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】
【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
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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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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 |
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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 |
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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 |
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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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