JPWO2004049321A1 - 光ディスクの偏芯量計測装置及びそれを用いた偏芯量計測方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、光ディスクの偏芯量を、簡単な構成で、しかも精密に計測することができる偏芯量計測装置及び偏芯量計測方法を提供する。そのため、光ディスクＷを回転駆動部１１によって回転駆動させ、光ディスクの信号記録面にスポット光を照射して反射光を光ピックアップ部１２の受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで受光し、ＴＥＳ信号生成回路２０によってトラッキングエラー信号を生成し、ＴＥＳ信号生成回路で生成されたトラッキングエラー信号を受けて、周波数電圧変換回路２１によってトラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換し、回転駆動部から光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を受け、光ディスクの偏芯量を演算する。
Description
本発明は、光ディスクの偏芯量計測装置及び偏芯量計測方法に関し、特に、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＯ等の光ディスクの偏芯量を計測する偏芯量計測装置及び偏芯量計測方法に関する。
光ディスクには、同心円状に形成されているトラックに記録されたデータを、光ディスク再生装置の光ピックアップ部を用いて再生している。
このトラックの間隔は、光ディスクの規格により定められており、例えばＣＤの場合１．６μｍのピッチであり、ＤＶＤの場合０．７４μｍのピッチで正確に形成されている。
また、光ディスクの中心部には、スピンドルモーターのセンターのスピンドルにクランプ装置によって装着するために機械的に穿設された中心穴が設けられ、前記同心円状に形成されたトラックの中心（トラック中心）は、前記中心穴の中心（光ディスク回転中心）と、設計上はずれ量ゼロに形成されている。
しかし、実際には、光ディスクは一般的にポリカーボネートを素材として金型で成型される際の製造上の複数の原因により、光ディスク回転中心とトラック中心との間に１０μｍ程度から１００μｍ程度の偏芯量を有している。この偏芯量が大きいと、ピックアップ部のトラッキングサーボがうまく動作せず、正しくデータ再生ができなくなってしまう。
このため、光ディスクの偏芯量の大きさを計測するため、従来から行われてきた光ディスクの偏芯量の測定法には、
（１）光ピックアップを用いたオプティカルスタイラス法や、ＣＣＤカメラを用いた画像解析法、
（２）レーザーｎ次回折光を用いたレーザー回折光法、
（３）ＣＤ等の光ディスクで、トラックピッチ一定の場合では、トラッキングサーボを固定し、偏芯によるトラッキングエラー数をカウントする簡易的な方法などが提案されてきた。
▲１▼前記（１）の光ピックアップを用いたオプティカルスタイラス法（光触針法）では、回転するディスクの記録面にフォーカスサーボ、トラッキングサーボをかけ、そのときのピックアップ対物レンズの挙動からディスクの偏芯量を求める方法である（“電子材料”１９９９６年６月号、「ＤＶＤ対応光ディスク機械特性測定装置」参照）。
▲２▼前記（１）のＣＣＤカメラを用いた画像解析法では、記録部の最外周、あるいは最内周に高倍率のＣＣＤカメラ等を用いて、記録部エッジの画像内での移動量を直接計測する方法である（“Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ”Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．３，６月号、１９９７参照）。
▲３▼前記（２）のレーザー回折光を用いたレーザー回折光測定法は、光ディスク記録面同心円上の同半径位置に正確に直角９０°離れた位置に、レーザースポット光を照射し、互いのｎ次回折光の挙動を解析し偏芯量を計算する方法である（特開平９−２２９６５０号公報参照）。
▲４▼前記（３）のＣＤ等トラックピッチ一定の場合で、トラッキングサーボを固定し偏芯によるトラッキングエラー数をカウントする簡易的な方法は、スピンドル回転原点すなわち測定原点を設定し１回転中現れたトラックエラー数を単純にカウントしてトラックピッチを、乗算して偏芯量を求める方式である（特開平１０−１４３８９４号公報参照）。
前記▲１▼の方法では、対物レンズの挙動をセンサーで検出し、測定周波数の応答性能を良くするために、応答性能の良い高価な特別な光ピックアップが必要となり、物理現象そのものを計測しないため誤差も多い等の問題があった。
前記▲２▼の方法では、高速な画像入力装置や画像処理装置が必要となるため装置が高価となり、同様にＤＶＤの場合では張り合わせた内層レイヤーの記録面は視認できず、内層記録面の偏芯特性は計測できない等の問題があった。
