JPWO2003010488A1 - 複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた光ディスク検査装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、別検査ステージで個別に行われていた、光ディスクのオプティカルチルト角、面振れ量、偏芯量、反射率、外観などの検査項目を、一度で複合的に検査できる複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた検査装置を提供することを目的とする。そのため、本発明の複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた光ディスク検査装置は、レーザー光源ＬＤ１と、レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラー１３と、スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、同心円状回折格子を有する被検査物１６に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッター１５と、被検査物から反射した０次回折光１９を第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子ＰＳＤと、被検査物から反射したｎ次回折光２３を受光しその受光量を検出する第２の受光素子ＰＤ２と、を具備する。
Description
技術分野
本発明は、回転板体等の被検査物の傾き（オプティカルチルト角）、面振れ、偏芯、欠陥、反射率等を高精度に検出する技術に関し、特に、ＣＤ（コンパクディスク）、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＭＯ等の同心円回折格子を有する媒体（以下、前記媒体を光ディスクという）のオプティカルチルト角、面振れ量、径方向偏芯量、外観欠陥、反射率等を検出するための複合型オプチカルセンサーユニットおよびそれを用いた検査装置に関する。
背景技術
光ディスク製造工程では、自重や、製造条件、特に、ＤＶＤレプリケーション張り合わせ工程で、光ディスクそのものが微妙に反っているものが多く、これらは光ディスクの面振れという欠陥となる。
また、光ディスクの回転中心とトラック中心とを一致させるよう設計されているが、実際には、ＤＶＤ張り合わせ行程や、トラック中心にメディアハブを位置決めして取り付けるチャッキング工程において、光ディスクの回転中心とトラック中心との間にずれ（偏芯）が発生する場合がある。
さらに、内部異物（気泡、内部介在物等）、記録層欠陥（ピンホール、傷、オイルシミ、成形異常等）、表面欠陥（表面傷、表面付着異物等）等も光ディスクに存在する場合がある。
従来、これらの欠陥は、光ディスク製品の品質を損なうから、インライン全数検査が行われていたが、１次元ＣＣＤカメラを使用して画像入力し欠陥処理を行い、機械・光学特性検査では、高精度な光ピックアップを使用した、オプチカルスタイラス法による計測、あるいは、レーザー変位計を組み合わせた検査が一般的であった。
これらの方法は、外観検査では、ＣＣＤカメラの動作速度に限界があり分解能が上がらない、機械・光学特性検査では、高精度の光ピックアップをセンサーとするため、構造は複雑で小型になりにくい、低速でインライン検査には不向き、高額となる等の問題も多く、レーザー変位計を組み合わせた、インラインの機械・光学特性検査では、タクトタイムの制限から、選択した数トラックの検査しか行えない等の問題があった。
更に、１次元カメラ、光ピックアップ、レーザー変位計それぞれを、省スペースを必要とする小型検査装置１台に、同時に組み込むことは、かなり困難であった。
また最近の、高密度記録のＤＶＤは、０．６ｍｍ厚のサブストレート張り合わせとなり、微細化したトラックピッチは０．７４μｍ、レーザースポットも１μｍ以下で、一段と高密度化が進行し、外観上の欠陥のみならず、機械的、光学的な諸条件の許容値、及び限界値は極めて小さい。
特に、書込／書換可能なＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗではなおさらである。
さらに、高速化が進む光ディスクに、サブミクロンの高精度高速で、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを安定にかけることは容易なことではなく、製品の精度維持が今まで以上に必要となり、光ディスク製造の、レプリカ作成工程、記録層形成、保護膜形成の、各工程に於いて、外観検査のみならず、機械・光学特性を加えた、全数検査が必要不可欠となり、特に多数台の検査装置の導入を必要とするインライン全数検査工程で、光ディスク全面の検査が１台の小型検査装置で複数の検査が高速に行えると同時に、保守性にも優れ、低価格であること等、効果的な生産性向上が行える検査装置の登場が近時要求されている。
本発明の課題は、これらの諸要求を実現するため、高速な複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた光ディスク検査装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の複合型オプティカルセンサーユニットは、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、同心円状回折格子を有する被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
を具備することを特徴とする。
この場合、レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーが、半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたものであることが望ましい。
また、レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーが、半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたものであり、同心円状回折格子を有する被検査物に対して、被検査物の半径方向にレーザー光を照射するものであることも好ましい。
本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
同心円状回折格子を有する被検査物を回転させるスピンドルモーターと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、前記スピンドルモーターにより回転中の前記被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
前記第５の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角を算出し、
該オプチカルチルト角を基に面振れ量を演算し、
前記第２の受光素子の検出信号を基に前記被検査物の偏心量を算出し、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の外観検査を行うことを特徴とする。
また、本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
同心円状回折格子を有する被検査物を回転させるスピンドルモーターと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、前記スピンドルモーターにより回転中の前記被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
前記第５の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角を算出し、
該オプチカルチルト角を基に面振れ量を演算し、
前記第２の受光素子の検出信号を基に前記被検査物の偏心量を算出し、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の外観検査を行い、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の反射率を算出することを特徴とする。
この場合において、前記第２の受光素子の検出信号は、同心円状回折格子とミラー部との境界における、ｎ次回折光のオンオフ信号を含んだものであることが望ましい。
また、前記第１ビームスプリッターと前記第５の受光素子の間に第２ビームスプリッターを設け、前記被検査物から反射した０次回折光を前記第２ビームスプリッターを介して、前記第５の受光素子の代わりに第１の受光素子で受光して、前記第１の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の反射率を算出するようにしたものであることが好ましい。
更に、前記外観検査が、前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号との光量変化及び時間的ずれを比較することによって、欠陥の種類を分離検出するものであることも好ましく、
前記オプチカルチルト角、面振れ量、偏芯量、反射率、外観検査の結果を、それぞれの設定値とを比較し、前記被検査物が所定の規格値内であるか否かを判定することが望ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明の複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた光ディスク検査ユニットの実施の形態を詳細に説明する。
（複合型オプティカルセンサーユニットの基本構成と基本動作）
図１に、本発明の一実施形態としての、複合型オプティカルセンサーユニットの基本構成を示す。図１において、レーザー光源ＬＤ１から出たレーザー光は第３の受光素子ＰＤ３、例えばＰＤ（フォトディテクター；Ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）によって、常に光量を検査監視されながら、コリメートレンズ１１でコリメーション（平行光線束化）され、ピンホール１２を通過しスポット光となり、ミラー１３に照射する。
ここで、ミラー１３は、広アングルで高速に１次元のスキャンを繰り返すスキャナーに搭載されており、ミラー１３から反射したスポット状のレーザー光は、コリメートレンズ１４を通過すると平行の帯状光とされる。
そして、ビームスプリッター１５で反射されて進行方向を垂直方向（下方向）に変えられて、スピンドル軸３１により回転可能に支持された光ディスク１６表面に垂直に照射される。
被検査物である光ディスク１６は、最内周及び最外周に存在するミラー部１７を含む記録部１８が表面に存在する。
光ディスク１６の表面に形成された、複数ピットの同心円状回折格子トラックに入射したスポット状レーザー光は、反射の法則に従う正反射光の０次回折光と、回折の法則に従う高次回折光とに分かれる。この高次回折光は、回折格子の間隔・形状に依存する多数の１〜ｎ次回折光に分割される。
ここで、スキャナーとしては、入射光の反射方向を自在にコントロールすることができる光デバイスなどを用いることが好ましく、いわゆる半導体方式共振型１次元スキャナーなどが挙げられる。
半導体方式共振型１次元スキャナーは、シリコン基板上に形成された小型ミラー面を、またその周囲あるいは裏面にコイルパターンを形成し、シリコンの両腕（トーション・バー）を回転軸として所定の角度範囲内で振動できるようになっている。特定方向に磁界をかけながらコイルに電流を流すと、ローレンツ力による回転トルクが生じ、トーションバー（ねじれ軸）の復元力に釣り合う位置まで振動させることができる。半導体方式共振型１次元スキャナーの一例としては、例えば、日本信号（株）エコスキャン（商標）などがある。
光ディスク１６に垂直に照射された帯状平行レーザー光の０次回折光（正反射光）１９は、ビームスプリッター１５を通過し、コリメートレンズ２１に到達する。
コリメートレンズ２１からの帯状光の光量の約半分はビームスプリッタ２２を通過し、焦点距離ｆに配置した第５の受光素子ＰＳＤ、例えば２次元ＰＳＤ（２次元ポジションセンシティブディテクター；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）上に結像し、残りの約半分は、ビームスプリッタ２２で、垂直方向に９０°曲げられ、第１の受光素子ＰＤ（フォトディテクター）ＰＤ１に入射する。
２次元ＰＳＤは、２次元位置検出用の位置検出器であり、コリメートレンズ２１と共に一種のオートコリメーターを構成し、後記するように光ディスクのオプティカルチルト角を検査することに用いられる。
なお、２次元ＰＳＤは、平板状シリコンの表面にＰ層、裏面にＮ層、中間の１層から構成され、ＰＳＤに入射された光は光電変換されて光電流としてＰ層又はＮ層に付けられた電極から分割出力され、入射エネルギーとは無関係に、演算で光の入射位置を求めることができる。
なお、第１の受光素子ＰＤ１は、高速性能を保持するため、０次回折光（正反射光）の光量変位を、２次元ＰＳＤと共に検出できる補助手段として設けてあるもので、本発明においては必ずしも必須のものではない。
また、被検査物である光ディスク１６に垂直に照射された帯状平行レーザー光は光ディスク１６に形成された、ランド、グルーブで構成されるトラックによって、同心円状回折格子間隔ｄと、レーザー光波長λとの間でトラック中心から外周方向に向かう放線方向にｎ次回折光を、次の（１）式で示す角度αで発生させる。
ｎ次回折光のαは次の計算式で求められる。
α＝Ｓｉｎα＝（ｍ×λ）／ｄ・・・（１）
ここで、λ：レーザ光波長、ｄ：同心円状回折格子間隔、ｍ：ｎ次回折光次数である。
図１に示す１次回折光２３の例では、ｍ＝１であるので（１次回折光）、
α＝Ｓｉｎα＝λ／ｄ、となる。
したがって、正反射光と高次回折光（１次回折光）のなす角αは、レーザー光の同心円状回折格子への入射角には依存せず、レーザ光波長（λ）と同心円状回折格子間隔（ｄ）に依存する。
ただし、前記（１）式で、ｍが大きくなる（ｎの次数が増える）と、αの角度が大きくなって（９０°以上）、水平位置より下部になり、この場合は検査不能となる場合がある。
ｎ＝１の場合のαを、例えばＤＶＤの場合の例をとって示すと、半導体レーザー光の波長を６５０ｎｍ、トラックピッチｄを０．７４μｍの場合の例では、Ｓｉｎα（１次回折光）＝６５０／０．７４≒６１．４５°となる。
この様に、１次回折光は決められた角度αで反射されるので、１次回折光を受光する２次元ＰＳＤを、その角度方向に設置しておけば受光できる。
図１に示す実施の形態においては、ｎ次回折光を１次回折光２３とし、コリメートレンズ２４を通過させ、第２の受光素子ＰＤ２、例えばＰＤ（フォトディテクター）に受光させるような構成として示している。
なお、本発明においては、ｎ次回折光を１次回折光に限定する必要はなく、上記（１）式から計算される角度αから適宜なｎ次回折光を用いればよい。
なお、被検査物である光ディスク１６は、ミラー部１７を含む記録部全面を検査するために、一回転させる必要がある。
光ディスク１６を一回転させることにより、半導体方式共振型１次元スキャナーミラー１３によって形成された、光学系により作られた帯状光によって、ミラー部１７を含む記録部１８全面を高速にスキャンさせることができる。
なお、上記帯状光のスキャンは、ガルバノミラーや、ポリゴンミミラーなどでも実現できるが、小型軽量で高速性能を維持するためには、半導体方式共振型１次元スキャナーミラーを用いることが好ましい。
（オプティカルチルト角（＝傾き）及び面振れ量）
次に、オプティカルチルト角と面振れ量の検出について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、オプティカルチルト角及び面振れ量の検出光学系を図１により抜粋して模式的に示したものである。図３は、オプティカルチルト角検出光学系の原理を説明するための説明図である。
図２及び図３において、０次回折光（正反射光）１９を第５の受光素子ＰＳＤにより検出することで、オプティカルチルト角と面振れ量を検査することができる。
図３に示すように、光ディスク１６がスピンドル軸（ディスク回転軸）３１に対して傾きα角をもってセットされている場合、スピンドル軸３１を回転させることで、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤ受光面上で０次回折光１９は２α・ｆの半径で円を描く。ここでｆはコリメートレンズの焦点距離であり、αは光ディスク１６の微小傾き角であるとする。
この時、０次回折光１９のスポットの変位による第５の受光素子ＰＳＤから出力するＸ方向だけの変位信号（傾き変位信号）は、トラックからの偏芯のない理想的な同心円状格子であればきれいな正弦波となる。
