JPH0782668B2

JPH0782668B2 - 記録媒体の非接触式欠陥検出方法及び装置

Info

Publication number: JPH0782668B2
Application number: JP59224111A
Authority: JP
Inventors: 正弘田代
Original assignee: 東芝イ−エムアイ株式会社
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPS61104440A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、記録媒体に存在する欠陥を非接触方式で検出
する欠陥検出方法及びそれの実施に使用する装置、より
詳細には、コンパクトディスクやビデオディスク等の記
録媒体を構成するディスクに所定の断面形状を持った検
査ビームを投射したとき、その反射ビームのレベル及び
断面形状がディスクに存在する欠陥によって変化するこ
とを利用して、ディスクに存在する欠陥を検出するよう
にした記録媒体の非接触式欠陥検出方法及びそれの実施
に使用する装置に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

コンパクトディスクやビデオディスク等の記録媒体に存
在する欠陥を検出する場合には、検出の際に記録媒体を
損傷しないようにするため、非接触式の欠陥検出方式、
特に光学式非接触欠陥検出方式が用いられている。

光学式非接触欠陥検出方式は、記録媒体に検査光を投射
し、欠陥の存在によって生じる検査光の散乱及び吸収の
状態を光検出器により受光量のレベル変動として補え、
これを欠陥信号としてそのレベル変動が所定量以上にな
ることを検出して欠陥の有無を判定する方式である。

しかしながら、この従来の光学式非接触欠陥検出方式
（例えば、特開昭57-103138号公報参照）は、光検出器
の受光面を４分割して４個の検出素子とする２本の分割
線の一方は半径方向線と一致させ、他方の分割線は半径
方向線と直角となるようにして４個の検出素子を分けて
配置していた。

このため、半径方向及び円周方向に発生する微細な欠
陥、例えば、浅い傷、小さいすり傷状の欠陥のような、
雑音レベルの測定誤差を越えるあるレベル以上の変動が
存在しないような微細な欠陥の有無やその形状等を正確
に検出できないという不都合があった。

このような問題が生じないようにするために、４分割型
の光検出器の受光面を４分割する２本の分割線が、半径
方向線と互いに45度となるように配置したものがある
（例えば、特開昭56-90246号公報参照）。

しかしながら、この従来方式は、ディスクの欠陥を検出
する検査光の光径を可変にするために、４分割型及びそ
の他の光検出器を、検査光を集束する光学的集束系の開
口径外に配置する構成になっていた。

このため、浅い傷、小さいすり傷状の欠陥であって、前
記検査光を回折、散乱させるものの、その回折・散乱角
度が小さく、検査光のディスクからの反射光が前記集束
系及び検出手段の開口径を外れることなく捕捉されるよ
うな微細な欠陥は、その出力レベル又はレベル変動が小
さくなるので、その欠陥の有無及びその形状等を正確に
検出することが難しかった。

このように、レベル変動の小さい欠陥、例えば浅い欠
陥、小さい欠陥、幅の狭い欠陥、記録媒体内部に存在す
る気泡による欠陥等は、それらの存在が記録及び再生処
理に大きな影響を与えるにも拘らず、従来の検出方式に
よっては検出できないという問題があった。

〔発明の目的及びそのための手段〕本発明は、従来の記録媒体の非接触式欠陥検出方式にお
ける前述の問題を解消し、ディスクに存在する、大きな
レベル変動となって現れないような浅い欠陥、小さい欠
陥、幅の狭い欠陥であっても確実に検出できるととも
に、欠陥の状態を正確に判別できる記録媒体の非接触式
欠陥検出方法及びそれを実施するための装置を提供する
ことを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、記録媒体の非接
触式欠陥検出方法においては、記録媒体を構成するディスク（11）に所定断面形状の検
査ビーム（15）を投射し、該検査ビーム（15）の前記デ
ィスク（11）からの反射ビーム（16）を、該反射ビーム
（16）を集束する集束系（14B）の開口径内に配置され
た４分割型のビーム検出器（17）で受光して、前記記録
媒体の欠陥を検出する記録媒体の非接触式欠陥検出方法
において、（ａ）４分割型のビーム検出器（17）の受光面を４分
割する２本の分割線の交点が前記検査ビーム（15）の光
軸上に重なるように、かつその分割線が半径方向線と互
いに45度となるように４個の検出素子（19A〜19D）を分
けて配置し、（ｂ）前記４分割型のビーム検出器（17）の４個の検
出素子（19A〜19D）の検出出力の和信号により反射ビー
ム（16）の出力レベルの変化を検出して、前記反射ビー
ム（16）が前記集束系（14B）の開口径を外れ、ビーム
検出器（17）に到達しないような欠陥を検出し、（ｃ）前記４分割型のビーム検出器（17）のディスク
半径方向に配置された２個の検出素子（19A、19C）の検
出出力の和信号とディスク円周方向に配置された２個の
検出素子（19B、19D）の検出出力の和信号との差の信号
により、前記集束系（14B）の開口径内に配置されたビ
ーム検出器（17）の受光面上で観測される反射ビーム
（16）の断面に生じたビームの形状変化を検出して、該
和信号のみでは検出困難であるような微細な欠陥を検出
し、（ｄ）前記検出された形状変化信号及び出力レベル変
化信号に基づいて、ディスク（11）に存在する欠陥に関
する情報を検出する、ように構成したことを特徴とする。