前記▲３▼の方法では、光ディスク記録面同心円上の同半径位置に正確に直角９０°離れた位置に、レーザースポットを照射しなければならず、計測位置決めが複雑で、位置決め誤差がそのまま計測誤差になり、ＤＶＤの場合では張り合わせた内層レイヤーはセンシングできず、内層記録面の偏芯特性は計測できない等の問題があった。
前記▲４▼の方法では、回転原点位置を特定する必要があるとともに、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等でアドレスマーク等のヘッダー部を有する光ディスクの場合では、正確にトラックエラー信号をカウントすることができず、結果誤差が多く発生して測定できなくなる等の問題があった。
本発明の目的は、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＯ等の光ディスクの偏芯量を、簡単な構成で、しかも精密に計測することができる偏芯量計測装置及び偏芯量計測方法を提供することにある。
このトラックの間隔は、光ディスクの規格により定められており、例えばＣＤの場合１．６μｍのピッチであり、ＤＶＤの場合０．７４μｍのピッチで正確に形成されている。
また、光ディスクの中心部には、スピンドルモーターのセンターのスピンドルにクランプ装置によって装着するために機械的に穿設された中心穴が設けられ、前記同心円状に形成されたトラックの中心（トラック中心）は、前記中心穴の中心（光ディスク回転中心）と、設計上はずれ量ゼロに形成されている。
しかし、実際には、光ディスクは一般的にポリカーボネートを素材として金型で成型される際の製造上の複数の原因により、光ディスク回転中心とトラック中心との間に１０μｍ程度から１００μｍ程度の偏芯量を有している。この偏芯量が大きいと、ピックアップ部のトラッキングサーボがうまく動作せず、正しくデータ再生ができなくなってしまう。
このため、光ディスクの偏芯量の大きさを計測するため、従来から行われてきた光ディスクの偏芯量の測定法には、
（１）光ピックアップを用いたオプティカルスタイラス法や、ＣＣＤカメラを用いた画像解析法、
（２）レーザーｎ次回折光を用いたレーザー回折光法、
（３）ＣＤ等の光ディスクで、トラックピッチ一定の場合では、トラッキングサーボを固定し、偏芯によるトラッキングエラー数をカウントする簡易的な方法などが提案されてきた。
▲１▼前記（１）の光ピックアップを用いたオプティカルスタイラス法（光触針法）では、回転するディスクの記録面にフォーカスサーボ、トラッキングサーボをかけ、そのときのピックアップ対物レンズの挙動からディスクの偏芯量を求める方法である（“電子材料”１９９９６年６月号、「ＤＶＤ対応光ディスク機械特性測定装置」参照）。
▲２▼前記（１）のＣＣＤカメラを用いた画像解析法では、記録部の最外周、あるいは最内周に高倍率のＣＣＤカメラ等を用いて、記録部エッジの画像内での移動量を直接計測する方法である（“Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ”Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．３，６月号、１９９７参照）。
▲３▼前記（２）のレーザー回折光を用いたレーザー回折光測定法は、光ディスク記録面同心円上の同半径位置に正確に直角９０°離れた位置に、レーザースポット光を照射し、互いのｎ次回折光の挙動を解析し偏芯量を計算する方法である（特開平９−２２９６５０号公報参照）。
▲４▼前記（３）のＣＤ等トラックピッチ一定の場合で、トラッキングサーボを固定し偏芯によるトラッキングエラー数をカウントする簡易的な方法は、スピンドル回転原点すなわち測定原点を設定し１回転中現れたトラックエラー数を単純にカウントしてトラックピッチを、乗算して偏芯量を求める方式である（特開平１０−１４３８９４号公報参照）。
前記▲１▼の方法では、対物レンズの挙動をセンサーで検出し、測定周波数の応答性能を良くするために、応答性能の良い高価な特別な光ピックアップが必要となり、物理現象そのものを計測しないため誤差も多い等の問題があった。
前記▲２▼の方法では、高速な画像入力装置や画像処理装置が必要となるため装置が高価となり、同様にＤＶＤの場合では張り合わせた内層レイヤーの記録面は視認できず、内層記録面の偏芯特性は計測できない等の問題があった。
前記▲３▼の方法では、光ディスク記録面同心円上の同半径位置に正確に直角９０°離れた位置に、レーザースポットを照射しなければならず、計測位置決めが複雑で、位置決め誤差がそのまま計測誤差になり、ＤＶＤの場合では張り合わせた内層レイヤーはセンシングできず、内層記録面の偏芯特性は計測できない等の問題があった。
前記▲４▼の方法では、回転原点位置を特定する必要があるとともに、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等でアドレスマーク等のヘッダー部を有する光ディスクの場合では、正確にトラックエラー信号をカウントすることができず、結果誤差が多く発生して測定できなくなる等の問題があった。