また、スピンドル軸３１に対して光ディスク１６に微小傾きαがある場合、第５の受光素子ＰＳＤ上では、２α（＝β角）の傾きに対する変位になる。この場合、第５の受光素子ＰＳＤ上のＸ方向だけの変位信号は、正弦波となり、その角度変位振幅の１／２がスピンドル軸３１と光ディスク１６の傾き量（＝オプティカルチルト角）として検出できる。
しかし、上記のオプティカルチルト角の検査においては、光ディスクの傾きだけでなく、光ディスクそれ自体に反りやうねり等がある場合も面振れ変位として、前記のオプティカルチルト角に重ね合わされて検出されることとなる。
一般的に第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号は、光ディスクのオプティカルチルト角と面振れ変位量を併せて含んでいるので、オプティカルチルト角成分と面振れ変位信号成分に分離する。
すなわち、第５の受光素子ＰＳＤの出力信号は一般に正弦波のオプティカルチルト角信号成分の上に高周波の面振れ変位信号成分が加わった形態のものであるので、例えば第５の受光素子ＰＳＤの出力信号をバンドパスフィルタを通すことによって、傾き変位信号成分と面振れ変位信号成分とに分離することが可能となる。
また、第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号には、スピンドル軸３１自体の傾き量を含むため、これらスピンドル軸自体の変位量をあらかじめ別手法で計測し、実際の計測データから差し引いて信号分離を行うことで、光ディスクのオプティカルチルト角、面振れ量のそれぞれの変位量を検査することが可能となる。この時、第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号の直線性をよくするため、第５の受光素子ＰＳＤの受光量が一定となるよう、半導体レーザー光源ＬＤ１の出力をフィードバック制御することが好ましい（図２参照）。
（オプティカルチルト角αの算出）
次に、第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号から具体的にオプティカルチルト角αを算出する方法を説明する。
オプティカルチルト角αの検出には、０次回折光１９を、第５の受光素子ＰＳＤで受光することによって、入射角／反射角の距離を計算し光ディスクの傾き＝オプティカルチルト角αを、図３に示すようにして算出することができる。
すなわち、図３において、第５の受光素子ＰＳＤ受光面上でのＸ軸方向の距離ｄｘ（Ｙ軸方向の距離はｄｙ）を第５の受光素子ＰＳＤで検査できることから、α＝ｄｘ／２ｆでオプティカルチルト角αを算出する。
（面振れ量Ｈの算出）
次に、表１及び図４を用いて面振れ量Ｈの算出方法を説明する。
表１は、オプティカルチルト角αを６点検査して各検査点における検出角度をα１〜α６として、その場合の各検査点における高さ、累積高さ変位（面振れ量）を算出する方法の一実施形態を示したものである。
図４は、表１に基づき算出した面振れ量Ｈを縦軸とし、検査点位置を横軸としてグラフ化したものである。
この方法を詳しく説明すると、まず、光ディスクを１周回転させて、円周方向に一定間隔（Δｃ）毎にオプティカルチルト角（α１、α２、α３・・・）を検査し、検査ポイント間隔（＝Δｃ）毎に各検査ポイントでのオプティカルチルト角αの変位量Δｈ（＝Δｃｔａｎα）を計算し、これらの変位量Δｈを累積加算することにより、各検査ポイントでの面振れ量を、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３・・・として算出し、図４の面振れ変位量曲線Ｌ１を描くことができる。
なお、図４に示す面振れ変位量曲線Ｌ１は、面振れ量Ｈは計測開始点を基準としている。
面振れ量は、半径方向の面振れ量と円周方向の面振れ量と両方向で算出する。すなわち、光ディスクのトラック間の相互の位置関係、すなわち半径方向の面振れ量と、
光ディスクのトラックの周方向面振れ量とを、
前述した算出式
Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαにもとづいてそれぞれ算出し図４に示す面振れ変位量曲線を描く。
この面振れ量は絶対値を計測する必要はなく、相対的基準点を、例えば、「光ディスククランプエリアの最外周」とすることが計算上の都合から好ましい。
また、面ぶれの加速度を求める場合には、オプティカルチルト角（角度データ）を、１階微分することで算出できる。
（偏芯量の計測）
次に、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いて、光ディスクの偏芯量を計測する場合を説明する。
ここで、偏芯量とは光ディスクの回転中心とトラック中心とのずれ量をいう。光ディスクは、回転中心とトラック中心とを一致させるように設計されてはいるが、実際にはトラック中心にメディアハブを位置決めして取り付けるチャッキング工程において、光ディスクの回転中心との間にずれ（偏芯）が発生することがある。また、そのメディアハブ自信が光ディスクトラック中心に対してずれてて取り付けられていることもある。これらの不具合は、光ディスクの偏芯になって現れる。
本発明では、光ディスクの偏芯量は、光ディスクの最内周位置の把握、最外周位置の把握、記録部の幅の計測をすることによって算出する。
図５は、本発明において偏芯量を計測する場合の光学系を図１より抽出したものである。
図５において、レーザー光源ＬＤ１から出たレーザー光は、コリメートレンズ１１で平行光となりピンホール１２を通過し、スポット光となる。
半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたミラー１３は、広アングルで、高速に１次元のスキャンを繰り返しており、このミラー１３に対し、ピンホール１２を通過したスポット状の平行レーザー光を照射し、コリメートレンズ１４を通過し、１次元形態の帯状平行光となり、ビームスプリッター１５を介して９０°曲げられ、１／４波長板２５で円偏波となり、被検査物である光ディスク１６表面のミラー部１７を含む記録部に対して回転中心からの放線状に重なるよう光ディスク表面に垂直に照射する。
光ディスクに入射した、レーザー光は、０次回折光と、回折格子であるトラックの間隔・形状に依存する多数のｎ次回折光に分離される。本実施の形態では、ｎ次回折光のうち、１次回折光の光量変位を第２の受光素子ＰＤ２により全て受光検出できるように光学系を構成してある。
なお、受光検出するｎ次回折光としては、必ずしも１次回折光である必要はなく、装置仕様により２次、３次などの回折光を採用することもできる。
同心円状回折格子が形成されている光ディスクの記録部１８においては、第２の受光素子ＰＤ２に１次回折光が受光されるが、回折格子が形成されていない光ディスクのミラー部１７では、回折現象は発生しないので１次回折光は第２の受光素子ＰＤ２に受光されることはない。
この第２の受光素子ＰＤ２で、光ディスクのトラック（記録部）の最内周位置、及び、最外周位置における１次回折光の受光のオン／オフを検出することにより、光ディスクのトラック最内周位置の把握、最外周位置の把握、更に記録部の幅の計測を行うことができる。
すなわち、光ディスクのトラック（記録部）形成は、極めて精密であるので、本発明では光ディスクのトラック最内周位置、最外周位置をスケール基準に採用し、トラックの最内周位置、最外周位置を知ることにより、スピンドル回転中心と、トラック中心とのずれ（偏芯量）を計測することができる。
また、記録部の幅は一定であるので、この幅の計測値が所定値と違っていれば、記録部のエッジの汚れや、記録部に傷が存在することが推定される。
あるいは、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＭＯに見られる、アドレスマーク（長方形状のマークが存在する部分や、ミラー部など回折は起こらない部分）と推定でき、この部分からのデータを採用しないようにする。
（偏芯量検査）
次に、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いて、光ディスクの同心円状回折格子（トラック）の中心が、スピンドル軸からどのくらい偏芯しているかを検査する方法を説明する。本実施の形態では、ｎ次回折光のうち、１次回折光の例を用いて、スピンドル軸３１からの偏芯による回折光のオンオフをフォトディテクターで計測する。
すなわち、図７に示すように、光ディスクを１周させて、第２の受光素子ＰＤ２での１次回折光の受光のオン／オフ位置を検出することにより、偏芯があることによって、Ｓｉｎカーブとなって観測される。すなわち、オンの位置をプロットしたものが記録部最内周位置データＮＬで示す偏芯量Ｓｉｎカーブで、オフの位置をプロットしたものが記録部最外周位置データＧＬで示す偏芯量ＳｉｎカーブＧＬである。
いずれかの偏芯量Ｓｉｎカーブをみれば、被検査物の光ディスク偏芯量が算出される。
この偏芯量Ｓｉｎカーブ上の＋ＰＰ値が、半径方向に出っ張るスピンドル軸３１との最大偏芯値となる。すなわち、記録部幅の最大計測位置（＋ＰＰ）が、最大の偏芯量計測位置となるので、この記録部幅の最大計測位置位置（＋ＰＰ）を把握することで、光ディスク１周分の位置の計測補正を行うことができる。具体的な演算は次のように行う。
すなわち、図７に示す＋ＰＰ値が、記録部最外周の最大半径長さとなるので、偏芯量が全くなかったと想定した場合の無偏芯位置は、平均値となり、波形は全くの水平となる。
光ディスクの記録部１８の幅を連続的に検出することにより、記録幅に対し限度を超えて幅が広い場合や狭い場合には、図８の上部に示すように、記録部エッジに存在する何らかの局所的な異常データ（例えば、局所異物の混入、欠陥、アドレスマーク）とみなしこのデーターは採用しない。
更に、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＭＯ等で見られる、アドレスマーク部（ミラー部と同等の特性を有する部分）では、回折が発生しないため、記録部内に多数のアドレスマークが存在しても、正確に偏芯量が計測できるように、記録部最内周最外周位置以外のアドレスマーク（記録部内に存在する）を図６に示すように、非検査エリアに設定した上で、記録部幅を連続的に計測、比較、補正することで、より正確に回転中心とトラック中心との偏芯量を計測することが可能となる。
尚、計測された偏芯データを２階微分することにより偏芯加速度を算出できる。
（外観上の欠陥検査）
次に、光ディスクの、ミラー部を含む記録部全面に存在する外観上の欠陥検査について説明する。外観上の欠陥とは、光ディスクに存在する内部異物（気泡、内部介在物等）、記録層欠陥（ピンホール、傷、オイルシミ、成形異常等）、表面欠陥（表面傷、表面付着異物等）等をいう。本発明においては、レーザー光よる検査部全面スキャンを行い、そのときの、０次回折光（正反射光）及びｎ次回折光両者の光量変化、時間的ずれを比較することで、上記欠陥を分離検出できる。
これらの各項目を検査し、欠陥の存在やその種類を把握するには、次のようにして行う。光ディスクに外観上の欠陥を有する場合、０次回折光である正反射光、あるいはｎ次回折光が、欠陥の存在によって著しく減光され、光量変化となって現れる。
本発明では、この光量変化を、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１，第２の受光素子ＰＤ２を用いて検出し、その位置、時間的ずれ量を分析することで、外観欠陥の有無、形状、その位置、分類を行うことができる。
（外観欠陥の深さ計測）
まず、図９を用いて存在欠陥の深さ位置の計測方法について説明する。
光ディスク１６に外観上の欠陥を有する場合、０次回折光の正反射光、あるいはｎ次回折光が、欠陥によって著しく減光し、光量変化となって現れる。
この場合、０次回折光の正反射光及びｎ次回折光の、両者の光量変化の時間的同時性を把握することにより欠陥の深さ位置を把握できる。すなわち、レーザー光のスキャン位置による時間差（時間的ずれ）を観測することによって、欠陥が存在する深さ位置を特定することが可能となる。
この点を図９を用いてさらに詳細に説明する。
欠陥が光ディスク１６に存在しない場合（▲１▼、▲６▼の位置の例）では、レーザー光は、光ディスク反射面から反射され、０次回折光側とｎ次回折光側の、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１、及び第２の受光素子ＰＤ２の全てに、定量の光量が受光され、光ディスク１６は無欠陥状態であることが確認できる。
一方、光ディスク１６に欠陥が存在する場合（▲２▼の位置の例）では、０次回折光の反射光は反射が起こり、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１には、無欠陥時と同等の定量の光量が受光されるが、１次回折光側は内部異物１０１に光路を遮られ第２の受光素子ＰＤ２は減光され、光ディスク１６に欠陥があることが確認できる。
さらに、光ディスク１６に別の形態の欠陥が存在する場合（▲３▼の位置の例）にレーザー光を照射すると、内部異物１０１，１０２に、入射光が遮られ、第５の受光素子、第１の受光素子ＰＤ１、及び第２の受光素子ＰＤ２の全てが減光される。
すなわち、▲１▼と▲２▼の間の時間差Ｌ１を計測すれば、光ディスクの反射面からの高さ距離Ｌ１’を演算することができる。
また、光ディスク１６に別の形態の欠陥が存在する場合（▲４▼の位置の例）においても、０次回折光の反射光は反射がおこり、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１には、光ディスク１６が無欠陥である場合と同等の定量の光量が受光されるが、１次回折光側は内部異物１０２に光路を遮られ第２の受光素子ＰＤ２は減光され、同様に、光ディスク１６に欠陥があることが確認できる。
さらに、光ディスク１６に別の形態の欠陥が存在する場合（▲５▼の位置の例）にレーザー光が達すると、内部異物１０１に入射光が遮られ、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１、及び第２の受光素子ＰＤ２の全部が減光される。すなわち、▲４▼と▲５▼の間の時間差Ｌ２を計測すれば、光ディスクの反射面からの高さ距離Ｌ２’を演算することができる。
このように０次回折光の正反射光と、ｎ次回折光を組み合わせれば、回折光が発生する光ディスクの記録部の欠陥検出において、欠陥存在の有無のみならず、欠陥の存在する深さ位置の特定が可能となる。
なお、図１０に示すように、第２の受光素子ＰＤ２側のセンサのみでは、欠陥の深さ検出における、非検査領域（ＰＤ２非センス領域）ができてしまうので、この問題を解決するために、つぎのような第４の受光素子ＰＤ４を設けることも好ましい。
この非検査領域は、最内周から始まる微細な部分であるが、この部位を無視せず、正確に記録部全般の欠陥深さ位置の特定を行う場合では、図１０に示したように、最内径補助用センサとなる第４の受光素子ＰＤ４とコリメートレンズ５を用意し、本発明の複合オプティカルセンサーユニットに組み合わせて用いることにより、全ての記録部の外観欠陥検査及び欠陥深さ位置の特定が可能となる。
上記第４の受光素子ＰＤ４での受光は、光ディスクの平面に垂直、直角に入射されたレーザー光は、０次回折光の正反射光と、ｎ次回折光となって、反射膜より反射されるが、ｎ次回折光は、光ディスクの半径の外方向だけでなく、トラック中心方向にも、同一条件で反射される、という性質を利用するものである。
（外観上の欠陥の検出と計測）
欠陥種類の分類や形状の特徴等を把握するには、レーザー光よって被検査物の全面スキャンを行い、そのときの０次回折光における正反射光の光量変化を微細に捕らえて映像化し、その大きさ、光量変化の特徴分析、形状の特徴等から、欠陥を抽出分類することができる。
併せて、欠陥の存在状況を把握するには、先に述べたｎ次回折光における、光量変化を微細に捕らえ、映像化し、比較検討し、時間的ずれを計測することで可能となる。
本発明の実施の形態では、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤが現状では低速なため、第１の受光素子ＰＤ１を、高速性能を維持発揮するため０次回折光、正反射光の光量変化を第５の受光素子である２次元ＰＳＤと共に検出できる手段としたが、将来２次元ポジションセンシティブディテクターＰＳＤが１００Ｍｈｚ以上のサンプルが可能となれば、フォトディテクターＰＤ１の補助手段は特に必要ではなくなる。
（欠陥種類の分類）
第１の受光素子ＰＤ１、第５の受光素子ＰＳＤ及び第２の受光素子ＰＤ２によって回折光の減光を捕らえ、映像化後、欠陥と判断された場合、その欠陥の深さ位置から、
図１１に示すように、欠陥は、内部異物、記録層欠陥、表面欠陥の３分類に大別することができる。
すなわち、光ディスクの厚みをＬとしたとき、算出した欠陥深さＬｎがＬｎ≒０は記録層欠陥であると判断し、Ｌｎ≠０及びＬｎ≠Ｌは内部欠陥であると判断し、
