JP2001330431A - 面形状特性測定装置および面形状特性測定方法 - Google Patents
面形状特性測定装置および面形状特性測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光ディスクの信号記録面等の円盤体の被測定面
の表面形状に関する特性を正確にかつ効率的に測定する
ことができる面形状特性測定装置および面形状特性測定
方法を提供する。 【解決手段】回転する円盤体の被測定面の垂直方向の速
度を検出するレーザドップラー速度計11と、レーザド
ップラー速度計11による各測定位置での線速度と検出
した垂直方向の検出速度とに基づいて、光ディスクDの
各測定位置における基準面に対する回転方向の傾斜角β
を算出する傾斜角算出部61と、光ディスクDの各測定
位置における垂直方向の変位を算出する変位算出部60
と、垂直方向の加速度を算出する加速度算出部59と、
フォーカスサーボ系に発生すると予想される追従誤差量
を算出する追従誤差量算出部58とを有する。
の表面形状に関する特性を正確にかつ効率的に測定する
ことができる面形状特性測定装置および面形状特性測定
方法を提供する。 【解決手段】回転する円盤体の被測定面の垂直方向の速
度を検出するレーザドップラー速度計11と、レーザド
ップラー速度計11による各測定位置での線速度と検出
した垂直方向の検出速度とに基づいて、光ディスクDの
各測定位置における基準面に対する回転方向の傾斜角β
を算出する傾斜角算出部61と、光ディスクDの各測定
位置における垂直方向の変位を算出する変位算出部60
と、垂直方向の加速度を算出する加速度算出部59と、
フォーカスサーボ系に発生すると予想される追従誤差量
を算出する追従誤差量算出部58とを有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、光ディ
スク等の円盤体の被測定面の形状に関する諸特性値を測
定する面形状特性測定装置および面形状特性測定方法に
関する。
スク等の円盤体の被測定面の形状に関する諸特性値を測
定する面形状特性測定装置および面形状特性測定方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】図7に示すように、円盤状の記録媒体で
ある光ディスク101は、光学的に透明なプラスチック
製の光ディスク基板103の一面に信号記録面104を
備えており、信号記録面104内の所定の領域に信号記
録領域102を備えている。また、この信号記録面10
4内の信号記録領域102には、たとえば、図8(a)
に示すように、ディスク基板103の一方の信号記録面
104に連続溝状のグルーブ105およびこれに隣接す
るランド106がトラック毎に所定のトラックピッチP
(1〜2μm)でスパイラル状に設けられているもの
や、図8(b)に示すように、信号記録面104にピッ
ト108の列が、トラック毎に所定のトラックピッチで
スパイラル状に設けられているものも知られている。た
とえば、情報を記録可能な相変化型あるいは光磁気型の
光ディスクでは、図8(a)に示したグルーブ105が
設けられた信号記録面104上に、相変化膜あるいは磁
性膜、光反射層、および保護膜層(いずれも図示せず)
が順に形成されており、信号記録面104上における、
グルーブ105およびランド106のいずれか一方を記
録エリアとし、他方をトラッキング用の光反射エリアと
して用いるものが多数を占めている。また、再生専用の
光ディスクにおいては、図8(b)に示したピット10
8の列を設けた信号記録面104上に光反射層および保
護膜層(いずれも図示せず)が順に形成されており、信
号記録面104上におけるピット108の列を記録エリ
アおよびトラッキング用回折格子として用いるものが多
数を占めている。
ある光ディスク101は、光学的に透明なプラスチック
製の光ディスク基板103の一面に信号記録面104を
備えており、信号記録面104内の所定の領域に信号記
録領域102を備えている。また、この信号記録面10
4内の信号記録領域102には、たとえば、図8(a)
に示すように、ディスク基板103の一方の信号記録面
104に連続溝状のグルーブ105およびこれに隣接す
るランド106がトラック毎に所定のトラックピッチP
(1〜2μm)でスパイラル状に設けられているもの
や、図8(b)に示すように、信号記録面104にピッ
ト108の列が、トラック毎に所定のトラックピッチで
スパイラル状に設けられているものも知られている。た
とえば、情報を記録可能な相変化型あるいは光磁気型の
光ディスクでは、図8(a)に示したグルーブ105が
設けられた信号記録面104上に、相変化膜あるいは磁
性膜、光反射層、および保護膜層(いずれも図示せず)
が順に形成されており、信号記録面104上における、
グルーブ105およびランド106のいずれか一方を記
録エリアとし、他方をトラッキング用の光反射エリアと
して用いるものが多数を占めている。また、再生専用の
光ディスクにおいては、図8(b)に示したピット10
8の列を設けた信号記録面104上に光反射層および保
護膜層(いずれも図示せず)が順に形成されており、信
号記録面104上におけるピット108の列を記録エリ
アおよびトラッキング用回折格子として用いるものが多
数を占めている。
【0003】上記のような構成の光ディスクでは、光デ
ィスクを回転させながら、光ディスク基板103の一方
の信号記録面104とは反対側の無信号面107から、
光学ピックアップに搭載された対物レンズ(図示せず)
で集光したレーザー光を照射する。情報を記録可能な光
ディスクでは、その照射光によって、たとえば、ランド
106上の記録層に光学的に情報が書き込まれ、あるい
は、反射光によって同記録層への光学的書き込み情報が
読み取られる。さらに、記録または再生用のレーザー光
が常に所定のトラック上に照射されるように、例えばグ
ルーブ105からの反射光を検出してトラッキングを行
う。再生専用の光ディスクでは、無信号面107から光
学ピックアップで照射した光に対して、ピット108の
列を設けた面104からの反射・回折光を検出すること
で、情報の読み取りおよびトラッキングを行う。
ィスクを回転させながら、光ディスク基板103の一方
の信号記録面104とは反対側の無信号面107から、
光学ピックアップに搭載された対物レンズ(図示せず)
で集光したレーザー光を照射する。情報を記録可能な光
ディスクでは、その照射光によって、たとえば、ランド
106上の記録層に光学的に情報が書き込まれ、あるい
は、反射光によって同記録層への光学的書き込み情報が
読み取られる。さらに、記録または再生用のレーザー光
が常に所定のトラック上に照射されるように、例えばグ
ルーブ105からの反射光を検出してトラッキングを行
う。再生専用の光ディスクでは、無信号面107から光
学ピックアップで照射した光に対して、ピット108の
列を設けた面104からの反射・回折光を検出すること
で、情報の読み取りおよびトラッキングを行う。
【0004】一方、近年開発が進んでいる高密度光ディ
スクでは、図9に示すように、グルーブ105を設けた
信号記録面104上に、光反射層と相変化膜あるいは磁
性膜からなる光反射面104および0.1mm程度の一
定の厚みを持つ透明な層111の順で形成されるものが
知られている。再生専用の光ディスクに関しても同様
に、光反射層からなる光反射面104および0.1mm
程度の一定の厚みを持つ透明層111の順で形成された
ものが知られている。このように成膜された光ディスク
の場合には、光ディスクを回転させながら、光ディスク
基板103の面104上に形成した透明層111側に、
光学ピックアップ(図示せず)を配置し、レーザー光を
照射する。
スクでは、図9に示すように、グルーブ105を設けた
信号記録面104上に、光反射層と相変化膜あるいは磁
性膜からなる光反射面104および0.1mm程度の一
定の厚みを持つ透明な層111の順で形成されるものが
知られている。再生専用の光ディスクに関しても同様
に、光反射層からなる光反射面104および0.1mm
程度の一定の厚みを持つ透明層111の順で形成された
ものが知られている。このように成膜された光ディスク
の場合には、光ディスクを回転させながら、光ディスク
基板103の面104上に形成した透明層111側に、
光学ピックアップ(図示せず)を配置し、レーザー光を
照射する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
基板103は、一般に、プラスチックを射出成形するこ
とにより形成される。この方法により作製された光ディ
スク基板103は、成形時の熱ひずみや気温や湿度など