本発明の目的は、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＯ等の光ディスクの偏芯量を、簡単な構成で、しかも精密に計測することができる偏芯量計測装置及び偏芯量計測方法を提供することにある。
本発明の光ディスクの偏芯量計測装置は、光ディスクを回転駆動し前記光ディスクの回転角度を示す回転角度矩形波信号を出力する回転駆動部と、前記光ディスクの信号記録面にスポット光を照射して反射光を受光素子群で受光する光ピックアップ部と、前記受光素子群からの受光情報を受けてフォーカスエラー信号を生成するＦＥ信号生成回路と、前記受光素子群からの受光情報を受けてトラッキングエラー信号を生成するＴＥＳ信号生成回路と、前記ＴＥＳ信号生成回路で生成されたトラッキングエラー信号を受けて前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換して周波数変位信号を生成する周波数電圧変換回路と、を備え、前記回転矩形波信号を受け、前記フォーカスエラー信号を受け、前記周波数変位信号を受け、光ディスクの偏芯量を演算することを特徴とする。
前記の光ディスクの偏芯量計測装置においては、受光素子群が、４個１組のフォトダイオードからなるものであることが好ましい。
本発明の光ディスクの偏芯量計測方法は、光ディスクを回転駆動部によって回転駆動させ、前記光ディスクの信号記録面にスポット光を照射して反射光を光ピックアップ部の受光素子群で受光し、前記受光素子群からの受光情報を受けて、ＦＥ信号生成回路によってフォーカスエラー信号を生成し、前記受光素子群からの受光情報を受けて、ＴＥＳ信号生成回路によってトラッキングエラー信号を生成し、前記ＴＥＳ信号生成回路で生成されたトラッキングエラー信号を受けて、周波数電圧変換回路によって前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換し、前記回転駆動部から前記光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を受け、光ディスクの偏芯量を演算することを特徴とする。
前記光ディスクの偏芯量計測方法においては、受光素子群が４個１組のフォトダイオードからなるものであることが好ましい。
前記の光ディスクの偏芯量計測装置においては、受光素子群が、４個１組のフォトダイオードからなるものであることが好ましい。
本発明の光ディスクの偏芯量計測方法は、光ディスクを回転駆動部によって回転駆動させ、前記光ディスクの信号記録面にスポット光を照射して反射光を光ピックアップ部の受光素子群で受光し、前記受光素子群からの受光情報を受けて、ＦＥ信号生成回路によってフォーカスエラー信号を生成し、前記受光素子群からの受光情報を受けて、ＴＥＳ信号生成回路によってトラッキングエラー信号を生成し、前記ＴＥＳ信号生成回路で生成されたトラッキングエラー信号を受けて、周波数電圧変換回路によって前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換し、前記回転駆動部から前記光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を受け、光ディスクの偏芯量を演算することを特徴とする。
前記光ディスクの偏芯量計測方法においては、受光素子群が４個１組のフォトダイオードからなるものであることが好ましい。
図１は、本発明の一実施の形態を示す偏芯量計測装置の回路構成図である。
図２は、光ディスクの回転中心と光ディスクに形成されているトラックの偏芯の態様を説明するための概略平面図である。
図３は、光ピックアップ部に搭載された受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの概略説明図である。
図４の（ａ）は４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから発信される受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤの信号形態を示す。（ｂ）はダイオードＡから発信される受光情報ＳＡと、ダイオードＡから発信される受光情報ＳＤの位相を示す説明図である。（ｃ）はダイオードＢから発信される受光情報ＳＢと、ダイオードＣから発信される受光情報ＳＣの位相を示す説明図である。
図５の（ａ）は、図２に示す光ディスク１回転分のレーザー照射光の軌跡を基に得られた受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤから（２）式を演算して得たＴＥＳ信号波形図を示す。（ｂ）はその一部分を拡大して示したＴＥＳ信号波形図である。
図６の（ａ）は、ＴＥＳ信号生成回路での演算を行って得られた、光ディスクの１回転分のＴＥＳ信号の概略図である。（ｂ）は、回転駆動部から光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を横軸として、電圧値Ｖ（縦軸）−光ディスクの回転角度（横軸）波形を生成した概略図である。
