JPS63153454A - 光デイスク透明円板の欠陥検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光学方式記録媒体（光ディスク）特に記録
層が形成される前の透明円板における欠陥を検査する欠
陥検査装置に関する。

〔従来の技術〕

以下の記述において光学式記録媒体を光ディスクと記す
事がある。

第８図は記録層を形成する前の光ディスクの透明円板状
態での断面図である。光ディスクは、透明円板１）の片
面に例えばトランク溝が転写された信号面１２が形成さ
れ、その信号面１２に成膜する事により記録層１３が形
成され、その単板を２枚記録層１３側を互に接着するか
、もしくは単板の記録層１３の表面にさらに保護層を塗
付する事により作られる。

光ディスクの欠陥１４．１５は、ａ）異物、ｂ）気泡、
Ｃ）傷、ｄ）付着といった透明円板１）０表面及び、透
明円板１工中に存在する欠陥と、ｅ）ピンホール、ｆ）
付着ゴミといった記録層１３に発生する欠陥とに大別さ
れる。欠陥ａ）、ｂ）は、透明円板１）中のランダムな
深さに存在し、欠陥ｃ）、ｄ）は透明円板１）の表面に
多く発生する。

従来より、光ディスクの欠陥検査は透明円板１）上に記
録層１３を成膜した後の工程での検査が多く、この方法
では透明円板ＩＩのみに起因する上記欠陥も、成膜工程
を経なければ検査不能である為、透明円板の欠陥と成膜
後の欠陥との区別が困難であり、製造コストもかかると
いう欠点があった。

記録層を成膜する荊の透明円板の欠陥検査を行うものも
あり、この従来技術を第９図に示す。レーザー光源２１
より出射されたレーザー光は、反射板２２、偏光ビーム
スプリッタ−２３、λ／４波長板２４を経てレンズ２５
で集光され、被検査透明円板１）に照射される。透明円
板１）の表面及び信号面に存在する欠陥により反射及び
散乱された光の内、反射光はレンズ２５、λ／４波長板
２４により偏光され、ビームスプリッタ−２３で入射光
と直交する方向に反射され、レンズ２６により光電変換
器２７に集光され、これにより得られた欠陥部の信号強
度低下により欠陥検出を行う。

さらに、透明円板１）を透過した光は、レンズ２８を通
り、ミラー２９で反射されレンズ３１により光電変換器
３２に集光され、前述同様の欠陥検出を行う。

しかし、この従来の方法では、光学分解能を上げる為に
、レーザービームを細く集光させる事のため、被検査透
明円板１）の全面の検査に要する時間がかかり、製造工
程中量も多くの処理枚数が必要となる透明円板検査に必
須の短時間検査が困難であるという欠点を持ち、さらに
透明円板１）を高速に高精度に回転させる機構や、複雑
な光学系を持ち、実用上の信頼性に欠け、また保守費用
も高くつくという欠点があった。

一方、記録層が成膜された透明円板、つまり光ディスク
の欠陥検査を簡便に高速に検査する方法の一例としては
第１０図に示す方法が提案されている。すなわち光源３
３より出射された光をレンズ３４により平行光線とし、
シリンドリカルレンズ３５を通し、被検査光ディスク３
６の半径方向に全検査径をカバーする様に長方形状ビー
ムを光ディスク３６にハーフミラ−３７を介して照射さ
せ、その反射光をハーフミラ−３７からレンズ３８へ導
き、イメージセンサ−（ラインセンサー）３９へ結像し
、光電変換後、信号強度低下により欠陥検出を行う。光
ディスク３６はモータ４１により回転され、必要な全検
査領域が検査される。

