系の一実施例を示す
構成図である。図に示す装置は、光ディスク１の案内溝
にフォーカスおよびトラッキングのサーボをかけ、振れ
および偏心などを測定する際に、光ディスク１を定格回
転速度より低い回転数で回転させながら測定を行なうと
ともに、この時のＡ／Ｄ変換器６の出力をその回転速度
に比例した周波数のパルス信号に従って一時記憶し、ア
ナログ的な信号処理が必要となった時には、定格回転速
度に比例した周波数のパルス信号に従ってそのデータを
読み出し、これをディジタル・アナログ変換（以下、Ｄ
／Ａ変換と略記する）するようにしたものである。
このように、光ディスク１を低速で回転させると、光デ
ィスク１の特性（振れ加速度など）が通常のサーボ機構
では追従できないほどに悪いものであった場合にも、サ
ーボ機構を追従させることができ、その特性を測定する
ことができる。なお、回転数を低くした場合にも、エン
コーダ２Ｉの出力は光ディスク１の回転角に比例してお
り、その出力（測定点）と測定出力との対応は変化しな
いので、計算機７における測定データの演算処理には何
ら問題はない。
図において、２２はスピンドルモータ２の回転速度を切
り換える切換えスイッチ、８１はシフトレジスタ、８２
は定格回転速度に比例した周波数のパルス信号を発生す
る発振器、８３は第２の切換えスイッチ、８４は補正演
算ブロック、８５はディジタル・アナログ変換器（以下
、Ｄ／Ａ変換器という）、８６は例えばスペクトラムア
ナライザの如きアナログ測定器である。
まず、測定状態において、エンコーダ２１のパルス出力
に応じたタイミングでＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換器６
の出力信号は、計算機７に入力されるとともに、エンコ
ーダ２１のパルス出力をクロックとしてシフトレジスタ
８１に読み込まれる。ここで、振れ等に対応した測定信
号をアナログ的に信号処理する場合には、シフトレジス
タ８１に記憶されたデータを発振器８２の出力パルス信
号をクロックとじて読み出し、補正演算ブロック８４に
入力する。補正演算ブロック８４は測定ヘッド３の振れ
方向の位置誤差、光デイスク取付はヘッドの傾き誤差、
光ディスク１の回転に伴う変形などの補正を行なうもの
である。したがって、この補正出力をＤ／Ａ変換してア
ナログ測定器８６に供給すれば、光ディスク１を定格回
転速度で回転させた時と等しい時間軸を持った測定信号
を得ることができ、アナログ的な周波数分析等を行なう
ことができる。
第７図は反りの測定原理を示す構成図である。
図において、？＋１は測定ヘッド３（変位検出器３７）
により得られた振れδに対応した測定信号ＶＤを、エン
コーダ２１の出力パルスにより求められる回転角φおよ
び測定ヘッド３における光ディスク１の回転中心０から
の距離ｒよりなる測定点の情報とともに記憶する記憶装
置、７１２は記憶装置７１１　に記憶された測定情報δ
、φ、ｒを用いて光ディスク１の反り、即ち勾配を演算
する反り演算手段である。なお、これらは計算機７の中
にある機能である。
第８図および第９図は演算手段７１２の動作を説明する
ために、光ディスク１の幾何学的形状をあられした説明
図である。光デイスク１上に格子状の点Ｐ　（ｒ、、φ
、）が想定されており、半径方向にｒ、、　ｒ２＊　”
’ｔ　ｒｌ−１ｙ　ｒｌｙ　ｒｌ＋Ｉ＋　”’が・回転
方向にφ直、φ２．“°“ツφＪ−ＩＴφＪ＋φＪ＋Ｉ
　１　”’が割りあてられている。
格子状の点ｐ（ｒｌ、φ、）に対応して、振れδ（ｒｌ
、φ、）が光ディスク１の回転および測定ヘッド３の移
動と共に測定され、記憶装置７＋１に送られる。次に、
反り演算手段７１２によって、各点Ｐ（１，φ、）にお
ける反りθを求める。反りθは半径方向θ３と回転角方
向θ、とに分解されて、次式により求めている。
更に、その絶対値１０１は次式で求められる。
１Ｏ（ｒ、、φ１）１−　ＯＲ”（ｒｌｌφ、）十〇ｃ
１２（ｒｌ　ｌφｈ）　　　（３）なお、反りを求める
にあたり、各格子点ｐ　（’＋＋φ、）における振れδ
　（ｒｌ、φＪ）を直接用いるのではなく、測定におけ
る誤差の影響を小さくするために、点ｐ　（ｒｌ、φ、