図７の（ａ）は、周波数電圧変換回路２１からＡ／Ｄコンバーター３１へ入力される曲線補間処理前の周波数電圧変換波形であり、（ｂ）は、曲線補間処理後の周波数電圧変換波形である。
図８の本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、光ディスクの偏芯量を計測する場合の操作を示すフローチャートである。
図２は、光ディスクの回転中心と光ディスクに形成されているトラックの偏芯の態様を説明するための概略平面図である。
図３は、光ピックアップ部に搭載された受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの概略説明図である。
図４の（ａ）は４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから発信される受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤの信号形態を示す。（ｂ）はダイオードＡから発信される受光情報ＳＡと、ダイオードＡから発信される受光情報ＳＤの位相を示す説明図である。（ｃ）はダイオードＢから発信される受光情報ＳＢと、ダイオードＣから発信される受光情報ＳＣの位相を示す説明図である。
図５の（ａ）は、図２に示す光ディスク１回転分のレーザー照射光の軌跡を基に得られた受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤから（２）式を演算して得たＴＥＳ信号波形図を示す。（ｂ）はその一部分を拡大して示したＴＥＳ信号波形図である。
図６の（ａ）は、ＴＥＳ信号生成回路での演算を行って得られた、光ディスクの１回転分のＴＥＳ信号の概略図である。（ｂ）は、回転駆動部から光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を横軸として、電圧値Ｖ（縦軸）−光ディスクの回転角度（横軸）波形を生成した概略図である。
図７の（ａ）は、周波数電圧変換回路２１からＡ／Ｄコンバーター３１へ入力される曲線補間処理前の周波数電圧変換波形であり、（ｂ）は、曲線補間処理後の周波数電圧変換波形である。
図８の本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、光ディスクの偏芯量を計測する場合の操作を示すフローチャートである。
本発明の偏芯量計測装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す偏芯量計測装置の回路構成図である。図１において、偏芯量計測装置１０は、光ディスクＷを回転駆動させるための回転駆動部１１と、光ディスクＷにレーザー光を照射して反射光から受光情報を出力する光ピックアップ部１２と、前記光ピックアップ部１２からの受光情報を増幅するピックアップアンプ部１３と、ピックアップアンプ部１３で増幅された受光情報を受けて、フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）を生成するＦＥ信号生成回路１４と、前記ＦＥ信号生成回路１４からの出力信号を受けて光ピックアップ部１２にフォーカスサーボをかけるフォーカスサーボ回路１５と、光ピックアップ部１２のレーザー出力を制御するＬＤドライバー回路１６と、光ディスクＷをスピンドルへの着脱を制御するディスク吸着制御回路１７と、スピンドルの回転を制御するモータードライバー１８と、エンコーダー１１ｂからの信号を増幅するエンコーダーアンプ回路１９と、ピックアップアンプ部１３で増幅された受光情報を受けて、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ信号）を生成するＴＥＳ信号生成回路２０と、ＴＥＳ信号生成回路２０で生成されたトラッキングエラー信号を受けて前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換して周波数変位信号を生成する周波数電圧変換回路２１と、本計測装置１０の全体のシステムを制御するシステム制御部３０等を備えている。
回転駆動部１１は、スピンドルモーター１１ａ、エンコーダー１１ｂ、自動芯出し機構１１ｃを備え、光ディスクを載置するターンテーブルとディスクランパとの間に光ディスクＷをクランプし、スピンドルモーター１１ａを駆動させることにより、光ディスクＷを回転させることができる。
スピンドルモーター１１ａは、システム制御部３０からモーター制御信号を受けてモータードライバー１８を介して、そのスピンドルの回転停止を行う。
自動芯出し機構１１ｃは、光ディスクＷの回転中心をスピンドルに対して自動芯出しするための機構と、光ディスクＷを回転保持させるための機構とを併せ備えている。
光ディスクＷをターンテーブルに載置する場合は、ディスク吸着制御回路１７からディスク吸着制御信号を受けて、光ディスクを吸着しスピンドルにセンタリングする。
回転駆動部１１は、光ディスクＷの回転角度を検出するためのエンコーダー１１ｂを備えており、エンコーダー１１ｂからは、光ディスクＷが一回転する毎にある決められた数の回転角度矩形波信号が出力される。
