(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源と、
前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、
前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、
前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、を具備し、
ａ）前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
ｂ）回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
ｃ）各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
ｄ）前記パルスを受信した後に被検査物の１トラック分の計測データを読み取り、
ｅ）次のトラック位置を計測するため、前記ミラー切換手段に対しミラーの切換の制御を実施して切換後のミラーにスポット光を照射して次のデータの計測をし、
前記ａ）〜ｅ）を実行してさらに次のデータを計測することを特徴とする光ディスク検査装置。
【請求項２】
レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、レーザー光源の光量をモニターする第２の受光素子と、を具備し、
前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
被検査物を載置したスピンドル軸の回転速度が所定の速度に達したら、
データサンプリングのカウンタを０とし、
各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
前記パルスを受信した後に、
ｇ）前記受光素子のＸ及びＹ位置データ、
ｈ）前記受光素子の光量データ、
ｉ）前記第２の受光素子の発光光量データ、
を読み取り、
データサンプリングのカウンタを＋１して、
前記ｇ）〜ｉ）を実行して次のデータを計測することを特徴とする光ディスク検査装置。
【請求項３】
前記ミラーがミラー移動手段に搭載されており、被検査物の半径方向に移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク検査装置。
【請求項４】
前記ミラー切換手段が、エアーシリンダ、油圧シリンダ、ソレノイド機構、カム機構、又はネジ機構からなるものである請求項１〜３のいずれかに記載の光ディスク検査装置。
【請求項５】
前記ミラー切換手段が、ミラーの一端部に設けられたミラー回転軸を中心として回転するものである請求項１〜３のいずれかに記載の光ディスク検査装置。
【請求項６】
レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、を具備し、
ｋ）前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
ｌ）回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
ｍ）各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
ｎ）前記パルスを受信した後に被検査物の１トラック分の計測データを読み取り、
ｏ）次のトラック位置を計測するため、前記ミラー切換手段に対しミラーの切換の制御を実施して切換後のミラーにスポット光を照射して次のデータの計測をし、
前記ｋ）〜ｏ）を実行してさらに次のデータを計測し、
前記２次元位置検出用の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角、面振れ量を算出することを特徴とする光ディスク検査装置。
【請求項７】
レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、レーザー光源の光量をモニターする第２の受光素子と、被検査物を回転させるスピンドルモーターと、を具備し、
前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
被検査物を載置したスピンドル軸の回転速度が所定の速度に達したら、
データサンプリングのカウンタを０とし、
各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
前記パルスを受信した後に、
ｒ）前記受光素子のＸ及びＹ位置データ、
ｓ）前記受光素子の光量データ、
ｔ）前記第２の受光素子の発光光量データ、
を読み取り、
データサンプリングのカウンタを＋１して、
前記ｒ）〜ｔ）を実行して次のデータを計測し、
前記２次元位置検出用の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角、面振れ量を算出し、前記２次元位置検出用の受光素子の検出信号と第２の受光素子の検出信号とを基に反射率を算出することを特徴とする光ディスク検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の検査装置において、前記算出したオプチカルチルト角、面振れ量、反射率の結果をそれぞれの設定値と比較し、前記被検査物が所定の規格値内であるか否かを判定することを特徴とする光ディスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転板体等の被検査物の傾き（オプティカルチルト角）、面振れ、反射率等を高精度に検出する技術に関し、特に、ＣＤ（コンパクディスク）、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＭＯ等の媒体（以下、前記媒体を光ディスクという）のオプティカルチルト角、面振れ量、反射率等を検出するためのオプチカルセンサーユニット及び、それを用いた光ディス検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯ等、光ディスクの良否を判定する際、再生ジッター値が重要となる。再生ジッターとは、光ディスクに記録されたデーター再生時の電気信号の時間的揺らぎで、これが大きくなると記録したデータを正しく再生することができない。その原因として、光ディスクの反り、面振れ、特性が大きく影響する。
