JP3353425B2 - 光ディスクのピンホール検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの膜面に発
生したピンホールを検出するための光ディスク用のピン
ホール検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検査対象物として例えばディスク状記
録媒体の一つである光ディスクに生じるピンホールを検
出するためにピンホール検査装置が、用いられている。
光ディスクは、例えば光ディスク面上に形成したピット
とピットのない領域とで供給されたディジタル情報を記
録する記録媒体である。ところで、光ディスクは、複数
の製造工程を経て光ディスクが製造される際に、成膜面
にピンホールが形成されてしまうことがある。光ディス
クに例えばピットサイズのイレギュラーなピンホールが
あると、光ディスク記録再生装置は、記録時にこの光デ
ィスクに対して正確にディジタル情報を記録させても、
再生時に正確なディジタル情報を再生できなくなってし
まうことになる。このため、出荷前に光ディスクの良否
を判定する基準の一つとしてピンホール検査が行われて
いる。

【０００３】一般に、従来におけるピンホール検査で
は、例えば図５に示すように、半導体レーザの一つであ
る He-Neレーザ３０が光源として用いられている。レー
ザ光源は固定配設されている。このレーザ光は、レーザ
スポット径を円形に略々50μｍ程度になるように調整さ
れ、光ディスク１０に照射されている。もしピンホール
が光ディスク１０にあると、光ディスク１０に照射され
たレーザ光が、このピンホールを介して透過してフォト
ディテクタ３１で検出されることになる。フォトディテ
クタ３１は、この透過光量を検出している。光ディスク
１０におけるピンホール検査の良否判定は、フォトディ
テクタ３１の出力信号を用い所定のスレッショルドレベ
ルに対する上記出力信号のレベルを比較しこの比較結果
として例えばカウント数で表される数値を評価すること
によって判定している。

【０００４】ディスク全面を検査するため、載置台３２
上のディスク状記録媒体は、先ず、例えばスピンドルモ
ータで高速回転させられる。これによって固定されてい
るレーザ光源からの出射光が光ディスク１０の周方向、
すなわち図５に示す矢印Ｒ方向へ走査することに相当す
る。次に、矢印Ｒ方向への高速回転をさせながら、光デ
ィスク１０を径方向、図５の矢印Ｌ方向に直線的にスピ
ンドルモータの高速回転に比して低速移動させる。この
移動によって、ディスク状記録媒体は、最外周から最内
周まで走査されることになる。上述した矢印Ｒ方向の高
速回転と矢印Ｌ方向の低速移動を同時に行うことによっ
て光ディスク１０の全面走査を行っている。

【０００５】使用するフォトディテクタ３１の分解能
は、最小サイズ10μｍまでのピンホールを捕捉すること
ができる。この光ディスクの全面のピンホール検査に要
するタクトタイムは、約4.5 秒程度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディスク状
記録媒体のピンホール検査時に光ディスクの膜面を透過
した透過光には回折が生じる。この回折光を発生するた
め、透過光は、透過光強度が弱まってしまう。このよう
な回折現象は、ピンホールの大きさが小さい程強く起こ
る。しかしながら、ピンホールが小さいため透過光量は
少なくなり、さらに上述した回折現象の性質によって一
層微弱な光量になるので、ピンホールからの透過光は、
非常に微弱な光量になってしまう。したがって、フォト
ディテクタ３１では検出されるピンホール検出信号の出
力が弱く検出限界を越えてしまうことによって、検出信
号がノイズに埋もれてぼやけてしまい、光ディスクに発
生したピンホールの検出が困難になってしまう。

【０００７】上述したピンホール検出が困難さを少しで
も改善するため、レーザスポット径を10μｍ程度に絞れ
ば、ピンホール検出限界を向上させることができる。し
かしながら、光ディスク１枚の全面を走査するために要
する時間が長くなる。このような検査時間に時間を要す
るピンホール検査装置は、特に、生産現場で実用性に欠
ける装置として使用できない。