この矩形波をカウントすることにより、回転駆動部１１及び光ディスクＷの回転角度を検出することができる。
また、エンコーダー１１ｂは、スピンドルモーター１１ａのサーボモーター回転軸に直接接続されており、回転速度に応じた回転矩形波信号が出力され、この信号をシステム制御部３０のサーボモーターコントローラー部３５に送信することによって回転数を把握し、スピンドルモーター１１ａの回転制御を行う。
光ピックアップ部１２は、光ディスクＷの信号記録面にレーザー光などのスポット光を照射して反射光を受光素子群（例えば４分割の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光し、これらのそれぞれが受光した受光情報を増幅するピックアップアンプ部１３へ送信する。
また、光ピックアップ部１２には、トラッキングエラー信号の誤差信号を出力するためのビームディテクタ（図示せず）が搭載されている。
本発明においては、レーザー反射光の受光部である光ピックアップ部１２は、一実施の形態として４個のフォトダイオードを１組とした（４分割ダイオード）光ピックアップを用いることが好ましい。また、ターンテーブルに光ディスクＷが載置された場合において、光ディスクＷ記録部下面の任意半径位置に固定的に配設されていることが好ましい。
本実施の形態では、図１に示すように、光ディスク記録部下面に１組の光ピックアップを設けているが、光ディスク記録部にレーザー照射ができその反射信号を受光できる位置であれば、その取り付け位置や数を限定するものではない。
ピックアップアンプ部１３は、光ピックアップ部１２に搭載された受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図３参照）それぞれが受光した受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ（読み出し信号）を増幅し、ＴＥＳ信号生成回路２０及びＦＥ信号生成回路１４へ送信する。
ＦＥ信号生成回路１４は、ピックアップアンプ部１３で増幅された受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤをアナログ回路で演算し、下記（１）式で表すＦＥ信号（フォーカスエラー）を生成する。
（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）＝ＦＥ・・・（１）
このＦＥ信号が０に近くなると光ディスク記録部にフォーカスされたことを示し、＋または−に振れるとフォーカスがずれたことを表す。
フォーカスサーボ回路１５は、ＦＥ信号生成回路１４からＦＥ信号を受け、光ピックアップ部１２に対しＦＥ信号が０になるまでフォーカスサーボをかけ、光ディスク記録部と光ピックアップ部１２の受光レンズとの位置を調整する。
一方、本発明では、トラッキングサーボは作動させる必要がないので使用しない（固定する）。
ＬＤドライバー回路１６は、光ピックアップ部１２に搭載されたレーザー照射源であるレーザー源（図示せず）のオンオフを制御する。また、ＬＤドライバー回路１６は、光ピックアップ部１２に搭載された受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの受光量のフィードバック回路を備え、レーザー源の照射量を所定の明るさに制御する。
ＴＥＳ信号生成回路部２０は、ピックアップアンプ部１３で増幅された各受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤをアナログ回路で演算し、下記（２）式で表すＴＥＳ信号（トラッキングエラー信号）を求める。
（ＳＡ＋ＳＤ）−（ＳＢ＋ＳＣ）＝ＴＥＳ・・・（２）
このＴＥＳ信号は、光ディスク回転進行方向（トラック方向）に対するレーザー反射光の偏りを示し、ランド（トラックの山）とグルーブ（トラックの谷）の境界がはっきりしているとピーク値が大きくなる。本発明では、このトラッキングエラー信号を受けて光ディスクの偏芯量を計測する。
周波数電圧変換回路２１は、ＴＥＳ信号生成回路部２０からのアナログ信号であるＴＥＳ信号中の高周波成分を、積分回路によってノイズとして除去すると共に、ＴＥＳ信号生成回路部２０からＴＥＳ信号を受け、トラッキングエラー信号の周波数に応じた周波数変位信号Ｆを所定の電圧Ｖに変換し、Ａ／Ｄコンバーター３１への入力信号とする。
本発明の光ディスク偏芯計測装置１０の全体のシステムを制御するシステム制御部３０は、Ａ／Ｄコンバーター３１と、フォーカス位置制御部３２と、レーザー出力制御部３３と、プロセスコントローラー部３４と、サーボモーターコントローラー部３５と、制御ＣＰＵ部３６とを備える。
Ａ／Ｄコンバーター３１は、前記周波数電圧変換回路２１からの周波数変位信号Ｆを受け量子化変換し、制御ＣＰＵ部３６の主メモリに記録する。
フォーカス位置制御部３２は、制御ＣＰＵ部３６からフォーカスサーボ回路１５に対する指令に基づいて、フォーカスサーボ回路１５に対し、光ピックアップ部のフォーカス動作を指令すると共に、ＤＶＤ等の複数レーヤー構成の光ディスクを計測する場合は、光ピックアップ部のフォーカス位置を指令する。なお、ＦＥ信号が０になるように制御するのは、フォーカスサーボ回路１５で行う。