これら特性の欠陥は、光ディスク製造工程で発生し、自重や、製造条件、特に、ＤＶＤレプリケーション張り合わせ工程で、光ディスクそのものが微妙に反ってしまい、これが光ディスクの面振れ欠陥となって現れる。
又、光ディスクの表面の、コーティング状態、塗布を行った状態が、均一ではない場合、一定の反射率を示さない場合があり、これが原因で同様にデーターを正しく再生することができなくなることがある。
従来、これらの欠陥は、光ディスク製品の品質を損なうから、インライン全数検査が行われていたが、高精度な光ピックアップを使用した、オプチカルスタイラス法による計測、あるいは、反射率計とレーザー変位計を組み合わせた検査が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法は、高精度の光ピックアップをセンサーとする場合では、構造は複雑で小型になりにくい、低速でインライン検査には不向き、高額となる等の問題も多く、反射率計とレーザー変位計を組み合わせた場合では、低速のため、タクトタイムの制限があり、あるいは、光ディスク記録部のランドグループの形状で、計測自体が行えない場合があった。
更に、高精度の光ピックアップ、レーザー変位計、反射率系それぞれを、省スペースを必要とする小型検査装置１台に、同時に組み込むことは、かなり困難であった。
【０００４】
また最近の、高密度記録のＤＶＤは０．６ｍｍ厚のサブストレート張り合わせとなり微細化したトラックピッチは０．７４μ、レーザースポットも１μ以下で、一段と高密度化が進行し、外観上の欠陥のみならず、機械的、光学的な諸条件の許容値、及び限界値は極めて小さい。
特に、書込／書換可能なＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗではなおさらである。
【０００５】
更に、高速化が進む光ディスクに、サブミクロンの高精度高速で、フォーカスサーボトラッキングサーボを安定にかけることは容易なことではなく、製品の精度維持が今まで以上に必要となり、光ディスク製造の、レプリカ作成工程、記録層形成、保護膜形成の、各工程に於いて、面振れ、反射率等の、機械・光学特性、全数検査が必要不可欠となり、インライン全数検査工程で検査が高速に行えると同時に、保守性にも優れ、低価格であること等、効果的な生産性向上が行える検査装置の登場が近時要求されている。
本発明の課題は、これらの諸要求を実現するため、簡易で高速に光ディスクを検査ができる光ディスク検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、を具備し、
ａ）前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
ｂ）回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
ｃ）各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
ｄ）前記パルスを受信した後に被検査物の１トラック分の計測データを読み取り、
ｅ）次のトラック位置を計測するため、前記ミラー切換手段に対しミラーの切換の制御を実施して切換後のミラーにスポット光を照射して次のデータの計測をし、
前記ａ）〜ｅ）を実行してさらに次のデータを計測することを特徴とする。
（２）本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、レーザー光源の光量をモニターする第２の受光素子と、を具備し、
前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
被検査物を載置したスピンドル軸の回転速度が所定の速度に達したら、
データサンプリングのカウンタを０とし、
各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
前記パルスを受信した後に、
ｇ）前記受光素子のＸ及びＹ位置データ、
ｈ）前記受光素子の光量データ、
ｉ）前記第２の受光素子の発光光量データ、
を読み取り、
データサンプリングのカウンタを＋１して、
前記ｇ）〜ｉ）を実行して次のデータを計測することを特徴とする。
（３）本発明の光ディスク検査装置は、前記（１）又は（２）において、前記ミラーがミラー移動手段に搭載されており、被検査物の半径方向に移動可能であることを特徴とする。
（４）本発明の光ディスク検査装置は、前記（１）〜（３）において、前記ミラー切換手段が、エアーシリンダ、油圧シリンダ、ソレノイド機構、カム機構、又はネジ機構からなるものであることを特徴とする。
（５）本発明の光ディスク検査装置は、前記（１）〜（３）において、前記ミラー切換手段が、ミラーの一端部に設けられたミラー回転軸を中心として回転するものであることを特徴とする。