環境の変化に伴い、反りが生じることが知られている。
さらに、成型時の金型の歪みによってディスク表面にう
ねりが生じる。光ディスク基板103に反りやうねりの
凹凸がある状態で回転させると、光ディスク基板103
の表面に上下の振れが発生し、信号読み取り用レンズの
焦点位置がディスクの信号記録面から外れたり(デフォ
ーカス)、信号記録面が信号読みとり用レンズの焦点面
から傾いたり(スキュー)することになる。この時、光
学ピックアップで集光されたスポットは収差の影響を受
けてしまう。この収差の大きさは、ピックアップレンズ
の開口数(NA)に依存し、デフォーカスによる収差は
NAの二乗に、また、スキューによる収差は開口数(N
A)の三乗に比例する。つまり、開口数(NA)が大き
くなればなるほど、許容できるデフォーカスやスキュー
が小さくなる。一方、ディスク表面から信号記録面10
4までの厚みが小さいほど、デフォーカスやスキューに
よる収差は小さくなる。この理由により、近年の光ディ
スクの高密度化に伴い、高開口数(NA)化と共に、デ
ィスクの厚みの薄肉化が進んでいる。たとえば、図8に
示したような高密度光ディスクでは、ディスク基板10
3のグルーブやランドまたはピット列が形成された信号
記録面104の上に、0.1mm程度の薄い透明層11
1を乗せたディスク構造となっているものもある。この
ように、開口数(NA)が大きくなることによって生じ
る収差の影響を低減するために、光学的に薄いディスク
の開発が行われている。最近では、短波長(λ≦430
nm)、高開口数(NA≧0.76)の高密度ディスク
の提案がなされている。
基板103は、一般に、プラスチックを射出成形するこ
とにより形成される。この方法により作製された光ディ
スク基板103は、成形時の熱ひずみや気温や湿度など
環境の変化に伴い、反りが生じることが知られている。
さらに、成型時の金型の歪みによってディスク表面にう
ねりが生じる。光ディスク基板103に反りやうねりの
凹凸がある状態で回転させると、光ディスク基板103
の表面に上下の振れが発生し、信号読み取り用レンズの
焦点位置がディスクの信号記録面から外れたり(デフォ
ーカス)、信号記録面が信号読みとり用レンズの焦点面
から傾いたり(スキュー)することになる。この時、光
学ピックアップで集光されたスポットは収差の影響を受
けてしまう。この収差の大きさは、ピックアップレンズ
の開口数(NA)に依存し、デフォーカスによる収差は
NAの二乗に、また、スキューによる収差は開口数(N
A)の三乗に比例する。つまり、開口数(NA)が大き
くなればなるほど、許容できるデフォーカスやスキュー
が小さくなる。一方、ディスク表面から信号記録面10
4までの厚みが小さいほど、デフォーカスやスキューに
よる収差は小さくなる。この理由により、近年の光ディ
スクの高密度化に伴い、高開口数(NA)化と共に、デ
ィスクの厚みの薄肉化が進んでいる。たとえば、図8に
示したような高密度光ディスクでは、ディスク基板10
3のグルーブやランドまたはピット列が形成された信号
記録面104の上に、0.1mm程度の薄い透明層11
1を乗せたディスク構造となっているものもある。この
ように、開口数(NA)が大きくなることによって生じ
る収差の影響を低減するために、光学的に薄いディスク
の開発が行われている。最近では、短波長(λ≦430
nm)、高開口数(NA≧0.76)の高密度ディスク
の提案がなされている。
【0006】上記のような高NA化に伴い焦点深度が浅
くなるため、光ディスク基板103に許される面ぶれ、
すなわち、光ディスク基板103の表面の凹凸の大きさ
にはいっそう厳しい値が要求されるようになっている。
このため、光ディスク基板103表面の形状に関する特
性を正確に測定する必要がある。たとえば、光ディスク
基板103表面の凹凸や、フォーカスサーボをかけた際
に発生する光ディスク基板103表面の凹凸に対して追
従できない追従誤差量や、いわゆるタンジェンシャルス
キュー(Tangential Skew) 等の面形状特性を精度良くか
つ効率的に測定することが要求されている。
くなるため、光ディスク基板103に許される面ぶれ、
すなわち、光ディスク基板103の表面の凹凸の大きさ
にはいっそう厳しい値が要求されるようになっている。
このため、光ディスク基板103表面の形状に関する特
性を正確に測定する必要がある。たとえば、光ディスク
基板103表面の凹凸や、フォーカスサーボをかけた際
に発生する光ディスク基板103表面の凹凸に対して追
従できない追従誤差量や、いわゆるタンジェンシャルス
キュー(Tangential Skew) 等の面形状特性を精度良くか
つ効率的に測定することが要求されている。
【0007】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであって、たとえば、光ディスクの信号記録面等の円
盤体の被測定面の表面形状に関する特性を正確にかつ効
率的に測定することができる面形状特性測定装置および
面形状特性測定方法を提供することを目的とする。
のであって、たとえば、光ディスクの信号記録面等の円
盤体の被測定面の表面形状に関する特性を正確にかつ効
率的に測定することができる面形状特性測定装置および
面形状特性測定方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の面形状特性測定
装置は、回転する円盤体の被測定面の垂直方向の速度を
検出する速度検出手段と、前記速度検出手段による各測
定位置での線速度と検出した垂直方向の検出速度とに基
づいて、前記被測定面の前記各測定位置における基準面
に対する回転方向の傾斜角を算出する傾斜角算出手段と
を有する。
装置は、回転する円盤体の被測定面の垂直方向の速度を
検出する速度検出手段と、前記速度検出手段による各測
定位置での線速度と検出した垂直方向の検出速度とに基
づいて、前記被測定面の前記各測定位置における基準面
に対する回転方向の傾斜角を算出する傾斜角算出手段と
を有する。
【0009】本発明の面形状特性測定装置は、前記速度
検出手段の検出した速度データに含まれるノイズ成分を
除去するディジタルフィルタ手段と、前記速度検出手段
のサンプリングレートに応じて、前記ディジタルフィル
タ手段のフィルタ特性が予め設定されたフィルタ特性と
なるようにフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手
段とをさらに有する。
検出手段の検出した速度データに含まれるノイズ成分を
除去するディジタルフィルタ手段と、前記速度検出手段
のサンプリングレートに応じて、前記ディジタルフィル
タ手段のフィルタ特性が予め設定されたフィルタ特性と
なるようにフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手
段とをさらに有する。
【0010】前記傾斜角算出手段は、前記垂直方向の速
度を前記線速度で除算した値を前記傾斜角の正接とし、
この正接の逆関数によって当該傾斜角を算出する。
度を前記線速度で除算した値を前記傾斜角の正接とし、
この正接の逆関数によって当該傾斜角を算出する。
【0011】本発明の面形状特性測定装置は、前記円盤
体を回転させる回転手段と、前記速度検出手段を前記円
盤体の半径方向に相対的に移動させる移動手段と、前記
速度検出手段による前記円盤体の測定位置の半径および
当該測定位置における目標線速度を入力する入力手段
と、入力された前記半径および前記目標線速度に基づい
て、前記円盤体を回転させる回転数を算出し、算出され
た回転数で前記円盤体を回転させ、かつ、前記入力され
た半径の測定位置に前記速度検出手段を移動させる制御
指令を前記回転手段および移動手段に出力する制御手段
とを有する。
体を回転させる回転手段と、前記速度検出手段を前記円
盤体の半径方向に相対的に移動させる移動手段と、前記
速度検出手段による前記円盤体の測定位置の半径および
当該測定位置における目標線速度を入力する入力手段
と、入力された前記半径および前記目標線速度に基づい
て、前記円盤体を回転させる回転数を算出し、算出され
た回転数で前記円盤体を回転させ、かつ、前記入力され
た半径の測定位置に前記速度検出手段を移動させる制御
指令を前記回転手段および移動手段に出力する制御手段
とを有する。
【0012】前記速度検出手段は、前記円盤体の被測定
面に非接触で前記垂直方向の速度を検出する。
面に非接触で前記垂直方向の速度を検出する。
【0013】好適には、前記速度検出手段は、レーザド
ップラー速度計である。
ップラー速度計である。
【0014】前記円盤体は、光学的に情報の記録および
再生の少なくとも一方が可能な記録媒体であり、前記被