一方、記録媒体の非接触式欠陥検出装置においては、記録媒体を構成するディスク（11）に存在する欠陥を非
接触方式で検出する記録媒体の非接触式欠陥検出装置に
おいて、（ａ）前記ディスク（11）に所定断面形状の検査ビー
ム（15）を投射する検査ビーム発生器（13）と、（ｂ）該検査ビーム（15）の前記ディスク（11）から
の反射ビーム（16）を受光する４分割型のビーム検出器
（17）であって、前記反射ビーム（16）を集束する集束系（14B）の開口
径内に配置され、その受光面を４分割する２本の分割線
の交点が前記検査ビーム（15）の光軸上に重なるよう
に、かつその分割線が半径方向線と互いに45度となるよ
うに４個の検出素子（19A〜19D）を分けて配置した４分
割型のビーム検出器（17）と、（ｃ）形状変化信号及び出力レベル変化信号に基づい
て、ディスク（11）に存在する欠陥に関する情報を検出
する欠陥検出器（18）であって：（記４分割型のビーム検出器（17）の４個の検出素子
（19A〜19D）の検出出力の和を演算して、反射ビーム
（16）の出力レベル変化を示す出力レベル変化信号を発
生し、前記４分割型のビーム検出器（17）のディスク半
径方向に配置された２個の検出素子（19A、19C）の検出
出力の和信号とディスク円周方向に配置された２個の検
出素子（19B、19D）の検出出力の和信号との差を演算し
て、反射ビーム（16）の断面に生じた形状変化を示す形
状変化信号を発生する演算部（23）と、前記出力レベル変化信号に基づいて、前記反射ビーム
（16）が前記集束系（14B）の開口径を外れ、ビーム検
出器（17）に到達しないような欠陥を検出し、前記形状
変化信号に基づいて、前記集束系（14B）の開口径内に
配置されたビーム検出器（17）の受光面上で観測される
反射ビーム（16）の断面に生じたビームの形状変化を検
出して、前記出力レベル変化信号のみでは検出困難であ
るような微細な欠陥を検出する欠陥判定手段（31、32）
を有する欠陥検出器（18）、を備えるように構成したことを特徴とする。

〔実施例〕

本発明の各実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は同実施例
に用いられるビーム検出器の一例の説明図、第３図は同
実施例に用いられる欠陥検出器の一例の説明図、第４図
は同実施例の動作波形の説明図、第５図は同実施例によ
る具体的な実験データの説明図、第６図は本発明の他の
実施例の説明図である。

（Ａ）実施例の構成第１図において、11は記録媒体を構成するディスクで、
例えば、光学ディスクにおける反射膜を蒸着されたディ
スクである。光学的ディスクには、コンパクトディス
ク、ビデオディスク等が含まれる。

12はスピンドルで、図示しない駆動装置によりCLV又はC
AV方式でディスク11を回転させる。13は検査ビーム発生
器で、ディスク11に対して反射特性をもった充分細い検
査ビーム15を発生する。このような検査ビーム15として
は、例えばレーザ光源が好適である。

14Aはハーフミラーで、検査ビームと反射ビームを分解
する。14Bは集束系で、検査ビーム発生器13から発生さ
れた検査ビーム15を更に絞り込むとともに所定断面形状
をもった検査ビーム15を形成させて、ディスク11に投射
する。

以下の実施例の説明においては、所定断面形状として真
円形に形成された検査ビーム15を用いるものとする。又
検査ビーム15の太さすなわち真円形の直径の大きさは、
検出可能な欠陥の分解能や検査速度等を考慮して決めら
れるが、実施例では約50μのものが用いられている。

16は反射ビームで、検査ビーム15がディスク11を反射す
ることにより形成される。

17はビーム検出器で、反射ビーム16を集束する集束系14
Bの開口径内に配置され、前記反射ビーム16を検出し電
気信号に変換する。18は欠陥検出器で、ビーム検出器17
からの信号により欠陥の有無、大きさ、状態等、欠陥に
関する情報を検出する。

次に、第２図に示したビーム検出器17において、19A〜1
9Dは４分割型の検出素子で、反射ビーム16を集束する集
束系14Bの開口径内に配置される。16A〜16Cは投射され
た各種の反射ビームの形状を示したものである。