（６）本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、を具備し、
ｋ）前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
ｌ）回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
ｍ）各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
ｎ）前記パルスを受信した後に被検査物の１トラック分の計測データを読み取り、
ｏ）次のトラック位置を計測するため、前記ミラー切換手段に対しミラーの切換の制御を実施して切換後のミラーにスポット光を照射して次のデータの計測をし、
前記ｋ）〜ｏ）を実行してさらに次のデータを計測し、
前記２次元位置検出用の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角、面振れ量を算出することを特徴とする。
（７）本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光の方向変換させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターからのレーザー光の方向を変換して被検査物に対して垂直に照射するためのミラーと、前記ミラーをスポット光軸から回避させるためのミラー切換手段と、前記被検査物から反射した反射光を前記ビームスプリッターを介して受光しその受光位置及び受光量を検出する２次元位置検出用の受光素子と、レーザー光源の光量をモニターする第２の受光素子と、被検査物を回転させるスピンドルモーターと、を具備し、
前記ミラーのうち計測位置にないミラーをスポット光軸から回避させておき、
回避させなかったミラーにレーザー光を照射し、
被検査物を載置したスピンドル軸の回転速度が所定の速度に達したら、
データサンプリングのカウンタを０とし、
各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機し、
前記パルスを受信した後に、
ｒ）前記受光素子のＸ及びＹ位置データ、
ｓ）前記受光素子の光量データ、
ｔ）前記第２の受光素子の発光光量データ、
を読み取り、
データサンプリングのカウンタを＋１して、
前記ｒ）〜ｔ）を実行して次のデータを計測し、
前記２次元位置検出用の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角、面振れ量を算出し、前記２次元位置検出用の受光素子の検出信号と第２の受光素子の検出信号とを基に反射率を算出することを特徴とする。
（８）本発明の光ディスク検査装置は、前記（１）〜（７）において、前記算出したオプチカルチルト角、面振れ量、反射率の結果をそれぞれの設定値と比較し、前記被検査物が所定の規格値内であるか否かを判定することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の光ディスク検査装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施形態としての、光ディスク検査装置の基本構成を示す。
図１において、レーザー光源（ＬＤ１）１１から上向き方向に出たレーザー光は、コリメートレンズ１２で、コリメーション（平行光線束化）され平行光となり、ピンホール１３で、φ１ｍｍ程度の平行スポットレーザー光となり、ビームスプリッター１４で反射されて進行方向を水平方向（Ｘ方向）に変えられ、１／４波長板１５を通過して円偏波のφ１ｍｍのスポット状平行レーザー光となる。
そして、スピンドル軸３０により回転可能に支持された光ディスク２５の下部に固定設置された、ミラー１８表面に照射される。
ここで、ミラー１８は、Ｘ方向のスポット光軸１６上に設置されており、ミラー１８表面に入射したスポット光は、進行方向を垂直方向（Ｙ方向）に変えられ、光ディスク２５表面に対し垂直に照射される。
【０００８】
光ディスク２５表面に対し直角に入射したスポット光は、反射の法則に従って、反射スポット光１７となって、元来た道筋をたどり、ミラー１８表面で水平方向（Ｘ方向）に進行方向を変えられ、１／４波長板１５及びビームスプリッター１４を通過し、コリメートレンズ２１で、後部に設置されている受光素子（ＰＳＤ）２２表面に結像する。
ここで、受光素子（ＰＳＤ）としては、例えば、焦点距離ｆに配置した２次元受光素子（２次元ポジションセンシティブディテクター；Position sensitive detector）等が挙げられる。
この２次元受光素子は、２次元位置検出用の位置検出器であり、本構成の光学構造は、一種のオートコリメーターを構成し、後記するように光ディスクの、オプティカルチルト角を検査することに用いられる。
なお、２次元受光素子（ＰＳＤ）は、平板状シリコンの表面にＰ層、裏面にＮ層、中間の１層から構成され、２次元受光素子（ＰＳＤ）に入射された光は光電変換されて光電流としてＰ層又はＮ層に付けられた電極から分割出力され、入射エネルギーとは無関係に、演算で光の入射位置を求めることができる。
【０００９】
図２は、本発明の他の実施形態を示す概略図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
本実施の形態においては、ミラーは、Ｘ方向のスポット光軸１６上に複数個が設置されている。図２に示すように、例えば、３個のミラーが設置されている場合を述べると、レーザー光源（ＬＤ１）１１に近い位置に設置されたミラー１９、ミラー２０は、Ｘ方向のスポット光軸１６上の設置位置を回避できるように、ミラー切替手段２３，２４を有している。