Ｌｎ≒Ｌは表面欠陥と判断し分類することができる。上記のように欠陥を３種類に分類した後、得られた画像情報の特徴から、欠陥種類を特定する。この欠陥種類の特定により、光ディスクの生産行程における、欠陥発生の主たる原因追及が可能となる。
さらに、欠陥を詳細区分するには、得られた画像情報から、あらかじめ調査・登録してある欠陥データベースの特徴と比較判断することで実施することができる。
表２に、欠陥の種類を分類し、まとめて示す。
（反射率の計測）
次に、０次回折光（正反射光）及び／又はｎ次回折光の光量の微細な変化を連続的に計測することにより、光ディスクの、ミラー部を含む、記録部全面の反射率を検査することができる。
図１において、半導体レーザー光源ＬＤ１から出たレーザー光は、半導体レーザー光量モニターである第３の受光素子ＰＤ３で、光量強度がモニターされる。前記光量強度のモニターは、半導体レーザーダイオードにはレーザー出力強度を検査するために内部にフォトディテクターを組み込んだものがあるので、これを使用することができる。あるいは、レーザーダイオード内部ではなく、外部に設置した、別のフォトディテクターを使用してもよい。
本発明の実施の形態では、０次回折光は、第１の受光素子ＰＤ１であるフォトディテクター、あるいは第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤによって光量強度を検査し、ｎ次回折光は、第２の受光素子ＰＤ２であるフォトディテクターによって光量強度を検査している。
本発明の実施の形態において光ディスクの反射率ｒは次の（２）式を用いて演算できる。
ｒ＝ｎ１・ｐ１／ｐ０＋ｎ２・ｐ２／ｐ０＋ｎ３・・・（２）
ここで、ｐ１は０次回折光の検査強度、ｐ２はｎ次回折光の検査強度、ｐ０はレーザー出力強度、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、光ディスクの材質や、光学系の持つ固有の定数である。このように、０次回折光、ｎ次反射光を含めた光ディスクのトータル的な反射率を計測することができる。
なお、２次元ポジションセンシティブディテクターにおいても光量を検査できるが、現時点ではサンプリング速度は１００ｋｈｚ程度しかなく、決して高速ではない。
これに比べ、フォトディテクターは極めて高速で１００Ｍｈｚ以上のサンプリングが可能で高速性能を発揮することができる。このため補助手段として設置することは極めて有効である。
しかし、低速サンプリングで良い場合では、第１の受光素子ＰＤ１であるフォトディテクターの設置は必須ではなく、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤのみの設置で光量検査はできるので、外観検査の全ての項目の実施が可能である。
なお、将来２次元ポジションセンシティブディテクターが１００Ｍｈｚ以上のサンプルが可能となれば、同様に第１の受光素子ＰＤ１であるフォトディテクターの設置は必須ではなくなる。
（光ディスク検査装置）
本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを組み込んだ、光ディスク検査装置について説明する。図１３は、本発明の光ディスク検査装置の全体構成およびその装置における信号処理を示す一実施の形態を示す。
（バッファードＡ／Ｄコンバーター）
図１３に示す複合型オプティカルセンサーユニットＡは、図１において示した複合型オプティカルセンサーユニットの主要構成部分に相当する。
図１３において、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１には、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤからの、受光レーザースポットのＸ位置データー、Ｙ位置データ、受光量データー、及び、半導体レーザー光源ＬＤ１に組み込まれた、半導体レーザー光源ＬＤ１自身の光量をモニターする半導体レーザー光量モニターＰＤ３の受光量データーが入力される。
また、本実施の形態では、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、特に高速性を必要としない、各センサーのアナログ入力をおこなうために設置されており、クロック４．１Ｍｈｚ、１スキャン１２８サンプルを実施するため、６４Ｍｂｙｔｅのデーターバッファーを有する。
さらに、本実施の形態では、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、サンプリング同期を取るために、スキャナー制御回路からの６５．５Ｍｈｚのクロックを、１／１６分周して４．１Ｍｈｚクロックを生成する。
そして、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、サンプリングされた第５の受光素子ＰＳＤからの受光光量のデーターを平均化し、一定受光光量となるようレーザー制御回路５３を経由して、半導体レーザー光源ＬＤ１の光量出力をフィードバック制御される。
なお、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、制御ＣＰＵ６０の負荷を軽減するために、バッファード方式とし、最高１０Ｍｈｚサンプルまで動作できる能力を持つことが好ましい。
（高速バッファードＡ／Ｄコンバーター）
第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２からの光量データは、高速バッファードＡ／Ｄコンバーター５２にアナログ入力される。
本実施の形態では、高速バッファードＡ／Ｄコンバーター５２は、外観検査に用いるために、サンプリングレートは、６５．５Ｍｈｚとし、１スキャン２０４８サンプルのデーターを内蔵された６４Ｍｂｙｔｅのバッファーを有することが望ましい。
また、本実施の形態では、高速バッファードＡ／Ｄコンバーター５２は、サンプリング同期を取るため、スキャナー制御回路５７から６５．５Ｍｈｚのクロックを使用することが望ましく、制御ＣＰＵ６０の負荷を軽減するために、バッファード方式とし、最高１００Ｍｈｚサンプルまで動作できる能力を持つことが好ましい。
（レーザー出力制御）
半導体レーザーＬＤ１には、５ｍＷ程度の出力が可能な、出力監視のための半導体レーザー光量モニターＰＤ３が組み込まれた物を採用することが好ましい。本実施の形態では、検査対象の光ディスクによって、トラックピッチが異なるため、１次回折光の受光場所（角度）が調整できるような機構構造とし、合わせて半導体レーザー光源ＬＤ１のレーザーダイオード自体を交換できる構造とすることが好ましい。
また、２次元ＰＳＤのリニアリティーをよくするため、２次元ＰＳＤ上で受光量が一定となるようにフィードバック制御を行うことを目的に、レーザー制御回路５３を設けることも好ましい。
なお、本実施の形態では、半導体レーザーＬＤ１のレーザーダイオード自体に組み込まれた、半導体レーザー光量モニターＰＤ３の光量データーは、光ディスクの反射率検査時に、半導体レーザーＬＤ１のレーザー光出力を直接検査し、半導体レーザーＬＤ１が劣化等で、出力異常を発生した場合の監視も同時に実施できるような構成になっている。
（プロセスコントローラー）
本実施の形態においては、プロセスコントローラー５４は、半導体共振型１次元スキャナーミラー１３のスキャナー制御回路５７との信号のやり取り、自動芯出し機構が付いたスピンドル軸３１のセンタリング制御（芯出し開始／解除、自動芯出し制御回路との信号のやり取り）等の役割を有する。
更に、本検査装置全体の、制御や動作中のステータスを監視し、外部に設置したハンドリング用ロボットに制御信号を出力する役割も有する。
（サーボモーターコントローラー）
本実施の形態においては、サーボモーターコントローラー５９は、スピンドルモーター５５の回転制御を実施する（モータードライバー）。
また、スピンドルモーター５５に取り付けた、エンコーダーからのパルスを読みとり、回転角の位置の監視を同時に行う（エンコーダー制御回路５６）。
（半導体共振型ミラーの制御）
本実施の形態においては、スキャナー制御回路５７は、周囲温度等で共振周波数が微動しても自動的に追従し、振幅幅も検出し、振幅幅を一定に保つフィードバック制御を実施し、均等化クロック生成回路５８ではスキャン領域を等間隔に分割するスイープ信号を含む基本周波数６５．５Ｍｈｚを発生する。
又、スキャナー制御回路５７では、Ａ／Ｄコンバータサンプリングクロックとして、
均等化クロック生成回路５８からの６５．５Ｍｈｚを送出し、この４倍の２６２Ｍｈｚのクロックを内部クロックとして生成し、偏芯量計測のための基本クロックとして使用する。
（システム制御ＣＰＵ）
本実施の形態においては、システム制御ＣＰＵ６０は、光ディスク検査装置全体を制御し、プログラムの保持、データーの保存のためのハードディスクドライブＨＤＤ、プログラム設定のためのＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤＤ、ホストＣＰＵとの接続のためのネットコントローラー等を備えている。
運転のための、コンソールとして、ＣＲＴディスプレイ装置、欠陥の報告のためにプリンター装置も付属させることが好ましい。
（偏芯量計測のハードウエア）
図１４は、本発明の光ディスク検査装置に組み込まれた、偏芯量計測のための計測エッジセンサ回路の一実施の形態を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態では、偏芯量計測の精度を上げるために、ハードウエアで回路を構成している。
図１４において、スキャン位置カウンタ６１は、ミラー１３（図１参照）のスキャン原点でリセットされた後、６５．５Ｍｈｚの４倍の２６２Ｍｈｚで駆動される１２ビットの高速カウンタに設定される。
また、マスク生成回路６２は、スキャン位置カウンタ６１の、内側記録エッジ及び外側記録エッジ検出を行う検出開始位置の設定、及び、その検出幅を設定する。
ここで、内側記録エッジ及び外側記録エッジの検出を行う検出開始位置の設定、及び、その検出幅を設定する理由は、下記のとおりである。すなわち、記録部にはアドレスマークや異物などで、予定しない場所にエッジ検出がされる場合があり、内側と外側で「この辺から、この幅でエッジ位置をさがせ」との検出許可を与えるゲート信号を発生させる意味を持たせた。具体的には、図６に示す、検査エリア（内側）及び検査エリア（外側）になる。
スキャン位置カウンタ６１が、その設定位置に達すると、検出幅分の、＋エッジイネーブル信号６８、−エッジイネーブル信号６９をクロック同期回路６３に送り出す。具体的には、マスク生成回路からの、イネーブル信号、検出許可信号を送り出す。
上記と同様に、図６に示す検査エリア（内側）検査エリア（外側）に、スキャン位置カウンタ６１がある場合に、信号を送り出す。すなわち、内側位置レジスタ６４は内側記録エッジ検出開始位置を、外側位置レジスタ６５は外側記録エッジ検出開始位置を、検出幅レジスタ６６は内側・外側記録エッジ検出開始位置からの検出を監視する幅（距離）を、それぞれシステム制御ＣＰＵ６０側より、プロセスコントローラ５４を介して設定する。
第２の受光素子ＰＤ２からの信号は、コンパレーターを通り、２値化され、クロック同期回路６３に入る。クロック同期回路６３では、第２の受光素子ＰＤ２に変化があると、４倍クロックに同期され、＋エッジイネーブル期間に、内側エッジを検出すると（すなわち回折光がオンになること）、内側記録エッジレジスタに、サンプルクロックを送出する。
ここで、＋エッジイネーブル期間とは、マスク生成回路からの、＋イネーブル信号、検出許可信号が送り出されている期間を意味し、図６に示す検査エリア（内側）に、スキャン位置カウンタ６１がある場合の期間をいう。
−エッジイネーブル期間に、外側エッジを検出すると（すなわち回折光がオフになること）、外側エッジレジスタに、同様にサンプルクロックを送出する。ここで、−エッジイネーブル期間とは、マスク生成回路からの、−イネーブル信号、検出許可信号が送り出されている期間の意味し、図６に示す検査エリア（外側）に、スキャン位置カウンタ６１がある場合の期間をいう。
このサンプルクロックによって、内側エッジレジスタ、外側エッジレジスタに、スキャン位置カウンタ６１の内容が記録され、システム制御ＣＰＵ６０は、プロセスコントローラ５４を介して、両エッジレジスタの内容を読みとることができる。
次に、図１５〜図２２に、本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のフローチャートを示して説明する。本実施の形態では、サンプリング数は、半径側２０４８点、周方向１４４００点を分割して計測する場合を一実施の形態として説明する。
図１５に光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローを示す。
図１５において、計測スタート（▲１▼）すると、本発明の光ディスク検査装置は、次のフローで自動化されている。
・データのサンプリングをする（＃１）。
・幅データからの記録部エッジデータ補正する（＃２）。
・径方向偏芯量／偏芯加速度の算出する（＃３）。
・オプティカルチルト角の算出をする（＃４）。
・面振れ量／面振れ加速度の算出をする（＃５）。
・反射率と外観欠陥検査をする（＃６）。
・結果の判定をする（＃７）。
図１６を用いて、図１５で示した＃１のデータのサンプリングの行程をステップを追ってさらに詳細に述べる。
まず、▲１▼の後、
・データのサンプリングを開始する（Ｓ１）。
・スピンドル軸３１を起動、スキャナー１３を起動、ラインカウンタ＝０のセットをする（Ｓ２）。
・そして、サンプルカウンタ＝０のセットをする（Ｓ３）。
・次に、スキャナーミラー１３がスキャン原点位置にあるかを確認する（Ｓ４）。
・原点位置にない場合は、スキャナーミラー１３をスキャン原点位置にセットする。原点位置にある場合は、次に進む。
・データ取込をクロック同期させ、データストアをする（Ｓ５）。
・第５の受光素子ＰＳＤ、第３の受光素子ＰＤ３からのデータは、８回毎に１回、データストアをする。第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２からのデータは、毎回データストアをする。サンプルカウンタを＋１する。
・サンプルカウンタが２０４８点に達したかを判断する（Ｓ６）。
・達しない場合は、Ｓ４に戻り、２０４８点に達するまでデータを取り込む。達した場合は、次に進む。
・ラインカウンタを＋１する（Ｓ７）。
・内側及び外側記録エッジレジスタ読込をし（すなわち、記録部の最内周位置及び最外周位置を把握すること）、そのデータをストアする（Ｓ８）。
・外側記録エッジ−内側記録エッジ＝幅データの演算をし、その演算結果の幅データをストアする（Ｓ９）。
・ラインカウンタが１４４００点に達したかを判断する（Ｓ１０）。１４４００点に達していないと判断したときは、Ｓ２に戻りデータのサンプリングを続ける。１４４００点に達したと判断したときは、スピンドル、スキャナーを停止させ（Ｓ１１）、データサンプリングを終了する（Ｓ１２）。
・この後▲２▼へ進む。
本実施の形態では、スピンドル軸３１と、スキャナーミラー１３を起動して、半径方向のスキャン原点位置から１スキャンで、第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２からのデータは２０４８点、第５の受光素子ＰＳＤからのデータは２５６点（８回毎に１回データを採取するので、２０４８の１／８となる）のデータサンプルを採取する。
また、光ディスク記録部の内側、外側のエッジ位置を記憶した、エッジレジスタの読込を行う。
同様に、光ディスク周方向に、全周３６０°を１４４００に分割して（３６０／１４４００°毎に、すなわち１４４００ライン）上記操作を繰り返し、上記データを取り込む。すなわち、エッジレジスタは、サンプルクロックの４倍のクロックで駆動された、ハードウエアの高速カウンターとレジスタで、記録部最内周、最外周位置を第２の受光素子ＰＤ２からのデータをコンパレートし、ストロービングして、スキャンし、ライン（半径方向）の記録部最内周、最外周位置を保存する。
図１７を用いて、図１５で示した＃２の幅データからの全周記録エッジ（記録部位置）データを補正するステップを詳細に述べる。
図１６の▲２▼から次の行程でステップが進む。
・補正を開始する（Ｓ１３）。
・１４４００ラインの記録部幅データをｓｉｎ曲線で補間近似計算を実施して、局所欠陥、アドレスマーク等の影響補正をおこなう（Ｓ１４）。
・１４４００ラインの記録部幅データの最大値（ＰＰ値）をサーチして、幅ＰＰ値としてストアする（Ｓ１５）。
・１４４００ライン記録部内側エッジデータの補正をする。
・内側記録エッジデータ＋（幅ＰＰ値−幅データ）の演算をして、その結果を再度ストアする（Ｓ１６）。
・１４４００ライン記録部外側エッジデータの補正をする。外側記録エッジデータ＋（幅ＰＰ値−幅データ）の演算をする。
・その結果を再度ストアする（Ｓ１７）。
・補正を終了する（Ｓ１８）。
・この後▲３▼へ進む。
図１８を用いて、図１５で示した＃３の全周の内周／外周のエッジデータから径方向偏芯量／偏芯加速度の算出のステップを詳細に述べる。