）の周囲の点に最も適合する曲面の方程式を求めて行な
ってもよい。
さて、上記のようにして振れ等を測定する場合には、光
ディスク１を支持するスピンドルモータ２の垂直軸誤差
を補正する必要がある。
第１８図はスピンドルモータ２における垂直軸誤差を補
正する補正方法の一実施例を示す構成図である。図にお
いて、９１はエンコーダ２１より出力されたパルス信号
を空間的に同時に存在する状態で表現するスタティサイ
ザ、９２は光ディスク１の垂直軸誤差に対応する信号を
、スタティサイザ９１が記憶する光ディスク１の回転角
φに応じて出力する誤差消去回路、９３は測定ヘッド３
の出力ｖ１と誤差消去回路９２の出力■２との差をとる
差動増幅器である。
第１１図は第１０図の装置の動作説明図である。垂直軸
誤差θによる振れ誤差δ、（φ）は（４）式で与えられ
る。
δ、（φ）　＝　ｕ　ｓｉｎ　ｎ　（φ＋φ、）　　　
　　（４）ここに、φは光ディスク１の回転角［ｄｅｇ
］　、ｒは測定ヘッド３から回転中心までの距離、ρは
度をラジアンに変換するための数値で、５７．２９６［
ｄｅｇ／ｒ＊ｄ］　、φ１はエンコーダ２１のスタート
位置と垂直軸の傾き角とのなす角度との差による位相角
である。
次に、光ディスク１の振れδ。（φ）を最初の取付状態
を基準とする角度を用いてフーリエ係数で表すす。
δＤ（φ）＝Σδ、５ｉｎｎ（φ＋φ、　）　　　　　
　　（５）ｎ＝Ｉ すると、測定ヘッド３の出力ｖ１は、第１１図（１）で
示すような信号で、次式で与えられる。
ｖＢφ）＝δＤ（φ）＋δバφ）（６）そこで、誤差消
去回路９２から、第１１図（ｂ）に示すような信号で、
次式で与えられるものを出力する。
Ｖ２（φ）＝δ、（φ）＝Ｒ１−１！Ｉｎ（φ＋φ、）
　　（７）ρ 差動増幅器９３で（６）式および（７）式の信号の差を
とると、第１１図（Ｃ）に示すように、求めるべき光デ
ィスク１の振れδＤ（φ）を得ることができる。
なお、誤差消去回路９２に不可欠の垂直度誤差θと、そ
のターンテーブル上での方向φ１は、基準となる平面度
のよい回転面を有する基準ディスクを用いて測定される
。
第１２図は垂直軸誤差の補正方法の他の実施例を示す構
成図である。図において、誤差消去回路９２の出力は測
定ヘッド３に内蔵された焦点位置調整装置（レンズアク
チュエータ３３）に接続されている。
垂直軸誤差δｔ（φ）に対応する信号が焦点位置調整装
置に導入されるので、測定ヘッド３の出力からは垂直軸
誤差の影響が除かれる。
また、光ディスク１の全面を走査する場合には、特定の
距離Ｒで垂直軸誤差δＩ（φ）を求め、次に測定ヘッド
３の距離ｒに比例して垂直軸誤差δＩ（φ）・（ｒ／Ｒ
）に相当する信号を誤差消去回路９２から出力するよう
にしても良い。
板厚は、光ディスク１の表面および裏面（記録膜面）に
順次フォーカスサーボなかけ、この時の変位量出力の差
から測定される。ここでは、集光レンズ３１の可動範囲
±１ｍ内で確実に測定が行なえるように、フォーカスサ
ーボの光学系に表面用のフォーカス誤差検出系を付加し
ている。
第１３図は板厚測定における測定原理の一実施例を示す
構成図である。図において、３４１はハーフミラ−１３
６１は前記した受光素子３６などよりなる第１の合焦状
態検出器、３６２は第２の合焦状態検出器、３６３は第
１および第２の合焦状態検出器３６１　、３６２の出力
を選択的に制御回路５（サーボアンプ）に供給する切換
えスイッチである。第１の合焦状態検出器３６１は光デ
ィスク１における記録膜面上に焦点が合った時に、その
出力が零となるように構成されている。また、第２の合
焦状態検出器３６２は、第１４図に示すように、屈折率
ｎｏおよび厚さｔ。が既知の光ディスク１゜を使用して
、その記録膜面上に焦点を合わせた状態において、透明
ディスク側表面からの反射光のみに感度を持ち、その出
力が零となるように構成されている。したがって、第１
および第２の合焦状態検出器３６１゜３６２におけるこ
の時の感度特性は第１５図の如く表わされる。すなわち
、記録膜面上に焦点を合わせた合焦位置Ｐ１において、
第１および第２の合焦状態検出器３６１　、３６２の出
力が共に零となっており、この点を中心にフォーカス誤