このミラー切換手段２３，２４の駆動によって、スポット状のレーザー光は、ミラー１８，１９，２０表面のそれぞれを照射することができる。すなわち、レーザー光源（ＬＤ１）１１に近い位置に設置されたミラー２０が、Ｘ方向のスポット光軸１６上に位置している場合は、スポット状のレーザー光は、ミラー２０によって反射され、光ディスク２５の外周部２８で入・反射する。
【００１０】
また、レーザー光源（ＬＤ１）１１から近い位置に設置されたミラー１９、及びミラー２０が、ミラー切換手段２３，２４によって、Ｘ方向のスポット光軸１６上の位置を回避している場合は、スポット状のレーザー光は、レーザー光源（ＬＤ１）１１から最も遠い位置に設置されたミラー１８によって反射され、光ディスク２５の内周部２６で入・反射する。さらに、ミラー２０がＸ軸上の位置を回避しており、中間の位置にあるミラー１９がＸ軸上の位置にある場合は、スポット状のレーザー光は、ミラー１９によって反射され、光ディスク２５の半径方向中間部２７で入・反射する。
このように、レーザー光を反射させるミラーを切換えることにより、一台のレーザー光源を用いて、瞬時に光ディスク２５の半径方向の複数箇所にレーザー光を照射することができる。
【００１１】
次に、レーザー光を反射させるミラーを切り換えるための、ミラー切換手段２３，２４について説明する。
図３及び図４は、本発明のミラー切換手段を示す概略図である。図３に示すように、ミラー１９及びミラー２０には、ミラー１９、２０を、Ｘ方向のスポット光軸１６から、ミラー位置を回避するためのミラー切換手段２３，２４が設けられており、ミラー１９及びミラー２０を、それぞれ矢印Ｐ、Ｑ方向に出没自在に移動可能とされている。
ミラー１９、２０が設置される位置は、図３では、被検査物と平行方向（水平方向）に回避する形態を示しているが、被検査物の下方向に回避する形態でもよい。
このようなミラー切換手段２３，２４としては、エアーシリンダ、油圧シリンダ、ソレノイド機構、カム機構、ネジ機構などを用いることができる。カム機構を用いる場合は、ミラー切換手段２３，２４に、小型モーターＭ１、Ｍ２を取り付けた回転型のカム３１、３２を設け、ミラー位置を回避する場合は、小型モーター Ｍ１、Ｍ２に、回転を与えれば、同様に、ミラー１９，２０が矢印Ｐ、Ｑ方向に出没自在に移動が可能となる。
なお、ミラー１９，２０の回避方向は、スポット光軸１６に対し、下方又は水平方向に移動するように設けられているが、検査装置内のスペースがあれば、斜めなどでもよく、その方向は問わない。
また、図４に示すように、ミラー下部に回転軸を設け、矢印Ｒ，Ｓ方向にミラー１９、２０を、回転軸３３，３４を回転中心として転倒させる手段を用いることもできる。
【００１２】
なお、上記ミラー１８，１９，２０は、単独又は複数で、ミラー移動手段３５上に設置されていてもよい。このミラー移動手段３５を矢印Ｔ方向に移動させることにより、
光ディスク２５やレーザー光源（ＬＤ１）１１と、ミラー１８，１９，２０との相対的位置関係を調節することができる。
ミラー移動手段３５を矢印Ｔ方向に移動させるには、エアーシリンダ、油圧シリンダ、カム機構、ネジ機構などを用いることができる。
上記ミラー１８，１９，２０の、それぞれが成す間隔も、光ディスク２５の被検査箇所に応じた位置にスポット光を照射できるように位置調整が可能である。また、ミラーの設置個数は、１個に限らず、２個又は４個以上など、検査する箇所の数によって適宜決められる。
【００１３】
以上は、固定した被検査物に対して複数のミラーを一直線状に配設し、ミラーを順次切換えて検査する場合の態様を説明したものであるが、次に、被検査物を一回転させることにより、ミラーで反射されたスポット光を被検査物に照射し、被検査物の回転方向を検査することができる。この場合も、ミラー切換手段により複数のミラーを順次切り換えて用いることで、被検査物のほぼ全面を検査することができる。
【００１４】
（オプティカルチルト角）
次に、本装置を用いて、オプティカルチルト角（＝傾き）を検査する実施の形態を説明する。
図１において、スポット光が光ディスク２５に対して直角に入射すれば、反射光１７も元来た道筋をそのままたどり、受光素子（ＰＳＤ）２２表面上に結像する座標位置は原点である。
しかし、光ディスク２５が、反りなどが原因で完全フラットな状態でない場合は、スポット光は光ディスク２５に対して直角に入射せず、光ディスク２５からの反射光１７も元来た道筋とは異なる道筋をたどり、受光素子（ＰＳＤ）２２表面上に結像する座標位置は原点からずれた位置になる。このずれた距離を計測することにより光ディスク２５のオプティカルチルト角を検査することができる。
【００１５】
さらに、スポット光を反射させるミラーを切換えて光ディスクの異なる位置を照射し、その反射光のそれぞれの結像位置を、受光素子（ＰＳＤ）２２表面上で測定することにより、光ディスク２５のオプティカルチルト角の連続的変化を検査することができる。そして、光ディスク２５をスピンドル軸３０中心に一回転させると、光ディスク２５の回転方向のオプティカルチルト角の連続的変化も検査することができる。
しかし、受光素子（ＰＳＤ）２２上に結像する座標位置は、スピンドル軸３０自体の傾き量を含むため、これらスピンドル軸自体の変位量をあらかじめ別手法で計測し、実際の計測データから差し引いて信号分離（補正）を行うことで、光ディスクのオプティカルチルト角を正確に検査することが可能となる。
【００１６】
（オプティカルチルト角αの算出）
次に、図５を用いて、受光素子（ＰＳＤ）２２からの出力信号を用いて具体的にオプティカルチルト角αを算出する方法を説明する。