４分割型のビーム検出器17は、その受光面を４分割する
２本の分割線の交点が、前記検査ビーム15の光軸上に重
なるように、かつその分割線が半径方向線と互いに45度
となるように４個の検出素子19A〜19Dを分けて配置する
ように構成される。

（Ｂ）実施例の動作本発明の実施例の動作を、第１図乃至第５図を参照して
説明する。

以下の説明においては、検査ビーム15としてHe-Neレー
ザ等のレーザビームを断面真円形に形成したものを用
い、ビーム検出器17として第２図に示す４分割型の検出
素子19A〜19Dを用いた場合を例にとって動作説明が行わ
れるが、本発明は、これらの場合だけに限定されるもの
ではない。

検査ビーム15としてレーザビームを用いる場合には、集
束系14Bとして光学集束系が、検出素子には受光素子が
用いられる。

検査ビーム発生器13及び集束系14Bにより形成された検
査ビーム15は、真円形状の断面でもってディスク11に投
射される。この投射された検査ビーム15は、ディスク11
を反射されて反射ビーム16となり、集束系14Bとハーフ
ミラー14Aを経由してビーム検出器17の検出素子19A〜19
Dに入射される。

検出素子19A〜19Dに入射された反射ビーム16の形状は、
ディスク11に欠陥が存在しない場合は、第２図（Ａ）に
示すように、検査ビーム15と同じ真円形状の反射ビーム
16Aとなる。なお、反射ビーム16Aは、図示のように４分
割型検出素子19A〜19Dの中央にくるように調整される。
したがって、第２図（Ａ）の場合は、各検出素子19A〜1
9Dの検出出力ａ〜ｄは等しくなる。

ところで、ディスク11の表面に傷やブラックスポット
（いわゆる「やけ」）等の欠陥が存在したり、内部に気
泡等の欠陥が存在すると、その欠陥の状態に応じて検査
ビームは散乱又は吸収され、その反射量に変化が生じて
各検出素子の出力レベルに変動が生じるとともに、さら
に、欠陥の状態に対応して、反射ビーム16の断面形状は
検査ビーム15の断面形状が変化し、真円でない形状とな
ってビーム検出器17の検出素子19A〜19Dに入射される。

例えば、検査ビームの走査方向（第２図（Ａ）の検出素
子19Bと19Dを結ぶ円周方向）に延びた傷が存在する場合
は、反射ビーム16は、第２図（Ｂ）に示すように走査方
向と直角の半径方向に長い楕円形状に変化して検出素子
19A〜19Dに入射される。また検査ビームの走査方向と直
角の半径方向に延びた傷の場合は、第２図（Ｃ）に示す
ように、走査方向（円周方向）に長い楕円形状に変化す
る。

なお、第２図（Ｂ）及び（Ｃ）に示す各楕円形状は、見
やすくするために短軸側を誇張して図示されているが、
実際に形成される各楕円形状は、いずれも短軸側が短い
極めて偏平な形である。

本発明は、ディスク11に欠陥が存在する場合には、反射
ビーム16にはレベル変動とともに、欠陥の状態に対応し
て反射ビーム16に形状変化が生じる現象に着目し、この
現象を利用して、ディスクに存在する大きなレベル変動
となって現れる大きな欠陥の他、大きなレベル変動とな
って現れないような浅い欠陥、小さい欠陥、幅の狭い欠
陥であっても高感度で確実に検出できるとともに、欠陥
の状態を正確に判別できるようにしたものである。

第３図により、４分割型検出素子19A〜19Dを用いた場合
の欠陥検出方式について説明する。

第３図に示した欠陥検出器18において、鎖線で囲まれた
20は前置増幅部で、検出素子19A〜19Dから入力された検
出電流を電圧に変換する電流・電圧変換器（CV変換器）
21A〜21D及び前置増幅器22A〜22Dを有している。

前置増幅器22A〜22Dは、それらに接続されている検出素
子19A〜19D及び電流・電圧変換器21A〜21Dの出力や利得
のバラツキを補正し、ディスク11に欠陥が存在しない場
合の各前置増幅器22A〜22Dの出力Ａ〜Ｄが等しくなるよ
うに調整する。なお、ビーム検出器17に接続されている
抵抗Ｒは、各検出素子19A〜19Dの検出効率を最良状態に
するためのバイアス抵抗である。

鎖線で囲まれた23は演算部で、第１加算器24、第２加算
器25、第３加算器26及び減算器27を有し、前記４分割型
のビーム検出器17の４個の検出素子19A〜19Dの検出出力
の和を演算して、反射ビーム16の出力レベル変化を示す
出力レベル変化信号を発生し、前記４分割型のビーム検
出器17のディスク半径方向に配置された２個の検出素子
19A及び19Cの検出出力の和信号とディスク円周方向に配
置された２個の検出素子19B及び19Dの検出出力の和信号
との差を演算して、反射ビーム16の断面に生じた形状変
化を示す形状変化信号を発生する。