【０００８】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みてなされたものであり、ピンホール検査に要する時
間の短縮と被検査対象物の信頼性を従来に比して一層高
いものにすることができるピンホール検査装置の提供を
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために提案される本発明に係る光ディスク用ピンホール
検査装置は、光ディスクの膜面に発生したピンホールに
対して上記ピンホールを検出する検査光を出射する光源
手段と、上記光源手段からの検査光を上記光ディスクに
対して径方向に走査させるポリゴンミラーからなる検査
光走査手段と、上記検査光走査手段により走査される検
査光を平行光にするコリメータレンズと、上記コリメー
タレンズを通って照射される検査光の上記光ディスク上
での焦点におけるレーザスポット径が円周方向に長円の
楕円形状となすシリンドリカルレンズと、上記コリメー
タレンズを通って照射される検査光の中の上記光ディス
クからの透過光を集光する集光レンズ手段と、上記集光
レンズ手段からの楕円形状の収束光だけを通過させる光
学フィルタ手段と、上記光学フィルタ手段を通過した上
記収束光を電気信号に変換し増幅する光／電気変換増幅
手段と、上記光／電気変換増幅手段からの出力信号を信
号処理して評価する評価手段とを有し、上記評価手段に
は、上記光／電気増幅手段からの出力信号に現れるピン
ホール領域近傍のノイズ成分を遮断するフィルタ手段を
設けるようにしたものである。

【００１０】ここで、上記検査光走行手段の走査範囲に
応じたスリットが形成されたマスク手段を上記検査光の
光路内の上記光／電気増幅手段の直前に配置にする。ま
た、上記評価手段に設けられるフィルタ手段には、ハイ
パスフィルタが用いられる。

【００１１】

【作用】本発明に係る光ディスク用ピンホール検査装置
では、ポリゴンミラーからなる検査光走査手段で光源手
段からの検査光を光ディスクに対して径方向に走査さ
せ、この検査光をコリメータレンズで平行光にして光デ
ィスクに照射し、照射される検査光の光ディスク上での
焦点におけるレーザスポット径をシリンドリカルレンズ
で円周方向に長円の楕円形状とし、光ディスクの膜面に
発生したピンホールからの透過光を集光レンズ手段で集
光し、光学フィルタ手段で半導体レーザの波長の光だけ
を通した収束光を光／電気変換増幅手段に供給して外乱
を取り除くと共に、光／電気変換増幅手段で変換された
電気信号を評価手段で評価することにより、従来の透過
光量よりも微弱な光量を検出して従来のピンホールのサ
イズよりも小さいサイズのピンホールを検出することが
できる。

【００１２】特に、マスク手段を上記検査光の光路内の
上記光／電気増幅手段の直前に配置にすることにより、
光源の光路に沿った光だけが上記光／電気変換増幅手段
に供給される。

【００１３】さらに、上記評価手段にフィルタ手段を配
設することにより、上記光／電気増幅手段の出力信号中
のピンホール領域近傍の例えば光の漏れ込み成分として
現れるノイズ成分が遮断され、ノイズ成分とピンホール
を示す信号とのコントラストが増加する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るピンホール検査装置の一
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００１５】ここで、この実施例では、光ディスクを被
検査対象物として用いている。本発明に係るピンホール
検査装置は、基本的に例えば、図１に示すように、光デ
ィスク１０に対してピンホールを検出する検査光を出射
する光源手段としての半導体レーザ光源１１と、該半導
体レーザ光源１１からの検査光を上記光ディスク１１に
対して走査させる検査光走査手段としてのポリゴンミラ
ー１２と、該ポリゴンミラー１２により走査される検査
光を平行光にするコリメータレンズであるいわゆるｆθ
レンズ１３と、該ｆθレンズ１３を通って照射される検
査光の中の光ディスク１０からの透過光を集光する集光
レンズ手段としての集光レンズ１４と、該集光レンズ１
４からの収束光だけを通過させる光学フィルタ手段とし
ての光学フィルタ１５と、該光学フィルタ１５を介した
上記収束光を電気信号に変換し増幅する光／電気変換増
幅手段としての光電子増倍管１６と、該光電子増倍管１
６からの出力信号を信号処理して評価する評価手段とし
ての信号評価部１７とで構成される。

【００１６】ここで、半導体レーザ光源１０には、レー
ザ波長 670nmの半導体レーザを使用する。半導体レーザ
光源１０が固定配設されている。したがって、半導体レ
ーザ光源１０からの出射光を所定の位置に配設されてい
るポリゴンミラー１２に供給するため、図１に示すよう
にミラー１８を設けて空間を有効に使用する。このよう
にして半導体レーザ光源１１からのレーザ光がポリゴン
ミラー１２に照射される。

