JPS61130813A - 距離または角度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の青畳 技術分野 本発明は、基準面または基準点と測定面または測定点と
の距離や傾斜角等を測定する際の測定装置に関する。

先行技術とその問題点 光記録媒体として用いる光ディスクでは、記録再生特性
を向上させるために、精密さが要求される。

例えば、光ディスクの基板の装填時の上下振れや基板の
厚さのバラツキ等が、記録再生を行う上で好ましくない
影響を及ぼすことが知られている。

これらの影響を除くためには、上述したようなものの測
定を正確に行うこと、すなわち、測定精度を上げること
が必要であり、これによって、記録再生特性を一段と向
上させることができる。

ところで、例えば、光デイスク装填時の上下振れについ
ては、細く絞った平行光線を、ディスク面に対し斜めに
入射し、その反射光束の変位を測定する方法が簡易であ
る。

しかし、このときには、ディスク自体の上下振れにとも
なラディスク面の変位が反射光束の変位に影響を与え、
また、ディスク面自体に傾斜があっても同様な影響が生
じ、正確な上下振れの測長を行うことができない。

そこで、第４４回応用物理学会（昭和５８年）予稿集２
７ｐ−Ｘ−１３では、入射光束をレンズで集束させ、そ
の反射光を他のレンズで集束し、収束点の変位を測定し
ている。　そして、特に、入射角θとレンズの倍率ｍと
を。

ｃｏｓθｘ　１／　ｆ丁７Ｔ にすれば、面の傾きの影響は無視できるとしている。

しかし、この場合には、レンズによる集束に限度があり
、これに起因して測定誤差が未だ大きいという欠点があ
る。

このように、一般に、基準面または基準点からの測定面
または測定点の距離の測定には測定光線を１つしか使用
しないため、ＩＭ定面の傾きがあると、測定値に誤差が
生ずるという欠点があり、この点の解決が望まれている
。

■　発明の目的 本発明の目的は、基準面または基準点と測定面または測
定点との距離や傾斜角、あるいは測定面または測定点同
士の距離や傾斜角を測定する際１Ｍ度のよい測定が可能
な測定装置を提供することにある。

■　発明の開示 このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、＊発明は、２つ以上の測定光束を測定面また
は測定点に入射し、これらの反射光束の変位をセンナに
より検出し、基準面と測定面との傾きの角度または測定
面同大の煩きの角度を測定するか、あるいはこの傾きの
角度を補正して測定面もしくは測定点と基準面もしくは
基準点との距離または測定面または測定点同士の距離を
測定するように構成したことを特徴とする距離または角
度測定装置である。

■　発明の構成 以下１本発明の具体的構成について詳細に説明する。

第１図と第２図には１本発明の実施例が示されている。

第１図と第２図に示されるように、本発明の測定装置１
は２つの光源１１および１２を有する。

光源１１および１２より発生する測定光束は、測定対象
である、例えば光ディスク等のディスク状の記録媒体の
基板２の測定面に入射される。

この場合の測定光束の入射角θは（、基板との距離見、
距離の変化量Δ見、傾き変化量ΔＳおよびイメージセン
サ検出幅Ａより、最適入射角θが決定され。

Ａ中（見＋ΔＭ）／１ａｎ（θ−２Δ５）−（見−Δｊ
Ｌ）　／　ｔａｎ（（Ｊ　＋２ΔＳ）の関係が最も好ま
しい。

と式よりもθが太さいと測定感度が悪くなり、上式より
もθが小さいと測定感度が高すぎるからである。

この際、光源１１から発生される測定光束と光源１２か
ら発生される測定光束の方向が、はぼ逆になるように、
光源１１および１２は設置される。

また、本発明の測定装９１には、光源に対応して反射光
束の変位を検出するセンサ、特に１次元または２次元の
イメージセンナが設けられている。

イメージセンナ１３は、光源１１から発生し、測定面に
よって反射された測定光束の、また、イメージセンサ１
４は、光源１２から発生し、測定面によって反射された
測定光束の受光面にそれぞれ設置される。

各々のイメージセンサ１３および１４上の２つのスポッ
ト位置を測定することにより、測定面の傾きを測定する
ことができ、また、測定面の傾きを補正した基準面ある
いは基準点からの距離を測定することができる。

