JPH04246Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光デイスクなどの透明基板における
厚さ（透明部分の厚さ）を測定する厚さ測定装置
の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、光デイスクは反射面の凹凸（ピツト）
により信号を記録したもので、第６図に示す如き
構造を有するものである。図において、１₁は例
えば透明な塩化ビニールよりなる厚さ約１mmの透
明デイスク、１₂は例えばアルミニウムの蒸着膜
よりなりこの透明デイスク１₁の片面に形成され
た反射膜、１₃は反射膜１₂の上に形成された保護
膜である。厚さ測定装置はこのような構造を有す
る光デイスク１における透明デイスク１₁の厚さ
を測定し、その均一性などを検査するために使用
されるものである。

第７図は従来の厚さ測定装置の一例を示す構成
図である。図において、２は光デイスク１を回転
させるスピンドルモータ、３はアクチユエータに
よりフオーカス方向に駆動され、光デイスク１の
表面上にレーザ光を集光する集光レンズ、４は集
光レンズ３の移動量を検出する変位検出器、５は
集光レンズ３を介して光デイスク１にレーザ光を
照射するレーザ光源、６は例えばλ／４板とビー
ムスプリツタとにより構成され、光デイスク１に
より反射されたレーザ光（反射光）を分離する光
アイソレータ、７は例えばシリンドリカルレンズ
と４分割センサとにより構成され、集光レンズ３
の焦点が光デイスク１の反射膜面上あるいは透明
デイスク側表面上（以下、単に表面上という）に
合つているか否かを検出する合焦状態検出器、８
は合焦状態検出器７の出力を受け、集光レンズ３
の位置を制御するサーボアンプである。

上記のように構成された厚さ測定装置において
は、合焦状態検出器７およびサーボアンプ８によ
りサーボ系が構成され、光デイスク１の反射膜面
上または表面上に焦点が合うように集光レンズ３
の位置が制御されるとともに、集光レンズ３の位
置（移動量）が変位検出器４により検出されてい
る。したがつて第８図に示すように、例えば反射
膜面上に焦点が合つている状態から、サーボ系
（集光レンズ３）を意識的に移動して、表面上に
焦点を合わせるようにすれば、この時の集光レン
ズ３の移動量から光デイスク１の厚さを測定する
ことができる。

すなわち、第９図に示す如く、合焦状態検出器
７より得られるフオーカス誤差を縦軸に、集光レ
ンズ３の変位量を横軸にとつた場合、反射膜面上
の合焦位置をP1、表面上の合焦位置をP2とする
と、この間の変位量ｘが集光レンズ３の移動量と
いうことになる。ここで、透明デイスク部分にお
ける屈折率をｎとすると、光デイスク１（透明デ
イスク部分）の厚さｔは ｔ＝ｎ・ｘ として求められる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような厚さ測定装置におい
ては、集光レンズ３を少なくとも光デイスク１の
厚さに相当する量だけ変位させなければならない
ので、集光レンズ３を駆動するアクチユエータお
よび集光レンズ３の変位量を検出する変位検出器
４に長いストロークが必要とされ、装置が大型化
してしまう。また、光デイスク１のそりを考慮し
た場合には、さらに長いストロークが必要となつ
てしまう。

本考案は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、集光レンズの比較的短いストロークの範囲で
光デイスクの厚さを測定することのできる厚さ測
定装置を簡単な構成により実現することを目的と
したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の厚さ測定装置は、光デイスクの反射膜
面上に焦点が合つているか否かを検出する合焦状
態検出器とこの合焦状態検出器の出力を受けその
出力が零（合焦状態）となるように集光レンズの
位置を制御するサーボアンプとを有する厚さ測定
装置において、前記第１の合焦状態検出器と共通
の反射光を受ける第２の合焦状態検出器と、前記
第１および第２の合焦状態検出器の出力を選択的
に前記サーボアンプに供給する切換えスイツチと
を具備するとともに、前記第２の合焦状態検出器
を屈折率および厚さが既知の光デイスクの反射膜
面上に焦点を合わせた状態においてこの光デイス
クにおける透明デイスク側表面からの反射光のみ
に感度を持ち、その出力が零となるように構成し
たものである。