【００１７】ポリゴンミラー１２は、回転多面体で、図
示していないスキャナモータ上に載置されている。この
スキャナモータの回転によって、ポリゴンミラー１２
は、図１の矢印ｒ方向に例えば後述するように12000rpm
で高速に回転する。照射されたレーザ光がポリゴンミラ
ー１２の角度に応じて図１の矢印ａ方向、すなわち光デ
ィスク１０の最内周から最外周の径方向に走査するよう
にｆθレンズ１３に反射されている。

【００１８】ｆθレンズ１３は、結像レンズとしてレー
ザ光を等角速度の偏向を光ディスク１０の表面で等速度
走査するために用いる。光ディスク１０は、図１の矢印
Ｒ方向にスピンドルモータ１９の回転に応じて回転させ
る。このとき、スピンドルモータ１９は、従来の配置と
異なり固定されている。また、スピンドルモータ１９の
回転数は、上述したようにポリゴンミラー１２を高速回
転させていることから、従来の回転数に比して低速な回
転数になる。このように構成しても光ディスク１０は１
回転する内に光ディスク全面を走査することができる。

【００１９】光ディスク１０に照射されたレーザ光が、
光ディスク１０の膜面に形成されたピンホール（図示せ
ず）を介して集光レンズ１４に照射される。集光レンズ
１４は、光ディスク１０のピンホールからの透過光を収
束させて光学フィルタ１５を介して光電子増倍管１６に
送る。光電子増倍管１６は、微弱な透過光を増倍させて
検出可能な電気信号に変換して信号評価部１７に出力す
る。

【００２０】信号評価部１７は、光電子増倍管１６から
の出力信号に信号処理を施し、予め設定している良否判
定基準値と比較して判断結果を出力端子２０を介して出
力する。

【００２１】このように構成することにより、光ディス
クを径方向に移動させることなく、駆動部は光ディスク
を単に回転させるだけで済ますことができ、従来のピン
ホール検査のタクトタイム 4.5秒から 2秒以下へと短縮
させることができる。

【００２２】次に、ピンホール検査装置の光学系及び信
号評価部１７の構成について図２の概略的なブロック図
を参照しながら説明する。ここで、共通する部分に図１
と同じ参照番号を付して説明を簡略化する。半導体レー
ザ光源１１とポリゴンミラー１２の間に半導体レーザ光
源１１から出射されたレーザ光の光路に順次シリンドリ
カルレンズ２１、ミラー１８及びシリンドリカルレンズ
２２が半導体レーザをポリゴンミラー１２に供給するた
め配されている。このようにしてミラー１８等を用いる
ことによってピンホール装置の光学系の配置を考慮して
各部の光学系が場所を取らないようにしている。また、
シリンドリカルレンズ２１、２２及びｆθレンズ１３
は、半導体レーザ光源１１からの出射光が光ディスク１
０上で焦点を結ぶように絞っている。ポリゴンミラー１
２の例えば12000rpmという高速回転によって、光ディス
ク１０の表面上でレーザスポットが光ディスク１０の径
方向に高速の走査させられる。このとき、光ディスク１
０自体は低速回転で回転している。

【００２３】光ディスク１０にピンホールがある場合、
光ディスク１０を透過した透過光が集光レンズ１４とし
て機能させるｆθレンズ、光学フィルタ１５を介して光
電子増倍管１６のセンサ１６ａ上に焦点を結ぶように絞
っている。光ディスク１０や光電子増倍管１６のセンサ
１６ａ上での焦点のレーザスポット径は、径方向に50μ
ｍ、周方向に 200μｍと楕円形にしている。

【００２４】レーザスポット径を楕円形にしているの
は、上述したように光ディスク１０の径方向への高速移
動と光ディスク１０自体の低速回転によって生じるレー
ザスポットの移動軌跡がスパイラル状になる。このよう
な移動軌跡を描いてもレーザスポットが光ディスク１０
面全面の走査を行うため走査領域が前後の走査で重なり
合うように設定するためである。

【００２５】ところで、光電子増倍管１６は、微小光量
を有意な電気信号に変換するための機能を有する機器で
ある。このため、光電子増倍管１６は、光学的に波長に
依存する光学特性を有するものであるが、周囲の光の入
射によって出力信号が乱れてしまうことがある。