この第１０図に示す従来方法は、成膜後の反則率の高い
状態の光ディスク３６を対象としており、第９図に示し
た透明円板状態の検査の場合と比較して、反射光受光方
式という事の為に、欠陥部のＳ／Ｎ　（欠陥信号強度と
正常部信号比）が低下し、さらにこの第１０図の従来法
では、ビデオ信号（イメージセンサ出力）そのものを情
報としている為、欠陥判定の際の２値化レベルは自然と
厳しくなり、過検知になりやず（、逆に過検知を抑える
為には検出最小サイズを大きくせざるを得ないという欠
点があった。

この発明は記録層の成膜の透明円板中の欠陥を高速に検
査し、光ディスクとしての機能上の欠陥判定を簡便に検
査し得る光ディスク透明円板の欠陥検査装置を提供する
事を目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明によれば、記録層が成膜されていない被検査光
ディスク透明円板（以下単に透明円板と記す）は保持手
段により平面状に保持され、その保持された透明円板は
回転機構により回転させられる。透明円板の一面側から
その透明円板の半径方向の線状パターンとして光が光照
射手段により照射される。その透明円板の他面側にその
透明円板を透過した光を受光する光学系が配され、その
光学系の焦点は透明円板の信号面に近いほぼ所定の深さ
に選定される。この光学系より得られた上記線状パター
ンの光学像は光電変換手段により電気信号に変換され、
その変換された電気信号を判定手段で処理して欠陥が検
出される。

このようムこ透明円板に対し検査し、しかも半径方向の
線状パターンを照射し、かつ半径方向に高速駆動のイメ
ージセンサ−を配列し、かつ透明円板を回転しているた
め、高速度に欠陥を検出することができる。更に光学系
の焦点が信号面に近い所に位置しているため、実際に光
ディスクを読出す際にほとんど影響しないような欠陥を
検出することなく、信号に対し大きく影響を与える欠陥
を有効に検出することができる。

〔実施例〕

以下において、１２インチサイズの様な半径の大きな光
ディスクの透明円板を検査する場合の実施例を記述する
。

この実施例では、高輝度光を被検査透明円板上にその半
径方向パターンとして照射し、その透過光を受光撮像装
置で光電変換する事により、そこで得られた信号から被
検査ディスクの決められた角度位置、さらに特定の厚み
深さにある欠陥を光ディスク特有の機能上の欠陥として
判定する。

第１図に示すように、この例では二つの光源５１゜５２
が設けられ、これら光源５１．５２から出射した光は赤
外波長域をカットする光学フィルター５３．５４を通り
、高輝度冷光とされる。この高輝度冷光は散乱板５５．
５６で構成される長方形スリットを通過後、支持円板５
７を透過し、被検査透明円板１）に、その半径方向に長
い光パターンとして照射される。つまり第２図に示すよ
うに透明円板１）上にその半径方向の光パータン５８゜
５９が形成される。

ここで、光学フィルター５３．５４は、後述のイメージ
センサ−が赤外域に高感度である事を補正し、さらに被
検査透明円板１）への熱伝導を抑える機能を持つ。散乱
板５５．５６は、検査域、つまり光パターン５８．５９
の全域でのシェーディング（むら）を補正し安定な照明
を得る事の為に設けられる。支持円板５７は、ガラス円
板であり、半径の大きなく例えば１２インチサイズの）
光ディスク用透明円板１）の外周部を第３図に示すよう
に外周スペーサー６１を介して外周部え治具６２により
支持し、円板固有の反り、及び自重による反りを抑える
。支持円板５７はパルスモータ６０により回転される。

また透明円板１）の内周部は内周部え治具７０により支
持円板５７に支持される。

被検査透明円板１）を透過した光は、光学系を構成する
レンズ７３．７４により光電変換手段を構成するイメー
ジセンサ−７５，７６に照射されて結像され、光電変換
された後、出力信号として取り出される。レンズ７３．
７４とイメージセンサ−７５，７６とはそれぞれ撮像装
置７７．７８を構成している。