レーザー出力制御部３３は、制御ＣＰＵ部３６からの指令に基づいて、ＬＤドライバー回路１６に対して、レーザー源照射の開始や停止の指令を行う。
プロセスコントローラー部３４は、制御ＣＰＵ部３６からの指令に基づいて、ディスク吸着制御回路１７に対し、自動芯出し機構１１ｃが芯出し制御するように送信すると共に、光ディスクＷのターンテーブルへの吸着脱着指令を行う。
サーボモーターコントローラー部３５は、モータードライバー１８に対してスピンドルモーターの回転制御を指令する。回転制御は、エンコーダー１１ｂからの回転矩形波信号を受け、所定回転数になるよう制御すると共に、回転停止の制御も行う。
制御ＣＰＵ部３６は、本発明の光ディスク計測装置１０のシステム全体の統括をすると共に、トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換した周波数変位信号（横軸）と回転角度（縦軸）とでなす曲線（後述する周波数変換電位曲線）の曲線補間処理演算を行う。
また、制御ＣＰＵ部３６には、主メモリー、ＨＤＤ記憶装置等が搭載されており、迅速な演算処理を行えるようになっている。
本発明の光ディスク計測装置１０を用いて、下記のような方法で光ディスクの偏芯量を計測する。
（１）光ディスクＷをスピンドルモーター１１ａのスピンドル回転中心に自動芯出し機構１１ｃによりセンタリングしてターンテーブル上に吸着させる。
（２）光ディスクＷをスピンドルモーター１１ａを用いて一定速度に回転させる。一定速度に到達したかはエンコーダー１１ｂからの信号をサーボモーターコントローラー部３５で監視することで判断する。
（３）光ピックアップ部１２から光ディスクＷへレーザーを照射し反射光を受光する。
（４）光ピックアップ部１２からの受光情報から生成したＦＥ信号に基づきフォーカスサーボをかける。
（５）トラッキングサーボをオフ（固定）にしているために、照射レーザー光がランドとグルーブ上を横切ることによって生ずる切り替わり情報を受光情報として最低１周分アナログ信号のまま受ける。
（６）偏芯量に応じてランドとグルーブとを横切る速度は偏芯量に応じて速くなり、切り替わり情報としての受光情報は正弦波状の信号となる。この正弦波状のアナログ信号を周波数電圧変換回路２１を介してアナログ信号として受け、周波数変位信号Ｆとして解析する。
（７）周波数変位信号Ｆを解析する際、周波数電圧変換回路２１に組み込まれた積分回路によりアドレスマークと呼ばれるヘッダー部あるいは欠陥などによるノイズ成分、高周波成分などがあれば低減させる。
（８）更に、アドレスマーク、欠陥などによるノイズ成分の影響を精密に除去するため、取り込み波形の曲線補間処理演算を行って計測精度を改善する。
次に、前述の光ディスクの偏芯量を計測する方法を、図２〜図８を参照して詳細に説明する。
まず、光ディスクＷを回転駆動部１１によって一定回転速度で回転させ、所定位置に予め設置された光ピックアップ部１２のレーザー照射源をオンにして光ディスクＷの記録部にレーザー光を照射する。
反射光からの受光情報を受け、ＦＥ信号が０になるようにフォーカスサーボ回路１５に指令を送り、光ピックアップ部１２の受光レンズをフォーカスさせ、受光情報から光ディスク記録面のランド・グルーブ替わり情報を読み取る。
図２は光ディスクの回転中心と光ディスクに形成されているトラックの偏芯の態様を説明するための概略平面図である。
図２に示すように、光ピックアップ部１２のトラッキングサーボをオフ（固定）し光ディスクＷを回転させると、トラック中心Ｓｔは、機械的な回転中心Ｓｒ（スピンドル中心）と少しずれている（ΔＳ）ことから、光ディスクＷが回転するとそのレーザー照射光の軌跡Ｌが、光ディスクＷに形成されているトラックのランドとグルーブとを横切ることとなる。このずれ量（ΔＳ）が光ディスクＷの偏芯量である。
一方、本発明の実施の形態では、光ピックアップ部１２に設けられているレーザー反射光を受光する受光素子は、４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いており、反射光から４種類の受光情報を発生する。
４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから送信された４種類の受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤは、ランドとグルーブそれぞれからの反射光の強さ、ランドとグルーブの境界の状態など種々の情報を含んでおり、後述するＦＥ信号及びＴＥＳ信号の生成などの演算処理に用いる。
なお、ランドとグルーブの境界の状態とは、例えばグルーブの壁立ち上がり勾配などの形態などをいう。
