JP2004095104A - ディスクの偏心量測定方法及び偏心量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高価な計測機器を必要とせず、さらに、いかなるディスクに対してもディスク偏心量を容易に測定することができる方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明における情報記録ディスクの偏心量測定方法では、ディスク上のミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように光ビームを移動させながら照射し、その戻り光の光量変化を検出することにより、ディスクの偏心量を測定する。ディスクのミラー部とフォーマット領域における照射面形状の違いによる戻り光の光量変化を、ディスクの回転時の角度座標毎に求める。上記戻り光が所定の光量に達したときの各回転座標毎の光ビームの移動量を求め、その最大移動量と最小移動量の差を求めることでディスクの偏心量を求めることができる。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明における情報記録ディスクの偏心量測定方法では、ディスク上のミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように光ビームを移動させながら照射し、その戻り光の光量変化を検出することにより、ディスクの偏心量を測定する。ディスクのミラー部とフォーマット領域における照射面形状の違いによる戻り光の光量変化を、ディスクの回転時の角度座標毎に求める。上記戻り光が所定の光量に達したときの各回転座標毎の光ビームの移動量を求め、その最大移動量と最小移動量の差を求めることでディスクの偏心量を求めることができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディスク型情報記録媒体（以下、ディスクと略する）における偏心量の測定方法及び偏心量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスクのみならず、光ディスクや光磁気ディスクにも大容量化の波が押し寄せており、特に画像データを記録再生するためのＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ等といった、既に市場に流通しているものでも４．７ＧＢ（両面タイプでは約９ＧＢ）の記録容量を実現している。今後製品化が期待されている次世代ディスクにおいても同様に、更なる記録容量の増大が望まれており、そのためにはディスク上に形成されているフォーマット領域の更なる高密度化が必要となる。通常、ディスクには内周もしくは外周からスパイラル状もしくは同心円状にランド及びグルーブが形成されている。このランド・グルーブは、データの記録再生及びトラッキング用途として使用されており、ディスク記録領域の高密度化に伴い、ランド・グルーブの幅が狭くなる傾向にある。
【０００３】
一方、ランド・グルーブの幅狭化により、データ再生時におけるデータの読み取りエラーやトラッキングエラーの問題が深刻となっている。通常、上記ディスクのドライブ装置には、光ピックアップ等を用いてランド・グルーブを追従してデータを取得するトラッキング機能が備えられているが、トラックピッチを大きく超える程の偏心量でディスクが偏心している場合には、光ピックアップは所定のランドまたはグルーブから構成されているトラックに追従することができず、記録・再生動作ができなくなるという問題が生じる。
【０００４】
上記の問題を解決するためには、製造されるディスク自体の偏心を抑制することが必要である。これまでにも、レンズ移動量検出法、ドライブカレント法等のサーボ応用計測法、トラックカウント法等の直接計測法によりトラック振れを測定し、その値からディスクの偏心量を求めていた。しかしながら、ディスクのトラックピッチ幅が狭くなるに従い高精度な測定が要求され、上記計測法を用いて高精度な測定を行うには、高価な付属機器の導入が必要であった。
【０００５】
また、ディスクの記録領域と非記録領域の境界部に光を照射し、その反射光の受光量変化によりディスクの偏心量を検出する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。上記方法では、ディスクの記録領域と非記録領域との境界部に照射される光のスポット径は、予測される最大偏心量よりやや大きくなるように予め設定されている。しかしながら、この方法では、予めディスクの偏心量を予測した上でその値よりも大きくなるように光スポット径を決定しなければならず、光スポット位置やスポット径の調整が容易ではない。ディスクの偏心量は、ディスクを形成する金型に起因しているので、ディスクの種類やロット毎にスポット径の最適化が必要となると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５７４２２０号公報（第４−６頁、第１−５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高価な計測機器を必要とせず、さらに、いかなるディスクに対しても、測定用光スポットのスポット径を調整することなく、ディスク偏心量を容易に且つ正確に測定することができる方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量を測定する方法であって、
上記情報記録ディスクを回転させながら、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部近傍に光ビームを照射し、情報記録ディスク面からの戻り光の光量をディスクの回転角度ごとに検出することと；
照射された光が上記境界部を横断するように光ビームを情報記録ディスクに対して相対的に移動することと；
上記戻り光が、第１の所定光量に達したときの該光ビームの最大移動量と第２の所定光量に達したときの該光ビームの最小移動量との差からディスクの偏心量を求めることを含むことを特徴とするディスクの偏心量を測定する方法が提供される。
【０００９】
本発明における情報記録ディスクの偏心量測定方法では、ディスク上のミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように光ビームを移動させながら照射し、その戻り光の光量変化を検出することにより、ディスクの偏心量を測定する。ディスクのフォーマット領域には、グルーブ及び凹凸パターンが形成されているために、ディスクのミラー部とフォーマット領域では、その戻り光の光量が異なる。従って、光ビームをミラー部からフォーマット領域に移動するにつれて戻り光の光量は変化する。この戻り光の光量変化を、ディスクの回転時の角度座標（本明細書中において、回転角度と称する）毎に求める。そして、上記戻り光が第１の所定光量に達したときの光ビームの最大移動量と、戻り光が第２の所定光量に達したときの光ビームの最小移動量とを求め、それらの差を求めることでディスクの偏心量を求めることができる。第１の所定光量と第２の所定光量が同じである場合には、上記最大移動量と最小移動量の差から、直接偏心量を求めることができる。第１の所定光量が飽和信号量に相当する光量、即ち、光がディスクのミラー部またはフォーマット領域のいずれかに存在しているときの光量であり、第２の所定光量が検出可能な信号変化が発生し始めたときの光量、即ち、光がディスクのミラー部とフォーマット領域の境界に差し掛かったときの光量とすることもできる。この場合には、上記最大移動量と最小移動量との差から光ビームのスポット径を差し引くことにより偏心量を計算して求めることができる。
【００１０】
本発明においては、さらに、戻り光が所定の光量に達したときの各回転角度における光ビームの移動量を求め、該移動量と回転角度との関係を表す近似式を求め、該近似式よりディスクの偏心量を求めてもよい。これにより、外乱光やディスク内ＩＤピットの差による検出された戻り光の誤差成分を除去し、より精度の高いディスク偏心量の測定が可能となる。上記戻り光は、ディスクのミラー部とフォーマット領域との境界を光ビームが横断するときに、戻り光の光量変化が得られるものであればいかなる戻り光でもよく、例えば、上記ディスクからの反射光、回折光または散乱光にし得る。
【００１１】
さらに、本発明においては、上記求められた偏心量を、上記情報記録ディスクを回転させる回転駆動系の偏心量で補正してもよい。例えば、予め測定した複数枚のディスクの偏心量データ、または、１枚のディスクに対し複数回取得した偏心量データを基にして、偏心量測定データを補正してもよい。これにより、ディスクの回転駆動に用いられるスピンドルモータの偏心成分をディスク自体の偏心量から除去することが可能となる。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量測定装置であって、
光照射部と；
上記光照射部から照射された光のディスクからの戻り光を検出するための検出部と；
上記光照射部から照射される光を、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように、光をディスクに対して相対的に移動させるための移動手段と；