第１加算器24は、前置増幅器22A及び22Cの出力Ａ及びＣ
を加算する。第２加算器25は、前置増幅器22B及び22Dの
出力Ｂ及びＤを加算する。

第３加算器26は、第１及び第２加算器24及び25の出力を
加算して和信号S₁、すなわち、S₁＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
を発生する。

減算器27は、第１及び第２加算器24及び25の出力を減算
して差信号S₂、すなわち、 S₂＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を発生する。

このように作られた和信号S₁は前記出力レベル変化信号
として、差信号S₂は形状変化信号として用いられる。

次に、28は第１波形整形器で、出力レベル変化信号S₁か
ら一定レベル以上の変動分を２値化した後さらに単極性
信号にして出力する。29は第２波形整形器で、形状変化
信号S₂から一定レベル以上の変動分を２値化した後、更
に単極性信号にして出力する。

30はOR回路で、第１及び第２波形整形器の出力を加算し
て欠陥信号DSを出力する。31は欠陥判定器で、OR回路30
から加えられた欠陥信号DSのパルス幅を計測して欠陥の
有無及び欠陥の大きさ等を判別する。

32は欠陥状態判定器で、前置増幅器22A〜22Dの出力から
欠陥の状態を判定する。33は判定用ロック源で、欠陥の
有無及び状態を判定するために用いるクロックを欠陥判
定器31及び欠陥状態判定器32に供給する。

次に第３図の動作を第４図の動作波形図を参照して、デ
ィスク11に欠陥が存在する場合と存在しない場合につい
て説明する。

（ａ）ディスクに欠陥が存在しない場合ディスク11に欠陥が存在しない場合には、ビーム検出器
17の検出素子19A〜19Dに、第２図（Ａ）に示すように、
真円形の反射ビーム16Aが均等に入射される。したがっ
て、検出素子19A〜19Dの出力ａ〜ｄ及び前置増幅器22A
〜22Dの出力Ａ〜Ｄは、いずれも等しいレベルのものと
なる。

演算部23の第３加算器26の和信号（出力レベル変化信
号）S₁＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）は、第４図（Ａ）に示すよ
うに、１個の前置増幅器の出力の４倍に当たる一定レベ
ルL_Aとなり、ディスク11が回転しても、すなわち時間が
経過しても、この一定レベルL_Aの出力状態が接続され
る。

一方、減算器27の差信号（形状変化信号）S₂｛＝（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｃ）｝は、Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄであるので、第
４図（Ａ）に示すように、零レベルとなり、時間が経過
しても、この零レベルの出力状態が持続される。

第１及び第２波形整形器28及び29は、両極性の可変スレ
ショルド回路にり一定値以上のレベル変化があったレベ
ル変動部分のみを２値化した後、さらに単極性信号にし
て出力する。

したがって、ディスク11に欠陥が存在しない第２図
（Ａ）の場合には、第１及び第２波形整形器28及び29の
いずれからも出力は発生されず、OR回路30から出力され
る欠陥信号DSは、第４図（Ａ）に示すように零レベル状
態となる。

この場合、欠陥判定器31及び欠陥状態判定器32は、いず
れも、欠陥が存在しないと判定する。なお、両判定器の
動作については、次のディスクに欠陥が存在する場合の
動作において、詳細に説明する。

（ｂ）ディスクに欠陥が存在する場合ディスク11に欠陥が存在する場合、例えば、検査ビーム
15の走査方向（円周方向）に傷が存在する場合には、真
円形の検査ビーム15は、第２図（Ｂ）に示すように、走
査方向と直角の半径方向に長い楕円形の反射ビーム16B
に変形されて検出素子19A〜19Dに入射される。

反射ビーム16Bに対する第３加算器26の和信号S₁のレベ
ルL_Bは、欠陥による散乱や吸収のため第４図（Ｂ）に示
すように、反射ビーム16Aのときの和信号S₁のレベルL_A
より低くなる。

ディスク11が回転するとき、最初欠陥がないとすると、
和信号S₁のレベルはL_Aであるが、欠陥のある部分が検査
ビーム15の中に入ってくると、和信号（出力レベル変化
信号）S₁のレベルL_Bに下降する。欠陥部分が検査ビーム
15を通過すると、和信号（出力レベル変化信号）S₁のレ
ベルは再びL_Aに戻る。このレベルL_Bの幅W_Bは、欠陥の大
きさとディスク11の回転数によって一義的に定まる。