測定面は、前記記録媒体の信号記録面である。
再生の少なくとも一方が可能な記録媒体であり、前記被
測定面は、前記記録媒体の信号記録面である。
【0015】本発明の面形状特性測定装置は、検出した
前記垂直方向の速度に基づいて、前記被測定面の垂直方
向の変位を算出する変位算出手段と、検出した前記垂直
方向の速度に基づいて、前記円盤体の被測定面の各検出
位置の垂直方向の加速度を算出する加速度算出手段と、
検出した前記垂直方向の速度、および、回転する前記円
盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置に所定の対象
物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基づいて、前記
サーボ系に発生すると予想される前記被測定面の凹凸に
対して追従できない追従誤差量を算出する追従誤差量算
出手段と、をさらに有する。
前記垂直方向の速度に基づいて、前記被測定面の垂直方
向の変位を算出する変位算出手段と、検出した前記垂直
方向の速度に基づいて、前記円盤体の被測定面の各検出
位置の垂直方向の加速度を算出する加速度算出手段と、
検出した前記垂直方向の速度、および、回転する前記円
盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置に所定の対象
物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基づいて、前記
サーボ系に発生すると予想される前記被測定面の凹凸に
対して追従できない追従誤差量を算出する追従誤差量算
出手段と、をさらに有する。
【0016】前記対象物は、前記記録媒体の信号記録面
への情報の記録および前記信号記録面からの情報の再生
の少なくとも一方を行う光学ピックアップあるいは当該
光学ピックアップに搭載されたレンズであり、前記サー
ボ系は、光学ピックアップあるいは当該光学ピックアッ
プに搭載されたレンズのフォーカスを前記信号記録面か
ら垂直な方向の目標位置に追従させるフォーカスサーボ
系である。
への情報の記録および前記信号記録面からの情報の再生
の少なくとも一方を行う光学ピックアップあるいは当該
光学ピックアップに搭載されたレンズであり、前記サー
ボ系は、光学ピックアップあるいは当該光学ピックアッ
プに搭載されたレンズのフォーカスを前記信号記録面か
ら垂直な方向の目標位置に追従させるフォーカスサーボ
系である。
【0017】前記追従誤差算出手段は、検出した前記垂
直方向の速度データに含まれる低域および高域のノイズ
成分を除去するバンドパスフィルタと、前記バンドパス
フィルタの出力を時間で積分する積分器とを有する。
直方向の速度データに含まれる低域および高域のノイズ
成分を除去するバンドパスフィルタと、前記バンドパス
フィルタの出力を時間で積分する積分器とを有する。
【0018】本発明の面形状特性測定方法は、回転する
円盤体の被測定面の垂直方向の速度を検出する速度検出
ステップと、前記被測定面の各測定位置での線速度と検
出した垂直方向の検出速度とに基づいて、前記被測定面
の前記各測定位置における基準面に対する回転方向の傾
斜角を算出する傾斜角算出ステップとを有する。
円盤体の被測定面の垂直方向の速度を検出する速度検出
ステップと、前記被測定面の各測定位置での線速度と検
出した垂直方向の検出速度とに基づいて、前記被測定面
の前記各測定位置における基準面に対する回転方向の傾
斜角を算出する傾斜角算出ステップとを有する。
【0019】本発明の面形状特性測定方法は、前記速度
検出ステップにおいて検出した速度データに含まれるノ
イズ成分をディジタルフィルタによって除去するフィル
タリングステップと、前記速度検出ステップにおけるサ
ンプリングレートに応じて、前記ディジタルフィルタの
フィルタ特性が予め設定されたフィルタ特性となるよう
にフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出ステップと
をさらに有する。
検出ステップにおいて検出した速度データに含まれるノ
イズ成分をディジタルフィルタによって除去するフィル
タリングステップと、前記速度検出ステップにおけるサ
ンプリングレートに応じて、前記ディジタルフィルタの
フィルタ特性が予め設定されたフィルタ特性となるよう
にフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出ステップと
をさらに有する。
【0020】前記傾斜角算出ステップは、前記垂直方向
の速度を前記線速度で除算した値を前記傾斜角の正接と
し、この正接の逆関数によって当該傾斜角を算出する。
の速度を前記線速度で除算した値を前記傾斜角の正接と
し、この正接の逆関数によって当該傾斜角を算出する。
【0021】前記速度検出ステップは、前記円盤体の測
定位置の半径および当該測定位置における目標線速度を
入力するステップと、入力された前記半径および前記目
標線速度に基づいて、前記円盤体を回転させる回転数を
算出し、算出された回転数で前記円盤体を回転させるス
テップと、入力された前記半径の測定位置に前記垂直方
向の速度を検出する所定の速度検出手段を移動させるス
テップとを有する。
定位置の半径および当該測定位置における目標線速度を
入力するステップと、入力された前記半径および前記目
標線速度に基づいて、前記円盤体を回転させる回転数を
算出し、算出された回転数で前記円盤体を回転させるス
テップと、入力された前記半径の測定位置に前記垂直方
向の速度を検出する所定の速度検出手段を移動させるス
テップとを有する。
【0022】前記速度検出ステップは、前記円盤体の被
測定面に非接触で前記垂直方向の速度を検出する。
測定面に非接触で前記垂直方向の速度を検出する。
【0023】前記速度検出ステップは、レーザドップラ
ー速度計を用いて前記垂直方向の速度を検出する。
ー速度計を用いて前記垂直方向の速度を検出する。
【0024】前記円盤体には、光学的に情報の記録およ
び再生の少なくとも一方が可能な記録媒体を使用し前記
被測定面は、前記記録媒体の信号記録面である。
び再生の少なくとも一方が可能な記録媒体を使用し前記
被測定面は、前記記録媒体の信号記録面である。
【0025】本発明の面形状特性測定方法は、検出した
前記垂直方向の速度に基づいて、前記被測定面の垂直方
向の変位を算出する変位算出ステップと、検出した前記
垂直方向の速度に基づいて、前記円盤体の被測定面の各
検出位置の垂直方向の加速度を算出する加速度算出ステ
ップと、検出した前記垂直方向の速度、および、回転す
る前記円盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置に所
定の対象物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基づい
て、前記サーボ系に発生すると予想される前記被測定面
の凹凸に対して追従できない追従誤差量を算出する追従
誤差量算出ステップと、をさらに有する。
前記垂直方向の速度に基づいて、前記被測定面の垂直方
向の変位を算出する変位算出ステップと、検出した前記
垂直方向の速度に基づいて、前記円盤体の被測定面の各
検出位置の垂直方向の加速度を算出する加速度算出ステ
ップと、検出した前記垂直方向の速度、および、回転す
る前記円盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置に所
定の対象物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基づい
て、前記サーボ系に発生すると予想される前記被測定面
の凹凸に対して追従できない追従誤差量を算出する追従
誤差量算出ステップと、をさらに有する。
【0026】前記対象物は、前記記録媒体の信号記録面
への情報の記録および前記信号記録面からの情報の再生
の少なくとも一方を行う光学ピックアップあるいは当該
光学ピックアップに搭載されたレンズであり、前記サー
ボ系は、光学ピックアップあるいは当該光学ピックアッ
プに搭載されたレンズのフォーカスを前記信号記録面か
ら垂直な方向の目標位置に追従させるフォーカスサーボ
系である。
への情報の記録および前記信号記録面からの情報の再生
の少なくとも一方を行う光学ピックアップあるいは当該
光学ピックアップに搭載されたレンズであり、前記サー
ボ系は、光学ピックアップあるいは当該光学ピックアッ
プに搭載されたレンズのフォーカスを前記信号記録面か
ら垂直な方向の目標位置に追従させるフォーカスサーボ
系である。
【0027】前記追従誤差量算出ステップは、検出した
前記垂直方向の速度データに含まれる低域および高域の
ノイズ成分をバンドパスフィルタによって除去し、この