オプティカルチルト角αの検出には、反射スポット光を、受光素子（ＰＳＤ）２２で受光することによって、入射角／反射角の距離（原点−反射光結像座標間の距離）を計算し、光ディスクの傾き＝オプティカルチルト角αを算出することができる。すなわち、図５において、受光素子（ＰＳＤ）受光面上でのＸ軸方向の距離ｄｘ（Ｙ軸方向の距離はｄｙ）を、α＝ｄｘ／２ｆの計算式を用いてオプティカルチルト角αを算出することができる。
【００１７】
（面振れ量Ｈの算出）
次に、表１及び図６を用いて光ディスクの面振れ量Ｈの算出方法を説明する。表１は、オプティカルチルト角αを６点検査して各検査点における検出角度をα１〜α６として、その場合の各検査点における高さ、累積高さ変位（面振れ量）を算出する方法の一実施の形態を示したものである。
図６は、表１に基づき算出した面振れ量Ｈを縦軸とし、検査点位置を横軸としてグラフ化したものである。
この方法を詳しく説明すると、まず、ミラー１８で反射したスポット光を、光ディスクを１周回転させて、円周方向に一定間隔（Δｃ）毎にオプティカルチルト角（α１、α２、α３・・・）を検査する。検査ポイント間隔（＝Δｃ）毎に各検査ポイントでのオプティカルチルト角αの変位量Δｈ（＝Δｃｔａｎα）を計算し、これらの変位量Δｈを累積加算することにより、各検査ポイントでの面振れ量を、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３・・・として算出し、図６の面振れ変位量曲線Ｌ１を描くことができる。
なお、図６に示す面振れ変位量曲線Ｌ１は、面振れ量Ｈは計測開始点を基準としている。
【００１８】
【表１】
0003988859.tif 000002
【００１９】
面振れ量Ｈは、上記で説明した円周方向の面振れ量と、半径方向の面振れ量と円周方向の面振れ量と両方向を算出する。すなわち、光ディスクのトラックの周方向面振れ量と、光ディスクの半径方向の面振れ量とを、前述した算出式、Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαに基づいてそれぞれ算出し、図６に示す面振れ変位量曲線Ｌ１を描く。
この面振れ量は絶対値を計測する必要はなく、相対的基準点を、例えば、「光ディスククランプエリアの最外周」とすることが計算上の都合から好ましい。
また、面ぶれの加速度を求める場合には、オプティカルチルト角（角度データ）を、１階微分することで算出できる。
【００２０】
（反射率の計測）
次に、反射光の光量の微細な変化を連続的に計測することにより、光ディスクの反射率を検査することができる。
図１において、レーザー光源（ＬＤ１）１１から出たレーザー光は、コリメートレンズ１２で 平行光となり、ピンホール１３でスポット光となり、ビームスプリッタ１４で曲げられ、１／４波長板１５で円偏波となり、ミラー１８で、曲げられ、光ディスク（被検査物）２５に照射される。
照射されたスポット状のレーザー光は反射され、ミラー１８で曲げられ、１／４波長板１５をを通り、ビームスプリッター１４を通過し、コリメートレンズ２１で、受光素子（ＰＳＤ）２２に結像される。
【００２１】
受光素子（ＰＳＤ）２２は、受光したレーザースポット光の重心位置を測定すると同時に、その光エネルギー（受光量）の強度を測定することができる。
レーザー光源（ＬＤ１）１１には、自身のレーザー出力強度を計測するために内部に第２の受光素子（フォトディテクター、ＰＤ１）２９を組み込んであることが好ましく、レーザー光源（ＬＤ１）１１の、レーザー出力を直接モニター計測できる。この、レーザー光源（ＬＤ１）１１のレーザー出力から、受光量を差し引いた値の比率を、反射率として算出することができる。
本発明の実施の形態において、光ディスクの反射率ｒは次の（１）式を用いて算出できる。
ｒ＝ｎ１・ｐ１／ｐ０・・・（１）
ここで、ｐ１は受光素子（ＰＳＤ）での反射光の受光光量強度、ｐ０はレーザー出力モニター強度、ｎ１は、光ディスクの材質や、光学系の持つ固有の定数である。
【００２２】
（光ディスク検査装置）
次に、本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクの自動検査を行う場合について説明する。図７は、本発明の光ディスク検査装置及びそれに付属する装置における信号処理を示す一実施の形態を示す。
【００２３】
（Ａ／Ｄコンバーター）
図７に示すように、Ａ／Ｄコンバーター５１には、２次元位置検出用及び受光量検出素子である受光素子（ＰＳＤ）２２からの、受光レーザースポットのＸ座標（位置）データー、Ｙ座標（位置）データ、受光光量データーが入力される。そして、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、サンプリングされた受光素子（ＰＳＤ）からの受光光量のデーターを平均化し、一定受光光量となるようレーザー制御回路５３を経由して、半導体レーザー光源（ＬＤ１）の光量出力をフィードバック制御される。
なお、Ａ／Ｄコンバーター５１は、高速性能を維持するために、最高10Mhzサンプルまで動作できる能力を持つことが好ましい。
【００２４】
（レーザー出力制御）
レーザー光源（ＬＤ１）には、５ｍＷ程度の出力が可能な、出力監視のための半導体レーザー光量モニターである第２の受光素子ＰＤ１が組み込まれた物を採用することが好ましい。また、受光素子（ＰＳＤ）２２のリニアリティーをよくするため、受光素子（ＰＳＤ）２２上で受光量が一定となるようにフィードバック制御を行うことを目的に、レーザー制御回路５３を設けることも好ましい。
【００２５】