一方、欠陥が存在する場合の反射ビーム16Bに対する各
検出素子19A〜19Dの検出出力ａ〜ｄすなわち前置増幅器
22A〜22Dの出力Ａ〜Ｄは、第２図（Ｂ）から明らかなよ
うに、（Ａ＋Ｃ）は（Ｂ＋Ｄ）よりもはるかに大きい。
したがって、減算器27の差信号（形状変化信号）S₂は、
第４図（Ｂ）に示すように、零からはるかに高いレベル
L_Cとなる。

ディスク11が回転するとき、最初欠陥がないとすると、
差信号（形状変化信号）S₂のレベルは零レベルである
が、欠陥のある部分が検査ビーム15の中に入ってくる
と、差信号（形状変化信号）S₂のレベルはL_Cに大きく上
昇する。欠陥部分が検査ビーム15を通過すると、差信号
S₂のレベルは再び零レベルに戻る。このレベルL_Cの幅
は、欠陥の大きさとディスク11の回転数によって一義的
に定まり、レベルL_Bの幅W_Bに一致する。

第１波形整形器28により、和信号（出力レベル変化信
号）S₁のレベル変動部分すなわち幅W_Bの部分が取り出さ
れて２値化及び単極化され、第２波形整形器29により、
差信号（形状変化信号）S₂のレベル変動部分すなわち幅
W_Bの部分が取り出されて２値化及び単極化される。この
両２値化出力はOR回路30で加算されて、第４図（Ｂ）に
示すように、幅がW_Bの高レベル欠陥信号DSとなって欠陥
判定器31に加えられる。

欠陥判定器31は、この欠陥信号DSの幅W_Bを計測して、欠
陥の有無及び欠陥の走査方向の大きさを検出して出力す
る。欠陥信号DSの大きさを示す幅W_Bは、例えば判定用ク
ロック源33から加えられたクロックを図示しないカウン
タに加え、幅W_B内にあるクロック数をカウントすること
により求められる。CLV方式のときは、一定周期のクロ
ックが加えられ、CAV方式のときは、ディスク11の中心
から検査ビーム15の走査位置までの半径の大きさに反比
例した周期のクロックが加えられる。

このように、本発明は、４分割型のビーム検出器17の２
本の分割線が半径方向線と互いに45度となるように４個
の検出素子19A〜19Dを分けて配置するとともに、この４
個の検出素子19A〜19Dの検出出力を論理演算して得られ
る形状変化信号S₂を用いて、回折、散乱の影響で検査ビ
ーム15の断面における光強度分布に変化が起こり、結果
として集束系14Bの開口径内に配置されたビーム検出器1
7の受光面上で観測される反射ビーム16の断面に生じた
ビームの形状変化を検出するようにしたので、前記欠陥
判定器31により前述のようにして、浅い傷、小さいすり
傷状の欠陥であって、前記検査ビーム15を回折、散乱さ
せるものの、その回折・散乱角度が小さく、反射ビーム
が前記集束系14Bの開口径を外れることなく捕捉される
ために前記出力レベル変化信号S₁の出力レベルに変化は
無く、該出力レベル変化信号S₁のみでは検出困難である
ような微細な欠陥でも高感度で確実に検出することがで
きる。

特に、本発明は、４分割型のビーム検出器17の２本の分
割線が半径方向線と互いに45度となるように４個の検出
素子19A〜19Dを分けて配置するようにしたので、半径方
向及び円周方向に存在する微細な欠陥でも高感度で確実
に検出することができる。

また、前記４分割型のビーム検出器17の４個の検出素子
19A〜19Dの検出出力の和信号である出力レベル変化信号
により、欠陥判定器31は、前述のようにして反射ビーム
16の出力レベルの変化を検出することにより、検査ビー
ム15の遮光又は吸収する欠陥、あるいは該検査ビームを
回折、散乱させる欠陥であって、しかもその回折、散乱
の程度が大きく、前記反射ビーム16が前記集束系14Bの
開口径を外れるような欠陥を検出することができる。

第２図（Ｃ）は、走査方向と直角方向に欠陥が存在する
場合の反射ビーム16Cの様子を示したものである。この
場合は、図示のように、真円形から走査方向に長い楕円
形状に変化する。

第４図（Ｃ）は、第２図（Ｃ）の場合の第３加算器26の
和信号（出力レベル変化信号）S₁、減算器27の差信号
（形状変化信号）S₂及びOR回路30の欠陥信号DSの様子を
示したものである。

第２図（Ｃ）の場合の欠陥の幅は第２図（Ｂ）の場合の
欠陥の幅よりも狭いので、第４図（Ｃ）における和信号
（出力レベル変化信号）S₁及び差信号（形状変化信号）
S₂の幅W_Cは、第４図（Ｂ）における和及び差信号の幅W_B
よりも狭く現われている。欠陥の検出動作は、第２図
（Ｂ）及び第４図（Ｂ）の場合と同様であるので、その
説明は省略する。