バンドパスフィルタの出力を時間で積分して前記追従誤
差量を算出する。
前記垂直方向の速度データに含まれる低域および高域の
ノイズ成分をバンドパスフィルタによって除去し、この
バンドパスフィルタの出力を時間で積分して前記追従誤
差量を算出する。
【0028】本発明では、回転する円盤体の垂直方向の
速度を検出し、検出した垂直方向の速度と測定位置の線
速度とから当該測定位置における回転方向の傾斜角、い
わゆるタンジェンシャルスキューを算出する。測定位置
の線速度は、測定位置の半径と円盤体の回転数から特定
でき、円盤体の垂直方向の速度は、たとえば、レーザド
ップラー速度計により直接的に検出されたものであるの
で、タンジェンシャルスキューの算出精度が高くなる。
速度を検出し、検出した垂直方向の速度と測定位置の線
速度とから当該測定位置における回転方向の傾斜角、い
わゆるタンジェンシャルスキューを算出する。測定位置
の線速度は、測定位置の半径と円盤体の回転数から特定
でき、円盤体の垂直方向の速度は、たとえば、レーザド
ップラー速度計により直接的に検出されたものであるの
で、タンジェンシャルスキューの算出精度が高くなる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形
態に係る面形状特性測定装置の構成図である。図1にお
いて、面形状特性測定装置1は、円盤体である記録媒体
としての光ディスクDを保持し回転させるスピンドルモ
ータ2と、スピンドルモータ2の回転軸の傾きを調整す
るためのゴニオメータ4と、スライドモータ6と、スラ
イド機構8と、レーザドップラー速度計11と、ポテン
ショメータ10とを備えている。ここで、スピンドルモ
ータ2は本発明の回転手段の一具体例に対応しており、
スライドモータ6およびスライド機構8は本発明の移動
手段を構成している。
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形
態に係る面形状特性測定装置の構成図である。図1にお
いて、面形状特性測定装置1は、円盤体である記録媒体
としての光ディスクDを保持し回転させるスピンドルモ
ータ2と、スピンドルモータ2の回転軸の傾きを調整す
るためのゴニオメータ4と、スライドモータ6と、スラ
イド機構8と、レーザドップラー速度計11と、ポテン
ショメータ10とを備えている。ここで、スピンドルモ
ータ2は本発明の回転手段の一具体例に対応しており、
スライドモータ6およびスライド機構8は本発明の移動
手段を構成している。
【0030】光ディスクDは、たとえば、信号記録面上
に0.1mmの光透明層を備えている。光ディスクDの
信号記録面は、たとえば、金属膜が蒸着形成された光を
反射する光反射面となっている。ただし、光ディスクD
は光反射面上に0.1mmの透明層を持つものに限るわ
けではなく、その他種々の光ディスクを用いることがで
きる。
に0.1mmの光透明層を備えている。光ディスクDの
信号記録面は、たとえば、金属膜が蒸着形成された光を
反射する光反射面となっている。ただし、光ディスクD
は光反射面上に0.1mmの透明層を持つものに限るわ
けではなく、その他種々の光ディスクを用いることがで
きる。
【0031】スライド機構8は、ゴニオメータ4を光デ
ィスクDの半径方向に移動自在に保持している。スライ
ドモータ6は、スライド機構8において回転自在にベー
スBS上に保持されたねじ軸7を回転させる。このねじ
軸7は、ゴニオメータ4に螺合しており、ゴニオメータ
4はベースBS上に設けられたスライドベース部材9に
移動自在に案内されており、ねじ軸7の回転により、矢
印A1およびA2方向に移動する。
ィスクDの半径方向に移動自在に保持している。スライ
ドモータ6は、スライド機構8において回転自在にベー
スBS上に保持されたねじ軸7を回転させる。このねじ
軸7は、ゴニオメータ4に螺合しており、ゴニオメータ
4はベースBS上に設けられたスライドベース部材9に
移動自在に案内されており、ねじ軸7の回転により、矢
印A1およびA2方向に移動する。
【0032】ポテンショメータ10は、ベースBS上に
固定されており、このポテンショメータ10は、矢印A
1およびA2で示すスライド機構8のスライド方向にお
けるスピンドルモータ2の位置、すなわち、光ディスク
Dの位置を検出する。
固定されており、このポテンショメータ10は、矢印A
1およびA2で示すスライド機構8のスライド方向にお
けるスピンドルモータ2の位置、すなわち、光ディスク
Dの位置を検出する。
【0033】レーザドップラー速度計11は、レーザビ
ームLをプリズム13に向けて出力する。プリズム13
は、レーザドップラー速度計11から出力されたレーザ
ビームLを光ディスクDの信号記録面に入射させる。こ
のとき、レーザドップラー速度計11およびプリズム1
3は、光ディスクDの信号記録面に焦点が合うように高
さ調整されている。
ームLをプリズム13に向けて出力する。プリズム13
は、レーザドップラー速度計11から出力されたレーザ
ビームLを光ディスクDの信号記録面に入射させる。こ
のとき、レーザドップラー速度計11およびプリズム1
3は、光ディスクDの信号記録面に焦点が合うように高
さ調整されている。
【0034】光ディスクDの信号記録面に垂直な方向に
速度成分を持てば、信号記録面で反射した反射光はドッ
プラー効果によりその振動数がシフトする。したがっ
て、レーザドップラー速度計11は、出力したレーザ光
と反射光とを比較することにより、光ディスクDの信号
記録面に垂直な方向の速度を検出する。
速度成分を持てば、信号記録面で反射した反射光はドッ
プラー効果によりその振動数がシフトする。したがっ
て、レーザドップラー速度計11は、出力したレーザ光
と反射光とを比較することにより、光ディスクDの信号
記録面に垂直な方向の速度を検出する。
【0035】レーザドップラー速度計11から出力され
るレーザ光Lは、スライド機構8の位置を変更すること
により、光ディスクDの任意の半径位置に照射される。
るレーザ光Lは、スライド機構8の位置を変更すること
により、光ディスクDの任意の半径位置に照射される。
【0036】図2は、本発明の一実施形態に係る面形状
特性測定装置の制御系の構成図である。図2において、
面形状特性測定装置1は、制御/演算装置51と、スピ
ンドルモータ2を駆動するスピンドルドライバ71と、
スライドモータ6を駆動するスライドドライバ72をさ
らに備えている。
特性測定装置の制御系の構成図である。図2において、
面形状特性測定装置1は、制御/演算装置51と、スピ
ンドルモータ2を駆動するスピンドルドライバ71と、
スライドモータ6を駆動するスライドドライバ72をさ
らに備えている。
【0037】制御/演算装置51は、たとえば、パーソ
ナルコンピュータで構成され、キーボード、マウス、デ
ィスプレイ等のマンマシンインターフェースを備えてお
り。制御/演算装置51は、たとえば、上記のポテンシ
ョメータ10の検出信号10sを所定の形式のディジタ
ル信号に変換するA/D変換器73と、レーザドップラ
ー速度計11の検出信号を所定の形式のディジタル信号
に変換するA/D変換器74とを備えている。A/D変
換器74は、制御/演算装置51から出力される信号S
cよって決まるサンプリングレートでレーザドップラー
速度計11の検出信号をサンプルする。
ナルコンピュータで構成され、キーボード、マウス、デ
ィスプレイ等のマンマシンインターフェースを備えてお
り。制御/演算装置51は、たとえば、上記のポテンシ
ョメータ10の検出信号10sを所定の形式のディジタ
ル信号に変換するA/D変換器73と、レーザドップラ
ー速度計11の検出信号を所定の形式のディジタル信号
に変換するA/D変換器74とを備えている。A/D変
換器74は、制御/演算装置51から出力される信号S
cよって決まるサンプリングレートでレーザドップラー
速度計11の検出信号をサンプルする。
【0038】スピンドルドライバ71は、制御/演算装
置51から出力される制御信号51saに応じた駆動電
流をスピンドルモータ2に供給する。スライドドライバ
72は、制御/演算装置51から出力される制御信号5
1sbに応じた駆動電流をスライドモータ6に供給す
る。
置51から出力される制御信号51saに応じた駆動電
流をスピンドルモータ2に供給する。スライドドライバ
72は、制御/演算装置51から出力される制御信号5
1sbに応じた駆動電流をスライドモータ6に供給す
る。
【0039】図3は、制御/演算装置51の構成を示す
図である。図3に示すように、制御/演算装置51は、
速度データ入力部52と、各種データ入力部53と、制
御部54と、サンプリングレート算出部55と、フィル