ここで、イメージセンサ−７５，７６は、分解能を上げ
る為に５０００素子を有するＣＣＤラインセンサーを用
いた。光学分解能は１０μｍに設定した。

また、半径の大きな透明円板１）の検査時間短縮の為に
上記光照射系、（５１，５２，５３，５４゜５５．５６
）、撮像袋Ｗ（検出系）７７．７８は第１図に示す様に
、被検査透明円板１）の内周部用と、外周部用とに２組
を透明円板回転中心に対し、互いに半径方向にずらして
設けられる。ここで２チヤンネルの撮像装置７７．７８
は、半径方向にいくらか重複する領域を持つが、これは
イメージセンサ−上の該当する素子を電気的にマスクす
る事によって２重検査を回避できる。被検査透明円板１
）のサイズ及び必要な光学分解能に応じて光学系、検出
系の数を任意に設定できる事は言うまでもない。

また、この例では欠陥の角度位置をも検出可能にした場
合である。すなわち円周方向の角度位置は、透明円板状
態でフォーマント化された光ディスクの場合重要であり
、欠陥の存在する角度の絶対位置を決定する機構が必須
となる。第４図に示すように一般に、透明円板１）には
、回転同期マーク７９もしくは半径方向に放射状に区切
られたプリフォーマット部を有するが、この部位には案
内溝、もしくは微小深さのビットが形成されており、レ
ーザー光を照射すると光の回折により、反射率が低下す
る事を利用し、精密成形されている事を前提として、こ
の位置を検出し、角度原点を決定する。

例えば第５図に示す様に、照明系８０は、半導体レーザ
ー８２、レンズ８３より構成される。半導体レーザー８
２より出射したレーザー光はレンズ８３により、所定の
マークの回転位置上に照射される。被検査透明円板１）
上で反射されたレーザー光は、受光器８４のレンズ８５
を通り光検出器８６に集光され、その光電変換出力から
、透明円板１）の回転同期信号（回転基準位置信号）が
取出される。

検査開始後、第１図中のパルスモータ−６０により支持
円板５７が、精密角度制御の下に回転し、前述の回転同
期マークを検出後、検出欠陥数を計測し始める。

被検査透明円板１）を保持する手段として第１図、第３
図に示した様に、透明円板１）の内周部を内周部え治具
７０、外周部を外周スペ一サ−６１と外周部え治具６２
とにより、はさみ込む事により、透明円板１）の固有の
反りや自重による反りを減少させている。

以下では、信号処理及び欠陥判定方法について説明する
。この全体構成を第６図に示す。

イメージセンサ−７５，７６において得られた出力信号
（ビデオ信号）８７　（第７図Ａ）には、反射率の低い
欠陥８８や高い欠陥８９がみられる。

このイメージセンサ−７５，７６の出力信号は増幅器９
１．９２で増幅された後、微分フィルター９３．９４に
より微分され、微分信号９５　（第７図Ｂ）を得る。ビ
デオ信号を微分する事により、透明円板１）の検査にお
いても、Ｓ／Ｎ比の良い欠陥信号を得る事ができる。こ
こでビデオ信号上で得られる反射率の高低という情報を
失わない様に、微分信号上の逆方向のはね返り成分９６
．９７をマスクし、欠陥８８．８９と同極性の微分成分
９８．９９を検出する。

微分後、シェーディングをさらに補正する為に、微分フ
ィルター９３．９４の出力を自動利得調整部１０１，１
０２を通し、その出力を、反射率の高い欠陥、低い欠陥
別に基準信号発生部１０３゜１０４で発生させた規準ス
ライスレベル信号により比較器１０５，１０６で２値化
し、欠陥パルスを発生させる。これを規準クロックで打
ち抜き、その出力をカウンタ１０７，１０８でそれぞれ
計数し、カウンタ１０７，１０８にエラービットの総数
を得、またクロックで打抜かない欠陥パルスを時間巾で
２値化したものをカウンタ１）１．１）２で計数して欠
陥サイズ別個数を得る。これらカウンタ１０７，１０８
，１）１，１）２の各計数値は演算処理部１）３からの
指令でオア回路１）４゜１）５を通じて演算処理部１）
３内に取込まれ、また規準入力部１）６から不合格リミ
ット数を入力し、これらを比較することによりその透明
円板１）の合否判定を行い、その結果と、エラービット
総数及び欠陥パルス数とを出力装置１）７に出力する。

