(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円の半径方向よりも、前記半径方向に対して直行するトラック方向に沿って密に配置された複数のデータマークを有する記録媒体の観察像を取得する工程と、
前記観察像における画素の輝度分布を用いて、前記データマークの画素が形成されている部分を示すデータマーク領域、及び前記データマークの画素が形成されていない部分を示す非データマーク領域を検出する領域検出工程と、
２次元空間における前記データマーク領域のそれぞれの２次元位置を求める工程と、
前記２次元位置のそれぞれを、ハフ変換によってハフ空間に投票して、前記ハフ空間において最も投票数の多い位置を最大投票位置として求める工程と、
前記最大投票位置を用いて、前記２次元座標空間において前記最大投票位置に対応する線分を求める工程と、
前記最大投票位置を用いて、前記２次元座標空間における前記線分と前記観察像の行方向との角度であり、且つ前記最大投票位置に対応する前記角度を求める工程と、
前記トラック方向と前記行方向とが平行となるように前記角度分だけ前記線分を回転させる工程と、
回転させられた前記線分に沿う行毎、及び前記線分に対して直交する方向に沿う列毎に、画素値のそれぞれの累積値を求める工程と、
前記行及び前記列の少なくとも一方のそれぞれにおける前記累積値が所定値以上変化している部分を、前記データマークのエッジ部分として検出する工程と
を有することを特徴とするエッジ部分検出方法。
【請求項２】
データマークのそれぞれの中心点は、円のトラック方向に沿う円弧上に配置され、前記トラック方向に対して直行する半径方向に沿うデータマークのそれぞれのうちのいずれかの中心点は、前記データマークを通る前記半径方向の半径線に対して前記半径方向にずれて配置されており、
前記データマークのそれぞれを有する記録媒体の観察像を取得する工程と、
前記観察像における画素の輝度分布を用いて、前記データマークの画素が形成されている部分を示すデータマーク領域、及び前記データマークの画素が形成されていない部分を示す非データマーク領域を検出する領域検出工程と、
２次元空間における前記データマーク領域のそれぞれの２次元位置を求める工程と、
前記２次元位置のそれぞれを、ハフ変換によってハフ空間に投票して、前記ハフ空間において最も投票数の多い位置を最大投票位置として求める工程と、
前記最大投票位置を用いて、前記２次元座標空間において前記最大投票位置に対応する線分を求める工程と、
前記最大投票位置を用いて、前記２次元座標空間における前記線分と前記観察像の行方向との角度であり、且つ前記最大投票位置に対応する前記角度を求める工程と、
前記トラック方向と前記行方向とが平行となるように前記角度分だけ前記線分を回転させる工程と、
回転させられた前記線分に対して直交する方向に沿う列毎に、画素値のそれぞれの累積値を求める工程と、
前記列のそれぞれにおける前記累積値が所定値以上変化している部分を、前記データマーク領域のエッジ部分として検出する工程と
を有することを特徴とするエッジ部分検出方法。
【請求項３】
前記半径線は、第１半径線及び第２半径線を有し、
前記第１半径線は、最小又は最大のデータマークの中心を通り、前記第２半径線は、前記第１半径線に対して前記トラック方向に所定間隔毎に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のエッジ部分検出方法。
【請求項４】
検出された前記エッジ部分を構成する前記データマーク領域が内接する矩形領域を求める工程と、
前記矩形領域の幅と長さとを求める工程と
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のエッジ部分検出方法。
【請求項５】
前記観察像における所定領域毎に閾値が設定されており、
前記領域検出工程では、前記所定領域における画素の輝度のそれぞれが前記閾値以上であるか否かを算出することにより、前記データマーク領域及び前記非データマーク領域を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のエッジ部分検出方法。
【請求項６】
前記領域検出工程では、
前記データマーク領域と該データマーク領域に隣接する他のデータマーク領域との中点を求める工程と、
前記中点によって囲まれる領域を前記所定領域として決定する工程と
を有することを特徴とする請求項５に記載のエッジ部分検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
CD、DVD、ハードディスク等の記録媒体及びその原盤、スタンパ等の検査方法に関わり、データマークの観察像から、自動的にデータマークの形状を計測する検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子間力顕微鏡(ＡＦＭ)や、走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)によって得られたデータマークの形状を計測する場合、観察像のデータマーク上に手動でカーソルをあわせることで幅や長さといったパラメータの測定を行っていた。また、コンピュータを用いて自動的に計測する方法も開発されている。自動計測においては、コンピュータにデータマークを自動認識させる必要がある。自動認識方法は、たとえば、クラスタリング法、パターンマッチング方などがある。