タ係数算出部56と、ディジタルフィルタ部57と、追
従誤差算出部58と、傾斜角算出部61と、変位算出部
60と、加速度算出部59と、表示部62とを備えてい
る。ここで、各種データ入力部53は本発明の入力手
段、制御部54は本発明の制御手段、フィルタ係数算出
部56は本発明のフィルタ係数算出手段、ディジタルフ
ィルタ部57は本発明のフィルタ手段、追従誤差算出部
58は本発明の追従誤差算出手段、傾斜角算出部61は
本発明の傾斜角算出手段、変位算出部60は本発明の変
位算出手段、加速度算出部59は本発明の加速度算出手
段のそれぞれ一具体例に対応している。
図である。図3に示すように、制御/演算装置51は、
速度データ入力部52と、各種データ入力部53と、制
御部54と、サンプリングレート算出部55と、フィル
タ係数算出部56と、ディジタルフィルタ部57と、追
従誤差算出部58と、傾斜角算出部61と、変位算出部
60と、加速度算出部59と、表示部62とを備えてい
る。ここで、各種データ入力部53は本発明の入力手
段、制御部54は本発明の制御手段、フィルタ係数算出
部56は本発明のフィルタ係数算出手段、ディジタルフ
ィルタ部57は本発明のフィルタ手段、追従誤差算出部
58は本発明の追従誤差算出手段、傾斜角算出部61は
本発明の傾斜角算出手段、変位算出部60は本発明の変
位算出手段、加速度算出部59は本発明の加速度算出手
段のそれぞれ一具体例に対応している。
【0040】速度データ入力部52は、レーザドップラ
ー速度計11の検出した光ディスクDの信号面の垂直方
向の速度データVが入力され、これを保持する。
ー速度計11の検出した光ディスクDの信号面の垂直方
向の速度データVが入力され、これを保持する。
【0041】各種データ入力部53は、レーザドップラ
ー速度計11による光ディスクDの測定位置の半径デー
タRおよび測定位置における目標線速度Lvが入力さ
れ、これらのデータを保持する。また、各種データ入力
部53は、レーザドップラー速度計11による速度Vの
光ディスクDの1回転あたりのデータサンプリング数S
nが入力されこれを保持する。さらに、各種データ入力
部53は、ディジタルフィルタ部57のフィルタ特性、
あるいは、追従誤差算出部58のフィルタ特性Frが入
力される。具体的には、このフィルタ特性Frは、ディ
ジタルフィルタ部57および追従誤差算出部58のゲイ
ン特性である。
ー速度計11による光ディスクDの測定位置の半径デー
タRおよび測定位置における目標線速度Lvが入力さ
れ、これらのデータを保持する。また、各種データ入力
部53は、レーザドップラー速度計11による速度Vの
光ディスクDの1回転あたりのデータサンプリング数S
nが入力されこれを保持する。さらに、各種データ入力
部53は、ディジタルフィルタ部57のフィルタ特性、
あるいは、追従誤差算出部58のフィルタ特性Frが入
力される。具体的には、このフィルタ特性Frは、ディ
ジタルフィルタ部57および追従誤差算出部58のゲイ
ン特性である。
【0042】制御部54は、各種データ入力部53に入
力された測定位置の半径データRおよび目標線速度Lv
に基づいて、光ディスクDを回転数Nを算出し、算出さ
れた回転数Nで回転させる制御指令51saをスピンド
ルドライバ71に出力する。また、制御部54は、各種
データ入力部53に入力された半径データRの測定位置
にレーザドップラー速度計11による光ディスクDの測
定位置に移動させる制御指令51sbをスライドドライ
バ72に出力する。具体的には、ポテンショメータ10
からフィードバックされるスピンドルモータ2の位置に
基づいて、スピンドルモータ2の半径方向の位置を制御
する。
力された測定位置の半径データRおよび目標線速度Lv
に基づいて、光ディスクDを回転数Nを算出し、算出さ
れた回転数Nで回転させる制御指令51saをスピンド
ルドライバ71に出力する。また、制御部54は、各種
データ入力部53に入力された半径データRの測定位置
にレーザドップラー速度計11による光ディスクDの測
定位置に移動させる制御指令51sbをスライドドライ
バ72に出力する。具体的には、ポテンショメータ10
からフィードバックされるスピンドルモータ2の位置に
基づいて、スピンドルモータ2の半径方向の位置を制御
する。
【0043】サンプリングレート算出部55は、各種デ
ータ入力部53に入力された測定位置の半径データR、
目標線速度Lvおよびデータサンプリング数Snから、
サンプリングレートSrを算出する。
ータ入力部53に入力された測定位置の半径データR、
目標線速度Lvおよびデータサンプリング数Snから、
サンプリングレートSrを算出する。
【0044】フィルタ係数算出部56は、サンプリング
レート算出部55で算出されたサンプリングレートSr
と各種データ入力部53に入力されたフィルタ特性に基
づいて、ディジタルフィルタ部57および追従誤差算出
部58を構成するディジタルフィルタのフィルタ係数を
算出する。
レート算出部55で算出されたサンプリングレートSr
と各種データ入力部53に入力されたフィルタ特性に基
づいて、ディジタルフィルタ部57および追従誤差算出
部58を構成するディジタルフィルタのフィルタ係数を
算出する。
【0045】ディジタルフィルタ部57は、傾斜角算出
部61、変位算出部60および加速度算出部59で使用
されるレーザドップラー速度計11の検出した速度デー
タVに含まれる、たとえば、光ディスクDの表面のゴミ
や傷によるノイズ、信号伝送系等の高域のノイズを除去
するためのローパスフィルタで構成されている。このロ
ーパスフィルタは、たとえば、IIRディジタルフィル
タで実現できる。このローパスフィルタのフィルタ特性
を決定するフィルタ係数は、フィルタ係数算出部56で
算出される。
部61、変位算出部60および加速度算出部59で使用
されるレーザドップラー速度計11の検出した速度デー
タVに含まれる、たとえば、光ディスクDの表面のゴミ
や傷によるノイズ、信号伝送系等の高域のノイズを除去
するためのローパスフィルタで構成されている。このロ
ーパスフィルタは、たとえば、IIRディジタルフィル
タで実現できる。このローパスフィルタのフィルタ特性
を決定するフィルタ係数は、フィルタ係数算出部56で
算出される。
【0046】傾斜角算出部61は、レーザドップラー速
度計11による光ディスクD内での各測定位置での線速
度(走査速度)Vsとレーザドップラー速度計11によ
って検出した垂直方向の速度Vとに基づいて、光ディス
クDの信号記録面の各測定位置における基準面に対する
回転方向の傾斜角を算出する。
度計11による光ディスクD内での各測定位置での線速
度(走査速度)Vsとレーザドップラー速度計11によ
って検出した垂直方向の速度Vとに基づいて、光ディス
クDの信号記録面の各測定位置における基準面に対する
回転方向の傾斜角を算出する。
【0047】具体的には、図4に示すように、矢印Gの
向きに回転する光ディスクDのレーザドップラー速度計
11による測定位置SPにおける基準面SFに対する回
転方向の傾斜角(タンジェンシャルスキュー)をβとす
ると、測定位置SPでの光ディスクDの垂直方向の速度
Vを測定位置SPでの線速度Vsで除した値V/Vsは
tanβと等価である。したがって、傾斜角βは、次式
(1)に示すように、この正接の逆関数によって算出す
ることができる。
向きに回転する光ディスクDのレーザドップラー速度計
11による測定位置SPにおける基準面SFに対する回
転方向の傾斜角(タンジェンシャルスキュー)をβとす
ると、測定位置SPでの光ディスクDの垂直方向の速度
Vを測定位置SPでの線速度Vsで除した値V/Vsは
tanβと等価である。したがって、傾斜角βは、次式
(1)に示すように、この正接の逆関数によって算出す
ることができる。
【0048】
【数1】β=tan-1(V/Vs) …(1)
【0049】変位算出部60は、レーザドップラー速度
計11によって検出した垂直方向の速度Vを積分して、
回転する光ディスクDの信号記録面の垂直方向の変位を
算出する。
計11によって検出した垂直方向の速度Vを積分して、
回転する光ディスクDの信号記録面の垂直方向の変位を
算出する。
【0050】加速度算出部59は、レーザドップラー速
度計11によって検出した垂直方向の速度Vを微分し、
回転する光ディスクDの信号記録面の垂直方向の加速度
を算出する。
度計11によって検出した垂直方向の速度Vを微分し、
回転する光ディスクDの信号記録面の垂直方向の加速度
を算出する。
【0051】追従誤差算出部58は、レーザドップラー
速度計11によって検出した垂直方向の速度Vおよび回
転する前記円盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置