光ディスクは、一般に開口数の大きなレンズを用いたピ
ックアップにより情報の読み書きがなされる。このため
透明円板１）の中にある欠陥全てがエラーとなる訳では
なく、ある限界深さ第８図中の線１）８から信号面１２
までの間の深さ位置に存在する欠陥１４に対しては、情
報記録再生時に大きなダメージを生むが、それ以上の深
さに存在する欠陥１５は、その影響は小さくなり、これ
を同等に欠陥として判定すると過検知となる。この限界
深さは、信号面１２より約２００〜３００μｍ位置にあ
る。

この発明装置では、撮像装置７７．７８の焦点深さ位置
を信号面１２の近傍に定め、被写界深度を３００〜５０
０μｍに設定する事により、限界深さ以下の位置に存在
する欠陥のみを安定に検出し、過検出を抑えることがで
きる。もちろん、限界深さよりも信号面１２から遠い深
さに存在する欠陥であっても、コントラストの強い光学
像を生じる欠陥は、検出されるが、これは、ピックアッ
プにより記録再生を行った場合にも欠陥となるものが多
い為、大きな過検知とはならない。

また、透明円板１）の合否判定を行う際に、透明円板中
の異物等の欠陥物体の数で表現するのではなく、前記例
では、あるサイズ以上の時間幅を持った欠陥パルスの数
、すなわち、ある大きさ以上の欠陥物体上をイメージセ
ンサ−が走査した回数で定義し、ビックアンプによる記
録再生時のエラー発生状態に近付けることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば透明円板をその半径
方向の光学パターンにより走査して欠陥を検出するため
高速度で検査を行うことができる。

また透過光を受光する光学系の焦点を透明円板の信号面
に近い内部に位置させているため、光ディスクの読出し
時に問題とならないような位置にある欠陥までも検出す
るおそれがなく、つまり過検出とならず読取に悪影響す
る欠陥のみを検出することができる。

なお１２インチ光ディスク用透明円板中の最小８μｍ径
の欠陥が検知され、全面検査に要する時間も、１枚当た
り２．５分と短時間に行う事ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の実施例を示す構成図、第２図は
この発明装置によって透過光が透明円板に照射されたパ
ターンの例を示す図、第３図は被検査透明円板取付外周
部の一部の拡大図、第４図は光ディスク上の回転同期マ
ークを示す図、第５図は回転同期マーク検出部の例を示
す図、第６図はこの発明装置の信号処理部及び欠陥判定
部の例を示すブロック構成図、第７図は欠陥信号であり
、Ａはイメージセンサ−の出力（ビデオ信号）波形図、
Ｂは微分信号の出力波形図、第８図は透明円板の断面図
、第９図は従来のレーザー検出原理に基く透明円板検査
装置を示す構成図、第１０図は従来の反射式光ディスク
欠陥検査装置を示す構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録層が形成されていない被検査光ディスク透明
   円板を平面状に保持する保持手段と、その保持した上記
   透明円板を回転させる回転機構と、 上記透明円板の一面側からこれに光をその透明円板の半
   径方向の線状パターンとして照射する光照射手段と、 上記透明円板の他面側でその透明円板を透過した光を受
   光する光学系と、その光学系の焦点は上記透明円板の信
   号面に近いほぼ所定の深さに位置され、 上記光学系より得られた光学像を電気信号に変換する光
   電変換手段と、 その光電変換手段より得られた電気信号を処理して欠陥
   を検出する判定手段とを具備する光ディスク透明円板の
   欠陥検査装置。