差が発生されている。
さて、上記のように構成された板厚測定系において、屈
折率ｎ、厚さｔの光ディスク１を測定したとすると、そ
の測定動作は次の通りである。まず、切換えスイッチ３
６３を第１の合焦状態検出器３６１側に接続し、第１の
合焦状態検出器３Ｇ＋の出力を利用して、第口図に示す
如く、光ディスク１の記録膜面上に焦点を合わせる。こ
の時、光ディスク１における屈折率ｎおよび厚さｔが前
記した光ディスク１゜の屈折率ｎ、および厚さｔｏと異
っていた場合には、第１の合焦状態検出器３６１におけ
る出力（フォーカス誤差）が零であっても、第２の合焦
状態検出器３６２の出力は零とはならない。この様子を
第１７図に示す。第１６図および第１７図において、Ｐ
ｌが記録膜面上に焦点な合すせた場合の合焦位置である
。
そこで、次に、切換えスイッチ３６３を第２の合焦状態
検出器３６２側に切り換え、第２の合焦状態検出器３６
２の出力が零となるように、集光レンズ３１の位置を変
位させる。第２の合焦状態検出器３６２の出力が零とな
る位置（合焦位置）をＰ２とする。
この時の集光レンズ３１の変位量を又とすると、光ディ
スク１の厚さｔは ｔ　＝　（ｔｏ／　ｎ、＋　ｘ）　ｎ　＝ｔ、ｏｎ／　
ｎａ＋　ｘ　ＩＩｎとして求められる。ここで、この時
の変位量又は、ｎ　”ｒ　ＩＩ　ｅ　ｇ　ｔ”ｒ　Ｌ　
ｅとすれば、光ディスク１の厚さｔに比べて非常に小さ
な値となるので、小さなストロークの集光レンズ３Ｉお
よび変位検出器３７により光ディスク１の厚さｔを測定
することができる。
また、必要とするストロークが小さいので、集光レンズ
３Ｉのアクチュエータや変位検出器３７を、制御性の最
も良い中立点付近で使用することができる。
このように、本発明の光ディスクテストシステムにおい
ては、測定ヘッド３における集光レンズ３１の変位量を
光学式の変位検出器３７により直接検出するようにして
いるので、集光レンズ３１におけるフォーカス方向およ
びトラッキング方向の変位量を正確に検出し、光ディス
クの機械特性を正確に測定することのできる光ディスク
テストシステムを簡単な構成により実現することができ
る。
次に、本発明の光ディスクテストシステムにおける保護
装置について説明する。
第１８図は例えば、変位検出器３７を校正する校正時に
おいて、送り機構４の誤動作などにより校正器具等が破
損してしまうことを防止する保護機構の一実施例を示す
構成図である。図において、１０は変位検出器３７の校
正のために送り機構４上にセットされた校正用器具であ
る。校正用器具ＩＯは、例えば測定ヘッド３上に位置決
めされるディスク片を有しており、このディスク片を任
意に上下させるとともに、この時のディスク片の変位量
をスケールで測定し、変位検出器３７を校正するもので
ある。旧は送り機構４における駆動モータ、４２は制御
回路５からの指令等により駆動モータ４１を駆動する駆
動回路、４３は例えばマイクロスイッチや近接スイッチ
などよりなり、送り機構４上に校正用器具１０がセット
されたことを検出する検出器、４４は駆動回路４２の一
部に挿入され、検出器４３の検出出力に応じて駆動回路
４２を遮新するスイッチである。なお、このスイッチ４
４は検出器４３の接点出力を利用することも可能である
。また、スイッチ４４の挿入位置は駆動回路４２の入力
側に限らず、駆動モータ４１の電力ライン側であっても
よい。
このように構成した保護機構においては、送り機構４上
に校正用器具ＩＯがセットされた状態では、スイッチ４
４は常にオフとなり、駆動回路４２は遮新されているの
で、装置の故障や誤動作などの原因により、送り機構４
の駆動指令が発生された場合にも、駆動モータ４Ｉに駆
動信号（電力）が印加されることはなく、送り機構４の
誤動作を防止することができる。したがって、送り機構
４の誤動作により校正用器具１ａがスピンドルモータ２
などに衝突してしまうことはなくなり、校正用器具ＩＯ
などを確実に保護することができる。
第１９図は送り機構４におけるスライド部の移動範囲を
制限し、送り機構４に搭載された測定ヘッド３などが周
囲のスピンドルモータ２などと衝突して破損してしまう
ことを防止するリミッタ機構の一実施例を示す構成図で