図１７の▲３▼から次の行程でステップが進む。
・偏芯算出を開始する（Ｓ１９）。
・１４４００ラインの内周記録エッジデータをｓｉｎ曲線で近似補間計算を実施する。局所欠陥、アドレスマーク等の影響補正を行う。
・１４４００ラインの外周記録エッジデータをｓｉｎ曲線で近似補間計算を実施する。局所欠陥、アドレスマーク等の影響補正を行う（Ｓ２０）。
・１４４００ライン内周記録エッジデータの最大値（ＰＰ値）をサーチして、内周＋ＰＰ値としてストアする（Ｓ２１）。
・１４４００ライン内周記録エッジデータの最小値（ＰＰ値）をサーチして、内周−ＰＰ値としてストアする（Ｓ２２）。
・（内周＋ＰＰ値）−（内周−ＰＰ値）／２＝内側偏芯量の演算をする（Ｓ２３）。
・１４４００ライン外周記録エッジデータの最大値（ＰＰ値）をサーチして、外周＋ＰＰ値としてストアする（Ｓ２４）。
・１４４００ライン外周記録エッジデータの最小値（ＰＰ値）をサーチして、外周−ＰＰ値としてストアする（Ｓ２５）。
・（外周＋ＰＰ値）−（外周−ＰＰ値）／２＝外周偏芯量の演算をする（Ｓ２６）。
・（内周偏芯量＋外周偏芯量）／２＝ワーク偏芯量の演算をする（Ｓ２７）。
・偏芯量（距離）データを２階微分して偏芯加速度を算出する（Ｓ２８）。
・内周記録エッジ、外周記録エッジデータより１周３６０°について、同様の演算、算出をし、必要に応じて、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ２９）。
・偏芯算出を終了する（Ｓ３０）。
・この後▲４▼へ進む。
図１９を用いて、図１５で示した＃４のオプチカルチルト角の算出のステップを詳細に述べる。図１８の▲４▼から次の行程でステップが進む。
・オプチカルチルト角の算出を開始する（Ｓ３１）。
・処理カウンタ＝０とする（Ｓ３２）。
・全周１４４００ラインのデータの内、８ラインを平均化し１ラインとして抽出する（Ｓ３３）。
・第５の受光素子ＰＳＤのデータ、１ライン２５６点のｄｘ（ｄｙ）データから焦点距離ｆより、β角、α角（オプチカルチルト角）を算出する（Ｓ３４）。処理カウンタ＋１する（Ｓ３５）。
・処理カウンタ＝１８００に達した場合は、次に進む（Ｓ３６）。処理カウンタ＝１８００に達しない場合は、達するまで上記操作を繰り返す。
・β角、α角（オプチカルチルト角）の全データを必要に応じて、周方向、径方向で、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ３７）。
・オプチカルチルト角の算出を終了する（Ｓ３８）。
・この後▲５▼へ進む。
ここで、８ラインの平均化とは、全週１４４００分割の１／８を意味する。
図２０を用いて、図１５で示した＃５の面振れ量／面ぶれ加速度の算出のステップを詳細に述べる。
図１９の▲５▼から次の行程でステップが進む。
・面振れ量／加速度の算出を開始する（Ｓ３９）。
・まず、最初に半径方向の処理を行う。処理カウンタ＝０にセットする（Ｓ４０）。
・オプチカルチルト角α１ライン２５６データから、Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαで、各検査点の高さ変位を計算する（Ｓ４１）。
・オプチカルチルト角αにつき、１ライン２５６データから、α角度データを、１階微分して半径方向面振れ加速度を計算する（Ｓ４２）。
・径方向の累積高さ変位（径方向面振れ量）を計算する（Ｓ４３）。
・処理カウンタを＋１する（Ｓ４４）。
・処理カウンタ＝１８００に達しない場合は、達するまで上記操作を繰り返す（Ｓ４５）。・処理カウンタ＝１８００に達した場合は、次に進む。半径方向の全データを必要に応じて、半径方向任意位置を、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ４６）。
次に、周方向の処理を行う。
・処理カウンタ＝０にセットする（Ｓ４７）。
・オプチカルチルト角α、同位置周方向１８００データから、Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαで、各検査点の高さ変位を計算する（Ｓ４８）。
・オプチカルチルト角α、同位置周方向１８００データから、α角度データを、１階微分して周方向面振れ加速度計算する（Ｓ４９）。
・周方向の累積高さ変位（周方向面振れ量）を計算する（Ｓ５０）。
・処理カウンタを＋１する（Ｓ５１）。
・処理カウンタ＝２５６に達しない場合は、達するまで上記操作を繰り返す。処理カウンタ＝２５６に達した場合は、次に進む（Ｓ５２）。
・周方向の全データを、必要に応じて周方向任意位置を、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ５３）。面振れ量／加速度の算出を終了する（Ｓ５４）。
・この後▲６▼へ進む。
図２１を用いて、図１５で示した＃６の反射率と外観画像展開／外観欠陥検査のステップを詳細に述べる。
図２０の▲６▼から次の行程でステップが進む。
・反射率／画像展開／欠陥検査を開始する（Ｓ５５）。
まず、反射率の計測をする。
・第１の受光素子ＰＤ１で取得した、半径方向２０４８点データを、周１４４００ラインに２次元展開し、０次光外観グレイイメージ画像とする（Ｓ５６）。
・第２の受光素子ＰＤ２で取得した、半径方向２０４８点データを、周１４４００ラインに２次元展開し、１次光外観グレイイメージ画像とする（Ｓ５７）。
・第３の受光素子ＰＤ３で取得した、半径方向２５６点データを、周１４４００ラインに２次元展開し、レーザー出力の対応データとする（Ｓ５８）。
・前記Ｓ４７の２次元展開データを、周方向８点加算し、８×８平均化データとし、２５６点×１８００点平面それぞれの位置における、レーザー出力データをｐ０とする（Ｓ５９）。
・前記Ｓ４５及びＳ４６の２次元展開データを、半径方向８点、周方向８点加算し、８×８平均化データとし、２５６点×１８００点平面それぞれの位置における、データをｐ１、ｐ２とする（Ｓ６０）。
・２５６×１８００各点の反射率を計算する。
・反射率＝ｎ１・ｐ１／ｐ０＋ｎ２・ｐ２／ｐ０＋ｎ３を計算する（Ｓ６１）。ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、光ディスク材質や、光学系の持つ固有の定数である。
次に，外観欠陥の検査をする。
・２次元展開した０次光外観グレイイメージ画像の中の、閾値を下回った場所を検索２値画像化し、粒子の集合処理を実施する（Ｓ６２）。
・２次元展開した１次光外観グレイイメージ画像の中の、閾値を下回った場所を検索２値画像化し、粒子の集合処理を実施する（Ｓ６３）。
・０次光２値画像の中の、粒子の集合（欠陥の面積）が、設定値を超えた場合、外観欠陥があると判定する（Ｓ６４）。
・欠陥面積が設定値を超えない場合は、欠陥なしと判断し、再度Ｓ５４に戻る。欠陥面積が設定値を超えた場合は、欠陥ありと判断する（Ｓ６５）。
・発見された０次光内の、欠陥位置と、１次光２値画像の中の欠陥位置の、半径方向（スキャン方向）を比較し、その位置による時間差を計算比較し、０次光で発見された欠陥の、深さ位置を判定し、分類する（Ｓ６６）。
・反射率／画像展開／欠陥検査を終了する（Ｓ６７）。この後▲７▼へ進む。
ここで、光ディスク表面の反射率は、２０４８×１４４００の２次元データを８×８平均データとして計算しなおして、２５６×１８００の２次元データとして表現している。
図２２を用いて、図１５で示した＃７の結果の判定のステップを詳細に述べる。
図２１の▲７▼から次の行程でステップが進む。
・結果判定を開始する（Ｓ６８）。
・偏芯量が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ６９）。
・偏芯量が設定値を超えた場合は、偏芯欠陥ありの報告をする（Ｓ７０）。
・偏芯量が設定値を超えない場合は、次に進む。
・オプチカルチルト角αが設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７１）。
・オプチカルチルト角αが設定値を超えた場合は、チルト欠陥ありの報告をする（Ｓ７２）。
・オプチカルチルト角αが設定値を超えない場合は、次に進む。
・半径方向又は周方向の面振れ量が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７３）。
・半径方向又は周方向の面振れ量が設定値を超えた場合は、面振れ欠陥ありの報告をする（Ｓ７４）。
・半径方向又は周方向の面振れ量が設定値を超えない場合は、次に進む。
・面振れ加速度が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７５）。
・面振れ加速度が設定値を超えた場合は、面振れ加速度欠陥ありの報告をする（Ｓ７６）。
・面振れ加速度が設定値を超えない場合は、次に進む。
・反射率が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７７）。
・反射率が設定値を超えた場合は、反射率欠陥ありの報告をする（Ｓ７８）。
・反射率、設定値を超えない場合は、次に進む。
・外観欠陥が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７９）。
・外観欠陥が設定値を超えた場合は、外観欠陥ありの報告をし、欠陥の大きさ、位置、欠陥の深さ、欠陥の分類をする（Ｓ８０）。結果判定を終了する（Ｓ８１）。
（実施例）
次に、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いた光ディスク検査装置の一実施例を図１２を参照して説明する。本実施例では、検査分解能を考慮し、レーザースポット光は、φ５０μｍとし、欠陥検出能力を約φ１／４の、１５μｍ程度にした。
高速性能を発揮するため、スキャナーミラー１３には、半導体方式共振型１次元スキャナーミラーを搭載し、ふれ角±最大２０°を１６Ｋｈｚ、６２．５μ秒で往復スキャンできるようにした。往復スキャンのため、１検査スキャンは、６２．５μ秒／２＝３１．３μ秒とした。
検査視野は、被検査物であるφ１２０ｍｍの光ディスクのミラー部を含めた５１．２ｍｍ幅を２０４８分解能、１ピクセル２５μｍと設定し、サンプリングレートは６５．５Ｍｈｚとした。
第５の受光素子ＰＳＤである２次元ポジションセンシティブディテクターによる、サンプリングレートは、６５．５Ｍｈｚ／１６＝４．１Ｍｈｚ、１２８分解能となった。周方向の分解能は、φ１２０ｍｍの光ディスクを、最外周で同様に２５μｍとし、０．０２５°刻み、１４４００分割に設定した。
また、スピンドル軸３１に、自動芯出し機構を搭載し、光ディスクの回転中心に対するセンタリングエラーを２μｍ以内となるようなスピンドル構造とした結果、下記のように１秒以内の高速タクトが実現できた。
・自動芯出し時間：０．１５秒
・スピンドル固定時間：０．１秒
・モーター加速時間：０．１秒
・実検査スキャン時間：０．４５秒
・モーター減速時間
自動芯出し解除及びスピンドル固定解除：０．１５秒
合計：０．９５秒≒１秒以内
このように、本実施例では、総合的な検査タクトタイムは、生産性向上を考慮し、全サーフェース全項目検査を１秒以内に終了することができた。
産業上の利用可能性
従来、別検査ステージで個別に行われていた個々の検査が、本発明の複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた検査装置を使用すれば、面振れ量Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｒｕｎ−ｏｕｔ、面振れ加速度Ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ、偏芯量Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ、偏芯加速度Ｒａｄｉａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ、などの機械特性や、オプティカルチルト角Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｌｔ、反射率Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ、外観検査では、内部異物（気泡、内部介在物）、記録層欠陥（ピンホール、傷、オイルシミ、成形異常）表面欠陥（表面傷、表面異物）などの光学特性の全項目を、一度の検査で複合的に検査できる。
また、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットは、高分解能、高精度、検査範囲も広く、再現性にも優れ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＣＤ等、サブストレートを含めて光ディスクの機械・光学特性、外観検査等の各項目を、高速に検査できる。
さらに、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットは、装置の光学系、機構系の構造が簡単であり、保守性にも優れ、高精度、高速であり、低価格な検査装置が構成できる。
そして、本発明の光ディスク検査装置は、光ディスクの製造工程のインライン全数検査、あるいは、光ディスクの評価試験までを高速で実施できる。
さらに、本発明の光ディスク検査装置は、高速、高分解能、高精度で、検査範囲も広く、再現性に優れ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＣＤ等の、Ｒ、Ｒ／Ｗ、ＲＡＭ等、サブストレートを含めて検査できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態としての、複合型オプティカルセンサーユニットの基本構成を示す概略図である。図２は、オプティカルチルト角及び面振れ量の検出光学系を図１により抜粋した概略図である。図３は、オプティカルチルト角検出光学系の原理を説明するための説明図である。図４は、表１に基づき算出した面振れ量Ｈを縦軸とし、検査点位置を横軸としてグラフ化したものである。図５は、本発明において偏芯量を計測する場合の光学系を図１より抽出した概略図である。図６は、光ディスク回転中心とトラック中心との偏芯量を計測する方法を示す概略図である。図７は、第２の受光素子での１次回折光の受光のオン／オフ位置を描いたグラフである。図８は、記録部エッジに存在する局所的な異常データを示す概略図である。図９は、存在欠陥の深さ位置の計測方法についての説明図である。図１０は、非検査領域（ＰＤ２非センス領域）を回避するために第４の受光素子ＰＤ４を設けた実施例である。図１１は、内部異物、記録層欠陥、表面欠陥の３分類に欠陥を区別する概略図である。図１２は、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いた光ディスク検査装置の一実施例である。図１３は、本発明の光ディスク検査装置の全体構成およびその装置における信号処理を示す一実施の形態である。図１４は、本発明の光ディスク検査装置に組み込まれた、偏芯量計測のための計測エッジセンサ回路の一実施の形態を示すブロック図である。図１５は、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローである。図１６は、図１５で示した＃１のデータのサンプリングの行程をステップの詳細である。図１７は、図１５で示した＃２の幅データからの全周記録エッジ（記録部位置）データを補正するステップの詳細である。図１８は、図１５で示した＃３の全周の内周／外周のエッジデータから径方向偏芯量／偏芯加速度の算出のステップの詳細である。図１９は、図１５で示した＃４のオプチカルチルト角の算出のステップの詳細である。図２０は、図１５で示した＃５の面振れ量／面ぶれ加速度の算出のステップの詳細である。図２１は、図１５で示した＃６の反射率と外観画像展開／外観欠陥検査のステップの詳細である。図２２は、図１５で示した＃７の結果の判定のステップの詳細である。
本発明は、回転板体等の被検査物の傾き（オプティカルチルト角）、面振れ、偏芯、欠陥、反射率等を高精度に検出する技術に関し、特に、ＣＤ（コンパクディスク）、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＭＯ等の同心円回折格子を有する媒体（以下、前記媒体を光ディスクという）のオプティカルチルト角、面振れ量、径方向偏芯量、外観欠陥、反射率等を検出するための複合型オプチカルセンサーユニットおよびそれを用いた検査装置に関する。
背景技術
光ディスク製造工程では、自重や、製造条件、特に、ＤＶＤレプリケーション張り合わせ工程で、光ディスクそのものが微妙に反っているものが多く、これらは光ディスクの面振れという欠陥となる。
また、光ディスクの回転中心とトラック中心とを一致させるよう設計されているが、実際には、ＤＶＤ張り合わせ行程や、トラック中心にメディアハブを位置決めして取り付けるチャッキング工程において、光ディスクの回転中心とトラック中心との間にずれ（偏芯）が発生する場合がある。