【０００３】
クラスタリング法においては、観察像内の対称となる形状の特徴量を計測し、特徴空間においてある範囲内にあるものを同種の形状とする方法である。図１２は、特徴量を幅と長さとした特徴空間を表している。黒点一つ一つが観察像内の形状を表している。
【０００４】
たとえば、観察像内にある形状がほぼ相似であれば、特徴空間におけるプロットはa)のようになる。このとき、領域１２０１内にあるものを同種の形状とする。
【０００５】
また、光ディスクのピットのように、幅は変化せず、長さのみが変化する場合は、特徴空間におけるプロットはb)のようになる。このとき、領域１２０２にあるものをピットと見なす。
【０００６】
パターンマッチング法においては、参照パターンを用意して、参照パターンと観察像との相関関数を求め相互相関関数の値の大きいところに参照パターンと同形状のパターンがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、観察像から手動で測定する場合、測定者や、測定者の状態によって測定値がばらつくため測定誤差が大きくなるといった課題がある。
【０００８】
自動認識を行う場合でも、クラスタリング法においては、認識しようとする形状の特徴をもっともよく表すパラメータを選ばなければ、正しくクラスタリングすることはできず、正確な認識を行うことができない。また、クラスタの領域をどこまでにするのか決定が困難である。
【０００９】
パターンマッチング法においても、相互相関関数の値の範囲や参照パターンによって認識の精度が変わる。また、観察像の画像解像度が高い場合、画素数が多く計算時間が長くなってしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明は、顕微鏡等の観察装置によって得られた、記録媒体上に形成されたデータマークの観察像からデータマークの形状を検査する方法において、コンピュータの記憶装置に観察像を読み込む段階と、記憶装置に読み込まれた、データマークの観察像からデータマークを認識する段階と、認識されたデータマークの形状を検査する段階からなることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、データマークを認識する段階が、閾値を設定する段階と閾値に基づいて観察像のデータマーク領域と、非データマーク領域のうち一方が０、もう一方が非０となるように二値化する段階と、二値化像を構成する画素の値を列および行毎の少なくとも一方の和を求める段階と、列もしくは行毎の和が０から非０へ変化する位置と、非０から０へ変化する位置を検出する段階からなることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、行の和が０から非０および非０から０へ変化する位置を検出する段階において、位置の検出が、行の和の列方向への変化の微分値が極大および極小となる位置を検出することによってなされることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、列の和が０から非０および非０から０へ変化する位置を検出する段階において、位置の検出が、列の和の行方向への変化の微分値が極大および極小となる位置を検出することによってなされることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、データマークを検査する段階が、二値化されたデータマークが内接する矩形領域を求める段階と、矩形領域の幅と長さを求める段階からなることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、データマークを検査する段階が、非データマーク領域と、少なくとも一つのデータマークを含む二値化領域を設定する段階と、二値化領域毎に閾値を設定する段階と、閾値に基づき二値化領域毎に二値化する段階と、二値化されたデータマークの形状を検査する段階からなることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、二値化領域を設定する段階において、隣接するデータマークとの中点を求めることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、長さ方向のマークエッジ位置の基準となる基準線を観察像から求めることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、光ディスクを例に説明を行うが、本発明は、光ディスクだけでなく、ハードディスク、MO等その他の記録媒体に対しても有効である。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に関わる記録媒体検査方法のフローチャートである。まず、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ)や走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)といった観察装置によって得られた観察像は、コンピュータの記録装置に読み込まれる。コンピュータは、記録装置内の観察像に対し傾き補正を行い、観察像からデータマークを自動的に認識し、データマーク毎に測定し検査する。このような構成とすることでデータマークを自動で計測することができ、測定者や測定者の状態による測定誤差をさけることができる。