に所定の対象物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基
づいて、このサーボ系に発生すると予想される光ディス
クDの信号記録面の凹凸に対して追従できない追従誤差
量を算出する。具体的には、追従誤差算出部58は、光
ディスクDの信号記録面へ情報の記録および信号記録面
からの情報の再生の少なくとも一方を行う光学ピックア
ップあるいは当該光学ピックアップに搭載されたレンズ
のフォーカスを信号記録面から垂直な方向の目標位置に
追従させるフォーカスサーボ系の追従誤差量を算出す
る。
速度計11によって検出した垂直方向の速度Vおよび回
転する前記円盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置
に所定の対象物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基
づいて、このサーボ系に発生すると予想される光ディス
クDの信号記録面の凹凸に対して追従できない追従誤差
量を算出する。具体的には、追従誤差算出部58は、光
ディスクDの信号記録面へ情報の記録および信号記録面
からの情報の再生の少なくとも一方を行う光学ピックア
ップあるいは当該光学ピックアップに搭載されたレンズ
のフォーカスを信号記録面から垂直な方向の目標位置に
追従させるフォーカスサーボ系の追従誤差量を算出す
る。
【0052】追従誤差算出部58は、各種データ入力部
53に入力されたフィルタ特性のバンドパスフィルタ
と、このバンドパスフィルタの出力を積分する積分器で
構成される。これらバンドパスフィルタおよび積分器
は、たとえば、IIRディジタルフィルタで構成するこ
とができる。このバンドパスフィルタは、上記のフォー
カスサーボ系の伝達関数特性を備えているとともに、デ
ィスクDの面ぶれによる低域ノイズおよび伝送系当の高
域ノイズを除去する特性を有する。
53に入力されたフィルタ特性のバンドパスフィルタ
と、このバンドパスフィルタの出力を積分する積分器で
構成される。これらバンドパスフィルタおよび積分器
は、たとえば、IIRディジタルフィルタで構成するこ
とができる。このバンドパスフィルタは、上記のフォー
カスサーボ系の伝達関数特性を備えているとともに、デ
ィスクDの面ぶれによる低域ノイズおよび伝送系当の高
域ノイズを除去する特性を有する。
【0053】表示部62は、傾斜角算出部61、変位算
出部60、加速度算出部59および追従誤差算出部58
で得られた結果を、所定の形式に加工して表示装置の画
面に表示する。
出部60、加速度算出部59および追従誤差算出部58
で得られた結果を、所定の形式に加工して表示装置の画
面に表示する。
【0054】次に、上記構成の面形状特性測定装置1を
用いた面形状特性測定方法について図5に示すフローチ
ャートを参照して説明する。まず、追従誤差算出部58
およびディジタルフィルタ部57のフィルタ特性を入力
する(ステップS1)。さらに、光ディスクDの測定位
置の半径Rおよびこの半径Rにおける線速度(走査速
度)Lvを入力する(ステップS2)。なお、データサ
ンプリング数Snも同時に入力する。
用いた面形状特性測定方法について図5に示すフローチ
ャートを参照して説明する。まず、追従誤差算出部58
およびディジタルフィルタ部57のフィルタ特性を入力
する(ステップS1)。さらに、光ディスクDの測定位
置の半径Rおよびこの半径Rにおける線速度(走査速
度)Lvを入力する(ステップS2)。なお、データサ
ンプリング数Snも同時に入力する。
【0055】測定開始すると(ステップS3)、制御部
54は、入力された半径Rの位置にレーザドップラー速
度計11の測定位置がくるように、スライド機構8を移
動させる(ステップS4)。さらに、制御部54は、入
力された半径Rおよび線速度Lvから、スピンドルモー
タ2の回転数Nを算出し、駆動する(ステップS5)。
54は、入力された半径Rの位置にレーザドップラー速
度計11の測定位置がくるように、スライド機構8を移
動させる(ステップS4)。さらに、制御部54は、入
力された半径Rおよび線速度Lvから、スピンドルモー
タ2の回転数Nを算出し、駆動する(ステップS5)。
【0056】一方、サンプリングレート算出部55で
は、入力された半径R、線速度Lvおよびデータサンプ
リング数Snに基づいて、サンプリングレートSrを算
出する(ステップS6)。さらに、算出したサンプリン
グレートSrおよび入力されたフィルタ特性に基づい
て、追従誤差算出部58およびディジタルフィルタ部5
7のフィルタ係数を算出する(ステップS7)。これに
より、サンプリングレートSrが変化しても、常に一定
のフィルタ特性が得られる。
は、入力された半径R、線速度Lvおよびデータサンプ
リング数Snに基づいて、サンプリングレートSrを算
出する(ステップS6)。さらに、算出したサンプリン
グレートSrおよび入力されたフィルタ特性に基づい
て、追従誤差算出部58およびディジタルフィルタ部5
7のフィルタ係数を算出する(ステップS7)。これに
より、サンプリングレートSrが変化しても、常に一定
のフィルタ特性が得られる。
【0057】制御/演算装置1では、算出したサンプリ
ングレートSrでA/D変換器74からレーザドップラ
速度計11の検出信号を採取する(ステップS8)。
ングレートSrでA/D変換器74からレーザドップラ
速度計11の検出信号を採取する(ステップS8)。
【0058】たとえば、光ディスクDの1回転分の速度
データが採取されたら、これらのデータはディジタルフ
ィルタ部57でディジタルフィルタ処理される(ステッ
プS9)。
データが採取されたら、これらのデータはディジタルフ
ィルタ部57でディジタルフィルタ処理される(ステッ
プS9)。
【0059】傾斜角算出部61では、フィルタ処理され
た速度データVと、入力された線速度データLvから各
測定位置の回転方向の傾斜角βを算出する(ステップS
10)。
た速度データVと、入力された線速度データLvから各
測定位置の回転方向の傾斜角βを算出する(ステップS
10)。
【0060】変位算出部60では、フィルタ処理された
速度データVに積分処理を施し(ステップS11)、光
ディスクDの垂直方向の変位を算出する(ステップS1
2)。
速度データVに積分処理を施し(ステップS11)、光
ディスクDの垂直方向の変位を算出する(ステップS1
2)。
【0061】加速度算出部59では、フィルタ処理され
た速度データVに微分処理を施し(ステップS13)、
光ディスクDの垂直方向の加速度を算出する(ステップ
S14)。
た速度データVに微分処理を施し(ステップS13)、
光ディスクDの垂直方向の加速度を算出する(ステップ
S14)。
【0062】一方、追従誤差算出部58では、レーザド
ップラ速度計11の検出した速度データをディジタルフ
ィルタ(バンドパスフィルタ)処理し(ステップS1
5)、このディジタルフィルタ処理された速度データV
に積分処理を施し(ステップS16)、追従誤差(光デ
ィスクDの微細な表面形状)を算出する(ステップS1
7)。
ップラ速度計11の検出した速度データをディジタルフ
ィルタ(バンドパスフィルタ)処理し(ステップS1
5)、このディジタルフィルタ処理された速度データV
に積分処理を施し(ステップS16)、追従誤差(光デ
ィスクDの微細な表面形状)を算出する(ステップS1
7)。
【0063】次いで、算出結果が、たとえば、表示部6
2によって画面に出力される(ステップS18)。測定
が終了した場合(ステップS19)には、スピンドルモ
ータ2の駆動を停止し、スライド機構8を原点位置に復
帰させる(ステップS20)。
2によって画面に出力される(ステップS18)。測定
が終了した場合(ステップS19)には、スピンドルモ
ータ2の駆動を停止し、スライド機構8を原点位置に復
帰させる(ステップS20)。
【0064】ここで、表示部62による画面への出力例
を図6に示す。図6においてグラフ(a)は追従誤差算
出部58で得られたデータを示しており、グラフ(b)
はフィルタ処理されていない速度データVを示してお
り、グラフ(c)は変位算出部60で得られたデータを
示しており、グラフ(d)はディジタルフィルタ処理さ
れた速度データVを示しており、グラフ(e)は加速度
算出部59で得られたデータを示している。
を図6に示す。図6においてグラフ(a)は追従誤差算
出部58で得られたデータを示しており、グラフ(b)
はフィルタ処理されていない速度データVを示してお
り、グラフ(c)は変位算出部60で得られたデータを
示しており、グラフ(d)はディジタルフィルタ処理さ