次に、欠陥の状態検出方式について説明する。

第２図及び第４図（Ａ）〜（Ｃ）を対比すると明らかな
ように、欠陥の状態に対応して、和信号（出力レベル変
化信号）S₁及び差信号（形状変化信号）S₂のレベル及び
幅は変化する（更に後に説明する第５図も参照）。した
がって、これらの信号を用いれば、欠陥の状態を判定す
ることができる。

欠陥状態判定器32は、判定用クロック源33からのクロッ
ク及び図示しないディスク駆動装置からの検査ビーム15
の位置情報を用いて、ディスク11を走査したときに得ら
れる和信号（出力レベル変化信号）S₁及び差信号（形状
変化信号）S₂のレベル値を、図示しない記憶装置に個別
に記憶させる。

ディスクの走査が終了すると、記憶装置にはディスク11
に存在する欠陥のパターンがそれぞれ和信号S₁及び差信
号S₂について格納される。

この記憶装置の内容を読み出して表示器に表示すれば、
各欠陥パターンが表示器に表示され欠陥の状態を観測す
ることができる。また、公知のパターン認識又は画像認
識の手法を用いて、欠陥の状態を認識することも可能で
ある。例えば、欠陥の各種の状態に対するパターンを基
準パターンとしてそれぞれ和信号S₁及び差信号S₂の場合
について用意して、これらと対比することにより、各種
の欠陥の状態を詳しく検出することができる。なお、こ
のようなパターン認識又は画像認識技術自体は公知であ
るので、それらについての説明は省略する。

以上説明したように、本発明によれば、ディスク11の円
周方向（走査方向）及び半径方向又は両者にわたって存
在する各種欠陥の状態を詳細に検出することができる。

第５図は、第１図〜第３図に示した記録媒体の非接触式
欠陥検出装置により観測された各種の欠陥状態に対する
第３加算器26の和信号（出力レベル変化信号）S₁及び減
算器27の差信号（形状変化信号）S₂を示したものであ
る。検査ビーム15として断面直径は50μのHe-Neレーザ
ビームを用い、ディスク11の回転数が2400r.p.mのCAV方
式の場合である。

第５図（Ａ）は、検査ビーム15の走査（円周）方向長80
μのブラックスポット（やけ）による欠陥の場合を示
す。第５図（Ｂ）は、検査ビーム15の走査（円周）方向
長150μの傷による欠陥の場合を示す。第５図（Ｃ）
は、検査ビーム15の走査（円周）方向長30μの浅いすり
傷状の欠陥の場合を示す。同図（Ａ）及び（Ｂ）の場合
の和信号（出力レベル変化信号）S₁のレベルは、差信号
（形状変化信号）S₂のレベルよりも低くなる。例えば
（Ｂ）の場合は、差信号（形状変化信号）S₂は和信号
（出力レベル変化信号）S₁の約８倍である。（Ｃ）の場
合は和信号（出力レベル変化信号）S₁を検出することが
できない。

第５図の（Ａ）〜（Ｃ）に示したような欠陥の場合は、
和信号（出力レベル変化信号）S₁のレベルが低いため検
出不能又は確実な検出が困難であるため、反射ビームの
レベル変動のみを利用する従来の欠陥検出方式では欠陥
の有無の検出が不能又は困難である。しかしながら、差
信号（形状変化信号）S₂、すなわち反射ビーム16の形状
変化も利用する本発明によれば、第５図（Ａ）〜（Ｃ）
のいずれの場合も容易かつ確実に検出することができ
る。

第３図の欠陥検出器18は和信号（出力レベル変化信号）
S₁と差信号（形状変化信号）S₂の両者を並用する方式で
あるが、これまでの説明から明らかなように、和信号
（出力レベル変化信号）S₁、差信号（形状変化信号）S₂
及び欠陥信号DSは原理上同じ幅をもったパルス信号を形
成するものであるから、欠陥信号DSの代りに差信号（形
状変化信号）S₂を用いても、欠陥の有無や大きさ、欠陥
の状態等、欠陥に関する情報を検出することができる。

差信号（形状変化信号）S₂を用いて欠陥に関する情報を
検出する場合は、第３加算器26、第１波形整形器28、OR
回路30等が不要になり、また欠陥状態判定器32の記憶装
置も半分ですむので、全体の構成が簡単化できる。な
お、差信号（形状変化信号）S₂による欠陥の有無及び状
態の検出の仕方は、前述の和信号（出力レベル変化信
号）S₁及び差信号（形状変化信号）S₂を用いた検出方式
から明らかであるので、それらについて詳細な説明は省
略する。