［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の形態２に関わる記録媒体の検査方法における、データマーク認識方法のフローチャートである。図３および図４は、データマーク認識方法を説明する図である。図３において、３０１は二値化された観察像、３０２はデータマーク（ピット）、３０３および３０４は行、３０５および３０６は列を示す。３０７は、非データマーク領域である。４０１は列番号に対して、列の和をプロットしたものである。４０２は、列の和が０から非０、非０から０へ変化する位置を示している。４０３は、プロット４０１を微分したもの、または、プロット４０１の差分である。４０４および４０５はそれぞれ、プロット４０３の極大点、極小点を示す。
【００１９】
記録装置内の観察像を二値化するためにまず、閾値を設定する。ここで、閾値は、観察像のデータ形式によって、高さ、輝度またはカラースケールに対して設定する。次に閾値に基づいて観察像を、データマーク、非データマーク領域の一方が０、もう一方が非０となるように二値化する。次に、行毎に二値化像の画素値の和を求める。次に、行毎の和が０から非０へ、また、非０から０へ変化する点を検出する。列に対しても同様の処理を行う。
【００２０】
図３において、二値化像３０１が非データマーク領域３０７が０、データマーク３０２が１となるように二値化されているとすると、行３０３の和は０、行３０４の和は非０となる。同様に、列３０５の和は０となり、列３０６の和は非０となる。列番号に対して列の和をプロットすると図４のプロット４０１で示すようになる。行に対しても同様の結果が得られ、列および行の和が０から非０、非０から０となる点４０２を検出することでデータマークを検出することができる。
【００２１】
また、プロット４０１の微分もしくは差分をとるとプロット４０３のようになる。プロット４０３において、列の和が０から非０または非０から０となる点は、それぞれ極大点４０４および極小点４０５となる。行に対しても同様の結果がえられ、プロット４０３の極大点および極小点を検出することでデータマークを検出することができる。このようにすることで、データマークの形状に関する情報を用いずに、容易かつ高精度にデータマークの検出を行うことができる。
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に関するデータマーク計測方法を説明する図である。５０１は、二値化された観察像におけるデータマークである。５０２は、データマーク５０１が内接する長方形を示す。データマーク５０１の長さおよび幅の計測は、データマーク５０１が内接する長方形５０２を求め、長方形５０２の長さおよび幅を計測することでおこなう。このようにすることで容易に測定誤差の小さい計測を行うことができる。
［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の形態４に関するデータマーク計測方法を説明する図である。６０１は、二値化された観察像である。６０２はデータマーク、６０３は二値化領域である。二値化領域は一つもしくは、近接した複数のデータマーク６０２を含み、かつ、観察像６０１内のすべてのデータマークが最低１つの二値化領域に含まれるように設定する。次に、元観察像に対し、二値化領域毎に閾値を設定し二値化を行う。このようにすることで記録媒体のうねり等による二値化像への影響を除去することができ高精度の計測を行うことができる。
［実施の形態５］
図７は、本発明の実施の形態５に関するデータマーク計測方法を説明する図である。図７において、７０１は二値化像におけるデータマーク、７０２は隣接するデータマークとの中点である。ここでは、中点は、データマークのエッジ間距離に対して設定しているが、データマークの中心間距離に対して設定してもよい。７０３は、二値化領域である。
【００２２】
図７に示すように、隣接するデータマーク間の中点を通るように二値化領域を設定することで、該当するデータマークに対し、閾値の基準面となる非データマーク領域の必要十分な面積を確保することができる。これによって、正確に閾値を設定することができ、より高精度な計測を行うことができる。
［実施の形態６］
図８は、データマークの長さ方向のエッジ位置に変調をかけたデータマークパターンである。８０１はデータマーク、８０２および８０３はそれぞれマーク長が最小および最大のデータマークである。８０４はトラックと平行な基準線である。８０５は基準線８０４に垂直な基準線であり、等間隔である。データマーク８０１のエッジ位置の原点は基準線８０５であり、データマーク８０１の左右のエッジの基準線からの距離は異なる場合がある。