上記ディスクを保持して、回転させるためのディスク駆動部と；
上記ディスクの回転角度を検出する回転角度検出部と；
上記戻り光が、第１の所定光量に達したときの上記光の最大移動量と第２の所定光量に達したときの上記光の最小移動量との差からディスクの偏心量を求めるためのデータ処理系と；を備えることを特徴とするディスクの偏心量測定装置が提供される。
【００１３】
本発明における偏心量測定装置は、情報記録ディスクに形成されているミラー部とフォーマット領域との境界部近傍に、光を、境界部を横断するようにディスクに対して相対的に移動させながら照射し、ディスク上で発生した光の光量変化を検出することにより、ディスクの偏心量を測定する。まず、ディスクを回転駆動部で回転させ、光照射部から照射された光のスポットがディスクの全ての回転角度において、完全にミラー部に入るように照射する。ディスクの回転角度は、例えばロータリーエンコーダ等の、回転駆動部の回転軸に取りつけられたスリットを備えた円盤をエンコーダで読み取る回転角度計測装置により計測する。次いで、光スポットをディスクに対して相対的に移動させるための移動手段を用いて、ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断させながら、ディスクの半径方向に、例えば、ディスクの外周側から内周側に向けて移動させる。光スポットがディスクの全ての回転角度において完全にフォーマット領域に侵入するまで、光の照射及び検出を継続する。このとき、ディスクからの戻り光の光量は、ミラー部とフォーマット領域の面形状に違いにより変化する。この光量が各回転角度において所定の値に達したときの光の移動量をデータ処理系にて求めることにより、ディスクの偏心量を測定することができる。
【００１４】
本発明においては、上記戻り光の光量、上記移動手段により移動された光の移動量及び検出された回転角度を蓄積するメモリを備えていることが好ましい。取得したこれらのデータを関連付けて蓄積することにより、効率的に偏心量を求める演算処理を行うことができる。上記ディスク上に照射された光のスポット径が２０〜１００μｍであることが好ましい。本偏心量測定装置では、ディスクからの戻り光の光量が、ディスクのミラー部とフォーマット領域とで変化することを利用してディスクの偏心量を測定しており、例えば、フォーマット領域に存在する幅狭なランド・グルーブを追従するために必要な微小な光スポットを形成する、高精度な光学系を必要としない。本発明において用いられる光のスポット径は、トラックピッチの数倍以上の大きさでもよく、トラックピッチの大きさに関係しない。上記ディスク面からの戻り光は、ディスクのミラー部とフォーマット領域で生じる戻り光の光量変化が得られるものであれば、反射光、回折光または散乱光のいずれでもよい。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量測定装置であって、
ディスクのミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を取得するための画像取得部と；
上記ディスクを保持して、回転させるためのディスク駆動部と；
上記ディスク駆動部によりディスクを回転させることで変位する上記境界部の変位量の最大値を求める演算処理部と；を備えることを特徴とするディスク偏心量測定装置が提供される。
【００１６】
本発明における偏心量測定装置は、例えば、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置を用いて、回転しているディスク上のミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を取得し、例えば、画像処理装置や演算装置等で構成される演算処理部において、その境界部の最大変位量を求めることによりディスクの偏心量を測定する。例えば、画像処理装置を用いて、ＣＣＤカメラで取得した画像データを所定の閾値で二値化する。その境界部上に基準点を設け、その基準点が、ディスクが１回転する間にディスクの半径方向に移動する量の最大変位量を、演算装置を用いて求めることにより、ディスクの偏心量を求めることができる。
【００１７】
本発明において、上記画像取得部が固定されていてもよい。例えば、画像取得部として、ディスク境界部の移動距離を越える領域の画像を取得可能な画像取得装置を用いることにより、ディスクの回転中におけるミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を、画像取得部を固定した状態のまま取得することができる。
【００１８】
本発明においては、上記画像取得部が、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように、ディスクに対して相対的に移動してもよい。これにより、仮に画像取得部の画像取得領域を超えるような偏心量を有するディスクに対しても、ディスクの偏心量を測定することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態について、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
【実施例１】
図１は、本発明の偏心量測定に用いたディスク１を示した図である。ディスク１は、射出成形により形成された、外径１２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのドーナツ状のプラスチック製基板であり、その一方の面にＡｌが形成されている。ディスク１の内径からディスク１を中心とした半径２５ｍｍまでの領域がミラー部１０であり、ミラー部１０の外側からディスク１の外周部に至るまでフォーマット領域１２が形成されている。ミラー部１０は、表面が平滑に形成されており、一方、フォーマット領域１２には、ディスク１の中心（回転軸）を同心状に周回するランド・グルーブが複数形成されている。トラックピッチが０．６μｍ、グルーブ溝深さが６０ｎｍであるディスク１のフォーマット領域１２上には、フォーマット及びユーザデータがプリピットの形で記録されている。
【００２１】
図２に、本発明の偏心量測定法に用いた偏心量測定装置２の概略構成図を、また、図３には偏心量測定装置２の検出系近傍を拡大した概略構成図を示す。図２に示すように、偏心量測定装置２は、主に、ディスク駆動系２０、検出系３０及びデータ処理系４０で構成されている。ディスク駆動系２０は、主にベース１４０上に固定されたスピンドルモータ２２と、その頂部に設けられたディスク支持部２４からなる。ディスク支持部２４は、スピンドルモータ２２が回転軸ＡＸを中心に回転することにより、ディスク支持部２４に装着されたディスク１を回転する。検出系３０は、主に、波長７８０ｎｍのレーザー光源３２及びフォトダイオードを備える受光部３４で構成されている。光源３２から照射されたレーザー光ＩＬはディスク１上に照射されたときに、光スポットをディスク１上に形成する。光源３２及び受光部３４は、光源３２から照射されたレーザー光ＩＬがディスク１上で反射し、その反射光ＣＬが受光部３４で検出することができるような設置角度で、支持部１３０に設置されている。支持部１３０は、ベース１４０上で移動可能なステッピングモータ５２によりディスクの半径方向において、ディスク１の回転中心、即ち、回転軸ＡＸに近づく、あるいは離れるように移動可能である。これにより、光ＩＬによりディスク１上に形成された光スポットは、ディスク１上のミラー部１０とフォーマット領域１２との間を移動することができ、ディスク１の表面で反射された反射光ＣＬは常に受光部３４で受光される。
【００２２】
データ処理系４０は、主に、フィルタ４２、オシロスコープ４４、演算部４６、メモリ４８及び回転角度検出部５０からなる。回転角度検出部５０は、例えばロータリーエンコーダから構成することができ、この場合、スピンドルモータ２２の回転軸ＡＸに取りつけられたスリット付円盤をセンサで読み取ることにより、ディスク１の回転角度を検出することができる。受光部３４で光電変換されて出力される信号は、光がミラー部１０を照射しているときは低く、光がデータ領域１２を照射しているときは高くなる。次いで、受光部３４から出力された信号は、アナログ回路からなるフィルタ４２で周波数５０ｋＨｚ以上のノイズ成分が除去される。次いで、フィルタ４２から出力された信号は、波形観測用のオシロスコープ４４を介して、演算部４６に取り込まれ、そのデータはメモリ４８に蓄積される。本実施例では、演算部４６及びメモリ４８として、汎用コンピュータを用いた。回転角度検出部５０にて検出されたディスク１の回転角度のデータは演算部４６に送られ、演算部４６にて上述の信号データと関連付けられてメモリ４８に保存される。本実施例では、光源３２として半導体レーザーを用いたが、ハロゲンランプ等を用いても構わない。
【００２３】