（Ｃ）本発明の他の実施例第６図は、本発明の他の実施例を示したものである。第
１図〜第４図に示した実施例においては、検査ビーム15
が１本の場合が示されているが、この場合は、検査ビー
ムが１本であるためディスク11の全面を走査するのに時
間がかかり、欠陥検査に時間がかかるという問題があ
る。

第６図の実施例は、複数の検査ビームを用いることによ
り欠陥検査時間の短縮化を計ったものである。

この実施例に用いられる好適な複数検査ビーム発生器と
しては、例えば同一出願人の出願にかかる複数検査ビー
ム発生器がある。第６図によりこの複数検査ビーム発生
器の構成を簡単に説明すると、図において、He-Neレー
ザ等の光源41によって照射された光は、光分配器42によ
り分岐され、複数本の光ファイバ43によって各々投・受
光ヘッド44に導かれる。

投・受光ヘッド44内には、複数の光学集束系45が設けら
れている。各光学集束系45は、光ファイバ43に一体装着
されたコリメータレンズ46により光ファイバ43からの光
を平行光にして出射し、さらにハーフミラー47Aで反射
した後に凸レンズ47Bによって適当な径の円形状の検査
ビーム48に絞り込んディスク11に投射する。

ディスク11を反射した各検査ビームすなわち各反射ビー
ム49は、焦点位置を過ぎると再び拡がり、投・受光ヘッ
ド44に設けられた複数個の光検出器50に入射される。

光検出器50の構成は、前述の実施例のビーム検出器17と
同じであり、また、図示しない欠陥検出器及びそれによ
る欠陥の有無、大きさ、状態等、欠陥の情報に関する検
出動作も前述の実施例と同じであるので、それらについ
ての説明は省略する。

第６図の実施例においては、ディスク11を回転させ、さ
らに投・受光ヘッド44をディスク11の半径方向に走査さ
せるか又は投・受光ヘッド44を固定してディスク11を半
径方向に移動させることにより、次の検査ビームまでの
半径区間を走査するだけで、ディスク11の全面をスパイ
ラル状に検査することができる。

例えば、Ｎ本の検査ビームを使用すれば、１本の検査ビ
ームの場合のＮ分の１で欠陥検査を終了することができ
る。また、１個のレーザ光源を複数の光ファイバを用い
て分配することにより複数検査ビームを発生するように
したので、複数検査ビーム発生器を簡単化することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、次の諸効果が得
られる。

（イ）４個の検出素子の検出出力を理論演算して得ら
れる形状変化信号S₂を用いて、回折、散乱の影響で検査
ビーム15の断面における光強度の分布に変化が起こり、
結果として集束系の開口径内に配置されたビーム検出器
の受光面上で観測される反射ビームの断面に生じたビー
ムの形状変化を検出するようにしたので、浅い傷、小さ
いすり傷状の欠陥であって、検査ビームを回折、散乱さ
せるものの、その回折・散乱角度が小さく、反射ビーム
が前記集束系の開口径を外れることなく捕捉されるため
に出力レベル変化信号S₁の出力レベルに変化は無く、該
出力レベル変化信号S₁のみでは検出困難であるような微
細な欠陥でも高感度で確実に検出することができる。

（ロ）４分割型のビーム検出器の４個の検出素子の検
出出力の和信号である出力レベル変化信号によって反射
ビームの出力レベルの変化を検出することにより、検査
ビームを遮光又は吸収する欠陥、あるいは該検査ビーム
を回折・散乱させる欠陥であって、しかもその回折・散
乱の程度が大きく、前記反射ビームが集束系の開口径を
外れるような欠陥を検出することができる。

（ハ）４分割型のビーム検出器の２本の分割線が半径
方向線と互いに45度となるように４個の検出素子を分け
て配置するようにしたので、半径方向及び円周方向に存
在する微細な欠陥でも高感度で確実に検出することがで
きる。