なお、本実施の形態では、レーザー光源（ＬＤ１）のレーザーダイオード自体に組み込まれた、第２の受光素子ＰＤ１（半導体レーザー光量モニター）の光量データーは、光ディスクの反射率検査時に、レーザー光源（ＬＤ１）のレーザー光出力を直接検査し、レーザー光源（ＬＤ１）が劣化等で、出力異常を発生した場合の監視も同時に実施できるような構成にすることが好ましい。
【００２６】
（プロセスコントローラー）
本実施の形態においては、プロセスコントローラー５４は、スピンドル３０に光ディスクの吸着（スピンドルに固定する）、等の制御を行う役割を有する。更に、本検査装置全体の、制御や動作中のステータスを監視し、外部に設置したハンドリング用ロボットに制御信号を出力する役割も有する。又, ミラー切換のための制御指令を発する役割を有する。
【００２７】
（サーボモーターコントローラー）
本実施の形態においては、サーボモーターコントローラー５９は、スピンドル軸３０を回転させるスピンドルモーター５５の回転制御を実施する（モータードライバー）。また、スピンドルモーター５５に取り付けた、エンコーダーからのパルスを読みとり、回転角の位置の監視を同時に行う（エンコーダー制御回路５６）。
【００２８】
（ミラー切換手段の制御）
本実施の形態においては、ミラー切換手段制御回路５７は、光ディスクの計測位置を変えるために、光軸上から回避させるためのシリンダーを動作させるために設置され、その指令をプロセスコントローラーから受け取っている。
【００２９】
（システム制御ＣＰＵ）
本実施の形態においては、システム制御ＣＰＵ６０は、光ディスク検査装置全体を制御し、プログラムの保持、データーの保存のための  ハードディスクドライブHDD、プログラム設定のためのCD-ROM、FDD、ホストCPUとの接続のためのネットコントローラー等を備えている。運転のための、コンソールとして、ＣＲＴディスプレイ装置、欠陥の報告のためにプリンター装置も付属させることが好ましい。
【００３０】
次に、図８〜図１３に、本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的に検査する場合のフローチャートを示して説明する。本実施の形態では、サンプリング数は、半径側３点（３トラック）、周方向２０４８点に分割して計測する場合を説明する。
【００３１】
図８に光ディスクを連続的な検査を行う場合のメインフローを示す。図８において、計測スタート（▲１▼）すると、本発明の光ディスク検査装置は、次のフローで自動化されている。
・データのサンプリングをする（＃１）。
・オプティカルチルト角の算出をする（＃２）。
・面振れ量／面振れ加速度の算出をする（＃３）。
・反射率算出をする（＃４）。
・結果の総合判定をする（＃５）。
【００３２】
次に、図９を用いて、ミラー切換手段２３，２４を用いた場合の例をとって、図８で示した＃１のデータのサンプリングの行程をステップを追ってさらに詳細に述べる。
まず、図８の計測スタート▲１▼の後、
・データのサンプリングを開始する（Ｓ１）。
・スピンドル軸３０を起動、ミラー１９、２０（図２参照）をＸ方向のスポット光軸１３から回避させておき、レーザー光源（ＬＤ１）１１からのスポット光をミラー１８に照射し、半径方向の計測位置を示すトラックカウンタ＝０のセットをする（Ｓ２）。
・そしてスピンドル軸３０の回転速度が測定が行える、一定速度に達するまで待機する（Ｓ３）。
・スピンドル軸３０の回転速度が計測可能な速度に達したら、データサンプルを始める前に、サンプルカウンタ＝０としておく（Ｓ４）。
・各トラック位置の、回転周方向にサンプリングするサンプル位置を把握するため、回転サンプル位置を示すエンコーダーからのパルスを受信するまで待機する（Ｓ５）。
【００３３】
・エンコーダーパルスを受信したら、次のデータを直ちに読みとる。
ａ．受光素子（ＰＳＤ）のＸ位置データ（オプチカルチルト算出用）
ｂ．受光素子（ＰＳＤ）のＹ位置データ（オプチカルチルト算出用）
ｃ．受光素子（ＰＳＤ）の光量データ （反射率算出用）
ｄ．レーザー光源（ＬＤ１）の発光光量データ（反射率算出用）
ａ〜ｄを実行後次のサンプリングのためにサンプルカウンタ＋１を実施する（Ｓ６）。
・サンプルカウンタ＋１を実行した結果、サンプルカウンタ＝２０４８となったか調べ、達していない場合には２０４８点サンプリングを終了するまで繰り返す（Ｓ７）。
・１トラック、１周２０４８点のサンプリングが終了した場合、計測トラックカウンタ＋１を実施する（Ｓ８）。
・計測トラックカウンタ＝１で無い場合は、計測トラックカウンタ＝２になっていないか調べるために次のシーケンス（Ｓ１１）に移動する（Ｓ９）。
・計測トラックカウンタ＝１の場合は、次のトラック位置を計測するために、ミラー１９に対し、測定位置移動制御を直ちに実施し（Ｓ１０）、位置移動に要する時間を待って、次のサンプリングのシーケンス（Ｓ４）に移動する。この結果レーザー光源（ＬＤ１）１１からのスポット光はミラー１９に照射される（Ｓ１０）。
・計測トラックカウンタ＝２でも無い場合は、計測トラックカウンタ＝３と判断してデーターサンプリング終了シーケンス（Ｓ１３）に移動する。（Ｓ１１）
・計測トラックカウンタ＝２の場合は、次のトラック位置を計測するために、ミラー２０に対し、測定位置移動制御を直ちに実施し、位置移動に要する時間を待って、次のサンプリングのシーケンス（Ｓ４）に移動する。この結果レーザー光源（ＬＤ１）１１からのスポット光はミラー２０に照射される（Ｓ１２）。
・すべてのデータサンプリングシーケンスを終了するため、スピンドル軸３０に、停止指令を出し、ミラー１９、２０をＸ方向のスポット光軸１６から回避させ、次の計測に備えておく（Ｓ１３）。
・ここで、データーサンプリング行程を終了する（Ｓ１４）。
【００３４】