ある。図において、４５は送り機構４における固定部、
４Ｉｉはスライド部である。スライド部４Ｉには測定ヘ
ッド３などが取り付けられており、そのスライドに伴っ
て、レーザ光の照射位置（ｉｌ定位Ｒ）を光ディスク１
の半径方向に移動させる。また、４７．４８は例えばマ
イクロスイッチや近接スイッチなどよりなり、スライド
部４６における端部４６１の通過を検出する検出器であ
る。
このように構成されたリミッタ機構においては、検出器
４７の出力に応じてスライド部４６の移動速度を減速し
、検出器４８の出力によりスライド部４６を停止させる
。このため、制限位置近傍に達するまでのスライド部４
６の移動速度を早くすることができるとともに、スライ
ド部４６を少ない行き過ぎ量で確実に停止させることが
できる。したがって、スライド部４６に搭載された測定
ヘッド３などを破損から確実に保護することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の光ディスクテストシステ
ムでは、光ディスクを支持し一定の速度で回転させるス
ピンドルモータと、このスピンドルモータの回転角に対
応したパルス出力を発生するエンコーダと、光ディスク
に照射するレーザ光の焦点をその案内溝に追従させるフ
ォーカスサーボ機構およびトラッキングサーボ機構を有
するとともにこれらのサーボ機構により駆動される集光
レンズの変位量を光学的に検出する変位検出器を有し集
光レンズの変位量に比例した出力信号を発生する測定ヘ
ッドと、この測定ヘッドを光ディスクの半径方向に移動
させる送り機構と、前記スピンドルモータ、測定ヘッド
におけるフォーカスサーボ機構、トラッキングサーボ機
構および送り機構の動作を制御する制御回路と、前記測
定ヘッドより発生された出力信号を前記エンコーダより
発生されたパルス出力に応じたタイミングでアナログ・
ディジタル変換するアナログ・ディジタル変換器と、前
記制御回路に指令を与えるとともに前記アナログ・ディ
ジタル変換器の出方を演算して光ディスクの形状を求め
る計算機とを具備するようにしているので、集光レンズ
におけるフォーカス方向およびトラッキング方向の変位
量を正確に検出し、光ディスクの機械特性を正確に測定
することのできる光ディスクテストシステムを簡単な構
成により実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の光ディスクテストシステムの一実施例
を示す構成図、第２図は本発明の光ディスクテストシス
テムに使用される変位検出器３７の一実施例を示す構成
図、第３図は第２図の装置において多分割センサ３７４
上における光スポット３７５の入射状態を示す図、第４
図は第２図に示す変位検出器３７の他の実施例を示す構
成図、第５図は第４図の装置において多分割センサ３７
４における入射光量の変化を示した図、第６図は振れお
よび偏心などの測定系の一実施例を示す構成図、第７図
は反りの測定原理を示す構成図、第８図および第９図は
第７図の装置において反りの演算動作を説明するために
光ディスク１の幾何学的形状をあられした説明図、第１
０図はスピンドルモータ２における垂直軸誤差を補正す
る補正方法の一実施例を示す構成図、第１１図はその動
作説明図、第１２図は垂直軸誤差の補正方法の他の実施
例を示す構成図、第１３図は板厚測定における測定原理
の一実施例を示す構成図、第１４図〜第１７図は第１３
図の装置における測定動作を示す説明図、第１図は送り
機構における校正動作時の保護機構の一実施例を示す構
成図、第ｆｉ１図は送り機構におけるスライド部のリミ
ッタ機構の一実施例を示す構成図、第２０図は従来の光
ディスクテストシステムの一例を示す構成図である。 １・・・・・・光ディスク、２・・・・・・スピンドル
モータ、２Ｉ・・・・・・エンコーダ、３・・・・・・
測定ヘッド、３７・・・・・・変位検出器、４・・・・
・・送り機構、５・・・・・・制御回路、６・・・・・
・Ａ／Ｄ変換器、７・・・・・・計算機、１０・・・・
・・校正用器具。 篤１図 第２図 篤３図 馨１黒’ｆ４−Ｊ’乙