さらに、内部異物（気泡、内部介在物等）、記録層欠陥（ピンホール、傷、オイルシミ、成形異常等）、表面欠陥（表面傷、表面付着異物等）等も光ディスクに存在する場合がある。
従来、これらの欠陥は、光ディスク製品の品質を損なうから、インライン全数検査が行われていたが、１次元ＣＣＤカメラを使用して画像入力し欠陥処理を行い、機械・光学特性検査では、高精度な光ピックアップを使用した、オプチカルスタイラス法による計測、あるいは、レーザー変位計を組み合わせた検査が一般的であった。
これらの方法は、外観検査では、ＣＣＤカメラの動作速度に限界があり分解能が上がらない、機械・光学特性検査では、高精度の光ピックアップをセンサーとするため、構造は複雑で小型になりにくい、低速でインライン検査には不向き、高額となる等の問題も多く、レーザー変位計を組み合わせた、インラインの機械・光学特性検査では、タクトタイムの制限から、選択した数トラックの検査しか行えない等の問題があった。
更に、１次元カメラ、光ピックアップ、レーザー変位計それぞれを、省スペースを必要とする小型検査装置１台に、同時に組み込むことは、かなり困難であった。
また最近の、高密度記録のＤＶＤは、０．６ｍｍ厚のサブストレート張り合わせとなり、微細化したトラックピッチは０．７４μｍ、レーザースポットも１μｍ以下で、一段と高密度化が進行し、外観上の欠陥のみならず、機械的、光学的な諸条件の許容値、及び限界値は極めて小さい。
特に、書込／書換可能なＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗではなおさらである。
さらに、高速化が進む光ディスクに、サブミクロンの高精度高速で、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを安定にかけることは容易なことではなく、製品の精度維持が今まで以上に必要となり、光ディスク製造の、レプリカ作成工程、記録層形成、保護膜形成の、各工程に於いて、外観検査のみならず、機械・光学特性を加えた、全数検査が必要不可欠となり、特に多数台の検査装置の導入を必要とするインライン全数検査工程で、光ディスク全面の検査が１台の小型検査装置で複数の検査が高速に行えると同時に、保守性にも優れ、低価格であること等、効果的な生産性向上が行える検査装置の登場が近時要求されている。
本発明の課題は、これらの諸要求を実現するため、高速な複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた光ディスク検査装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の複合型オプティカルセンサーユニットは、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、同心円状回折格子を有する被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
を具備することを特徴とする。
この場合、レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーが、半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたものであることが望ましい。
また、レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーが、半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたものであり、同心円状回折格子を有する被検査物に対して、被検査物の半径方向にレーザー光を照射するものであることも好ましい。
本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
同心円状回折格子を有する被検査物を回転させるスピンドルモーターと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、前記スピンドルモーターにより回転中の前記被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
前記第５の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角を算出し、
該オプチカルチルト角を基に面振れ量を演算し、
前記第２の受光素子の検出信号を基に前記被検査物の偏心量を算出し、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の外観検査を行うことを特徴とする。
また、本発明の光ディスク検査装置は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
同心円状回折格子を有する被検査物を回転させるスピンドルモーターと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、前記スピンドルモーターにより回転中の前記被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
前記第５の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角を算出し、
該オプチカルチルト角を基に面振れ量を演算し、
前記第２の受光素子の検出信号を基に前記被検査物の偏心量を算出し、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の外観検査を行い、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の反射率を算出することを特徴とする。
この場合において、前記第２の受光素子の検出信号は、同心円状回折格子とミラー部との境界における、ｎ次回折光のオンオフ信号を含んだものであることが望ましい。
また、前記第１ビームスプリッターと前記第５の受光素子の間に第２ビームスプリッターを設け、前記被検査物から反射した０次回折光を前記第２ビームスプリッターを介して、前記第５の受光素子の代わりに第１の受光素子で受光して、前記第１の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の反射率を算出するようにしたものであることが好ましい。
更に、前記外観検査が、前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号との光量変化及び時間的ずれを比較することによって、欠陥の種類を分離検出するものであることも好ましく、
前記オプチカルチルト角、面振れ量、偏芯量、反射率、外観検査の結果を、それぞれの設定値とを比較し、前記被検査物が所定の規格値内であるか否かを判定することが望ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明の複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた光ディスク検査ユニットの実施の形態を詳細に説明する。
（複合型オプティカルセンサーユニットの基本構成と基本動作）
図１に、本発明の一実施形態としての、複合型オプティカルセンサーユニットの基本構成を示す。図１において、レーザー光源ＬＤ１から出たレーザー光は第３の受光素子ＰＤ３、例えばＰＤ（フォトディテクター；Ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）によって、常に光量を検査監視されながら、コリメートレンズ１１でコリメーション（平行光線束化）され、ピンホール１２を通過しスポット光となり、ミラー１３に照射する。
ここで、ミラー１３は、広アングルで高速に１次元のスキャンを繰り返すスキャナーに搭載されており、ミラー１３から反射したスポット状のレーザー光は、コリメートレンズ１４を通過すると平行の帯状光とされる。
そして、ビームスプリッター１５で反射されて進行方向を垂直方向（下方向）に変えられて、スピンドル軸３１により回転可能に支持された光ディスク１６表面に垂直に照射される。
被検査物である光ディスク１６は、最内周及び最外周に存在するミラー部１７を含む記録部１８が表面に存在する。
光ディスク１６の表面に形成された、複数ピットの同心円状回折格子トラックに入射したスポット状レーザー光は、反射の法則に従う正反射光の０次回折光と、回折の法則に従う高次回折光とに分かれる。この高次回折光は、回折格子の間隔・形状に依存する多数の１〜ｎ次回折光に分割される。
ここで、スキャナーとしては、入射光の反射方向を自在にコントロールすることができる光デバイスなどを用いることが好ましく、いわゆる半導体方式共振型１次元スキャナーなどが挙げられる。
半導体方式共振型１次元スキャナーは、シリコン基板上に形成された小型ミラー面を、またその周囲あるいは裏面にコイルパターンを形成し、シリコンの両腕（トーション・バー）を回転軸として所定の角度範囲内で振動できるようになっている。特定方向に磁界をかけながらコイルに電流を流すと、ローレンツ力による回転トルクが生じ、トーションバー（ねじれ軸）の復元力に釣り合う位置まで振動させることができる。半導体方式共振型１次元スキャナーの一例としては、例えば、日本信号（株）エコスキャン（商標）などがある。
光ディスク１６に垂直に照射された帯状平行レーザー光の０次回折光（正反射光）１９は、ビームスプリッター１５を通過し、コリメートレンズ２１に到達する。
コリメートレンズ２１からの帯状光の光量の約半分はビームスプリッタ２２を通過し、焦点距離ｆに配置した第５の受光素子ＰＳＤ、例えば２次元ＰＳＤ（２次元ポジションセンシティブディテクター；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）上に結像し、残りの約半分は、ビームスプリッタ２２で、垂直方向に９０°曲げられ、第１の受光素子ＰＤ（フォトディテクター）ＰＤ１に入射する。
２次元ＰＳＤは、２次元位置検出用の位置検出器であり、コリメートレンズ２１と共に一種のオートコリメーターを構成し、後記するように光ディスクのオプティカルチルト角を検査することに用いられる。
なお、２次元ＰＳＤは、平板状シリコンの表面にＰ層、裏面にＮ層、中間の１層から構成され、ＰＳＤに入射された光は光電変換されて光電流としてＰ層又はＮ層に付けられた電極から分割出力され、入射エネルギーとは無関係に、演算で光の入射位置を求めることができる。
なお、第１の受光素子ＰＤ１は、高速性能を保持するため、０次回折光（正反射光）の光量変位を、２次元ＰＳＤと共に検出できる補助手段として設けてあるもので、本発明においては必ずしも必須のものではない。
また、被検査物である光ディスク１６に垂直に照射された帯状平行レーザー光は光ディスク１６に形成された、ランド、グルーブで構成されるトラックによって、同心円状回折格子間隔ｄと、レーザー光波長λとの間でトラック中心から外周方向に向かう放線方向にｎ次回折光を、次の（１）式で示す角度αで発生させる。
ｎ次回折光のαは次の計算式で求められる。
α＝Ｓｉｎα＝（ｍ×λ）／ｄ・・・（１）
ここで、λ：レーザ光波長、ｄ：同心円状回折格子間隔、ｍ：ｎ次回折光次数である。
図１に示す１次回折光２３の例では、ｍ＝１であるので（１次回折光）、
α＝Ｓｉｎα＝λ／ｄ、となる。
したがって、正反射光と高次回折光（１次回折光）のなす角αは、レーザー光の同心円状回折格子への入射角には依存せず、レーザ光波長（λ）と同心円状回折格子間隔（ｄ）に依存する。
ただし、前記（１）式で、ｍが大きくなる（ｎの次数が増える）と、αの角度が大きくなって（９０°以上）、水平位置より下部になり、この場合は検査不能となる場合がある。
ｎ＝１の場合のαを、例えばＤＶＤの場合の例をとって示すと、半導体レーザー光の波長を６５０ｎｍ、トラックピッチｄを０．７４μｍの場合の例では、Ｓｉｎα（１次回折光）＝６５０／０．７４≒６１．４５°となる。
この様に、１次回折光は決められた角度αで反射されるので、１次回折光を受光する２次元ＰＳＤを、その角度方向に設置しておけば受光できる。
図１に示す実施の形態においては、ｎ次回折光を１次回折光２３とし、コリメートレンズ２４を通過させ、第２の受光素子ＰＤ２、例えばＰＤ（フォトディテクター）に受光させるような構成として示している。
なお、本発明においては、ｎ次回折光を１次回折光に限定する必要はなく、上記（１）式から計算される角度αから適宜なｎ次回折光を用いればよい。
なお、被検査物である光ディスク１６は、ミラー部１７を含む記録部全面を検査するために、一回転させる必要がある。
光ディスク１６を一回転させることにより、半導体方式共振型１次元スキャナーミラー１３によって形成された、光学系により作られた帯状光によって、ミラー部１７を含む記録部１８全面を高速にスキャンさせることができる。
なお、上記帯状光のスキャンは、ガルバノミラーや、ポリゴンミミラーなどでも実現できるが、小型軽量で高速性能を維持するためには、半導体方式共振型１次元スキャナーミラーを用いることが好ましい。
（オプティカルチルト角（＝傾き）及び面振れ量）
次に、オプティカルチルト角と面振れ量の検出について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、オプティカルチルト角及び面振れ量の検出光学系を図１により抜粋して模式的に示したものである。図３は、オプティカルチルト角検出光学系の原理を説明するための説明図である。
図２及び図３において、０次回折光（正反射光）１９を第５の受光素子ＰＳＤにより検出することで、オプティカルチルト角と面振れ量を検査することができる。
図３に示すように、光ディスク１６がスピンドル軸（ディスク回転軸）３１に対して傾きα角をもってセットされている場合、スピンドル軸３１を回転させることで、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤ受光面上で０次回折光１９は２α・ｆの半径で円を描く。ここでｆはコリメートレンズの焦点距離であり、αは光ディスク１６の微小傾き角であるとする。
この時、０次回折光１９のスポットの変位による第５の受光素子ＰＳＤから出力するＸ方向だけの変位信号（傾き変位信号）は、トラックからの偏芯のない理想的な同心円状格子であればきれいな正弦波となる。
また、スピンドル軸３１に対して光ディスク１６に微小傾きαがある場合、第５の受光素子ＰＳＤ上では、２α（＝β角）の傾きに対する変位になる。この場合、第５の受光素子ＰＳＤ上のＸ方向だけの変位信号は、正弦波となり、その角度変位振幅の１／２がスピンドル軸３１と光ディスク１６の傾き量（＝オプティカルチルト角）として検出できる。
しかし、上記のオプティカルチルト角の検査においては、光ディスクの傾きだけでなく、光ディスクそれ自体に反りやうねり等がある場合も面振れ変位として、前記のオプティカルチルト角に重ね合わされて検出されることとなる。
一般的に第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号は、光ディスクのオプティカルチルト角と面振れ変位量を併せて含んでいるので、オプティカルチルト角成分と面振れ変位信号成分に分離する。
すなわち、第５の受光素子ＰＳＤの出力信号は一般に正弦波のオプティカルチルト角信号成分の上に高周波の面振れ変位信号成分が加わった形態のものであるので、例えば第５の受光素子ＰＳＤの出力信号をバンドパスフィルタを通すことによって、傾き変位信号成分と面振れ変位信号成分とに分離することが可能となる。
また、第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号には、スピンドル軸３１自体の傾き量を含むため、これらスピンドル軸自体の変位量をあらかじめ別手法で計測し、実際の計測データから差し引いて信号分離を行うことで、光ディスクのオプティカルチルト角、面振れ量のそれぞれの変位量を検査することが可能となる。この時、第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号の直線性をよくするため、第５の受光素子ＰＳＤの受光量が一定となるよう、半導体レーザー光源ＬＤ１の出力をフィードバック制御することが好ましい（図２参照）。
（オプティカルチルト角αの算出）
次に、第５の受光素子ＰＳＤからの出力信号から具体的にオプティカルチルト角αを算出する方法を説明する。
オプティカルチルト角αの検出には、０次回折光１９を、第５の受光素子ＰＳＤで受光することによって、入射角／反射角の距離を計算し光ディスクの傾き＝オプティカルチルト角αを、図３に示すようにして算出することができる。
すなわち、図３において、第５の受光素子ＰＳＤ受光面上でのＸ軸方向の距離ｄｘ（Ｙ軸方向の距離はｄｙ）を第５の受光素子ＰＳＤで検査できることから、α＝ｄｘ／２ｆでオプティカルチルト角αを算出する。
（面振れ量Ｈの算出）
次に、表１及び図４を用いて面振れ量Ｈの算出方法を説明する。