〔作用〕

このように、透明デイスク側表面からの反射光
にのみ感度を有する第２の合焦状態検出器を設
け、屈折率および厚さが既知の光デイスクの反射
膜面上に焦点を合わせた状態において、この第２
の合焦状態検出器の出力が零となるように構成し
ておくと、第１の合焦状態検出器の出力を利用し
て反射膜面上に焦点を合わせた後、第２の合焦状
態検出器の出力をサーボアンプに印加すると、こ
の時の集光レンズの変位量から光デイスクの厚さ
を測定することができ、集光レンズの比較的短い
ストロークの範囲で光デイスクの厚さを測定する
ことができる。

〔実施例〕

第１図は本考案の厚さ測定装置の一実施例を示
す構成図である。図において、前記第７図と同様
のものは同一符号を付して示す。９はハーフミラ
ー、１０は第２の合焦状態検出器、１１は第１お
よび第２の合焦状態検出器７，１０の出力を選択
的にサーボアンプ８に供給する切換えスイツチで
ある。第１の合焦状態検出器７は光デイスク１に
おける反射膜面上に焦点が合つた時に、その出力
が零となるように構成されている。また、第２の
合焦状態検出器１０は、第２図に示すように、屈
折率n₀および厚さt₀が既知の光デイスクl₀を使用
して、その反射膜面上に焦点を合わせた状態にお
いて、透明デイスク側表面からの反射光（図中に
破線で示す）のみに感度を持ち、その出力が零と
なるように構成されている。したがつて、スピン
ドルモータ２に上記既知の光デイスク１０をセツ
トした状態においては、第１および第２の合焦状
態検出器７，１０におけるこの時の感度特性は第
３図の如く表わされる。すなわち、反射膜面上に
焦点を合わせた合焦位置P1において、第１およ
び第２の合焦状態検出器７，１０の出力が共に零
となつており、この点を中心にフオーカス誤差が
発生されている。

一般に、第２の合焦状態検出器１０における上
記のような検出特性は、その光学系の配置状態を
変更することにより行なわれている。第１０図
は、第２の合焦状態検出器１０の一実施例を示す
構成図である。図は非点収差法を用いた合焦状態
検出器の例を示している。図において、１０１は
レンズ、１０２は円筒レンズ、１０３は受光素子
である。また、図中の実線は光デイスク１の反射
膜面からの反射光、破線は透明デイスク側表面か
らの反射光を示している。図に示すように、反射
膜面からの反射光と透明デイスク側表面からの反
射光とでは、集光位置（焦点位置）が異なつてお
り、受光素子１０３は透明デイスク側表面からの
反射光の集光位置付近に配置されている。

受光素子１０３をこのような位置に配置する
と、受光素子１０３の位置では反射膜面からの反
射光は拡散して、入射光量が少なくなる。したが
つて、受光素子１０３へ入射する光は透明デイス
ク側表面からの反射光が支配的となり、第２の合
焦状態検出器１０は透明デイスク側表面からの反
射光に対しては感度を持つが、反射膜面からの反
射光に対してはほとんど感度を持たなくなる。

さて、上記のように構成された厚さ測定装置に
おいて、屈折率ｎ、厚さｔの光デイスク１を測定
したとすると、その測定動作は次の通りである。

まず、切換えスイツチ１１を第１の合焦状態検
出器７側に接続し、第１の合焦状態検出器７の出
力を利用して、第４図に示す如く、光デイスク１
の反射膜面上に焦点を合わせる。この時、被測定
の光デイスク１における屈折率ｎおよび厚さｔが
前記した既知の光デイスク１₀の屈折率n₀および
厚さt₀と異つていた場合には、第１の合焦状態検
出器７における出力（フオーカス誤差）が零であ
つても、第２の合焦状態検出器１０の出力は零と
はならない。この様子を第５図に示す。第４図お
よび第５図において、P1が反射膜面上に焦点を
合わせた場合の合焦位置である。