れた速度データVを示しており、グラフ(e)は加速度
算出部59で得られたデータを示している。
【0065】なお、表示部62は、図6に示したよう
に、光ディスクDの1回転分のデータを表示する以外
に、算出された追従誤差量、変位、加速度、速度データ
等の光ディスクD内における分布を立体的に把握可能に
画面上に表示する構成とすることも可能である。
に、光ディスクDの1回転分のデータを表示する以外
に、算出された追従誤差量、変位、加速度、速度データ
等の光ディスクD内における分布を立体的に把握可能に
画面上に表示する構成とすることも可能である。
【0066】以上のように、本実施形態によれば、レー
ザドップラー速度計11によって非接触でかつ直接的に
検出した光ディスクDの信号記録面に垂直方向の速度デ
ータVを使用して、測定位置における回転方向の傾斜角
(タンジェンシャルスキュー)を算出するため、算出し
た値が非常に精度の高いものとなる。また、本実施形態
によれば、ディジタルフィルタ部57および追従誤差算
出部58のフィルタ特性をサンプリングレートSrに応
じて、予め設定されたフィルタ特性となるようにフィル
タ係数を算出するため、各算出値の精度を安定化させる
ことができる。
ザドップラー速度計11によって非接触でかつ直接的に
検出した光ディスクDの信号記録面に垂直方向の速度デ
ータVを使用して、測定位置における回転方向の傾斜角
(タンジェンシャルスキュー)を算出するため、算出し
た値が非常に精度の高いものとなる。また、本実施形態
によれば、ディジタルフィルタ部57および追従誤差算
出部58のフィルタ特性をサンプリングレートSrに応
じて、予め設定されたフィルタ特性となるようにフィル
タ係数を算出するため、各算出値の精度を安定化させる
ことができる。
【0067】さらに、本実施形態によれば、回転方向の
傾斜角の算出に使用する速度データVを用いて、同時
に、垂直方向の変位、加速度、フォーカスサーボの追従
誤差を同時に算出できる。なお、加速度の算出は、速度
データVの一次微分から算出できるため、光ディスクD
の信号記録面に垂直方向の変位データから加速度を算出
する場合に比べて、精度を高めることが可能となる。こ
のように、本実施形態によれば、光ディスクDの信号記
録面の種々の面形状特性を、精度良く、かつ、簡易に測
定可能となる。
傾斜角の算出に使用する速度データVを用いて、同時
に、垂直方向の変位、加速度、フォーカスサーボの追従
誤差を同時に算出できる。なお、加速度の算出は、速度
データVの一次微分から算出できるため、光ディスクD
の信号記録面に垂直方向の変位データから加速度を算出
する場合に比べて、精度を高めることが可能となる。こ
のように、本実施形態によれば、光ディスクDの信号記
録面の種々の面形状特性を、精度良く、かつ、簡易に測
定可能となる。
【0068】本発明は、上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態においては、本発明の円盤体とし
て光ディスクDの場合について説明したが、本発明は、
光ディスクの信号記録面ばかりでなく、たとえば、光デ
ィスクの信号記録面の面振れ発生の原因になりうる光デ
ィスクの信号記録面を形成するためのスタンパの面形状
特性を測定することができる。また、本発明は光ディス
クではなく磁気ディスク等の他の円盤状の記録媒体の面
形状特性の測定にも適用可能である。
い。上述した実施形態においては、本発明の円盤体とし
て光ディスクDの場合について説明したが、本発明は、
光ディスクの信号記録面ばかりでなく、たとえば、光デ
ィスクの信号記録面の面振れ発生の原因になりうる光デ
ィスクの信号記録面を形成するためのスタンパの面形状
特性を測定することができる。また、本発明は光ディス
クではなく磁気ディスク等の他の円盤状の記録媒体の面
形状特性の測定にも適用可能である。
【0069】
【発明の効果】本発明によれば、光ディスクの信号記録
面等の円盤体の被測定面の表面形状に関する特性を正確
にかつ効率的に測定することができる。
面等の円盤体の被測定面の表面形状に関する特性を正確
にかつ効率的に測定することができる。
【図1】本発明の一実施形態に係る面形状特性測定装置
の構成図である。
の構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る面形状特性測定装置
の制御系の構成図である。
の制御系の構成図である。
【図3】制御/演算装置51の構成を示す図である。
【図4】本発明の回転方向の傾斜角βの算出方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図5】面形状特性測定装置1を用いた面形状特性測定
方法を説明するためのフローチャートである。
方法を説明するためのフローチャートである。
【図6】表示部62による画面への出力例を示す図であ
る。
る。
【図7】光ディスクの構成を示す図である。
【図8】光ディスクの信号記録面の構造例を示す図であ
る。
る。
【図9】光ディスクの層構造を示す斜視図である。
1…面形状特性測定装置、2…スピンドルモータ、4…
ゴニオメータ、6…スライドモータ、7…ねじ軸、8…
スライド機構、10…ポテンショメータ、11…レーザ
ドップラー速度計、13…プリズム、51…制御/演算
装置、52…速度データ入力部、53…各種データ入力
部、54…制御部、55…サンプリングレート算出部、
56…フィルタ係数算出部、57…ディジタルフィルタ
部、58…追従誤差算出部、59…加速度算出部、60
…変位算出部、61…傾斜角算出部、62…表示部、D
…光ディスク。
ゴニオメータ、6…スライドモータ、7…ねじ軸、8…
スライド機構、10…ポテンショメータ、11…レーザ
ドップラー速度計、13…プリズム、51…制御/演算
装置、52…速度データ入力部、53…各種データ入力
部、54…制御部、55…サンプリングレート算出部、
56…フィルタ係数算出部、57…ディジタルフィルタ
部、58…追従誤差算出部、59…加速度算出部、60
…変位算出部、61…傾斜角算出部、62…表示部、D
…光ディスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01S 17/58 G01S 17/58 G11B 7/26 G11B 7/26 Fターム(参考) 2F065 AA35 AA46 BB03 BB16 CC03 DD00 FF00 FF64 GG04 HH04 HH13 JJ01 LL12 MM04 PP13 QQ03 QQ33 QQ34 RR06 SS13 UU05 2F069 AA54 AA66 AA71 CC07 GG07 GG20 HH09 HH15 HH30 JJ17 MM26 NN00 NN02 NN05 NN06 NN08 5D121 HH07 HH18 5J084 AA07 AB17 AC07 AD04 CA29 CA31 CA34 CA76 DA01 DA02 DA08 EA01 EA40
Claims (20)
- 【請求項1】回転する円盤体の被測定面の垂直方向の速
度を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段による各測定位置での線速度と検出し
た垂直方向の検出速度とに基づいて、前記被測定面の前
記各測定位置における基準面に対する回転方向の傾斜角
を算出する傾斜角算出手段とを有する面形状特性測定装
置。 - 【請求項2】前記速度検出手段の検出した速度データに
含まれるノイズ成分を除去するディジタルフィルタ手段
と、 前記速度検出手段のサンプリングレートに応じて、前記
ディジタルフィルタ手段のフィルタ特性が予め設定され
たフィルタ特性となるようにフィルタ係数を算出するフ
ィルタ係数算出手段とをさらに有する請求項1に記載の
面形状特性測定装置。 - 【請求項3】前記傾斜角算出手段は、前記垂直方向の速
度を前記線速度で除算した値を前記傾斜角の正接とし、
この正接の逆関数によって当該傾斜角を算出する請求項
1に記載の面形状特性測定装置。 - 【請求項4】前記円盤体を回転させる回転手段と、 前記速度検出手段を前記円盤体の半径方向に相対的に移
動させる移動手段と、 前記速度検出手段による前記円盤体の測定位置の半径お
よび当該測定位置における目標線速度を入力する入力手
段と、 入力された前記半径および前記目標線速度に基づいて、
前記円盤体を回転させる回転数を算出し、算出された回
転数で前記円盤体を回転させ、かつ、前記入力された半
径の測定位置に前記速度検出手段を移動させる制御指令
を前記回転手段および移動手段に出力する制御手段とを
有する請求項1に記載の面形状特性測定装置。 - 【請求項5】前記速度検出手段は、前記円盤体の被測定