次に、本偏心量測定装置における測定方法を、図２〜７を用いて説明する。まず、図３に示すように、光源３２からの光ＩＬを、ディスク回転時に常にディスク１上のミラー部１０を照射するように、ステッピングモータ５２で検出系３０をディスク１に対して位置付けた。このときにディスク１上に形成された光ＩＬのスポットの直径は２０μｍであった。ディスク１上で反射した光ＣＬを受光部３４で受光し、少なくともディスク１回転分（回転角度３６０°分）の反射光量のデータを、演算部４６等を介してメモリ４８に保存した。反射光量のデータは、回転角度検出部５０からのディスク１の回転角度のデータを基に、ディスク１回転のうち所定の角度間隔で取得した。次いで、図２及び３に示すように、ステッピングモータ５２により、検出系３０を、ディスク１の回転軸ＡＸ中心からディスク１の外周部に向かって、半径方向ＡＲに所定距離だけ移動させた。この状態で、同様にして、ディスク１上からの反射光ＣＬを受光部３４で受光し、所定の回転角度の反射光量のデータを取得した。この操作を、ディスク１上の光スポットが、ディスク１の全ての回転角度でミラー部１０に完全に存在する状態から、ディスク１の全ての回転角度でフォーマット領域１２に完全に侵入する状態になるまで繰り返し行うことにより、ディスク１の各回転角度における反射光量の変化を得ることができた。
【００２４】
図４（ａ）〜（ｇ）は、所定のディスク回転角度θ０において、ディスク１上に照射された光ＩＬの光スポット１４が、ミラー部１０から移動してフォーマット領域１２に完全に侵入する様子を概略的に示している。図４（ａ）は、光スポット１４がまだ完全にミラー部１０内に存在する状態を示している。次いで、図４（ｂ）は、光スポット１４がミラー部１０とフォーマット領域１２との境界部１１に差し掛かった様子を示している。次いで、図４（ｃ）〜（ｅ）では、順次光スポット１４がミラー部１０からフォーマット領域１２に向かって移動しながら、境界部１１を横断する様子を示している。次いで、図４（ｆ）では、光スポット１４全体がミラー部１０から抜け出してフォーマット領域１２内に完全に侵入した時点の状態を示しており、さらに図４（ｇ）では、光スポット１４がフォーマット領域１２内を移動した状態を示している。
【００２５】
次に、図４に示したディスクの回転角度θ０における、光スポット１４の移動量に対する反射光量の変化の様子を、図５に概略的に示す。図５のグラフの横軸位置（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ図４（ａ）〜（ｇ）における光の照射位置に対応している。光スポット１４が、ミラー部１０内に存在している間の反射光量の変化量は０であり（（ａ））、光スポット１４が境界部１１に掛かり始めた時点で反射光量変化量が増加し始める（（ｂ））。次いで、光スポット１４がミラー部１０とフォーマット領域１２を横断するように移動している間は、光スポット１４がフォーマット領域１２に侵入した面積に比例して、反射光量変化量が増加する（（ｃ）〜（ｅ））。次いで、光スポット１４全体が、フォーマット領域１２に完全に入ったときは、（ｆ）の位置に示すように、反射光量変化量の出力信号の値が飽和量に達する。さらに光スポット１４がフォーマット領域１２内を移動しても、反射光量変化量は飽和量から変化しない。
【００２６】
図６は、光スポット１４がミラー部１０からフォーマット領域１２に向かって、境界部１１を横断するように移動したときの、ディスク１の各回転角度における反射光量の変化の様子を示している。図６中の（１）〜（１２）は、図１に示したディスク１の回転角度（１）〜（１２）にそれぞれ対応している。図６より、ディスク１の回転角度中、回転角度（７）が最も軸ＡＸと境界部１１との距離が短い、即ち、回転角度（７）の方向に軸ずれを起こしていることが分かる。図６において、その回転角度（１）〜（１２）を横軸に、反射光量変化量を縦軸に配置した。図６（ａ）は、光スポット１４全体が、回転角度（１）〜（１２）のいずれの回転角度においてもミラー部１０に存在している状態を示している。次いで、光スポット１４をフォーマット領域１２に向けて移動させると、ディスク１の偏心によりディスク１の中心軸ＡＸと境界部１１との距離が最も短くなっている回転角度（７）において、光スポット１４がフォーマット領域１２に侵入し始める。図６（ｂ）は、境界部１１が回転角度（７）とその近傍の回転角度（６）及び（８）において、フォーマット領域１２からの反射光量変化が検出され始めた状態を示している。図６（ｃ）は、さらに、光スポット１４をフォーマット領域１２に向けてディスクの外周側に移動させることにより、回転角度（７）において、光スポット１４が完全にフォーマット領域１２に侵入し、反射光の光量変化量が飽和量に達した状態を示している。また、図６（ｃ）は、その他の回転角度においても、光スポット１４が境界部１１に既に侵入し始めている状態も示している。さらに、光スポット１４の移動させることにより、図６（ｄ）に示すように、回転角度（５）〜（９）では、光スポット１４全体が完全にフォーマット領域１２に存在し、反射光量変化量が飽和光量に達している状態を示している。光スポット１４を、全ての回転角度において完全にフォーマット領域１２に存在するまで移動させると、図６（ｅ）に示すように、全ての回転角度において反射光量変化量が飽和光量に達する。
【００２７】
図７（ａ）は、最初にミラー部１０からフォーマット領域１２に光スポット１４が侵入する回転角度（図６から角度（７））における反射光量変化量の出力信号変化ＦＷと、最後にミラー部１０からフォーマット領域１２に光スポット１４が侵入する回転角度（図６から角度（１）または（１２））における反射光量変化量の出力信号変化ＬＷとを示している。本実施例では、反射光量変化量の出力信号変化ＦＷとＬＷにおいて、各々の光量変化量が飽和量の５０％となる位置を基準とし、その位置における検出系３０の移動量（光の照射位置の変化量）の差ｅを求めた。この差ｅを２分の１した値が求めるべきディスク１の偏心量となる。
【００２８】
また、各回転角度において、反射光量変化量が飽和光量変化量の５０％に達した際の検出系３０の移動距離を求め、図７（ｂ）に示すように、縦軸を検出系３０の移動距離Ｘ、横軸をディスクの回転角度としてグラフ化する。このグラフを基に、フーリエ級数展開を用いて下記の近似式（１）を求める。このとき、Ｘ０はオフセット量、Ａｎ及びＢｎはフーリエ係数、θは回転角度であり、Ｎ＝３とした（フーリエ級数展開を３次成分まで有効とした）。なお、Ｘ０，Ａｎ及びＢｎは、それぞれ式（２）、（３）及び（４）に示すように定義される。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【数２】
【００３１】
次に、式（１）における移動距離Ｘの最大値・最小値を算出する。この最大値と最小値との差ｅ’をさらに２分の１した値が求めるべきディスク１の偏心量となる。これにより、外乱光やディスク内ＩＤピットの差によって発生する光量測定の誤差成分を取り除いた、より精度の高いディスクの偏心量を得ることができる。
【００３２】
また、式（１）を２階微分することにより、式（５）を得る。この式（５）は、ディスク１の偏心加速度を求める式となる。
【００３３】
【数３】
【００３４】
さらに、ディスク偏心量の測定結果の精度を向上させるためには、偏心量測定装置におけるスピンドルの軸の偏心量を、測定したディスクの偏心量から差し引けばよい。スピンドルモータの軸の偏心量は、１枚のディスクを複数回測定したときの偏心量測定データから求めることができる。例えば、予め１枚のディスクの偏心量測定を、測定の度にディスクをスピンドルにセットする角度を変更させた状態で複数回行う。次に、各測定毎に得られる式（３）及び（４）のフーリエ係数Ａｎ，Ｂｎ（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の各平均値Ａｎａｖｒ，Ｂｎａｖｒ（Ａ１ａｖｒ，Ａ２ａｖｒ，Ａ３ａｖｒ，Ｂ１ａｖｒ，Ｂ２ａｖｒ，Ｂ３ａｖｒ）を算出し、メモリに蓄積する。このフーリエ係数の平均値Ａｎａｖｒ，Ｂｎａｖｒが、スピンドルモータの軸の偏心量に関するフーリエ係数とみることができる。次に、新たに測定対象のディスクの偏心量を測定し、式（３）及び（４）から得られるフーリエ係数Ａｎ，Ｂｎを求める。さらに、求めたフーリエ係数Ａｎ，Ｂｎから、メモリに蓄積されていたフーリエ係数の平均値Ａｎａｖｒ，Ｂｎａｖｒをそれぞれ差し引く。これにより、ディスク単体の偏心量に関するフーリエ係数Ａｎ’，Ｂｎ’が求まる。この係数Ａｎ’，Ｂｎ’を式（１）のＡｎ，Ｂｎにそれぞれ代入し、その最大値と最小値との差を２分の１することにより、ディスクの回転駆動に用いたスピンドルモータの軸の偏心誤差成分を除去した、ディスク単体の偏心量を求めることができる。
【００３５】
【変形例】
上記実施例では、光スポット１４が、最初にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度と最後にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度での、所定の反射光量変化量に達したときの検出系３０の移動量の差からディスクの偏心量を求めたが、光スポット１４が、最初にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度において、反射光量変化に対応する検出可能な信号変化が生じ始めた時点から、最後にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度において、反射光量変化に対応する信号が飽和に達した時点までに移動した検出系３０の移動量の差を求め、その差から光スポット１４の直径分を差し引いた値を２分の１することにより、ディスクの偏心量を求めることも可能である。