表１は、オプティカルチルト角αを６点検査して各検査点における検出角度をα１〜α６として、その場合の各検査点における高さ、累積高さ変位（面振れ量）を算出する方法の一実施形態を示したものである。
この方法を詳しく説明すると、まず、光ディスクを１周回転させて、円周方向に一定間隔（Δｃ）毎にオプティカルチルト角（α１、α２、α３・・・）を検査し、検査ポイント間隔（＝Δｃ）毎に各検査ポイントでのオプティカルチルト角αの変位量Δｈ（＝Δｃｔａｎα）を計算し、これらの変位量Δｈを累積加算することにより、各検査ポイントでの面振れ量を、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３・・・として算出し、図４の面振れ変位量曲線Ｌ１を描くことができる。
なお、図４に示す面振れ変位量曲線Ｌ１は、面振れ量Ｈは計測開始点を基準としている。
面振れ量は、半径方向の面振れ量と円周方向の面振れ量と両方向で算出する。すなわち、光ディスクのトラック間の相互の位置関係、すなわち半径方向の面振れ量と、
光ディスクのトラックの周方向面振れ量とを、
前述した算出式
Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαにもとづいてそれぞれ算出し図４に示す面振れ変位量曲線を描く。
この面振れ量は絶対値を計測する必要はなく、相対的基準点を、例えば、「光ディスククランプエリアの最外周」とすることが計算上の都合から好ましい。
また、面ぶれの加速度を求める場合には、オプティカルチルト角（角度データ）を、１階微分することで算出できる。
（偏芯量の計測）
次に、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いて、光ディスクの偏芯量を計測する場合を説明する。
ここで、偏芯量とは光ディスクの回転中心とトラック中心とのずれ量をいう。光ディスクは、回転中心とトラック中心とを一致させるように設計されてはいるが、実際にはトラック中心にメディアハブを位置決めして取り付けるチャッキング工程において、光ディスクの回転中心との間にずれ（偏芯）が発生することがある。また、そのメディアハブ自信が光ディスクトラック中心に対してずれてて取り付けられていることもある。これらの不具合は、光ディスクの偏芯になって現れる。
本発明では、光ディスクの偏芯量は、光ディスクの最内周位置の把握、最外周位置の把握、記録部の幅の計測をすることによって算出する。
図５は、本発明において偏芯量を計測する場合の光学系を図１より抽出したものである。
図５において、レーザー光源ＬＤ１から出たレーザー光は、コリメートレンズ１１で平行光となりピンホール１２を通過し、スポット光となる。
半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたミラー１３は、広アングルで、高速に１次元のスキャンを繰り返しており、このミラー１３に対し、ピンホール１２を通過したスポット状の平行レーザー光を照射し、コリメートレンズ１４を通過し、１次元形態の帯状平行光となり、ビームスプリッター１５を介して９０°曲げられ、１／４波長板２５で円偏波となり、被検査物である光ディスク１６表面のミラー部１７を含む記録部に対して回転中心からの放線状に重なるよう光ディスク表面に垂直に照射する。
光ディスクに入射した、レーザー光は、０次回折光と、回折格子であるトラックの間隔・形状に依存する多数のｎ次回折光に分離される。本実施の形態では、ｎ次回折光のうち、１次回折光の光量変位を第２の受光素子ＰＤ２により全て受光検出できるように光学系を構成してある。
なお、受光検出するｎ次回折光としては、必ずしも１次回折光である必要はなく、装置仕様により２次、３次などの回折光を採用することもできる。
同心円状回折格子が形成されている光ディスクの記録部１８においては、第２の受光素子ＰＤ２に１次回折光が受光されるが、回折格子が形成されていない光ディスクのミラー部１７では、回折現象は発生しないので１次回折光は第２の受光素子ＰＤ２に受光されることはない。
この第２の受光素子ＰＤ２で、光ディスクのトラック（記録部）の最内周位置、及び、最外周位置における１次回折光の受光のオン／オフを検出することにより、光ディスクのトラック最内周位置の把握、最外周位置の把握、更に記録部の幅の計測を行うことができる。
すなわち、光ディスクのトラック（記録部）形成は、極めて精密であるので、本発明では光ディスクのトラック最内周位置、最外周位置をスケール基準に採用し、トラックの最内周位置、最外周位置を知ることにより、スピンドル回転中心と、トラック中心とのずれ（偏芯量）を計測することができる。
また、記録部の幅は一定であるので、この幅の計測値が所定値と違っていれば、記録部のエッジの汚れや、記録部に傷が存在することが推定される。
あるいは、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＭＯに見られる、アドレスマーク（長方形状のマークが存在する部分や、ミラー部など回折は起こらない部分）と推定でき、この部分からのデータを採用しないようにする。
（偏芯量検査）
次に、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いて、光ディスクの同心円状回折格子（トラック）の中心が、スピンドル軸からどのくらい偏芯しているかを検査する方法を説明する。本実施の形態では、ｎ次回折光のうち、１次回折光の例を用いて、スピンドル軸３１からの偏芯による回折光のオンオフをフォトディテクターで計測する。
すなわち、図７に示すように、光ディスクを１周させて、第２の受光素子ＰＤ２での１次回折光の受光のオン／オフ位置を検出することにより、偏芯があることによって、Ｓｉｎカーブとなって観測される。すなわち、オンの位置をプロットしたものが記録部最内周位置データＮＬで示す偏芯量Ｓｉｎカーブで、オフの位置をプロットしたものが記録部最外周位置データＧＬで示す偏芯量ＳｉｎカーブＧＬである。
いずれかの偏芯量Ｓｉｎカーブをみれば、被検査物の光ディスク偏芯量が算出される。
この偏芯量Ｓｉｎカーブ上の＋ＰＰ値が、半径方向に出っ張るスピンドル軸３１との最大偏芯値となる。すなわち、記録部幅の最大計測位置（＋ＰＰ）が、最大の偏芯量計測位置となるので、この記録部幅の最大計測位置位置（＋ＰＰ）を把握することで、光ディスク１周分の位置の計測補正を行うことができる。具体的な演算は次のように行う。
すなわち、図７に示す＋ＰＰ値が、記録部最外周の最大半径長さとなるので、偏芯量が全くなかったと想定した場合の無偏芯位置は、平均値となり、波形は全くの水平となる。
光ディスクの記録部１８の幅を連続的に検出することにより、記録幅に対し限度を超えて幅が広い場合や狭い場合には、図８の上部に示すように、記録部エッジに存在する何らかの局所的な異常データ（例えば、局所異物の混入、欠陥、アドレスマーク）とみなしこのデーターは採用しない。
更に、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＭＯ等で見られる、アドレスマーク部（ミラー部と同等の特性を有する部分）では、回折が発生しないため、記録部内に多数のアドレスマークが存在しても、正確に偏芯量が計測できるように、記録部最内周最外周位置以外のアドレスマーク（記録部内に存在する）を図６に示すように、非検査エリアに設定した上で、記録部幅を連続的に計測、比較、補正することで、より正確に回転中心とトラック中心との偏芯量を計測することが可能となる。
尚、計測された偏芯データを２階微分することにより偏芯加速度を算出できる。
（外観上の欠陥検査）
次に、光ディスクの、ミラー部を含む記録部全面に存在する外観上の欠陥検査について説明する。外観上の欠陥とは、光ディスクに存在する内部異物（気泡、内部介在物等）、記録層欠陥（ピンホール、傷、オイルシミ、成形異常等）、表面欠陥（表面傷、表面付着異物等）等をいう。本発明においては、レーザー光よる検査部全面スキャンを行い、そのときの、０次回折光（正反射光）及びｎ次回折光両者の光量変化、時間的ずれを比較することで、上記欠陥を分離検出できる。
これらの各項目を検査し、欠陥の存在やその種類を把握するには、次のようにして行う。光ディスクに外観上の欠陥を有する場合、０次回折光である正反射光、あるいはｎ次回折光が、欠陥の存在によって著しく減光され、光量変化となって現れる。
本発明では、この光量変化を、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１，第２の受光素子ＰＤ２を用いて検出し、その位置、時間的ずれ量を分析することで、外観欠陥の有無、形状、その位置、分類を行うことができる。
（外観欠陥の深さ計測）
まず、図９を用いて存在欠陥の深さ位置の計測方法について説明する。
光ディスク１６に外観上の欠陥を有する場合、０次回折光の正反射光、あるいはｎ次回折光が、欠陥によって著しく減光し、光量変化となって現れる。
この場合、０次回折光の正反射光及びｎ次回折光の、両者の光量変化の時間的同時性を把握することにより欠陥の深さ位置を把握できる。すなわち、レーザー光のスキャン位置による時間差（時間的ずれ）を観測することによって、欠陥が存在する深さ位置を特定することが可能となる。
この点を図９を用いてさらに詳細に説明する。
欠陥が光ディスク１６に存在しない場合（▲１▼、▲６▼の位置の例）では、レーザー光は、光ディスク反射面から反射され、０次回折光側とｎ次回折光側の、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１、及び第２の受光素子ＰＤ２の全てに、定量の光量が受光され、光ディスク１６は無欠陥状態であることが確認できる。
一方、光ディスク１６に欠陥が存在する場合（▲２▼の位置の例）では、０次回折光の反射光は反射が起こり、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１には、無欠陥時と同等の定量の光量が受光されるが、１次回折光側は内部異物１０１に光路を遮られ第２の受光素子ＰＤ２は減光され、光ディスク１６に欠陥があることが確認できる。
さらに、光ディスク１６に別の形態の欠陥が存在する場合（▲３▼の位置の例）にレーザー光を照射すると、内部異物１０１，１０２に、入射光が遮られ、第５の受光素子、第１の受光素子ＰＤ１、及び第２の受光素子ＰＤ２の全てが減光される。
すなわち、▲１▼と▲２▼の間の時間差Ｌ１を計測すれば、光ディスクの反射面からの高さ距離Ｌ１’を演算することができる。
また、光ディスク１６に別の形態の欠陥が存在する場合（▲４▼の位置の例）においても、０次回折光の反射光は反射がおこり、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１には、光ディスク１６が無欠陥である場合と同等の定量の光量が受光されるが、１次回折光側は内部異物１０２に光路を遮られ第２の受光素子ＰＤ２は減光され、同様に、光ディスク１６に欠陥があることが確認できる。
さらに、光ディスク１６に別の形態の欠陥が存在する場合（▲５▼の位置の例）にレーザー光が達すると、内部異物１０１に入射光が遮られ、第５の受光素子ＰＳＤ、第１の受光素子ＰＤ１、及び第２の受光素子ＰＤ２の全部が減光される。すなわち、▲４▼と▲５▼の間の時間差Ｌ２を計測すれば、光ディスクの反射面からの高さ距離Ｌ２’を演算することができる。
このように０次回折光の正反射光と、ｎ次回折光を組み合わせれば、回折光が発生する光ディスクの記録部の欠陥検出において、欠陥存在の有無のみならず、欠陥の存在する深さ位置の特定が可能となる。
なお、図１０に示すように、第２の受光素子ＰＤ２側のセンサのみでは、欠陥の深さ検出における、非検査領域（ＰＤ２非センス領域）ができてしまうので、この問題を解決するために、つぎのような第４の受光素子ＰＤ４を設けることも好ましい。
この非検査領域は、最内周から始まる微細な部分であるが、この部位を無視せず、正確に記録部全般の欠陥深さ位置の特定を行う場合では、図１０に示したように、最内径補助用センサとなる第４の受光素子ＰＤ４とコリメートレンズ５を用意し、本発明の複合オプティカルセンサーユニットに組み合わせて用いることにより、全ての記録部の外観欠陥検査及び欠陥深さ位置の特定が可能となる。
上記第４の受光素子ＰＤ４での受光は、光ディスクの平面に垂直、直角に入射されたレーザー光は、０次回折光の正反射光と、ｎ次回折光となって、反射膜より反射されるが、ｎ次回折光は、光ディスクの半径の外方向だけでなく、トラック中心方向にも、同一条件で反射される、という性質を利用するものである。
（外観上の欠陥の検出と計測）
欠陥種類の分類や形状の特徴等を把握するには、レーザー光よって被検査物の全面スキャンを行い、そのときの０次回折光における正反射光の光量変化を微細に捕らえて映像化し、その大きさ、光量変化の特徴分析、形状の特徴等から、欠陥を抽出分類することができる。
併せて、欠陥の存在状況を把握するには、先に述べたｎ次回折光における、光量変化を微細に捕らえ、映像化し、比較検討し、時間的ずれを計測することで可能となる。
本発明の実施の形態では、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤが現状では低速なため、第１の受光素子ＰＤ１を、高速性能を維持発揮するため０次回折光、正反射光の光量変化を第５の受光素子である２次元ＰＳＤと共に検出できる手段としたが、将来２次元ポジションセンシティブディテクターＰＳＤが１００Ｍｈｚ以上のサンプルが可能となれば、フォトディテクターＰＤ１の補助手段は特に必要ではなくなる。
（欠陥種類の分類）
第１の受光素子ＰＤ１、第５の受光素子ＰＳＤ及び第２の受光素子ＰＤ２によって回折光の減光を捕らえ、映像化後、欠陥と判断された場合、その欠陥の深さ位置から、
図１１に示すように、欠陥は、内部異物、記録層欠陥、表面欠陥の３分類に大別することができる。
すなわち、光ディスクの厚みをＬとしたとき、算出した欠陥深さＬｎがＬｎ≒０は記録層欠陥であると判断し、Ｌｎ≠０及びＬｎ≠Ｌは内部欠陥であると判断し、
Ｌｎ≒Ｌは表面欠陥と判断し分類することができる。上記のように欠陥を３種類に分類した後、得られた画像情報の特徴から、欠陥種類を特定する。この欠陥種類の特定により、光ディスクの生産行程における、欠陥発生の主たる原因追及が可能となる。
さらに、欠陥を詳細区分するには、得られた画像情報から、あらかじめ調査・登録してある欠陥データベースの特徴と比較判断することで実施することができる。
表２に、欠陥の種類を分類し、まとめて示す。
次に、０次回折光（正反射光）及び／又はｎ次回折光の光量の微細な変化を連続的に計測することにより、光ディスクの、ミラー部を含む、記録部全面の反射率を検査することができる。
図１において、半導体レーザー光源ＬＤ１から出たレーザー光は、半導体レーザー光量モニターである第３の受光素子ＰＤ３で、光量強度がモニターされる。前記光量強度のモニターは、半導体レーザーダイオードにはレーザー出力強度を検査するために内部にフォトディテクターを組み込んだものがあるので、これを使用することができる。あるいは、レーザーダイオード内部ではなく、外部に設置した、別のフォトディテクターを使用してもよい。
本発明の実施の形態では、０次回折光は、第１の受光素子ＰＤ１であるフォトディテクター、あるいは第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤによって光量強度を検査し、ｎ次回折光は、第２の受光素子ＰＤ２であるフォトディテクターによって光量強度を検査している。
本発明の実施の形態において光ディスクの反射率ｒは次の（２）式を用いて演算できる。
ｒ＝ｎ１・ｐ１／ｐ０＋ｎ２・ｐ２／ｐ０＋ｎ３・・・（２）
ここで、ｐ１は０次回折光の検査強度、ｐ２はｎ次回折光の検査強度、ｐ０はレーザー出力強度、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、光ディスクの材質や、光学系の持つ固有の定数である。このように、０次回折光、ｎ次反射光を含めた光ディスクのトータル的な反射率を計測することができる。
なお、２次元ポジションセンシティブディテクターにおいても光量を検査できるが、現時点ではサンプリング速度は１００ｋｈｚ程度しかなく、決して高速ではない。
これに比べ、フォトディテクターは極めて高速で１００Ｍｈｚ以上のサンプリングが可能で高速性能を発揮することができる。このため補助手段として設置することは極めて有効である。
しかし、低速サンプリングで良い場合では、第１の受光素子ＰＤ１であるフォトディテクターの設置は必須ではなく、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤのみの設置で光量検査はできるので、外観検査の全ての項目の実施が可能である。
なお、将来２次元ポジションセンシティブディテクターが１００Ｍｈｚ以上のサンプルが可能となれば、同様に第１の受光素子ＰＤ１であるフォトディテクターの設置は必須ではなくなる。
（光ディスク検査装置）