次に、図１０を用いて、図８で示した＃２のオプチカルチルト算出行程をステップを追ってさらに詳細に述べる。まず、図９の▲１▼の後、
・オプチカルチルトの算出を開始する（Ｓ１５）。
・算出を開始する前に、計測位置を示すトラックカウンタ＝０のセットをする（Ｓ１６）。
・受光素子（ＰＳＤ）のデータ、１周２０４８点の、受光素子（ＰＳＤ）のＸ位置データ、受光素子（ＰＳＤ）のＹ位置データを換算して、ｄｘ（ｄｙ）データとし、焦点距離ｆより、β角、α角（チルト角）を１トラック分２０４８点を順次算出する（Ｓ１７）。
・次のトラック位置を算出するために、トラックカウンタ＋１を実施する（Ｓ１８）。
・トラックカウンタ＝３となったかどうか確認し、なっていない場合には、次のトラック位置の算出を行うために移動（Ｓ１７）する（Ｓ１９）。
・サンプリングした全データを算出した結果を、必要に応じてＣＲＴディスプレイに３トラック分、周方向に作図する（Ｓ２０）。
・ここで、オプチカルチルトの算出行程を終了する（Ｓ２１）。
【００３５】
次に、図１１を用いて、図９で示した＃３の面振れ量及び、面振れ加速度の算出行程をステップを追ってさらに詳細に述べる。
まず、図１０の▲４▼の後、
・面振れ量及び、面振れ加速度の算出を開始する（Ｓ２２）。
・算出を開始する前に、計測位置を示すトラックカウンタ＝０のセットをする（Ｓ２３）。
・前項の受光素子（ＰＳＤ）のデータ、１周２０４８点の、受光素子（ＰＳＤ）のＸ位置データ、受光素子（ＰＳＤ）のＹ位置データを換算して、ｄｘ（ｄｙ）データとし、焦点距離ｆより、β角、α角（オプチカルチルト角）を１トラック分２０４８点を順次算出（Ｓ１７）したが、このチルトデータから、オプチカルチルトα角の、トラック２０４８点の、全データを、Δｈ１＝Δｃｔａｎαで、周方向各測定点の高さ変位を計算する（Ｓ２４）。
・オプチカルチルトα角の、トラック２０４８点の、全データを（角度データ）１階微分して周方向面振れ加速度計算する（Ｓ２５）。
・ここで、周方向の累積高さ変位（周方向面振れ量）を計算する（Ｓ２６）。
・次のトラック位置を算出するために、トラックカウンタ＋１を実施する（Ｓ２７）。
・トラックカウンタ＝３となったかどうか確認し、なっていない場合には、次のトラック位置の算出を行うために移動（Ｓ２４）する（Ｓ２８）。
・サンプリングした全データを算出した結果を、必要に応じてＣＲＴディスプレイに３トラック分、周方向に作図する（Ｓ２９）。
・ここで、面振れ量及び、面振れ加速度の算出行程を終了する（Ｓ３０）。
【００３６】
次に、図１２を用いて、図９で示した＃４の反射率算出行程を ステップを追ってさらに詳細に述べる。まず、図１１の▲５▼の後、・反射率の算出を開始する（Ｓ３１）。
・算出を開始する前に、計測位置を示すトラックカウンタ＝０のセットをする（Ｓ３２）。
・前項のデータ、１周２０４８点の、受光素子（ＰＳＤ）の光量データ、及び、半導体レーザー光源（ＬＤ１）１１の発光光量データから、同位置周方向の、ｐ０、ｐ１、２０４８計測データより反射率ｒ＝ｎｉ・ｐ１／ｐ０ を２０４８の各測定点で計算する（Ｓ３３）。ここで、ｐ１は受光素子（ＰＳＤ）での反射光の受光光量強度、ｐ０は、レーザー光源（ＬＤ１）１１のレーザー出力モニター強度、ｎ１は、光ディスクの材質や、光学系の持つ固有の定数 である。
・次のトラック位置を算出するために、トラックカウンタ＋１を実施する（Ｓ３４）。
・トラックカウンタ＝３となったかどうか確認し、なっていない場合には、次のトラック位置の算出を行うために移動（Ｓ３３）する（Ｓ３５）。
・サンプリングした全データを算出した結果を、必要に応じてＣＲＴディスプレイに３トラック分、周方向に作図する（Ｓ３６）。
・ここで、反射率の算出行程を終了する（Ｓ３７）。
【００３７】
次に、図１３を用いて、図９で示した＃５の結果の判定行程を ステップを追ってさらに詳細に述べる。
まず、図１２の▲６▼の後、
・結果の判定を開始する（Ｓ３８）。
・前項で行ったチルト角算出が設定値を超えたかどうかを判定する（Ｓ３９）。
・チルト角が、設定値を超えた場合、チルト欠陥ありとして、その欠陥位置、その欠陥データを、ＣＲＴディスプレイに表示し、ホストＣＰＵに合わせて報告する（Ｓ４０）。
・前項で行った径方向の面振れ量算出が、設定値を超えたかどうかを判定する（Ｓ４１）。
・面振れ量が、設定値を超えた場合、面振れ欠陥ありとして、その欠陥位置、その欠陥データを、ＣＲＴディスプレイに表示し、ホストＣＰＵに合わせて報告する（Ｓ４２）。
・前項で行った径方向の面振れ加速度算出が、設定値を超えたかどうかを判定する（Ｓ４３）。
・面振れ加速度が、設定値を超えた場合、面振れ加速度欠陥ありとして、その欠陥位置、その欠陥データを、ＣＲＴディスプレイに表示し、ホストＣＰＵに合わせて報告する（Ｓ４４）。
・前項で行った反射率算出が、設定値を超えたかどうかを判定する（Ｓ４５）。
・反射率が、設定値を超えた場合、反射率欠陥ありとして、その欠陥位置、その欠陥データを、ＣＲＴディスプレイに表示し、ホストＣＰＵに合わせて報告する（Ｓ４６）。
・ここで、結果判定行程を終了する（Ｓ４７）。
【００３８】
【実施例】
次に、本発明の光ディスク検査装置を用いた光ディスクの検査の一実施例を説明する。
本実施例では、レーザースポット光を、扱いやすいφ１ｍｍとした。
被検査物であるφ１２０ｍｍの光ディスク（２５）の検査位置をスピンドル（３０）の軸を中心に、最内周２５ｍｍの位置、中周４０ｍｍ位置、更に、最外周５８ｍｍの３トラック位置を測定できるように、ミラー１８、１９、及び２０を設置し、ミラー１９及び２０のミラー切換手段は、実施例ではエアーシリンダーを使用して、位置回避動作を行った。