図３は、本発明の実施の形態で用いる４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設置状態を示す説明図である。図３に示すように、光ピックアップ部１２には、４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが反時計回りに密着して設けられており、反射レーザー光を単独もしくは複数のフォトダイオードで受光するようになっている。
図４（ａ）に、反射レーザー光を受光した時、４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから発信される受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤの信号形態を示す。また、図４（ｂ）に示すように、ダイオードＡから発信される受光情報ＳＡと、ダイオードＤから発信される受光情報ＳＤは、ほぼ同位相になり、同（ｃ）に示すように、ダイオードＢから発信される受光情報ＳＢと、ダイオードＣから発信される受光情報ＳＣは、ほぼ同位相となる。
そして、受光情報ＳＡ及び受光情報ＳＤと、受光情報ＳＢ及び受光情報ＳＣは、位相がずれた状態の信号形態を示している。
（ＦＥ信号生成回路及びＴＥＳ信号生成回路での演算）
次に、ピックアップアンプ１３からの受光情報ＳＡ、受光情報ＳＢ、受光情報ＳＣ、受光情報ＳＤを受けて、ＦＥ信号生成回路１４及びＴＥＳ信号生成回路２０にて演算処理し、下記（１）式及び（２）式に示すＦＥ信号及びＴＥＳ信号を得る。
（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）＝ＦＥ信号・・・（１）
（１）式で得られたＦＥ信号は、フォーカスサーボ回路１５によって光ピックアップ部１２にフォーカスをかけるときに使用する。すなわち、光ピックアップ部１２の受光レンズが光ディスクの記録部にフォーカスが合うとＦＥ信号は０に近くなり、＋または−に振れるとフォーカスがずれたことが分かる。
（ＳＡ＋ＳＤ）−（ＳＢ＋ＳＣ）＝ＴＥＳ信号・・・（２）
（２）式で得られたＴＥＳ信号は、光ディスク回転進行方向（トラック方向）に対するレーザー反射光の偏りを示し、ランドとグルーブの境界がはっきりしているとＴＥＳ信号のピーク値が大きくなる。
図５の（ａ）に、図２に示す光ディスク１回転分のレーザー照射光の軌跡を基に得られた受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤから、前記（２）式を演算して得たＴＥＳ信号波形図を示す。図５の（ｂ）は、その一部分を拡大して示したＴＥＳ信号波形図である。
図５（ａ）に示すように、ＴＥＳ信号は、ランド・グルーブを横切る時間間隔が短い部分は波形が密になり、長い部分は波形が粗となる、いわゆる粗密波を呈している。
また、図５の（ｂ）に示すように、ＴＥＳ信号の波形は正弦波状の形態となっていることが分かる。
（周波数電圧変換）
次に、ＴＥＳ信号生成回路での演算を行って得られた、光ディスクＷの１回転分のＴＥＳ信号（図６（ａ）に示す）を、周波数電圧変換回路２１に送信して、ＴＥＳ信号の周波数を電圧値Ｖに変換して縦軸の値とする。
一方、回転駆動部１１から光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を横軸として、電圧値Ｖ（縦軸）−光ディスクの回転角度（横軸）波形を生成する。この生成された波形（周波数電圧変換波形）を図６（ｂ）に示す。
この、図６の（ａ）と（ｂ）を比較して分かるように、ＴＥＳ信号波形が密の部分は電圧値Ｖが高く、粗の部分は電圧値Ｖが低いことが分かる。
なお、スピンドルモーター１１ａを加速し回転数が一定になったことや光ディスクＷが１回転したことは、エンコーダー１１ｂによる回転矩形波を監視することによって正確に把握することができる。
（偏芯量の演算）
次に、図６を参考にして、光ディスクの偏芯量の演算を行う場合の説明をする。まず、光ディスクの回転数速度をＮｒｐｍとすると、１秒間の回転速度は、Ｎ／６０となる。
光ディスクが偏芯していることにより得られる回転速度に依存した長周期周波数（すなわち、図６（ｂ）の周波数）は、ディスク１回転あたり、２回の変化をともなうことから、２Ｎ／６０Ｈｚとおける。
また、ランドグルーブ切り替わり情報をＫとすると、光ディスクの偏芯によりレーザー光が横切ることによる短周波数（すなわち図６（ａ）のＴＥＳ信号の周波数＝時間と共に変化する）の平均周波数ｆは、ｆ＝２ＫＮ／６０となる。
これから、ランドグルーブ切り替わり情報をＫを求めると、
ランドグルーブ切り替わり情報Ｋ＝６０ｆ／２Ｎ＝３０ｆ／Ｎ・・・（３）
となる。
ここで、光ディスクのトラックピッチをＴμｍとすると、光ディスクの偏芯量は、トラックピッチ×ランドグルーブ切り替わり情報Ｋであるから、
偏芯量＝Ｔ×Ｋμｍ＝Ｔ×（３０ｆ／Ｎ）、となる。
すなわち、光ディスクの偏芯により横切るトラック数を直接カウントしなくても、光ディスクを回転させたときの回転数速度をＮｒｐｍと、そのときのＴＥＳ信号平均周波数ｆから光ディスクの偏芯量を演算することができる。
したがって、前記（３）式に、例えば、ＣＤのトラックピッチＴ＝１．６μｍを代入し、ＤＶＤのトラックピッチＴ＝０．７４μｍを代入すれば、それぞれの偏芯量が求められる。その他のトラックピッチが異なった光ディスクにおいても、同様な演算処理で偏芯量を求めることができる。