【００３６】
【実施例２】
本発明における第２の実施の形態について、図８及び９を用いて説明する。本発明における偏心量測定装置７は、主に、ディスク駆動系２０’、１次元ＣＣＤカメラ７０及びデータ処理系７１からなる。ディスク駆動系２０’は、実施例１と同様にして、ディスク支持部２４’上に載置された情報記録ディスク１を、回転軸ＢＸを中心軸として回転させる。ＣＣＤカメラ７０は、ディスク１の境界部１１上方に所定の距離を隔てて設置されている。ＣＣＤカメラ７０は、ディスクの１回転中におけるいかなる回転角度においても、即ち、たとえ偏心量が１００μｍ程大きくても、ディスク１のミラー部１０とフォーマット領域１２との境界部１１の画像を取得できるようにＣＣＤを配列した画像取得部８を備える。データ処理系７１は、画像処理部７２、画像表示部７４、演算部７６及びメモリ７８で構成されている。ＣＣＤカメラ７０で取得した画像を画像処理部７２で画像データとして変換し、さらに所定の閾値により、その画像データを二値化する。二値化された画像データは、図９（ａ）に示したように、例えば、ミラー部１０では白、フォーマット領域１２では黒のように、白黒のコントラストとなって現われる。
【００３７】
次いで、ディスク１が回転することにより、その二値化された画像データの境界部１１’がディスク１の半径方向（図９横方向）に変位する。ここで、図９（ｂ）は、境界部１１’が最もディスク１の中心軸ＡＸ側に振れたときの様子を、図９（ｃ）は、境界部１１’が最もディスク１の外周側に振れたときの様子を示している。画像取得部８で取得した画像の回転方向（図９縦方向）の所定位置を基準位置Ａとして定め、その基準位置Ａにおけるディスク１の半径方向に対する境界部の交点をＢとし、その点Ｂの変位量（画素数）を測定する。このとき、基準位置Ａ及び交点Ｂの位置は、画像処理部７２の画像処理によって求められる。なお、ＣＣＤカメラ７０の１画素当たりの長さ、即ち、画素間距離は、図８に示すように、予め偏心量測定装置７に併設した、レーザ干渉計１７０を用いて求める。具体的には、画像表示部７４内に表示されている範囲内に予め基準点を設け、そこからＣＣＤカメラ７０を、ステッピングモータ５２’を用いてディスクの半径方向の一方の側に所定距離移動させる。そのとき、画像表示部７４内に表示された基準点が元の位置から移動した距離に相当する分の画素数を、画像処理部７２を用いて求め、その値をメモリ７８に保存する。次いで、演算部７６において、ＣＣＤカメラ７０の移動距離を保存した画素数で割ることにより、１画素当たりの長さを得ることができる。したがって、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、この点Ｂの変位量の最大幅ｅ”に相当する画素数を求め、それに１画素当たりの長さを掛けることにより、最大幅ｅ”を求めることができる。この最大幅ｅ”の２分の１の値が、求めるディスク１の偏心量となる。
【００３８】
【実施例３】
本発明の第３の実施の形態について、図８を用いて説明する。本実施例の偏心量測定装置は、実施例２と同様な構成とする。実施例２では、ＣＣＤカメラを固定させた状態でディスクの境界部の画像を取得することによってディスクの偏心量を求めたが、本実施例ではＣＣＤカメラを移動させながらディスクの偏心量を求める。以下に、本実施例の偏心量の測定方法を示す。
【００３９】
まず、実施例１の検出系と同様にして、ＣＣＤカメラ７０の画像取得領域の全てがディスク回転時に常にディスク１上のミラー部１０内に存在するように、ＣＣＤカメラ７０を配置する。次いで、ディスク１を回転させた状態で、ＣＣＤカメラ７０を、ステッピングモータ５２’を用いてディスク１の半径方向に外周部に向かって所定距離ずつ移動させる。このとき、ディスク１のミラー部とフォーマット領域との境界部の画像が最初に得られたときのＣＣＤカメラ７０の位置（移動距離）と、全ての回転角度で境界部の画像が得られたときのＣＣＤカメラ７０の位置（移動距離）をそれぞれレーザ干渉計１７０で測定する。これらの位置（移動距離）の差を求め、その値を２分の１することにより、ディスク１の偏心量を求めることができる。これにより、仮に画像取得部（ＣＣＤカメラ）の画像取得範囲から大きく外れる程の偏心量を有するディスクについても、ディスクの偏心量を測定することができる。
【００４０】
実施例２及び３では、ＣＣＤカメラの移動距離を、レーザ干渉計を用いて測定したが、モアレ縞や磁気等を利用した種々の測長器を用い得る。
【００４１】
【発明の効果】
本発明においては、ビームスポット径が２０〜１００μｍ程度の比較的大きい直径を有する光をディスク上で移動させることにより、偏心量の大きさにフレキシブルに対応した偏心量測定を行うことができる。したがって、特殊な検出系や駆動装置等の高価な機器を必要とせず、安価な偏心量測定装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例で用いたディスクの概略図である。
【図２】実施例１における偏心量測定装置の概略構成図である。
【図３】図２に示した偏心量測定装置の検出系近傍の概略構成図である。
【図４】実施例１の偏心量測定装置において、光スポットが、ある回転角度において、ディスク上のミラー部からフォーマット領域に移動する様子を概略的に示した図である。
【図５】図４における光スポットの移動に伴い、出力される反射光量の変化を表したグラフである。
【図６】実施例１の偏心量測定装置において、ディスクの各回転角度における反射光量変化を時系列で概略的に示した図である。
【図７】（ａ）は、ディスクのフォーマット領域に最初に達した回転角度と最後に達した回転角度におけるそれぞれの反射光量変化を、また、（ｂ）は、ディスクの各回転角度における反射光の光量変化量が飽和時の５０％の値に達したときの検出系の移動距離Ｘを示したグラフである。
【図８】実施例２における偏心量測定装置の概略構成図である。
【図９】実施例２の偏心量測定装置において、ミラー部とフォーマット領域との境界の画像が、ディスクの偏心によって変化する様子を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１ ディスク
２，７ 偏心量測定装置
１０ ミラー部
１２ フォーマット領域
１４ 光スポット
２０，２０’ ディスク駆動系
２２，２２’ スピンドルモータ
２４，２４’ ディスク支持部
３０ 検出系
３２ 光源
３４ 受光部
４０ データ処理系
４２ フィルタ
４４ オシロスコープ
４６，７６ 演算部
４８，７８ メモリ
５０ 回転角度検出部
５２，５２’ ステッピングモータ
８ 画像取得部
７２ 画像処理部
７４ 画像表示部
１７０ レーザ干渉計
１７１ レーザ光源
１７２ 半透明鏡
１７３ 固定鏡
１７４ ３面直角プリズム
１７５ 光検出部
ＩＬ 入射光
ＣＬ 反射光
ＡＸ，ＢＸ スピンドルモータ回転軸
【産業上の利用分野】
本発明は、ディスク型情報記録媒体（以下、ディスクと略する）における偏心量の測定方法及び偏心量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスクのみならず、光ディスクや光磁気ディスクにも大容量化の波が押し寄せており、特に画像データを記録再生するためのＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ等といった、既に市場に流通しているものでも４．７ＧＢ（両面タイプでは約９ＧＢ）の記録容量を実現している。今後製品化が期待されている次世代ディスクにおいても同様に、更なる記録容量の増大が望まれており、そのためにはディスク上に形成されているフォーマット領域の更なる高密度化が必要となる。通常、ディスクには内周もしくは外周からスパイラル状もしくは同心円状にランド及びグルーブが形成されている。このランド・グルーブは、データの記録再生及びトラッキング用途として使用されており、ディスク記録領域の高密度化に伴い、ランド・グルーブの幅が狭くなる傾向にある。
【０００３】
一方、ランド・グルーブの幅狭化により、データ再生時におけるデータの読み取りエラーやトラッキングエラーの問題が深刻となっている。通常、上記ディスクのドライブ装置には、光ピックアップ等を用いてランド・グルーブを追従してデータを取得するトラッキング機能が備えられているが、トラックピッチを大きく超える程の偏心量でディスクが偏心している場合には、光ピックアップは所定のランドまたはグルーブから構成されているトラックに追従することができず、記録・再生動作ができなくなるという問題が生じる。
【０００４】
上記の問題を解決するためには、製造されるディスク自体の偏心を抑制することが必要である。これまでにも、レンズ移動量検出法、ドライブカレント法等のサーボ応用計測法、トラックカウント法等の直接計測法によりトラック振れを測定し、その値からディスクの偏心量を求めていた。しかしながら、ディスクのトラックピッチ幅が狭くなるに従い高精度な測定が要求され、上記計測法を用いて高精度な測定を行うには、高価な付属機器の導入が必要であった。