本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを組み込んだ、光ディスク検査装置について説明する。図１３は、本発明の光ディスク検査装置の全体構成およびその装置における信号処理を示す一実施の形態を示す。
（バッファードＡ／Ｄコンバーター）
図１３に示す複合型オプティカルセンサーユニットＡは、図１において示した複合型オプティカルセンサーユニットの主要構成部分に相当する。
図１３において、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１には、第５の受光素子ＰＳＤである２次元ＰＳＤからの、受光レーザースポットのＸ位置データー、Ｙ位置データ、受光量データー、及び、半導体レーザー光源ＬＤ１に組み込まれた、半導体レーザー光源ＬＤ１自身の光量をモニターする半導体レーザー光量モニターＰＤ３の受光量データーが入力される。
また、本実施の形態では、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、特に高速性を必要としない、各センサーのアナログ入力をおこなうために設置されており、クロック４．１Ｍｈｚ、１スキャン１２８サンプルを実施するため、６４Ｍｂｙｔｅのデーターバッファーを有する。
さらに、本実施の形態では、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、サンプリング同期を取るために、スキャナー制御回路からの６５．５Ｍｈｚのクロックを、１／１６分周して４．１Ｍｈｚクロックを生成する。
そして、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、サンプリングされた第５の受光素子ＰＳＤからの受光光量のデーターを平均化し、一定受光光量となるようレーザー制御回路５３を経由して、半導体レーザー光源ＬＤ１の光量出力をフィードバック制御される。
なお、バッファードＡ／Ｄコンバーター５１は、制御ＣＰＵ６０の負荷を軽減するために、バッファード方式とし、最高１０Ｍｈｚサンプルまで動作できる能力を持つことが好ましい。
（高速バッファードＡ／Ｄコンバーター）
第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２からの光量データは、高速バッファードＡ／Ｄコンバーター５２にアナログ入力される。
本実施の形態では、高速バッファードＡ／Ｄコンバーター５２は、外観検査に用いるために、サンプリングレートは、６５．５Ｍｈｚとし、１スキャン２０４８サンプルのデーターを内蔵された６４Ｍｂｙｔｅのバッファーを有することが望ましい。
また、本実施の形態では、高速バッファードＡ／Ｄコンバーター５２は、サンプリング同期を取るため、スキャナー制御回路５７から６５．５Ｍｈｚのクロックを使用することが望ましく、制御ＣＰＵ６０の負荷を軽減するために、バッファード方式とし、最高１００Ｍｈｚサンプルまで動作できる能力を持つことが好ましい。
（レーザー出力制御）
半導体レーザーＬＤ１には、５ｍＷ程度の出力が可能な、出力監視のための半導体レーザー光量モニターＰＤ３が組み込まれた物を採用することが好ましい。本実施の形態では、検査対象の光ディスクによって、トラックピッチが異なるため、１次回折光の受光場所（角度）が調整できるような機構構造とし、合わせて半導体レーザー光源ＬＤ１のレーザーダイオード自体を交換できる構造とすることが好ましい。
また、２次元ＰＳＤのリニアリティーをよくするため、２次元ＰＳＤ上で受光量が一定となるようにフィードバック制御を行うことを目的に、レーザー制御回路５３を設けることも好ましい。
なお、本実施の形態では、半導体レーザーＬＤ１のレーザーダイオード自体に組み込まれた、半導体レーザー光量モニターＰＤ３の光量データーは、光ディスクの反射率検査時に、半導体レーザーＬＤ１のレーザー光出力を直接検査し、半導体レーザーＬＤ１が劣化等で、出力異常を発生した場合の監視も同時に実施できるような構成になっている。
（プロセスコントローラー）
本実施の形態においては、プロセスコントローラー５４は、半導体共振型１次元スキャナーミラー１３のスキャナー制御回路５７との信号のやり取り、自動芯出し機構が付いたスピンドル軸３１のセンタリング制御（芯出し開始／解除、自動芯出し制御回路との信号のやり取り）等の役割を有する。
更に、本検査装置全体の、制御や動作中のステータスを監視し、外部に設置したハンドリング用ロボットに制御信号を出力する役割も有する。
（サーボモーターコントローラー）
本実施の形態においては、サーボモーターコントローラー５９は、スピンドルモーター５５の回転制御を実施する（モータードライバー）。
また、スピンドルモーター５５に取り付けた、エンコーダーからのパルスを読みとり、回転角の位置の監視を同時に行う（エンコーダー制御回路５６）。
（半導体共振型ミラーの制御）
本実施の形態においては、スキャナー制御回路５７は、周囲温度等で共振周波数が微動しても自動的に追従し、振幅幅も検出し、振幅幅を一定に保つフィードバック制御を実施し、均等化クロック生成回路５８ではスキャン領域を等間隔に分割するスイープ信号を含む基本周波数６５．５Ｍｈｚを発生する。
又、スキャナー制御回路５７では、Ａ／Ｄコンバータサンプリングクロックとして、
均等化クロック生成回路５８からの６５．５Ｍｈｚを送出し、この４倍の２６２Ｍｈｚのクロックを内部クロックとして生成し、偏芯量計測のための基本クロックとして使用する。
（システム制御ＣＰＵ）
本実施の形態においては、システム制御ＣＰＵ６０は、光ディスク検査装置全体を制御し、プログラムの保持、データーの保存のためのハードディスクドライブＨＤＤ、プログラム設定のためのＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤＤ、ホストＣＰＵとの接続のためのネットコントローラー等を備えている。
運転のための、コンソールとして、ＣＲＴディスプレイ装置、欠陥の報告のためにプリンター装置も付属させることが好ましい。
（偏芯量計測のハードウエア）
図１４は、本発明の光ディスク検査装置に組み込まれた、偏芯量計測のための計測エッジセンサ回路の一実施の形態を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態では、偏芯量計測の精度を上げるために、ハードウエアで回路を構成している。
図１４において、スキャン位置カウンタ６１は、ミラー１３（図１参照）のスキャン原点でリセットされた後、６５．５Ｍｈｚの４倍の２６２Ｍｈｚで駆動される１２ビットの高速カウンタに設定される。
また、マスク生成回路６２は、スキャン位置カウンタ６１の、内側記録エッジ及び外側記録エッジ検出を行う検出開始位置の設定、及び、その検出幅を設定する。
ここで、内側記録エッジ及び外側記録エッジの検出を行う検出開始位置の設定、及び、その検出幅を設定する理由は、下記のとおりである。すなわち、記録部にはアドレスマークや異物などで、予定しない場所にエッジ検出がされる場合があり、内側と外側で「この辺から、この幅でエッジ位置をさがせ」との検出許可を与えるゲート信号を発生させる意味を持たせた。具体的には、図６に示す、検査エリア（内側）及び検査エリア（外側）になる。
スキャン位置カウンタ６１が、その設定位置に達すると、検出幅分の、＋エッジイネーブル信号６８、−エッジイネーブル信号６９をクロック同期回路６３に送り出す。具体的には、マスク生成回路からの、イネーブル信号、検出許可信号を送り出す。
上記と同様に、図６に示す検査エリア（内側）検査エリア（外側）に、スキャン位置カウンタ６１がある場合に、信号を送り出す。すなわち、内側位置レジスタ６４は内側記録エッジ検出開始位置を、外側位置レジスタ６５は外側記録エッジ検出開始位置を、検出幅レジスタ６６は内側・外側記録エッジ検出開始位置からの検出を監視する幅（距離）を、それぞれシステム制御ＣＰＵ６０側より、プロセスコントローラ５４を介して設定する。
第２の受光素子ＰＤ２からの信号は、コンパレーターを通り、２値化され、クロック同期回路６３に入る。クロック同期回路６３では、第２の受光素子ＰＤ２に変化があると、４倍クロックに同期され、＋エッジイネーブル期間に、内側エッジを検出すると（すなわち回折光がオンになること）、内側記録エッジレジスタに、サンプルクロックを送出する。
ここで、＋エッジイネーブル期間とは、マスク生成回路からの、＋イネーブル信号、検出許可信号が送り出されている期間を意味し、図６に示す検査エリア（内側）に、スキャン位置カウンタ６１がある場合の期間をいう。
−エッジイネーブル期間に、外側エッジを検出すると（すなわち回折光がオフになること）、外側エッジレジスタに、同様にサンプルクロックを送出する。ここで、−エッジイネーブル期間とは、マスク生成回路からの、−イネーブル信号、検出許可信号が送り出されている期間の意味し、図６に示す検査エリア（外側）に、スキャン位置カウンタ６１がある場合の期間をいう。
このサンプルクロックによって、内側エッジレジスタ、外側エッジレジスタに、スキャン位置カウンタ６１の内容が記録され、システム制御ＣＰＵ６０は、プロセスコントローラ５４を介して、両エッジレジスタの内容を読みとることができる。
次に、図１５〜図２２に、本発明の光ディスク検査装置を用いて、光ディスクを連続的の検査する場合のフローチャートを示して説明する。本実施の形態では、サンプリング数は、半径側２０４８点、周方向１４４００点を分割して計測する場合を一実施の形態として説明する。
図１５に光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローを示す。
図１５において、計測スタート（▲１▼）すると、本発明の光ディスク検査装置は、次のフローで自動化されている。
・データのサンプリングをする（＃１）。
・幅データからの記録部エッジデータ補正する（＃２）。
・径方向偏芯量／偏芯加速度の算出する（＃３）。
・オプティカルチルト角の算出をする（＃４）。
・面振れ量／面振れ加速度の算出をする（＃５）。
・反射率と外観欠陥検査をする（＃６）。
・結果の判定をする（＃７）。
図１６を用いて、図１５で示した＃１のデータのサンプリングの行程をステップを追ってさらに詳細に述べる。
まず、▲１▼の後、
・データのサンプリングを開始する（Ｓ１）。
・スピンドル軸３１を起動、スキャナー１３を起動、ラインカウンタ＝０のセットをする（Ｓ２）。
・そして、サンプルカウンタ＝０のセットをする（Ｓ３）。
・次に、スキャナーミラー１３がスキャン原点位置にあるかを確認する（Ｓ４）。
・原点位置にない場合は、スキャナーミラー１３をスキャン原点位置にセットする。原点位置にある場合は、次に進む。
・データ取込をクロック同期させ、データストアをする（Ｓ５）。
・第５の受光素子ＰＳＤ、第３の受光素子ＰＤ３からのデータは、８回毎に１回、データストアをする。第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２からのデータは、毎回データストアをする。サンプルカウンタを＋１する。
・サンプルカウンタが２０４８点に達したかを判断する（Ｓ６）。
・達しない場合は、Ｓ４に戻り、２０４８点に達するまでデータを取り込む。達した場合は、次に進む。
・ラインカウンタを＋１する（Ｓ７）。
・内側及び外側記録エッジレジスタ読込をし（すなわち、記録部の最内周位置及び最外周位置を把握すること）、そのデータをストアする（Ｓ８）。
・外側記録エッジ−内側記録エッジ＝幅データの演算をし、その演算結果の幅データをストアする（Ｓ９）。
・ラインカウンタが１４４００点に達したかを判断する（Ｓ１０）。１４４００点に達していないと判断したときは、Ｓ２に戻りデータのサンプリングを続ける。１４４００点に達したと判断したときは、スピンドル、スキャナーを停止させ（Ｓ１１）、データサンプリングを終了する（Ｓ１２）。
・この後▲２▼へ進む。
本実施の形態では、スピンドル軸３１と、スキャナーミラー１３を起動して、半径方向のスキャン原点位置から１スキャンで、第１の受光素子ＰＤ１、第２の受光素子ＰＤ２からのデータは２０４８点、第５の受光素子ＰＳＤからのデータは２５６点（８回毎に１回データを採取するので、２０４８の１／８となる）のデータサンプルを採取する。
また、光ディスク記録部の内側、外側のエッジ位置を記憶した、エッジレジスタの読込を行う。
同様に、光ディスク周方向に、全周３６０°を１４４００に分割して（３６０／１４４００°毎に、すなわち１４４００ライン）上記操作を繰り返し、上記データを取り込む。すなわち、エッジレジスタは、サンプルクロックの４倍のクロックで駆動された、ハードウエアの高速カウンターとレジスタで、記録部最内周、最外周位置を第２の受光素子ＰＤ２からのデータをコンパレートし、ストロービングして、スキャンし、ライン（半径方向）の記録部最内周、最外周位置を保存する。
図１７を用いて、図１５で示した＃２の幅データからの全周記録エッジ（記録部位置）データを補正するステップを詳細に述べる。
図１６の▲２▼から次の行程でステップが進む。
・補正を開始する（Ｓ１３）。
・１４４００ラインの記録部幅データをｓｉｎ曲線で補間近似計算を実施して、局所欠陥、アドレスマーク等の影響補正をおこなう（Ｓ１４）。
・１４４００ラインの記録部幅データの最大値（ＰＰ値）をサーチして、幅ＰＰ値としてストアする（Ｓ１５）。
・１４４００ライン記録部内側エッジデータの補正をする。
・内側記録エッジデータ＋（幅ＰＰ値−幅データ）の演算をして、その結果を再度ストアする（Ｓ１６）。
・１４４００ライン記録部外側エッジデータの補正をする。外側記録エッジデータ＋（幅ＰＰ値−幅データ）の演算をする。
・その結果を再度ストアする（Ｓ１７）。
・補正を終了する（Ｓ１８）。
・この後▲３▼へ進む。
図１８を用いて、図１５で示した＃３の全周の内周／外周のエッジデータから径方向偏芯量／偏芯加速度の算出のステップを詳細に述べる。
図１７の▲３▼から次の行程でステップが進む。
・偏芯算出を開始する（Ｓ１９）。
・１４４００ラインの内周記録エッジデータをｓｉｎ曲線で近似補間計算を実施する。局所欠陥、アドレスマーク等の影響補正を行う。
・１４４００ラインの外周記録エッジデータをｓｉｎ曲線で近似補間計算を実施する。局所欠陥、アドレスマーク等の影響補正を行う（Ｓ２０）。
・１４４００ライン内周記録エッジデータの最大値（ＰＰ値）をサーチして、内周＋ＰＰ値としてストアする（Ｓ２１）。
・１４４００ライン内周記録エッジデータの最小値（ＰＰ値）をサーチして、内周−ＰＰ値としてストアする（Ｓ２２）。
・（内周＋ＰＰ値）−（内周−ＰＰ値）／２＝内側偏芯量の演算をする（Ｓ２３）。
・１４４００ライン外周記録エッジデータの最大値（ＰＰ値）をサーチして、外周＋ＰＰ値としてストアする（Ｓ２４）。
・１４４００ライン外周記録エッジデータの最小値（ＰＰ値）をサーチして、外周−ＰＰ値としてストアする（Ｓ２５）。
・（外周＋ＰＰ値）−（外周−ＰＰ値）／２＝外周偏芯量の演算をする（Ｓ２６）。
・（内周偏芯量＋外周偏芯量）／２＝ワーク偏芯量の演算をする（Ｓ２７）。
・偏芯量（距離）データを２階微分して偏芯加速度を算出する（Ｓ２８）。
・内周記録エッジ、外周記録エッジデータより１周３６０°について、同様の演算、算出をし、必要に応じて、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ２９）。
・偏芯算出を終了する（Ｓ３０）。
・この後▲４▼へ進む。
図１９を用いて、図１５で示した＃４のオプチカルチルト角の算出のステップを詳細に述べる。図１８の▲４▼から次の行程でステップが進む。
・オプチカルチルト角の算出を開始する（Ｓ３１）。
・処理カウンタ＝０とする（Ｓ３２）。
・全周１４４００ラインのデータの内、８ラインを平均化し１ラインとして抽出する（Ｓ３３）。
・第５の受光素子ＰＳＤのデータ、１ライン２５６点のｄｘ（ｄｙ）データから焦点距離ｆより、β角、α角（オプチカルチルト角）を算出する（Ｓ３４）。処理カウンタ＋１する（Ｓ３５）。
・処理カウンタ＝１８００に達した場合は、次に進む（Ｓ３６）。処理カウンタ＝１８００に達しない場合は、達するまで上記操作を繰り返す。
・β角、α角（オプチカルチルト角）の全データを必要に応じて、周方向、径方向で、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ３７）。
・オプチカルチルト角の算出を終了する（Ｓ３８）。
・この後▲５▼へ進む。
ここで、８ラインの平均化とは、全週１４４００分割の１／８を意味する。
図２０を用いて、図１５で示した＃５の面振れ量／面ぶれ加速度の算出のステップを詳細に述べる。
図１９の▲５▼から次の行程でステップが進む。
・面振れ量／加速度の算出を開始する（Ｓ３９）。
・まず、最初に半径方向の処理を行う。処理カウンタ＝０にセットする（Ｓ４０）。
・オプチカルチルト角α１ライン２５６データから、Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαで、各検査点の高さ変位を計算する（Ｓ４１）。