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光ディスクを支持し一定の速度で回転させるスピ
    ンドルモータと、このスピンドルモータの回転角に対応
    したパルス出力を発生するエンコーダと、光ディスクに
    照射するレーザ光の焦点をその案内溝に追従させるフォ
    ーカスサーボ機構およびトラッキングサーボ機構を有す
    るとともにこれらのサーボ機構により駆動される集光レ
    ンズの変位量を光学的に検出する変位検出器を有し集光
    レンズの変位量に比例した出力信号を発生する測定ヘッ
    ドと、この測定ヘッドを光ディスクの半径方向に移動さ
    せる送り機構と、前記スピンドルモータ、測定ヘッドに
    おけるフォーカスサーボ機構、トラッキングサーボ機構
    および送り機構の動作を制御する制御回路と、前記測定
    ヘッドより発生された出力信号を前記エンコーダより発
    生されたパルス出力に応じたタイミングでアナログ・デ
    ィジタル変換するアナログ・ディジタル変換器と、前記
    制御回路に指令を与えるとともに前記アナログ・ディジ
    タル変換器の出力を演算して光ディスクの形状を求める
    計算機とを具備してなる光ディスクテストシステム。
  2. （２）前記測定ヘッドは、長方形の窓部を有し前記集光
    レンズにおけるフォーカス方向およびトラッキング方向
    を含む平面上に配置されるとともにこの集光レンズに固
    定された遮光板と、この遮光板に対して前記窓部の移動
    範囲より大きなスポット径を有する平行光線を照射する
    光源と、前記遮光板の窓部を通過した光を検出する多分
    割センサとを具備し、前記多分割センサの出力信号を利
    用して前記集光レンズの変位量を検出するようにした変
    位検出器を有してなる前記特許請求の範囲第１項記載の
    光ディスクテストシステム。
  3. （３）前記変位検出器は、前記多分割センサにおける各
    受光面からの出力信号の総和を検出してこれが常に一定
    の値となるように前記光源の発光量を制御する帰還回路
    を具備してなる前記特許請求の範囲第２項記載の光ディ
    スクテストシステム。
  4. （４）前記制御回路は、前記スピンドルモータを定格回
    転速度より低い回転速度で回転させる手段を有してなる
    前記特許請求の範囲第１項記載の光ディスクテストシス
    テム。
  5. （５）前記計算機は、前記光ディスクの振れ量に対応し
    た測定ヘッドの出力信号をその測定点のデータと共に記
    憶する記憶装置を有し、この記憶装置に記憶された光デ
    ィスクの振れ量から反りを演算することを特徴とする前
    記特許請求の範囲第１項記載の光ディスクテストシステ
    ム。
  6. （６）前記制御回路は、基準ディスクを使用して予め測
    定したスピンドルモータの垂直軸誤差に対応した信号を
    前記エンコーダのパルス出力に応じて発生する誤差消去
    回路を有し、この誤差消去回路の出力により前記測定ヘ
    ッドの出力信号を補正するようにしてなる前記特許請求
    の範囲第１項記載の光ディスクテストシステム。
  7. （７）前記測定ヘッドは、光ディスクの記録膜面上に焦
    点が合っているか否かを検出する第１の合焦状態検出器
    と、この第１の合焦状態検出器と共通の反射光を受ける
    第２の合焦状態検出器と、板厚測定時に前記第１および
    第２の合焦状態検出器の出力を選択的に前記制御回路に
    帰還する切換えスイッチとを具備するとともに、前記第
    ２の合焦状態検出器を屈折率および厚さが既知の光ディ
    スクの記録膜面上に焦点を合わせた状態においてこの光
    ディスクにおける透明ディスク側表面からの反射光のみ
    に感度を持ちその出力が零となるように構成してなる前
    記特許請求の範囲第１項記載の光ディスクテストシステ
    ム。
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