【０００５】
また、ディスクの記録領域と非記録領域の境界部に光を照射し、その反射光の受光量変化によりディスクの偏心量を検出する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。上記方法では、ディスクの記録領域と非記録領域との境界部に照射される光のスポット径は、予測される最大偏心量よりやや大きくなるように予め設定されている。しかしながら、この方法では、予めディスクの偏心量を予測した上でその値よりも大きくなるように光スポット径を決定しなければならず、光スポット位置やスポット径の調整が容易ではない。ディスクの偏心量は、ディスクを形成する金型に起因しているので、ディスクの種類やロット毎にスポット径の最適化が必要となると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５７４２２０号公報（第４−６頁、第１−５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高価な計測機器を必要とせず、さらに、いかなるディスクに対しても、測定用光スポットのスポット径を調整することなく、ディスク偏心量を容易に且つ正確に測定することができる方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量を測定する方法であって、
上記情報記録ディスクを回転させながら、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部近傍に光ビームを照射し、情報記録ディスク面からの戻り光の光量をディスクの回転角度ごとに検出することと；
照射された光が上記境界部を横断するように光ビームを情報記録ディスクに対して相対的に移動することと；
上記戻り光が、第１の所定光量に達したときの該光ビームの最大移動量と第２の所定光量に達したときの該光ビームの最小移動量との差からディスクの偏心量を求めることを含むことを特徴とするディスクの偏心量を測定する方法が提供される。
【０００９】
本発明における情報記録ディスクの偏心量測定方法では、ディスク上のミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように光ビームを移動させながら照射し、その戻り光の光量変化を検出することにより、ディスクの偏心量を測定する。ディスクのフォーマット領域には、グルーブ及び凹凸パターンが形成されているために、ディスクのミラー部とフォーマット領域では、その戻り光の光量が異なる。従って、光ビームをミラー部からフォーマット領域に移動するにつれて戻り光の光量は変化する。この戻り光の光量変化を、ディスクの回転時の角度座標（本明細書中において、回転角度と称する）毎に求める。そして、上記戻り光が第１の所定光量に達したときの光ビームの最大移動量と、戻り光が第２の所定光量に達したときの光ビームの最小移動量とを求め、それらの差を求めることでディスクの偏心量を求めることができる。第１の所定光量と第２の所定光量が同じである場合には、上記最大移動量と最小移動量の差から、直接偏心量を求めることができる。第１の所定光量が飽和信号量に相当する光量、即ち、光がディスクのミラー部またはフォーマット領域のいずれかに存在しているときの光量であり、第２の所定光量が検出可能な信号変化が発生し始めたときの光量、即ち、光がディスクのミラー部とフォーマット領域の境界に差し掛かったときの光量とすることもできる。この場合には、上記最大移動量と最小移動量との差から光ビームのスポット径を差し引くことにより偏心量を計算して求めることができる。
【００１０】
本発明においては、さらに、戻り光が所定の光量に達したときの各回転角度における光ビームの移動量を求め、該移動量と回転角度との関係を表す近似式を求め、該近似式よりディスクの偏心量を求めてもよい。これにより、外乱光やディスク内ＩＤピットの差による検出された戻り光の誤差成分を除去し、より精度の高いディスク偏心量の測定が可能となる。上記戻り光は、ディスクのミラー部とフォーマット領域との境界を光ビームが横断するときに、戻り光の光量変化が得られるものであればいかなる戻り光でもよく、例えば、上記ディスクからの反射光、回折光または散乱光にし得る。
【００１１】
さらに、本発明においては、上記求められた偏心量を、上記情報記録ディスクを回転させる回転駆動系の偏心量で補正してもよい。例えば、予め測定した複数枚のディスクの偏心量データ、または、１枚のディスクに対し複数回取得した偏心量データを基にして、偏心量測定データを補正してもよい。これにより、ディスクの回転駆動に用いられるスピンドルモータの偏心成分をディスク自体の偏心量から除去することが可能となる。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量測定装置であって、
光照射部と；
上記光照射部から照射された光のディスクからの戻り光を検出するための検出部と；
上記光照射部から照射される光を、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように、光をディスクに対して相対的に移動させるための移動手段と；
上記ディスクを保持して、回転させるためのディスク駆動部と；
上記ディスクの回転角度を検出する回転角度検出部と；
上記戻り光が、第１の所定光量に達したときの上記光の最大移動量と第２の所定光量に達したときの上記光の最小移動量との差からディスクの偏心量を求めるためのデータ処理系と；を備えることを特徴とするディスクの偏心量測定装置が提供される。
【００１３】
本発明における偏心量測定装置は、情報記録ディスクに形成されているミラー部とフォーマット領域との境界部近傍に、光を、境界部を横断するようにディスクに対して相対的に移動させながら照射し、ディスク上で発生した光の光量変化を検出することにより、ディスクの偏心量を測定する。まず、ディスクを回転駆動部で回転させ、光照射部から照射された光のスポットがディスクの全ての回転角度において、完全にミラー部に入るように照射する。ディスクの回転角度は、例えばロータリーエンコーダ等の、回転駆動部の回転軸に取りつけられたスリットを備えた円盤をエンコーダで読み取る回転角度計測装置により計測する。次いで、光スポットをディスクに対して相対的に移動させるための移動手段を用いて、ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断させながら、ディスクの半径方向に、例えば、ディスクの外周側から内周側に向けて移動させる。光スポットがディスクの全ての回転角度において完全にフォーマット領域に侵入するまで、光の照射及び検出を継続する。このとき、ディスクからの戻り光の光量は、ミラー部とフォーマット領域の面形状に違いにより変化する。この光量が各回転角度において所定の値に達したときの光の移動量をデータ処理系にて求めることにより、ディスクの偏心量を測定することができる。
【００１４】
本発明においては、上記戻り光の光量、上記移動手段により移動された光の移動量及び検出された回転角度を蓄積するメモリを備えていることが好ましい。取得したこれらのデータを関連付けて蓄積することにより、効率的に偏心量を求める演算処理を行うことができる。上記ディスク上に照射された光のスポット径が２０〜１００μｍであることが好ましい。本偏心量測定装置では、ディスクからの戻り光の光量が、ディスクのミラー部とフォーマット領域とで変化することを利用してディスクの偏心量を測定しており、例えば、フォーマット領域に存在する幅狭なランド・グルーブを追従するために必要な微小な光スポットを形成する、高精度な光学系を必要としない。本発明において用いられる光のスポット径は、トラックピッチの数倍以上の大きさでもよく、トラックピッチの大きさに関係しない。上記ディスク面からの戻り光は、ディスクのミラー部とフォーマット領域で生じる戻り光の光量変化が得られるものであれば、反射光、回折光または散乱光のいずれでもよい。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量測定装置であって、
ディスクのミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を取得するための画像取得部と；
上記ディスクを保持して、回転させるためのディスク駆動部と；
上記ディスク駆動部によりディスクを回転させることで変位する上記境界部の変位量の最大値を求める演算処理部と；を備えることを特徴とするディスク偏心量測定装置が提供される。
【００１６】
本発明における偏心量測定装置は、例えば、ＣＣＤカメラ等の画像取得装置を用いて、回転しているディスク上のミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を取得し、例えば、画像処理装置や演算装置等で構成される演算処理部において、その境界部の最大変位量を求めることによりディスクの偏心量を測定する。例えば、画像処理装置を用いて、ＣＣＤカメラで取得した画像データを所定の閾値で二値化する。その境界部上に基準点を設け、その基準点が、ディスクが１回転する間にディスクの半径方向に移動する量の最大変位量を、演算装置を用いて求めることにより、ディスクの偏心量を求めることができる。