【００２３】
このような場合、データマーク長を評価するだけでは不十分であり、基準線からデータマークのエッジまでの距離を評価する必要がある。
エッジ位置を評価するために、基準線８０５を観察像内に設定しなければならない。まず、トラックに平行な基準線８０４を設定する。基準線８０４は、観察像内のデータマークの中心座標をもとめ、その中心座標に対してハフ変換を行う。ハフ変換をおこなった結果の中でもっとも投票数の多い直線が基準線８０４である。
【００２４】
次に、基準線８０５を設定するために観察像からマーク長が最小のデータマーク８０２、もしくは最大のデータマーク８０３を見つける。データマーク８０２、もしくはデータマーク８０３の中心を通り基準線８０４に垂直な直線を基準線８０５とする。基準線８０５の間隔はデータマークパターンのフォーマットに従って測定者が設定する。
【００２５】
ハフ変換により投票数の多い直線がトラックの数だけ生じる可能性があるが、その場合は傾きに対する投票数に注目し、投票数の多い傾きに対して垂直な方向を求めればよい。
【００２６】
このようにすることで、観察像内にデータマークエッジ位置の基準となる基準線を設定することができ、マーク長だけでなく、データマークエッジ位置の評価を行うことができる。
［実施の形態７］
本実施の形態では、傾きを補正する段階は、画素列に対するデータマーク列の傾きを求める段階と、傾きに基づいて画像を補正するように画像を回転する段階からなる。図９はデータマークの観察像である。図において、９０１は観察像、９０２はデータマーク、９０３および９０４は画素列であり、９０３を行、９０４を列とする。
【００２７】
図に示すように、画素列の行９０３に対して、データマーク列が傾いている場合、角度θを測定し、観察像を−θ回転させ画素列９０３とデータマーク列を平行にする。これによりデータマークの計測誤差を低減することができる。角度θはユーザが直接設定することもできる。また、ユーザがデータマーク列に対し、平行な直線を設定し、その直線の画素列に対する傾きを自動的に計算して設定することもできる。
［実施の形態８］
本実施の形態では、傾きを求める段階は、データマークの中心座標を求める段階と、中心座標に対してハフ変換を行い、もっとも投票数の多い傾き値から画素列に対するデータマーク列の傾きを求め、傾き値を設定する段階からなる。図１０において、１００１はデータマークの観察像、１００２はデータマーク１００３および１００４は画素列、１００５はデータマーク中心である。１００６はデータマーク列に平行な直線である。
【００２８】
観察像中のデータマークの中心１００５の座標をそれぞれ求め、すべての中心１００５に対してハフ変換を行う。ハフ変換において、もっとも投票数の多い直線はデータマークの配列の特性からデータマーク列に平行な直線１００６となる。直線１００６の画素列１００３に対する傾きを求めることで、観察像の傾きθを得ることができる。
【００２９】
前記データマークの中心座標は、観察像を二値化し、二値化されたデータマークに対し収縮処理を行うことで、ほぼ中心の画素が残る。この画素の座標が中心座標となる。このようにすることで、自動的に観察像の傾きを求めることができる。
［実施の形態９］
本実施の形態では、傾きを求める段階が、データマークのエッジを抽出する段階と、エッジの座標に対してハフ変換を行い、もっとも投票数の多い傾き値から画素列に対するデータマーク列の傾きを求め、傾き値を設定する段階からなる。
【００３０】
図１１は、観察像からデータマークのエッジを抽出した、エッジ像である。図において、１１０１はエッジ像、１１０２はデータマークのエッジ、１１０３および１１０４は画素列、１１０６はデータマーク列に対して平行な直線である。各データマークのエッジに相当する画素の座標に対して、ハフ変換を行うと最も投票数の多い直線は、データマーク形状およびデータマークの配列特性から、データマーク列に平行な直線１１０６となる。直線１１０６の画素列１１０３に対する傾きを求めることで傾きθを得ることができる。このようにすることで、自動的に観察像の傾きを求めることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮できる。本発明によれば、記録媒体のデータマークを自動的に計測することができ、測定者や測定者の状態による測定誤差を除去することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、観察像をデータマーク、非データマーク領域の一方を０、もう一方を非０となるように二値化し、行および列毎に和を求め、和が０から非０または、非０から０へ変化する点を検出することでデータマークを検出することができる。このようにすることで、データマークの形状に関する情報を用いずに、容易かつ高精度にデータマークを検出することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、行または、列の和の微分もしくは差分をもとめ、その極大点および極小点を求めることで、容易に行および列の和が０から非０または、非０から０へ変化する点を検出することができる。