・オプチカルチルト角αにつき、１ライン２５６データから、α角度データを、１階微分して半径方向面振れ加速度を計算する（Ｓ４２）。
・径方向の累積高さ変位（径方向面振れ量）を計算する（Ｓ４３）。
・処理カウンタを＋１する（Ｓ４４）。
・処理カウンタ＝１８００に達しない場合は、達するまで上記操作を繰り返す（Ｓ４５）。・処理カウンタ＝１８００に達した場合は、次に進む。半径方向の全データを必要に応じて、半径方向任意位置を、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ４６）。
次に、周方向の処理を行う。
・処理カウンタ＝０にセットする（Ｓ４７）。
・オプチカルチルト角α、同位置周方向１８００データから、Δｈ１＝Δｃ・ｔａｎαで、各検査点の高さ変位を計算する（Ｓ４８）。
・オプチカルチルト角α、同位置周方向１８００データから、α角度データを、１階微分して周方向面振れ加速度計算する（Ｓ４９）。
・周方向の累積高さ変位（周方向面振れ量）を計算する（Ｓ５０）。
・処理カウンタを＋１する（Ｓ５１）。
・処理カウンタ＝２５６に達しない場合は、達するまで上記操作を繰り返す。処理カウンタ＝２５６に達した場合は、次に進む（Ｓ５２）。
・周方向の全データを、必要に応じて周方向任意位置を、グラフィックプロット（作図）する（Ｓ５３）。面振れ量／加速度の算出を終了する（Ｓ５４）。
・この後▲６▼へ進む。
図２１を用いて、図１５で示した＃６の反射率と外観画像展開／外観欠陥検査のステップを詳細に述べる。
図２０の▲６▼から次の行程でステップが進む。
・反射率／画像展開／欠陥検査を開始する（Ｓ５５）。
まず、反射率の計測をする。
・第１の受光素子ＰＤ１で取得した、半径方向２０４８点データを、周１４４００ラインに２次元展開し、０次光外観グレイイメージ画像とする（Ｓ５６）。
・第２の受光素子ＰＤ２で取得した、半径方向２０４８点データを、周１４４００ラインに２次元展開し、１次光外観グレイイメージ画像とする（Ｓ５７）。
・第３の受光素子ＰＤ３で取得した、半径方向２５６点データを、周１４４００ラインに２次元展開し、レーザー出力の対応データとする（Ｓ５８）。
・前記Ｓ４７の２次元展開データを、周方向８点加算し、８×８平均化データとし、２５６点×１８００点平面それぞれの位置における、レーザー出力データをｐ０とする（Ｓ５９）。
・前記Ｓ４５及びＳ４６の２次元展開データを、半径方向８点、周方向８点加算し、８×８平均化データとし、２５６点×１８００点平面それぞれの位置における、データをｐ１、ｐ２とする（Ｓ６０）。
・２５６×１８００各点の反射率を計算する。
・反射率＝ｎ１・ｐ１／ｐ０＋ｎ２・ｐ２／ｐ０＋ｎ３を計算する（Ｓ６１）。ここで、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、光ディスク材質や、光学系の持つ固有の定数である。
次に，外観欠陥の検査をする。
・２次元展開した０次光外観グレイイメージ画像の中の、閾値を下回った場所を検索２値画像化し、粒子の集合処理を実施する（Ｓ６２）。
・２次元展開した１次光外観グレイイメージ画像の中の、閾値を下回った場所を検索２値画像化し、粒子の集合処理を実施する（Ｓ６３）。
・０次光２値画像の中の、粒子の集合（欠陥の面積）が、設定値を超えた場合、外観欠陥があると判定する（Ｓ６４）。
・欠陥面積が設定値を超えない場合は、欠陥なしと判断し、再度Ｓ５４に戻る。欠陥面積が設定値を超えた場合は、欠陥ありと判断する（Ｓ６５）。
・発見された０次光内の、欠陥位置と、１次光２値画像の中の欠陥位置の、半径方向（スキャン方向）を比較し、その位置による時間差を計算比較し、０次光で発見された欠陥の、深さ位置を判定し、分類する（Ｓ６６）。
・反射率／画像展開／欠陥検査を終了する（Ｓ６７）。この後▲７▼へ進む。
ここで、光ディスク表面の反射率は、２０４８×１４４００の２次元データを８×８平均データとして計算しなおして、２５６×１８００の２次元データとして表現している。
図２２を用いて、図１５で示した＃７の結果の判定のステップを詳細に述べる。
図２１の▲７▼から次の行程でステップが進む。
・結果判定を開始する（Ｓ６８）。
・偏芯量が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ６９）。
・偏芯量が設定値を超えた場合は、偏芯欠陥ありの報告をする（Ｓ７０）。
・偏芯量が設定値を超えない場合は、次に進む。
・オプチカルチルト角αが設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７１）。
・オプチカルチルト角αが設定値を超えた場合は、チルト欠陥ありの報告をする（Ｓ７２）。
・オプチカルチルト角αが設定値を超えない場合は、次に進む。
・半径方向又は周方向の面振れ量が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７３）。
・半径方向又は周方向の面振れ量が設定値を超えた場合は、面振れ欠陥ありの報告をする（Ｓ７４）。
・半径方向又は周方向の面振れ量が設定値を超えない場合は、次に進む。
・面振れ加速度が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７５）。
・面振れ加速度が設定値を超えた場合は、面振れ加速度欠陥ありの報告をする（Ｓ７６）。
・面振れ加速度が設定値を超えない場合は、次に進む。
・反射率が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７７）。
・反射率が設定値を超えた場合は、反射率欠陥ありの報告をする（Ｓ７８）。
・反射率、設定値を超えない場合は、次に進む。
・外観欠陥が設定値を超えたか否かの判断をする（Ｓ７９）。
・外観欠陥が設定値を超えた場合は、外観欠陥ありの報告をし、欠陥の大きさ、位置、欠陥の深さ、欠陥の分類をする（Ｓ８０）。結果判定を終了する（Ｓ８１）。
（実施例）
次に、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いた光ディスク検査装置の一実施例を図１２を参照して説明する。本実施例では、検査分解能を考慮し、レーザースポット光は、φ５０μｍとし、欠陥検出能力を約φ１／４の、１５μｍ程度にした。
高速性能を発揮するため、スキャナーミラー１３には、半導体方式共振型１次元スキャナーミラーを搭載し、ふれ角±最大２０°を１６Ｋｈｚ、６２．５μ秒で往復スキャンできるようにした。往復スキャンのため、１検査スキャンは、６２．５μ秒／２＝３１．３μ秒とした。
検査視野は、被検査物であるφ１２０ｍｍの光ディスクのミラー部を含めた５１．２ｍｍ幅を２０４８分解能、１ピクセル２５μｍと設定し、サンプリングレートは６５．５Ｍｈｚとした。
第５の受光素子ＰＳＤである２次元ポジションセンシティブディテクターによる、サンプリングレートは、６５．５Ｍｈｚ／１６＝４．１Ｍｈｚ、１２８分解能となった。周方向の分解能は、φ１２０ｍｍの光ディスクを、最外周で同様に２５μｍとし、０．０２５°刻み、１４４００分割に設定した。
また、スピンドル軸３１に、自動芯出し機構を搭載し、光ディスクの回転中心に対するセンタリングエラーを２μｍ以内となるようなスピンドル構造とした結果、下記のように１秒以内の高速タクトが実現できた。
・自動芯出し時間：０．１５秒
・スピンドル固定時間：０．１秒
・モーター加速時間：０．１秒
・実検査スキャン時間：０．４５秒
・モーター減速時間
自動芯出し解除及びスピンドル固定解除：０．１５秒
合計：０．９５秒≒１秒以内
このように、本実施例では、総合的な検査タクトタイムは、生産性向上を考慮し、全サーフェース全項目検査を１秒以内に終了することができた。
産業上の利用可能性
従来、別検査ステージで個別に行われていた個々の検査が、本発明の複合型オプティカルセンサーユニット及びそれを用いた検査装置を使用すれば、面振れ量Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｒｕｎ−ｏｕｔ、面振れ加速度Ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ、偏芯量Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ、偏芯加速度Ｒａｄｉａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ、などの機械特性や、オプティカルチルト角Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｌｔ、反射率Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ、外観検査では、内部異物（気泡、内部介在物）、記録層欠陥（ピンホール、傷、オイルシミ、成形異常）表面欠陥（表面傷、表面異物）などの光学特性の全項目を、一度の検査で複合的に検査できる。
また、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットは、高分解能、高精度、検査範囲も広く、再現性にも優れ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＣＤ等、サブストレートを含めて光ディスクの機械・光学特性、外観検査等の各項目を、高速に検査できる。
さらに、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットは、装置の光学系、機構系の構造が簡単であり、保守性にも優れ、高精度、高速であり、低価格な検査装置が構成できる。
そして、本発明の光ディスク検査装置は、光ディスクの製造工程のインライン全数検査、あるいは、光ディスクの評価試験までを高速で実施できる。
さらに、本発明の光ディスク検査装置は、高速、高分解能、高精度で、検査範囲も広く、再現性に優れ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＣＤ等の、Ｒ、Ｒ／Ｗ、ＲＡＭ等、サブストレートを含めて検査できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態としての、複合型オプティカルセンサーユニットの基本構成を示す概略図である。図２は、オプティカルチルト角及び面振れ量の検出光学系を図１により抜粋した概略図である。図３は、オプティカルチルト角検出光学系の原理を説明するための説明図である。図４は、表１に基づき算出した面振れ量Ｈを縦軸とし、検査点位置を横軸としてグラフ化したものである。図５は、本発明において偏芯量を計測する場合の光学系を図１より抽出した概略図である。図６は、光ディスク回転中心とトラック中心との偏芯量を計測する方法を示す概略図である。図７は、第２の受光素子での１次回折光の受光のオン／オフ位置を描いたグラフである。図８は、記録部エッジに存在する局所的な異常データを示す概略図である。図９は、存在欠陥の深さ位置の計測方法についての説明図である。図１０は、非検査領域（ＰＤ２非センス領域）を回避するために第４の受光素子ＰＤ４を設けた実施例である。図１１は、内部異物、記録層欠陥、表面欠陥の３分類に欠陥を区別する概略図である。図１２は、本発明の複合型オプティカルセンサーユニットを用いた光ディスク検査装置の一実施例である。図１３は、本発明の光ディスク検査装置の全体構成およびその装置における信号処理を示す一実施の形態である。図１４は、本発明の光ディスク検査装置に組み込まれた、偏芯量計測のための計測エッジセンサ回路の一実施の形態を示すブロック図である。図１５は、光ディスクを連続的の検査する場合のメインフローである。図１６は、図１５で示した＃１のデータのサンプリングの行程をステップの詳細である。図１７は、図１５で示した＃２の幅データからの全周記録エッジ（記録部位置）データを補正するステップの詳細である。図１８は、図１５で示した＃３の全周の内周／外周のエッジデータから径方向偏芯量／偏芯加速度の算出のステップの詳細である。図１９は、図１５で示した＃４のオプチカルチルト角の算出のステップの詳細である。図２０は、図１５で示した＃５の面振れ量／面ぶれ加速度の算出のステップの詳細である。図２１は、図１５で示した＃６の反射率と外観画像展開／外観欠陥検査のステップの詳細である。図２２は、図１５で示した＃７の結果の判定のステップの詳細である。
Claims (9)
- レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、同心円状回折格子を有する被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、を具備することを特徴とする複合型オプティカルセンサーユニット。 - 前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーが、半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたものであることを特徴とする請求項１記載のオプティカルセンサーユニット。
- 前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーが、半導体方式共振型１次元スキャナーに搭載されたものであり、同心円状回折格子を有する被検査物に対して、被検査物の半径方向にレーザー光を照射するものである請求項２記載のオプティカルセンサーユニット。
- レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
同心円状回折格子を有する被検査物を回転させるスピンドルモーターと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、前記スピンドルモーターにより回転中の前記被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
前記第５の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角を算出し、
該オプチカルチルト角を基に面振れ量を演算し、
前記第２の受光素子の検出信号を基に前記被検査物の偏心量を算出し、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の外観検査を行うことを特徴とする光ディスク検査装置。 - レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を高速で振り分けるスキャナーミラーと、
同心円状回折格子を有する被検査物を回転させるスピンドルモーターと、
前記スキャナーミラーで振り分けられたレーザー光を、前記スピンドルモーターにより回転中の前記被検査物に対して垂直にレーザー光を照射するための第１ビームスプリッターと、
前記被検査物から反射した０次回折光を前記第１ビームスプリッターを介して受光しその受光位置を検出する２次元位置検出用の第５の受光素子と、
前記被検査物から反射したｎ次回折光を受光しその受光量を検出する第２の受光素子と、
前記第５の受光素子の検出信号を基に前記被検査物のオプティカルチルト角を算出し、
該オプチカルチルト角を基に面振れ量を演算し、
前記第２の受光素子の検出信号を基に前記被検査物の偏心量を算出し、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の外観検査を行い、
前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の反射率を算出することを特徴とする光ディスク検査装置。 - 前記第２の受光素子の検出信号は、同心円状回折格子とミラー部との境界における、ｎ次回折光のオンオフ信号を含んだものである請求項４又は５記載の光ディスク検査装置。
- 請求項４〜６のいずれかの検査装置において、前記第１ビームスプリッターと前記第５の受光素子の間に第２ビームスプリッターを設け、前記被検査物から反射した０次回折光を前記第２ビームスプリッターを介して、前記第５の受光素子の代わりに第１の受光素子で受光して、
前記第１の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号とを基に前記被検査物の反射率を算出するようにした光ディスク検査装置。 - 請求項４〜７のいずれかの検査装置において、前記外観検査が、前記第５の受光素子の検出信号と前記第２の受光素子の検出信号との光量変化及び時間的ずれを比較することによって、欠陥の種類を分離検出するものである、光ディスク検査装置。
- 請求項４〜８のいずれかに記載の検査装置において、前記オプチカルチルト角、面振れ量、偏心量、反射率、外観検査の結果をそれぞれの設定値とを比較し、前記被検査物が所定の規格値内であるか否かを判定することを特徴とする検査装置。
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