【００１７】
本発明において、上記画像取得部が固定されていてもよい。例えば、画像取得部として、ディスク境界部の移動距離を越える領域の画像を取得可能な画像取得装置を用いることにより、ディスクの回転中におけるミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を、画像取得部を固定した状態のまま取得することができる。
【００１８】
本発明においては、上記画像取得部が、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように、ディスクに対して相対的に移動してもよい。これにより、仮に画像取得部の画像取得領域を超えるような偏心量を有するディスクに対しても、ディスクの偏心量を測定することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態について、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
【実施例１】
図１は、本発明の偏心量測定に用いたディスク１を示した図である。ディスク１は、射出成形により形成された、外径１２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのドーナツ状のプラスチック製基板であり、その一方の面にＡｌが形成されている。ディスク１の内径からディスク１を中心とした半径２５ｍｍまでの領域がミラー部１０であり、ミラー部１０の外側からディスク１の外周部に至るまでフォーマット領域１２が形成されている。ミラー部１０は、表面が平滑に形成されており、一方、フォーマット領域１２には、ディスク１の中心（回転軸）を同心状に周回するランド・グルーブが複数形成されている。トラックピッチが０．６μｍ、グルーブ溝深さが６０ｎｍであるディスク１のフォーマット領域１２上には、フォーマット及びユーザデータがプリピットの形で記録されている。
【００２１】
図２に、本発明の偏心量測定法に用いた偏心量測定装置２の概略構成図を、また、図３には偏心量測定装置２の検出系近傍を拡大した概略構成図を示す。図２に示すように、偏心量測定装置２は、主に、ディスク駆動系２０、検出系３０及びデータ処理系４０で構成されている。ディスク駆動系２０は、主にベース１４０上に固定されたスピンドルモータ２２と、その頂部に設けられたディスク支持部２４からなる。ディスク支持部２４は、スピンドルモータ２２が回転軸ＡＸを中心に回転することにより、ディスク支持部２４に装着されたディスク１を回転する。検出系３０は、主に、波長７８０ｎｍのレーザー光源３２及びフォトダイオードを備える受光部３４で構成されている。光源３２から照射されたレーザー光ＩＬはディスク１上に照射されたときに、光スポットをディスク１上に形成する。光源３２及び受光部３４は、光源３２から照射されたレーザー光ＩＬがディスク１上で反射し、その反射光ＣＬが受光部３４で検出することができるような設置角度で、支持部１３０に設置されている。支持部１３０は、ベース１４０上で移動可能なステッピングモータ５２によりディスクの半径方向において、ディスク１の回転中心、即ち、回転軸ＡＸに近づく、あるいは離れるように移動可能である。これにより、光ＩＬによりディスク１上に形成された光スポットは、ディスク１上のミラー部１０とフォーマット領域１２との間を移動することができ、ディスク１の表面で反射された反射光ＣＬは常に受光部３４で受光される。
【００２２】
データ処理系４０は、主に、フィルタ４２、オシロスコープ４４、演算部４６、メモリ４８及び回転角度検出部５０からなる。回転角度検出部５０は、例えばロータリーエンコーダから構成することができ、この場合、スピンドルモータ２２の回転軸ＡＸに取りつけられたスリット付円盤をセンサで読み取ることにより、ディスク１の回転角度を検出することができる。受光部３４で光電変換されて出力される信号は、光がミラー部１０を照射しているときは低く、光がデータ領域１２を照射しているときは高くなる。次いで、受光部３４から出力された信号は、アナログ回路からなるフィルタ４２で周波数５０ｋＨｚ以上のノイズ成分が除去される。次いで、フィルタ４２から出力された信号は、波形観測用のオシロスコープ４４を介して、演算部４６に取り込まれ、そのデータはメモリ４８に蓄積される。本実施例では、演算部４６及びメモリ４８として、汎用コンピュータを用いた。回転角度検出部５０にて検出されたディスク１の回転角度のデータは演算部４６に送られ、演算部４６にて上述の信号データと関連付けられてメモリ４８に保存される。本実施例では、光源３２として半導体レーザーを用いたが、ハロゲンランプ等を用いても構わない。
【００２３】
次に、本偏心量測定装置における測定方法を、図２〜７を用いて説明する。まず、図３に示すように、光源３２からの光ＩＬを、ディスク回転時に常にディスク１上のミラー部１０を照射するように、ステッピングモータ５２で検出系３０をディスク１に対して位置付けた。このときにディスク１上に形成された光ＩＬのスポットの直径は２０μｍであった。ディスク１上で反射した光ＣＬを受光部３４で受光し、少なくともディスク１回転分（回転角度３６０°分）の反射光量のデータを、演算部４６等を介してメモリ４８に保存した。反射光量のデータは、回転角度検出部５０からのディスク１の回転角度のデータを基に、ディスク１回転のうち所定の角度間隔で取得した。次いで、図２及び３に示すように、ステッピングモータ５２により、検出系３０を、ディスク１の回転軸ＡＸ中心からディスク１の外周部に向かって、半径方向ＡＲに所定距離だけ移動させた。この状態で、同様にして、ディスク１上からの反射光ＣＬを受光部３４で受光し、所定の回転角度の反射光量のデータを取得した。この操作を、ディスク１上の光スポットが、ディスク１の全ての回転角度でミラー部１０に完全に存在する状態から、ディスク１の全ての回転角度でフォーマット領域１２に完全に侵入する状態になるまで繰り返し行うことにより、ディスク１の各回転角度における反射光量の変化を得ることができた。
【００２４】
図４（ａ）〜（ｇ）は、所定のディスク回転角度θ０において、ディスク１上に照射された光ＩＬの光スポット１４が、ミラー部１０から移動してフォーマット領域１２に完全に侵入する様子を概略的に示している。図４（ａ）は、光スポット１４がまだ完全にミラー部１０内に存在する状態を示している。次いで、図４（ｂ）は、光スポット１４がミラー部１０とフォーマット領域１２との境界部１１に差し掛かった様子を示している。次いで、図４（ｃ）〜（ｅ）では、順次光スポット１４がミラー部１０からフォーマット領域１２に向かって移動しながら、境界部１１を横断する様子を示している。次いで、図４（ｆ）では、光スポット１４全体がミラー部１０から抜け出してフォーマット領域１２内に完全に侵入した時点の状態を示しており、さらに図４（ｇ）では、光スポット１４がフォーマット領域１２内を移動した状態を示している。
【００２５】
次に、図４に示したディスクの回転角度θ０における、光スポット１４の移動量に対する反射光量の変化の様子を、図５に概略的に示す。図５のグラフの横軸位置（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ図４（ａ）〜（ｇ）における光の照射位置に対応している。光スポット１４が、ミラー部１０内に存在している間の反射光量の変化量は０であり（（ａ））、光スポット１４が境界部１１に掛かり始めた時点で反射光量変化量が増加し始める（（ｂ））。次いで、光スポット１４がミラー部１０とフォーマット領域１２を横断するように移動している間は、光スポット１４がフォーマット領域１２に侵入した面積に比例して、反射光量変化量が増加する（（ｃ）〜（ｅ））。次いで、光スポット１４全体が、フォーマット領域１２に完全に入ったときは、（ｆ）の位置に示すように、反射光量変化量の出力信号の値が飽和量に達する。さらに光スポット１４がフォーマット領域１２内を移動しても、反射光量変化量は飽和量から変化しない。
【００２６】