【００２６】このような外乱を防止するため、光電子増
倍管１６は、金属製の筒状のシェルタ２４内に収納され
ている。さらに、外乱光の入射を防止するため、光電子
増倍管１６の直前には、金属製のマスクカバー２３、光
学フィルタ１５が配されている。光電子増倍管１６の光
学系を具体的に示すと、図３に示すように上記金属製の
マスクカバー１５は、光電子増倍管１６のフード２４ａ
に取り付け、光学フィルタ１５は、フード２４内の光電
子増倍管１６のセンサ１６ａの直前に配している。

【００２７】シェルタ２４の内側及び上記金属製のマス
クカバー２３は、例えば黒色に塗装して散乱光の入射を
防止する。金属製のマスクカバー２３は、図４に示すよ
うに光ディスク１０の走査範囲に一致させてこの範囲の
透過光だけを通過させるためのスリット２３Ｓを設けて
いる。このマスクカバー２３を通過した収束光に含まれ
る外光成分を除去するためピンホールからの透過光が光
学フィルタ２３を透過させられる。光学フィルタ２３
は、半導体レーザ光源１１の波長、例えば 670nmに対し
て±10nmの波長領域の光を透過させる。

【００２８】このように光電子増倍管１６の光学系を構
成することにより、光電子増倍管１６のセンサ１６ａ
は、略々光ディスク１０を透過した半導体レーザの光だ
けを受光することができる。このため、極めて外乱の少
ない光電変換を行うことができる。この光電子増倍管１
６は、出力信号を図２に示す信号評価部１６に出力す
る。実際に、半導体レーザが光ディスク１０の成膜領域
を透過する部分では、光量が落ち込むことになる。しか
しながら、ピンホールを透過した領域が、上述した構成
によって透過光量が急激に増加させられて、鋭い高周波
形、すなわちスパイク形状のピンホール信号として検出
される。

【００２９】信号評価部１７は、透過光を電気信号に変
換された出力を増幅するアンプ１７ａと、高周波成分の
信号だけを通過させるハイパスフィルタ１７ｂと、予め
設定されているスレショルドレベル比較してカウント
し、このカウント値と許容ピンホール数値とを比較して
良否判定する比較部１７とで構成される。

【００３０】アンプ１７ａでは、微弱なピンホール信号
を増幅している。しかしながら、アンプ１７ａを介すこ
とによって低周波ノイズが発生する。このノイズ成分を
除去するため、アンプ１７ａからの出力信号は、ハイパ
スフィルタ１７ｂを通すことになる。ハイパスフィルタ
１７ｂは、300kHz以上の周波数を通すフィルタを使用す
る。ハイパスフィルタ１７ｂを通過させることによっ
て、光電子増倍管１６から供給された信号におけるピン
ホール信号領域近傍の光の漏れ込み成分をカットするこ
とができ、ノイズとピンホール信号とのコントラストの
増大を図ることができる。このような各種の信号処理を
施されることによって、ハイパスフィルタ１７ｂを通過
したピンホール信号は、ピンホールである信頼性が一層
高いものになる。このピンホール信号が比較部１７ｃに
供給される。

【００３１】比較部１７ｃは、先ず、実際にピンホール
か否かを判定するため、検出したピンホール信号の信号
レベルと予め設定されたスレッショルドレベルとを比較
する。スレショルドレベル以上の大きなレベルの信号が
供給されたとき、ピンホール検出として例えばカウンタ
を１だけ歩進させる。スレショルドレベルより小さいレ
ベルでは、ノイズ等の信号として扱いカウンタは作動さ
せない。このようにして光ディスク全面に亘って走査し
た後、検出したピンホールのカウント数と比較部１７ｃ
に予め設定されている許容ピンホール数とを比較して光
ディスクの良否を判定する。判定結果は、比較部１７ｃ
から出力端子２０を介して出力して光ディスクの信頼性
を大幅に向上させている。

【００３２】以上のように構成することにより、実際、
約 6μｍのピンホールまで検出することができる。この
ピンホール検査装置を用いて、微小なピンホール検出及
び不良な光ディスクを排除することにより、光ディスク
に発生するエラーを低減することができ、記録再生をス
ムーズに行うことができ、光ディスクの信頼性を大幅に
向上させることができる。

【００３３】また、従来のピンホール検査に要したタク
トタイム4.5 秒に比べてタクトタイムを 2.0秒以下に短
縮でき、生産性の向上に著しい寄与をすることができ
る。