そこで、次に、切換えスイツチ１１を第２の合焦
状態検出器１０側に切り換え、サーボ動作により
第２の合焦状態検出器１０の出力が零となるよう
に、集光レンズ３の位置を変位させる。第２の合
焦状態検出器１０の出力が零となる位置（合焦位
置）をP2とする。

この時の集光レンズ３の変位量をｘとすると、
光デイスク１の厚さｔは ｔ＝（t₀／n₀＋ｘ）ｎ＝t₀ｎ／n₀＋ｘ・ｎ として求められる。ここで、この時の変位量ｘ
は、ｎn₀，ｔt₀とすれば、光デイスク１の厚
さｔに比べて非常に小さな値となるので、小さな
ストロークの集光レンズ３および変位検出器４に
より光デイスク１の厚さｔを測定することができ
る。また、必要とするストロークが小さいので、
集光レンズ３のアクチユエータや変位検出器４
を、制御性の最も良い中立点付近で使用すること
ができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の厚さ測定装置で
は、光デイスクの反射膜面上に焦点が合つている
か否かを検出する合焦状態検出器とこの合焦状態
検出器の出力を受けその出力が零（合焦状態）と
なるように集光レンズの位置を制御するサーボア
ンプとを有する厚さ測定装置において、前記第１
の合焦状態検出器と共通の反射光を受ける第２の
合焦状態検出器と、前記第１および第２の合焦状
態検出器の出力を選択的に前記サーボアンプに供
給する切換えスイツチとを具備するとともに、前
記第２の合焦状態検出器を屈折率および厚さが既
知の光デイスクの反射膜面上に焦点を合わせた状
態においてこの光デイスクにおける透明デイスク
側表面からの反射光のみに感度を持ち、その出力
が零となるように構成しているので、第１の合焦
状態検出器の出力を利用して反射膜面上に焦点を
合わせた後、第２の合焦状態検出器の出力をサー
ボアンプに印加することにより、この時の集光レ
ンズの変位量から光デイスクの厚さを測定するこ
とができ、集光レンズの比較的短いストロークの
範囲で光デイスクの厚さを測定することのできる
厚さ測定装置を簡単な構成により実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第１０図は本考案の厚さ測定装置
の一実施例を示す構成図、第２図〜第５図は第１
図の厚さ測定装置の測定動作を示す説明図、第６
図は一般的な光デイスクの構造を示す構成図、第
７図は従来の厚さ測定装置の一例を示す構成図、
第８図および第９図は第７図の厚さ測定装置の測
定動作を示す説明図である。 １……光デイスク、２……スピンドルモータ、
３……集光レンズ、４……変位検出器、５……レ
ーザ光線、６……光アイソレータ、７，１０……
合焦状態検出器、８……サーボアンプ、９……ハ
ーフミラー、１１……切換えスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光デイスクの反射膜面上に焦点が合つているか
   否かを検出する合焦状態検出器とこの合焦状態検
   出器の出力を受けその出力が零（合焦状態）とな
   るように集光レンズの位置を制御するサーボアン
   プとを有する厚さ測定装置において、前記第１の
   合焦状態検出器と共通の反射光を受ける第２の合
   焦状態検出器と、前記第１および第２の合焦状態
   検出器の出力を選択的に前記サーボアンプに供給
   する切換えスイツチとを具備するとともに、前記
   第２の合焦状態検出器を屈折率および厚さが既知
   の光デイスクの反射膜面上に焦点を合わせた状態
   においてこの光デイスクにおける透明デイスク側
   表面からの反射光のみに感度を持ちその出力が零
   となるように構成してなる厚さ測定装置。