図６は、光スポット１４がミラー部１０からフォーマット領域１２に向かって、境界部１１を横断するように移動したときの、ディスク１の各回転角度における反射光量の変化の様子を示している。図６中の（１）〜（１２）は、図１に示したディスク１の回転角度（１）〜（１２）にそれぞれ対応している。図６より、ディスク１の回転角度中、回転角度（７）が最も軸ＡＸと境界部１１との距離が短い、即ち、回転角度（７）の方向に軸ずれを起こしていることが分かる。図６において、その回転角度（１）〜（１２）を横軸に、反射光量変化量を縦軸に配置した。図６（ａ）は、光スポット１４全体が、回転角度（１）〜（１２）のいずれの回転角度においてもミラー部１０に存在している状態を示している。次いで、光スポット１４をフォーマット領域１２に向けて移動させると、ディスク１の偏心によりディスク１の中心軸ＡＸと境界部１１との距離が最も短くなっている回転角度（７）において、光スポット１４がフォーマット領域１２に侵入し始める。図６（ｂ）は、境界部１１が回転角度（７）とその近傍の回転角度（６）及び（８）において、フォーマット領域１２からの反射光量変化が検出され始めた状態を示している。図６（ｃ）は、さらに、光スポット１４をフォーマット領域１２に向けてディスクの外周側に移動させることにより、回転角度（７）において、光スポット１４が完全にフォーマット領域１２に侵入し、反射光の光量変化量が飽和量に達した状態を示している。また、図６（ｃ）は、その他の回転角度においても、光スポット１４が境界部１１に既に侵入し始めている状態も示している。さらに、光スポット１４の移動させることにより、図６（ｄ）に示すように、回転角度（５）〜（９）では、光スポット１４全体が完全にフォーマット領域１２に存在し、反射光量変化量が飽和光量に達している状態を示している。光スポット１４を、全ての回転角度において完全にフォーマット領域１２に存在するまで移動させると、図６（ｅ）に示すように、全ての回転角度において反射光量変化量が飽和光量に達する。
【００２７】
図７（ａ）は、最初にミラー部１０からフォーマット領域１２に光スポット１４が侵入する回転角度（図６から角度（７））における反射光量変化量の出力信号変化ＦＷと、最後にミラー部１０からフォーマット領域１２に光スポット１４が侵入する回転角度（図６から角度（１）または（１２））における反射光量変化量の出力信号変化ＬＷとを示している。本実施例では、反射光量変化量の出力信号変化ＦＷとＬＷにおいて、各々の光量変化量が飽和量の５０％となる位置を基準とし、その位置における検出系３０の移動量（光の照射位置の変化量）の差ｅを求めた。この差ｅを２分の１した値が求めるべきディスク１の偏心量となる。
【００２８】
また、各回転角度において、反射光量変化量が飽和光量変化量の５０％に達した際の検出系３０の移動距離を求め、図７（ｂ）に示すように、縦軸を検出系３０の移動距離Ｘ、横軸をディスクの回転角度としてグラフ化する。このグラフを基に、フーリエ級数展開を用いて下記の近似式（１）を求める。このとき、Ｘ０はオフセット量、Ａｎ及びＢｎはフーリエ係数、θは回転角度であり、Ｎ＝３とした（フーリエ級数展開を３次成分まで有効とした）。なお、Ｘ０，Ａｎ及びＢｎは、それぞれ式（２）、（３）及び（４）に示すように定義される。
【００２９】
【数１】
【数２】
次に、式（１）における移動距離Ｘの最大値・最小値を算出する。この最大値と最小値との差ｅ’をさらに２分の１した値が求めるべきディスク１の偏心量となる。これにより、外乱光やディスク内ＩＤピットの差によって発生する光量測定の誤差成分を取り除いた、より精度の高いディスクの偏心量を得ることができる。
【００３２】
また、式（１）を２階微分することにより、式（５）を得る。この式（５）は、ディスク１の偏心加速度を求める式となる。
【００３３】
【数３】
さらに、ディスク偏心量の測定結果の精度を向上させるためには、偏心量測定装置におけるスピンドルの軸の偏心量を、測定したディスクの偏心量から差し引けばよい。スピンドルモータの軸の偏心量は、１枚のディスクを複数回測定したときの偏心量測定データから求めることができる。例えば、予め１枚のディスクの偏心量測定を、測定の度にディスクをスピンドルにセットする角度を変更させた状態で複数回行う。次に、各測定毎に得られる式（３）及び（４）のフーリエ係数Ａｎ，Ｂｎ（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の各平均値Ａｎａｖｒ，Ｂｎａｖｒ（Ａ１ａｖｒ，Ａ２ａｖｒ，Ａ３ａｖｒ，Ｂ１ａｖｒ，Ｂ２ａｖｒ，Ｂ３ａｖｒ）を算出し、メモリに蓄積する。このフーリエ係数の平均値Ａｎａｖｒ，Ｂｎａｖｒが、スピンドルモータの軸の偏心量に関するフーリエ係数とみることができる。次に、新たに測定対象のディスクの偏心量を測定し、式（３）及び（４）から得られるフーリエ係数Ａｎ，Ｂｎを求める。さらに、求めたフーリエ係数Ａｎ，Ｂｎから、メモリに蓄積されていたフーリエ係数の平均値Ａｎａｖｒ，Ｂｎａｖｒをそれぞれ差し引く。これにより、ディスク単体の偏心量に関するフーリエ係数Ａｎ’，Ｂｎ’が求まる。この係数Ａｎ’，Ｂｎ’を式（１）のＡｎ，Ｂｎにそれぞれ代入し、その最大値と最小値との差を２分の１することにより、ディスクの回転駆動に用いたスピンドルモータの軸の偏心誤差成分を除去した、ディスク単体の偏心量を求めることができる。
【００３５】
【変形例】
上記実施例では、光スポット１４が、最初にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度と最後にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度での、所定の反射光量変化量に達したときの検出系３０の移動量の差からディスクの偏心量を求めたが、光スポット１４が、最初にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度において、反射光量変化に対応する検出可能な信号変化が生じ始めた時点から、最後にミラー部１０からフォーマット領域１２に侵入する回転角度において、反射光量変化に対応する信号が飽和に達した時点までに移動した検出系３０の移動量の差を求め、その差から光スポット１４の直径分を差し引いた値を２分の１することにより、ディスクの偏心量を求めることも可能である。
【００３６】
【実施例２】
本発明における第２の実施の形態について、図８及び９を用いて説明する。本発明における偏心量測定装置７は、主に、ディスク駆動系２０’、１次元ＣＣＤカメラ７０及びデータ処理系７１からなる。ディスク駆動系２０’は、実施例１と同様にして、ディスク支持部２４’上に載置された情報記録ディスク１を、回転軸ＢＸを中心軸として回転させる。ＣＣＤカメラ７０は、ディスク１の境界部１１上方に所定の距離を隔てて設置されている。ＣＣＤカメラ７０は、ディスクの１回転中におけるいかなる回転角度においても、即ち、たとえ偏心量が１００μｍ程大きくても、ディスク１のミラー部１０とフォーマット領域１２との境界部１１の画像を取得できるようにＣＣＤを配列した画像取得部８を備える。データ処理系７１は、画像処理部７２、画像表示部７４、演算部７６及びメモリ７８で構成されている。ＣＣＤカメラ７０で取得した画像を画像処理部７２で画像データとして変換し、さらに所定の閾値により、その画像データを二値化する。二値化された画像データは、図９（ａ）に示したように、例えば、ミラー部１０では白、フォーマット領域１２では黒のように、白黒のコントラストとなって現われる。
【００３７】
次いで、ディスク１が回転することにより、その二値化された画像データの境界部１１’がディスク１の半径方向（図９横方向）に変位する。ここで、図９（ｂ）は、境界部１１’が最もディスク１の中心軸ＡＸ側に振れたときの様子を、図９（ｃ）は、境界部１１’が最もディスク１の外周側に振れたときの様子を示している。画像取得部８で取得した画像の回転方向（図９縦方向）の所定位置を基準位置Ａとして定め、その基準位置Ａにおけるディスク１の半径方向に対する境界部の交点をＢとし、その点Ｂの変位量（画素数）を測定する。このとき、基準位置Ａ及び交点Ｂの位置は、画像処理部７２の画像処理によって求められる。なお、ＣＣＤカメラ７０の１画素当たりの長さ、即ち、画素間距離は、図８に示すように、予め偏心量測定装置７に併設した、レーザ干渉計１７０を用いて求める。具体的には、画像表示部７４内に表示されている範囲内に予め基準点を設け、そこからＣＣＤカメラ７０を、ステッピングモータ５２’を用いてディスクの半径方向の一方の側に所定距離移動させる。そのとき、画像表示部７４内に表示された基準点が元の位置から移動した距離に相当する分の画素数を、画像処理部７２を用いて求め、その値をメモリ７８に保存する。次いで、演算部７６において、ＣＣＤカメラ７０の移動距離を保存した画素数で割ることにより、１画素当たりの長さを得ることができる。したがって、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、この点Ｂの変位量の最大幅ｅ”に相当する画素数を求め、それに１画素当たりの長さを掛けることにより、最大幅ｅ”を求めることができる。この最大幅ｅ”の２分の１の値が、求めるディスク１の偏心量となる。
【００３８】
【実施例３】
本発明の第３の実施の形態について、図８を用いて説明する。本実施例の偏心量測定装置は、実施例２と同様な構成とする。実施例２では、ＣＣＤカメラを固定させた状態でディスクの境界部の画像を取得することによってディスクの偏心量を求めたが、本実施例ではＣＣＤカメラを移動させながらディスクの偏心量を求める。以下に、本実施例の偏心量の測定方法を示す。
【００３９】
まず、実施例１の検出系と同様にして、ＣＣＤカメラ７０の画像取得領域の全てがディスク回転時に常にディスク１上のミラー部１０内に存在するように、ＣＣＤカメラ７０を配置する。次いで、ディスク１を回転させた状態で、ＣＣＤカメラ７０を、ステッピングモータ５２’を用いてディスク１の半径方向に外周部に向かって所定距離ずつ移動させる。このとき、ディスク１のミラー部とフォーマット領域との境界部の画像が最初に得られたときのＣＣＤカメラ７０の位置（移動距離）と、全ての回転角度で境界部の画像が得られたときのＣＣＤカメラ７０の位置（移動距離）をそれぞれレーザ干渉計１７０で測定する。これらの位置（移動距離）の差を求め、その値を２分の１することにより、ディスク１の偏心量を求めることができる。これにより、仮に画像取得部（ＣＣＤカメラ）の画像取得範囲から大きく外れる程の偏心量を有するディスクについても、ディスクの偏心量を測定することができる。