すなわち、１次元的な測定について説明するならば、ま
ず１両イメージセンサ上にて、互いに逆方向から入射さ
れる測定光束の反射光束の基準面からの変位を検出する
。

この場合には、基板が上下撮れのみであれば、変位！±
両者同符号、また。＃Ｒきのみであれば、両者の変位は
異符号となる。

従って、両変位のベクトル和の層をとれば。

上下振れの測定値となる。　すなわち、傾き角度を補正
した基準面からの距離が測定できるものである。

また１両変位のベクトル差の局をとれば、基準面との面
の傾き角度の測定値となる。

なお、２次元的な測定は、上記に準じ、同様に行うこと
ができる。

さらに、２つの測定面ないし測定点にて、これらの測定
を行えば、基板の厚み等、測定面ないし測定点同士の距
離や傾き角度を測定することができる。

なお　基板２にそりやうねりがある場合は。

基板２を回転させると、基板２の高さや傾きが変わり、
イメージセンサ１３および１４上のスポット位置もそれ
に伴って変化する。　このような測定によって、基板２
の傾きと、基板２の傾きを補正した基準面あるいは基準
点からの距離を測定することができる。

：Ｊ１，２図の実施例には、この他に、光源１１と測定
面の間、Ｊ１１定面とイメージセンサ１３との間、光ｆ
ｆ１２と測定面との間、および測定面とイメージセンサ
１４との間の測定光束の通路に、それぞれレンズｉｓ、
１６．１７および工８が設置されている。

これらのレンズを設置することにより、平行光線を焦点
位置に絞り、さらに測定精度を向上させることができる
からである。

なお、レンズ倍率ｍと入射角θは、 ｃｏｓθ−１／　（’；四］− とすることが好ましい。

本発明は、種々の対象の距離ないし角度の測定に適用で
きるが、精密な測定が可能である点で、光ディスク、光
磁気ディスク、コンパクトディスク、レーザーディスク
等のディスク状記録媒体の上下振れ、傾き、板厚等の測
定に好適である。

なお、本発明の測定装置の測定光束は１通常２つである
が、３つ以上であってもよい。

■　発明の具体的作用効果 本発明によれば、２つ以上の測定光束を用い、１次元ま
たは２次元のイメージセンナを使用しているため、基準
面または基準点と測定面または測定点との距離や、測定
面または測定点同士の距離を測定する際、１１１き角を
補正できるので、きわめて精度のよい測定が可能となる
。

また、従来とは異なり、測長と同時に傾き自体も測定で
きる。

本発明者らは１本発明の効果を確認するために１本発明
の装置を用いて、種々の実験を行なった。

すなわち、２＊のレーザーを、θ＝３００にて、光デイ
スク基板上に照射し、イメージセンナにより上下振れと
傾きを測定した。

両者の誤差は、いずれも１％以内であった。

これに対し、１本の測定光束では、上下振れの誤差は、
基板との距離交、傾きＳおよび入射角θによって左右さ
れ。

（見＋ΔＪｌ）　　（ｃｏｔθ−ｃｏｔ　（θ＋２Ｓ）
）／（！Ｌ＋ΔＸ＞　・　ｃｏｔθ で表わされる。　　θ”３０”　、ｉ＝５０ｍｍ。

ΔＪ１＝１ｍｍ、Ｓｇｌ’の場合、誤差は８％となり、
実験値とほぼ一致した。

【図面の簡単な説明】

＠１図および第２図は、本発明の測定装置の実施例を示
す概略図である。 ｌ・・・・・・・・・・・・測定装置、２・・・・・・
・・・・・・基板。 １１．１２・・・・光源。 １３．１４・・・・イメージセンサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つ以上の測定光束を測定面または測定点に入射
   し、これらの反射光束の変位をセンサにより検出し、基
   準面と測定面との傾きの角度または測定面同士の傾きの
   角度を測定するか、あるいはこの傾きの角度を補正して
   測定面もしくは測定点と基準面もしくは基準点との距離
   または測定面または測定点同士の距離を測定するように
   構成したことを特徴とする距離または角度測定装置。
2. （２）基準面と測定面との距離が、ディスク状記録媒体
   の基板の基準面からの振れである特許請求の範囲第１項
   に記載の距離または角度測定装置。
3. （３）測定面同士の距離が、ディスク状記録媒体の基板
   の厚さである特許請求の範囲第１項に記載の距離または
   角度測定装置。
4. （４）傾きの角度が、ディスク状記録媒体の面の傾きで
   ある特許請求の範囲第１項に記載の距離または角度測定
   装置。