面に非接触で前記垂直方向の速度を検出する請求項1に
記載の面形状特性測定装置。 - 【請求項6】前記速度検出手段は、レーザドップラー速
度計である請求項5に記載の面形状特性測定装置。 - 【請求項7】前記円盤体は、光学的に情報の記録および
再生の少なくとも一方が可能な記録媒体であり、 前記被測定面は、前記記録媒体の信号記録面である請求
項1に記載の面形状特性測定装置。 - 【請求項8】検出した前記垂直方向の速度に基づいて、
前記被測定面の垂直方向の変位を算出する変位算出手段
と、 検出した前記垂直方向の速度に基づいて、前記円盤体の
被測定面の各検出位置の垂直方向の加速度を算出する加
速度算出手段と、 検出した前記垂直方向の速度、および、回転する前記円
盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置に所定の対象
物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基づいて、前記
サーボ系に発生すると予想される前記被測定面の凹凸に
対して追従できない追従誤差量を算出する追従誤差量算
出手段と、をさらに有する請求項1に記載の面形状特性
測定装置。 - 【請求項9】前記対象物は、前記記録媒体の信号記録面
への情報の記録および前記信号記録面からの情報の再生
の少なくとも一方を行う光学ピックアップあるいは当該
光学ピックアップに搭載されたレンズであり、 前記サーボ系は、光学ピックアップあるいは当該光学ピ
ックアップに搭載されたレンズのフォーカスを前記信号
記録面から垂直な方向の目標位置に追従させるフォーカ
スサーボ系である請求項8に記載の面形状特性測定装
置。 - 【請求項10】前記追従誤差量算出手段は、検出した前
記垂直方向の速度データに含まれる低域および高域のノ
イズ成分を除去するバンドパスフィルタと、 前記バンドパスフィルタの出力を時間で積分する積分器
とを有する請求項8に記載の面形状特性装置。 - 【請求項11】回転する円盤体の被測定面の垂直方向の
速度を検出する速度検出ステップと、 前記被測定面の各測定位置での線速度と検出した垂直方
向の検出速度とに基づいて、前記被測定面の前記各測定
位置における基準面に対する回転方向の傾斜角を算出す
る傾斜角算出ステップとを有する面形状特性測定方法。 - 【請求項12】前記速度検出ステップにおいて検出した
速度データに含まれるノイズ成分をディジタルフィルタ
によって除去するフィルタリングステップと、 前記速度検出ステップにおけるサンプリングレートに応
じて、前記ディジタルフィルタのフィルタ特性が予め設
定されたフィルタ特性となるようにフィルタ係数を算出
するフィルタ係数算出ステップとを有する請求項11に
記載の面形状特性測定方法。 - 【請求項13】前記傾斜角算出ステップは、前記垂直方
向の速度を前記線速度で除算した値を前記傾斜角の正接
とし、この正接の逆関数によって当該傾斜角を算出する
請求項11に記載の面形状特性測定方法。 - 【請求項14】前記速度検出ステップは、前記円盤体の
測定位置の半径および当該測定位置における目標線速度
を入力するステップと、 入力された前記半径および前記目標線速度に基づいて、
前記円盤体を回転させる回転数を算出し、算出された回
転数で前記円盤体を回転させるステップと、 入力された前記半径の測定位置に前記垂直方向の速度を
検出する所定の速度検出手段を移動させるステップと、 を有する請求項11に記載の面形状特性測定方法。 - 【請求項15】前記速度検出ステップは、前記円盤体の
被測定面に非接触で前記垂直方向の速度を検出する請求
項11に記載の面形状特性測定方法。 - 【請求項16】前記速度検出ステップは、レーザドップ
ラー速度計を用いて前記垂直方向の速度を検出する請求
項15に記載の面形状特性測定方法。 - 【請求項17】前記円盤体には、光学的に情報の記録お
よび再生の少なくとも一方が可能な記録媒体を使用し、 前記被測定面は、前記記録媒体の信号記録面である請求
項11に記載の面形状特性測定方法。 - 【請求項18】検出した前記垂直方向の速度に基づい
て、前記被測定面の垂直方向の変位を算出する変位算出
ステップと、 検出した前記垂直方向の速度に基づいて、前記円盤体の
被測定面の各検出位置の垂直方向の加速度を算出する加
速度算出ステップと、 検出した前記垂直方向の速度、および、回転する前記円
盤体の被測定面から垂直な方向の目標位置に所定の対象
物を追従させるサーボ系のゲイン特性に基づいて、前記
サーボ系に発生すると予想される前記被測定面の凹凸に
対して追従できない追従誤差量を算出する追従誤差量算
出ステップと、をさらに有する請求項11に記載の面形
状特性測定方法。 - 【請求項19】前記対象物は、前記記録媒体の信号記録
面への情報の記録および前記信号記録面からの情報の再
生の少なくとも一方を行う光学ピックアップあるいは当
該光学ピックアップに搭載されたレンズであり、 前記サーボ系は、光学ピックアップあるいは当該光学ピ
ックアップに搭載されたレンズのフォーカスを前記信号
記録面から垂直な方向の目標位置に追従させるフォーカ
スサーボ系である請求項18に記載の面形状特性測定方
法。 - 【請求項20】前記追従誤差量算出ステップは、検出し
た前記垂直方向の速度データに含まれる低域および高域
のノイズ成分をバンドパスフィルタによって除去し、こ
のバンドパスフィルタの出力を時間で積分して前記追従
誤差量を算出する請求項18に記載の面形状特性方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000157944A JP2001330431A (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | 面形状特性測定装置および面形状特性測定方法 |
US09/860,498 US6568289B2 (en) | 2000-05-24 | 2001-05-21 | Planar shape characteristic measuring apparatus and planar shape characteristic measuring method |
EP01401363A EP1162610A3 (en) | 2000-05-24 | 2001-05-23 | Focus error correction from tilt measurement |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000157944A JP2001330431A (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | 面形状特性測定装置および面形状特性測定方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001330431A true JP2001330431A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18662486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000157944A Pending JP2001330431A (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | 面形状特性測定装置および面形状特性測定方法 |
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---|---|
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EP (1) | EP1162610A3 (ja) |
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TW200735078A (en) * | 2005-06-29 | 2007-09-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Tangential disc tilt measurement and corrective action |
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- 2001-05-21 US US09/860,498 patent/US6568289B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
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