【００４０】
実施例２及び３では、ＣＣＤカメラの移動距離を、レーザ干渉計を用いて測定したが、モアレ縞や磁気等を利用した種々の測長器を用い得る。
【００４１】
【発明の効果】
本発明においては、ビームスポット径が２０〜１００μｍ程度の比較的大きい直径を有する光をディスク上で移動させることにより、偏心量の大きさにフレキシブルに対応した偏心量測定を行うことができる。したがって、特殊な検出系や駆動装置等の高価な機器を必要とせず、安価な偏心量測定装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例で用いたディスクの概略図である。
【図２】実施例１における偏心量測定装置の概略構成図である。
【図３】図２に示した偏心量測定装置の検出系近傍の概略構成図である。
【図４】実施例１の偏心量測定装置において、光スポットが、ある回転角度において、ディスク上のミラー部からフォーマット領域に移動する様子を概略的に示した図である。
【図５】図４における光スポットの移動に伴い、出力される反射光量の変化を表したグラフである。
【図６】実施例１の偏心量測定装置において、ディスクの各回転角度における反射光量変化を時系列で概略的に示した図である。
【図７】（ａ）は、ディスクのフォーマット領域に最初に達した回転角度と最後に達した回転角度におけるそれぞれの反射光量変化を、また、（ｂ）は、ディスクの各回転角度における反射光の光量変化量が飽和時の５０％の値に達したときの検出系の移動距離Ｘを示したグラフである。
【図８】実施例２における偏心量測定装置の概略構成図である。
【図９】実施例２の偏心量測定装置において、ミラー部とフォーマット領域との境界の画像が、ディスクの偏心によって変化する様子を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１ ディスク
２，７ 偏心量測定装置
１０ ミラー部
１２ フォーマット領域
１４ 光スポット
２０，２０’ ディスク駆動系
２２，２２’ スピンドルモータ
２４，２４’ ディスク支持部
３０ 検出系
３２ 光源
３４ 受光部
４０ データ処理系
４２ フィルタ
４４ オシロスコープ
４６，７６ 演算部
４８，７８ メモリ
５０ 回転角度検出部
５２，５２’ ステッピングモータ
８ 画像取得部
７２ 画像処理部
７４ 画像表示部
１７０ レーザ干渉計
１７１ レーザ光源
１７２ 半透明鏡
１７３ 固定鏡
１７４ ３面直角プリズム
１７５ 光検出部
ＩＬ 入射光
ＣＬ 反射光
ＡＸ，ＢＸ スピンドルモータ回転軸
Claims (12)
- ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量を測定する方法であって、
上記情報記録ディスクを回転させながら、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部近傍に光ビームを照射し、情報記録ディスク面からの戻り光の光量をディスクの回転角度ごとに検出することと；
照射された光が上記境界部を横断するように光ビームを情報記録ディスクに対して相対的に移動することと；
上記戻り光が、第１の所定光量に達したときの該光ビームの最大移動量と第２の所定光量に達したときの該光ビームの最小移動量との差からディスクの偏心量を求めることを含むことを特徴とするディスクの偏心量を測定する方法。 - 第１の所定光量と第２の所定光量が等しいことを特徴とする請求項１に記載のディスクの偏心量測定方法。
- 第１の所定光量が飽和信号量に相当する光量であり、第２の所定光量が検出可能な信号変化が発生し始めたときの光量であり、上記最大移動量、上記最小移動量及び上記光ビームのスポット径に基づいてディスクの偏心量を求めることを特徴とする請求項１に記載のディスクの偏心量測定方法。
- さらに、第１の所定の光量に達したときの、各回転角度における光ビームの移動量を求め、該移動量と回転角度との関係を表す近似式を求め、該近似式よりディスクの偏心量を求めることを特徴とする請求項２に記載のディスクの偏心量測定方法。
- 上記ディスク面からの戻り光が反射光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のディスクの偏心量測定方法。
- さらに、上記求められた偏心量を、上記情報記録ディスクを回転させる回転駆動系の偏心量で補正することを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のディスクの偏心量測定方法。
- ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量測定装置であって、
光照射部と；
上記光照射部から照射された光のディスクからの戻り光を検出するための検出部と；
上記光照射部から照射される光を、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように、光をディスクに対して相対的に移動させるための移動手段と；
上記ディスクを保持して、回転させるためのディスク駆動部と；
上記ディスクの回転角度を検出する回転角度検出部と；
上記戻り光が、第１の所定光量に達したときの上記光の最大移動量と第２の所定光量に達したときの上記光の最小移動量との差からディスクの偏心量を求めるためのデータ処理系と；を備えることを特徴とするディスクの偏心量測定装置。 - さらに、上記戻り光の光量、上記移動手段により移動された光の移動量及び検出された回転角度を蓄積するメモリを備えていることを特徴とする請求項７に記載のディスクの偏心量測定装置。
- 上記ディスク上に照射された光のスポット径が２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項７または８に記載のディスクの偏心量測定装置。
- ミラー部及びフォーマット領域を有する情報記録ディスクの偏心量測定装置であって、
ディスクのミラー部とフォーマット領域との境界部の画像を取得するための画像取得部と；
上記ディスクを保持して、回転させるためのディスク駆動部と；
上記ディスク駆動部によりディスクを回転させることで変位する上記境界部の変位量の最大値を求める演算処理部と；を備えることを特徴とするディスク偏心量測定装置。 - 上記画像取得部が固定されていることを特徴とする請求項１０に記載のディスク偏心量測定装置。
- 上記画像取得部が、上記ミラー部とフォーマット領域との境界部を横断するように、ディスクに対して相対的に移動することを特徴とする請求項１０に記載のディスク偏心量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002257472A JP2004095104A (ja) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | ディスクの偏心量測定方法及び偏心量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002257472A JP2004095104A (ja) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | ディスクの偏心量測定方法及び偏心量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004095104A true JP2004095104A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32062364
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002257472A Withdrawn JP2004095104A (ja) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | ディスクの偏心量測定方法及び偏心量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004095104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007179631A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Pulstec Industrial Co Ltd | 光ディスクの偏心量測定装置及び偏心量測定方法 |
-
2002
- 2002-09-03 JP JP2002257472A patent/JP2004095104A/ja not_active Withdrawn
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