又、各トラックのサンプリング数を２０４８点とし、パルスを発生するエンコーダーを設置し、正確なサンプリング位置を得ることができるようにした。
又、スピンドルには、ディスククランプ機構として、エアークランプ機構を採用しスピンドルの固定を０．２以内で実施できるようにした。
【００３９】
本実施例では、スピンドル（３０）の回転数を変更できるようにし、３００回転から２４００回転程度で運用できるように構成し、その結果、１．５秒以内の、高速タクトが実現できた。その具体的な数値を以下に示す。
・スピンドル固定時間：０．１５秒
・モーター加速時間：  ０．２秒
・実検査スキャン時間：０．８秒（ミラー切換制御を含む）
・モーター減速時間：  ０．２秒
・スピンドル固定解除：０．１５秒
合計：≒１．５秒以内
このように、本実施例では、総合的な検査タクトタイムは、生産性向上を考慮し、検査時間を１．５秒以内に終了することができた。
【００４０】
【発明の効果】
従来、別検査ステージで個別に行われていた個々の検査が、本発明の検査装置を使用すれば、面振れ量Vertical Run-out、面振れ加速度Vertical acceleration、などの機械特性や、オプティカルチルト角Optical tilt、反射率Reflectivity、などの光学特性の項目を、一度の検査で短時間に簡易に検査できる。
さらに、本発明の光ディスク検査装置は、装置の光学系、機構系の構造が簡単であり、保守性にも優れ、高精度、高速であり、低価格な検査装置が構成できる。
そして、本発明の光ディスク検査装置は、光ディスクの製造工程のインライン全数検査、あるいは、光ディスクの評価試験までを高速で実施できる。
さらに、本発明の光ディスク検査装置は、高速、高分解能、高精度で、検査範囲も広く、再現性に優れ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＣＤ等の、Ｒ、Ｒ／Ｗ、ＲＡＭ等、サブストレートを含めて検査できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての、光ディスク検査装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明のミラー切換手段を示す概略図である。
【図４】本発明のミラー切換手段の他の実施形態を示す概略図である。
【図５】受光素子（ＰＳＤ）からの出力信号を用いてオプティカルチルト角αを算出方法を示す説明図である。
【図６】光ディスクの面振れ量Ｈの算出方法を示す説明図である。
【図７】本発明の光ディスク検査装置及びそれに付属する装置における信号処理を示す一実施の形態を示す概略図である。
【図８】本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローである。
【図９】本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローの中の、データーサンプリングシーケンスである。
【図１０】本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローの中の、オプチカルチルト角算出シーケンスである。
【図１１】本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローの中の、面振れ量／面振れ加速度算出シーケンスである。
【図１２】本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローの中の、反射率算出シーケンスである。
【図１３】本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローの中の、結果の判定シーケンスである。
【符号の説明】
１１：  レーザー光源（ＬＤ１）
１２：  コリメートレンズ
１３：  ピンホール
１４：  ビームスプリッター
１５：  １／４波長板
１６：  スポット光軸
１７：  反射スポット光
１８、１９、２０：  ミラー
２１：  コリメートレンズ
２２：  受光素子（２次元受光素子、ＰＳＤ）
２３、２４：  ミラー切換手段
２５：  被検査物である光ディスク
２６：  光ディスクの内周部
２７：  光ディスクの中間部
２８：  光ディスクの外周部
２９：  第２の受光素子（光量モニター）
３０：  スピンドル軸（ディスク回転軸）
５１：  バッファードＡ／Ｄコンバーター
５３：  レーザー制御回路（半導体レーザー制御回路）
５４：  プロセスコントローラー
５５：  スピンドルモーター
５６：  エンコーダー制御回路
５７：  ミラー切換制御回路
５９：  サーボモーターコントローラー
６０：  システム制御ＣＰＵ
α：  光ディスクの傾き（オプティカルチルト角）
Ｈ：  面振れ量
Ｌ１：  面振れ変位量曲線
【図１】
0003988859.tif 000003
【図２】
0003988859.tif 000004
【図３】
0003988859.tif 000005
【図４】
0003988859.tif 000006
【図５】
0003988859.tif 000007
【図６】
0003988859.tif 000008
【図７】
0003988859.tif 000009
【図８】
0003988859.tif 000010
【図９】
0003988859.tif 000011
【図１０】
0003988859.tif 000012
【図１１】
0003988859.tif 000013
【図１２】
0003988859.tif 000014
【図１３】
0003988859.tif 000015