（ニ）ディスクに存在する全欠陥の状態が詳細に検出
できるので、欠陥の発生した原因を速やかにかつ確実に
究明することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は同実施例に用いられるビーム検出器の一例の説
明図、第３図は同実施例に用いられる欠陥検出器の一例の説明
図、第４図は同実施例の動作波形の説明図、第５図は同実施例による具体的な実験データの説明図、第６図は本発明の他の実施例の説明図である。第１図乃至第３図において、 11……ディスク、12……スピンドル、13……検査ビーム
発生器、14A……ハーフミラー、14B……集束系、15……
検査ビーム、16……反射ビーム、17……ビーム検出器、
18……欠陥検出器、19A〜19D……検出素子、20……前置
増幅部、21……電流・電圧変換器（CV変換器）、22……
前置増幅器、23……演算部、24……第１加算器、25……
第２加算器、26……第３加算器、27……減算器、28……
第１波形整形器、29……第２波形整形器、30……OR回
路、31……欠陥判定器、32……欠陥状態判定器、33……
判定用クロック源、41……レーザ光源、42……光分配
器、43……光ファイバ、44……投・受光ヘッド、45……
光学集束系、46……コリメータレンズ、47A……ハーフ
ミラー、47B……凸レンズ、48……検査ビーム、49……
反射ビーム、50……光検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体を構成するディスク（11）に所定
断面形状の検査ビーム（15）を投射し、該検査ビーム
（15）の前記ディスク（11）からの反射ビーム（16）
を、該反射ビーム（16）を集束する集束系（14B）の開
口径内に配置された４分割型のビーム検出器（17）で受
光して、前記記録媒体の欠陥を検出する記録媒体の非接
触式欠陥検出方法において、（ａ）４分割型のビーム検出器（17）の受光面を４分
割する２本の分割線の交点が前記検査ビーム（15）の光
軸上に重なるように、かつその分割線が半径方向線と互
いに45度となるように４個の検出素子（19A〜19D）を分
けて配置し、（ｂ）前記４分割型のビーム検出器（17）の４個の検
出素子（19A〜19D）の検出出力の和信号により反射ビー
ム（16）の出力レベルの変化を検出して、前記反射ビー
ム（16）が前記集束系（14B）の開口径を外れ、ビーム
検出器（17）に到達しないような欠陥を検出し、（ｃ）前記４分割型のビーム検出器（17）のディスク
半径方向に配置された２個の検出素子（19A、19C）の検
出出力の和信号とディスク円周方向に配置された２個の
検出素子（19B、19D）の検出出力の和信号との差の信号
により、前記集束系（14B）の開口径内に配置されたビ
ーム検出器（17）の受光面上で観測される反射ビーム
（16）の断面に生じたビームの形状変化を検出して、該
和信号のみでは検出困難であるような微細な欠陥を検出
し、（ｄ）前記検出された形状変化信号及び出力レベル変
化信号に基づいて、ディスク（11）に存在する欠陥に関
する情報を検出すること、を特徴とする記録媒体の非接触式欠陥検出方法。
【請求項２】前記ディスク（11）の半径方向の複数の異
なる位置にそれぞれ前記４分割型のビーム検出器（17）
を配置し、各４分割型のビーム検出器に対応する検査ビ
ームを投射するようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の記録媒体の非接触式欠陥検出方法。
【請求項３】記録媒体を構成するディスク（11）に存在
する欠陥を非接触方式で検出する記録媒体の非接触式欠
陥検出装置において、（ａ）前記ディスク（11）に所定断面形状の検査ビー
ム（15）を投射する検査ビーム発生器（13）と、（ｂ）該検査ビーム（15）の前記ディスク（11）から
の反射ビーム（16）を受光する４分割型のビーム検出器
（17）であって、前記反射ビーム（16）を集束する集束系（14B）の開口
径内に配置され、その受光面を４分割する２本の分割線
の交点が前記検査ビーム（15）の光軸上に重なるよう
に、かつその分割線が半径方向線と互いに45度となるよ
うに４個の検出素子（19A〜19D）を分けて配置した４分
割型のビーム検出器（17）と、（ｃ）形状変化信号及び出力レベル変化信号に基づい
て、ディスク（11）に存在する欠陥に関する情報を検出
する欠陥検出器（18）であって、前記４分割型のビーム検出器（17）の４個の検出素子
（19A〜19D）の検出出力の和を演算して、反射ビーム
（16）の出力レベル変化を示す出力レベル変化信号を発
生し、前記４分割型のビーム検出器（17）のディスク半
径方向に配置された２個の検出素子（19A、19C）の検出
出力の和信号とディスク円周方向に配置された２個の検
出素子（19B、19D）の検出出力の和信号との差を演算し
て、反射ビーム（16）の断面に生じた形状変化を示す形
状変化信号を発生する演算部（23）と、前記出力レベル変化信号に基づいて、前記反射ビーム
（16）が前記集束系（14B）の開口径を外れ、ビーム検
出器（17）に到達しないような欠陥を検出し、前記形状
変化信号に基づいて、前記集束系（14B）の開口径内に
配置されたビーム検出器（17）の受光面上で観測される
反射ビーム（16）の断面に生じたビームの形状変化を検
出して、前記出力レベル変化信号のみでは検出困難であ
るような微細な欠陥を検出する欠陥判定手段（31、32）
を有する欠陥検出器（18）を備えたこと、を特徴とする記録媒体の非接触式欠陥検出装置。
【請求項４】前記検査ビーム発生器（13）をディスク
（11）の半径方向の複数の異なる位置に設け、これらの
検査ビーム発生器に対応して複数の前記４分割型のビー
ム検出器（17）を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の記録媒体の非接触式欠陥検出装置。