【００３４】
また、本発明によれば、二値化されたデータマークが内接する長方形をもとめ、長方形の幅と長さを計測することで容易かつ高精度にデータマークの幅と長さを計測することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、データマークを一つもしくは隣接するデータマークを複数含む二値化領域を設定し、二値化領域毎に閾値を設定し観察像を二値化することで、記録媒体のうねり等による影響を除去することができるため、より正確に閾値を設定することができ、より高精度な計測を行うことができる。
【００３６】
また、本発明によれば、隣接するデータマークとの中点を求め、各辺が中点を通るように二値化領域を設定することで、該当するデータマークに対し、閾値の基準面となる非データマーク領域の必要十分な面積を確保することができる。これによって、より正確に閾値を設定することができ、より高精度な計測を行うことができる。
【００３７】
また、本発明によれば、データマークの長さや幅だけでなく、基準線からのデータマークエッジ位置の評価を行うことができるため、より詳細な検査を行うことができる。
【００３８】
また、本発明によれば、観察像の傾きを補正し計測誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に関わる記録媒体検査方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態２に関わるデータマーク認識方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に関わるデータマーク認識方法の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に関わるデータマーク認識方法の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３に関わるデータマーク計測方法の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態４に関わるデータマーク計測方法の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態５に関わるデータマーク計測方法の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態６に関わるデータマーク計測方法の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態７に関わる傾き補正方法の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に関わる傾きを求める方法の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態９に関わる傾きを求める方法の説明図である。
【図１２】従来のパター認識方法の一つであるクラスタリングの説明図である。
【符号の説明】
３０１  二値化された観察像
３０２  データマーク
３０３  行
３０４  行
３０５  列
３０６  列
３０７  非データマーク領域
４０１  列の和の列番号に対するプロット
４０２  列の和が０から非０、非０から０へ変化する点
４０３  列の和の微分もしくは差分
４０４  極大点
４０５  極小点
５０１  データマーク
５０２  データマークが内接する長方形
６０１  観察像
６０２  データマーク
６０３  二値化領域
７０１  データマーク
７０２  データマーク間の中点
７０３  二値化領域
８０１  データマーク
８０２  最短データマーク
８０３  最長データマーク
８０４  トラックに平行な基準線
８０５  マークエッジ位置の基準となる基準線
９０１  観察像
９０２  データマーク
９０３  画素列
９０４  画素列
１００５  データマークの中心
１００６  データマーク列に平行な直線
１１０２  データマークのエッジ
１１０６  データマーク列に平行な直線
１２０１  クラスター領域
１２０２  クラスター領域
【図１】
0003989289.tif 000002
【図２】
0003989289.tif 000003
【図３】
0003989289.tif 000004
【図４】
0003989289.tif 000005
【図５】
0003989289.tif 000006
【図６】
0003989289.tif 000007
【図７】
0003989289.tif 000008
【図８】
0003989289.tif 000009
【図９】
0003989289.tif 000010
【図１０】
0003989289.tif 000011
【図１１】
0003989289.tif 000012
【図１２】
0003989289.tif 000013