【００３４】なお、ピンホール検査装置は、図３に示す
ように光ディスク１０に対して光学系を斜めに配し、半
導体レーザ光を図３の矢印Ｂのように斜めに入射させて
もピンホール検出における角度依存性が生じないので、
従来の他の検査装置の配設位置を移動させることなく、
ピンホール装置を配することができ、作業効率を維持し
ながら検査でき、非常に効果的である。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る光ディスク用ピンホール検
査装置では、ポリゴンミラーからなる検査光走査手段で
光源手段からの検査光を光ディスクに対して径方向に走
査させ、この検査光をコリメータレンズで平行光にして
光ディスクに照射し、照射される検査光の光ディスク上
での焦点におけるレーザスポット径をシリンドリカルレ
ンズで円周方向に長円の楕円形状とし、光ディスクの膜
面に発生したピンホールからの透過光を集光レンズ手段
で集光し、光学フィルタ手段で半導体レーザの波長の光
だけを通した収束光を光／電気変換増幅手段に供給して
外乱を取り除くと共に、光／電気変換増幅手段で変換さ
れた電気信号を評価手段で評価することにより、従来の
透過光量よりも微弱な光量を検出して従来のピンホール
のサイズよりも小さいサイズのピンホールを検出するこ
とにより、光ディスクの信頼性を大幅に向上させること
ができ、生産性の向上に著しい寄与をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るピンホール検査装置の基本的な概
略的構成を示すブロック図である。

【図２】上記ピンホール検査装置の具体的な構成を示す
ブロック図である。

【図３】上記ピンホール検査装置の光電子増倍管の光学
系の構成及び配置を説明する模式図である。

【図４】上記光電子増倍管の直前に配される金属製のマ
スクカバーの平面図である。

【図５】従来のピンホール検査装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０・・・・・・・・・光ディスク １１・・・・・・・・・半導体レーザ光源 １２・・・・・・・・・ポリゴンミラー １３・・・・・・・・・ｆθレンズ １４・・・・・・・・・集光レンズ １５・・・・・・・・・光学フィルタ １６・・・・・・・・・光電子増倍管 １７・・・・・・・・・信号評価部 １８・・・・・・・・・ミラー １９・・・・・・・・・スピンドルモータ ２０・・・・・・・・・出力端子 ２１、２２・・・・・・シリンドリカルレンズ ２３・・・・・・・・・マスクカバー ２４・・・・・・・・・シェルタ ２４ａ・・・・・・・・フード １７ａ・・・・・・・・アンプ １７ｂ・・・・・・・・ハイパスフィルタ １７ｃ・・・・・・・・比較部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−282716（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−135404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−133843（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G11B 7/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスクの膜面に発生したピンホール
   に対して上記ピンホールを検出する検査光を出射する光
   源手段と、 上記光源手段からの検査光を上記光ディスクに対して径
   方向に走査させるポリゴンミラーからなる検査光走査手
   段と、 上記検査光走査手段により走査される検査光を平行光に
   するコリメータレンズと、上記コリメータレンズを通って照射される検査光の上記
   光ディスク上での焦点におけるレーザスポット径が円周
   方向に長円の楕円形状となすシリンドリカルレンズと 、 上記コリメータレンズを通って照射される検査光の中の
   上記光ディスクからの透過光を集光する集光レンズ手段
   と、 上記集光レンズ手段からの楕円形状の収束光だけを通過
   させる光学フィルタ手段と、 上記光学フィルタ手段を通過した上記収束光を電気信号
   に変換し増幅する光／電気変換増幅手段と、 上記光／電気変換増幅手段からの出力信号を信号処理し
   て評価する評価手段とを有し、 上記評価手段には、上記光／電気増幅手段からの出力信
   号に現れるピンホール領域近傍のノイズ成分を遮断する
   フィルタ手段が設けられることを特徴とする光ディスク
   用ピンホール検査装置。
2. 【請求項２】 上記検査光走行手段の走査範囲に応じた
   スリットが形成されたマスク手段を上記検査光の光路内
   に配設することを特徴とする請求項１記載の光ディスク
   用ピンホール検査装置。
3. 【請求項３】 上記マスク手段は、上記光／電気増幅手
   段の直前に配置することを特徴とする請求項２記載の光
   ディスク用ピンホール検査装置。