（曲線補間処理）
ＭＯやＤＶＤ−ＲＡＭなどの記録メディアでは、光ディスク記録面にアドレスマーク等のヘッダー部が存在し受光情報に乱れが生ずるため、周波数電圧変換波形にノイズが存在する場合がある。また、記録面に表面キズ、内部介在物、ピンホール等の欠陥が存在する場合も同様に周波数電圧変換波形にノイズが存在する場合がある。
これらの周波数電圧変換波形に存在するノイズは、偏芯量計測において誤差を生じる原因となるので、本発明においては、周波数電圧変換回路内に積分回路を設け周波数電圧変換波形からノイズを除去し波形改善を行った後、データサンプリングを実施し曲線補間処理（近似計算処理）を行うことにより、より正確で精密な偏芯量の計測を行うことができるようにした。
なお、ここで、曲線補間処理（近似計算処理）とは、データサンプリングとは、前後の電圧データから飛び抜けた値のデータをカットし、その部分に、前後のデータの近似値を充填することをいう。
図７に、アドレスマークを有するＭＯメディアを用いて行った曲線補間処理の結果を示す。
図７（ａ）は、周波数電圧変換回路２１からＡ／Ｄコンバーター３１へ入力される曲線補間処理前の周波数電圧変換波形であり、図７（ｂ）は、曲線補間処理後の周波数電圧変換波形である。曲線補間処理後の周波数電圧変換波形においては、処理前に存在していたアドレスマークから発生するノイズが除去されてなめらかな曲線に改善されており、しかもノイズが除去後の曲線の空間が補間されスムージング処理がされていることが分かる。
次に、本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、光ディスクの偏芯量を計測する場合の操作を、図８に示すフローチャートにより詳しく説明する。
まず、計測しようとする光ディスク（ワーク）Ｗをターンテーブルに搭載し、システム制御部３０のプロセスコントローラー部３４から自動芯出し機構１１ｃに、ワークの芯出し指令を送出する（Ｓ１）。
芯出しが完了したら、ディスク吸着制御回路１７はワークＷをターンテーブル上に吸着させる（Ｓ２）。
次に、ＤＶＤメディアなどでは、複層の記録層（レイヤー）が存在するので、フォーカス位置制御３２により計測レイヤーを選択し（Ｓ３）、フォーカスサーボ回路１５をオンにする（Ｓ４）。
次に、フォーカス位置をロックし（Ｓ５）、計測対象のワークＷをサーボモーターコントローラー部３５からの指示により回転させる。
エンコーダー１１ｂからの信号でワークＷの回転数が計測速度に達したかをサーボモーターコントローラー部３５は判断する（Ｓ６）。
そして、制御ＣＰＵ部３６は、周波数電圧変換回路２１から出力された周波数電圧変換波形の１周分の信号を読みとり（Ｓ７）、読み取りデータを解析し曲線補間処理をしてスムージング処理をする（Ｓ８）。
さらに、制御ＣＰＵ部３６は、周波数電圧変換波形を解析して、下記の演算処理を行う。
偏芯量＝Ｔ×Ｋμｍ＝Ｔ×（３０ｆ／Ｎ）（Ｓ９）。
計測が終了すると、モータードライバー１８の指令でワークＷの回転を止め自動芯出し機構を解除する（Ｓ１０）。
そして、ディスク吸着制御回路１７の指令でワークＷの吸着を解除する（Ｓ１１）。
図１は、本発明の一実施の形態を示す偏芯量計測装置の回路構成図である。図１において、偏芯量計測装置１０は、光ディスクＷを回転駆動させるための回転駆動部１１と、光ディスクＷにレーザー光を照射して反射光から受光情報を出力する光ピックアップ部１２と、前記光ピックアップ部１２からの受光情報を増幅するピックアップアンプ部１３と、ピックアップアンプ部１３で増幅された受光情報を受けて、フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）を生成するＦＥ信号生成回路１４と、前記ＦＥ信号生成回路１４からの出力信号を受けて光ピックアップ部１２にフォーカスサーボをかけるフォーカスサーボ回路１５と、光ピックアップ部１２のレーザー出力を制御するＬＤドライバー回路１６と、光ディスクＷをスピンドルへの着脱を制御するディスク吸着制御回路１７と、スピンドルの回転を制御するモータードライバー１８と、エンコーダー１１ｂからの信号を増幅するエンコーダーアンプ回路１９と、ピックアップアンプ部１３で増幅された受光情報を受けて、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ信号）を生成するＴＥＳ信号生成回路２０と、ＴＥＳ信号生成回路２０で生成されたトラッキングエラー信号を受けて前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換して周波数変位信号を生成する周波数電圧変換回路２１と、本計測装置１０の全体のシステムを制御するシステム制御部３０等を備えている。
回転駆動部１１は、スピンドルモーター１１ａ、エンコーダー１１ｂ、自動芯出し機構１１ｃを備え、光ディスクを載置するターンテーブルとディスクランパとの間に光ディスクＷをクランプし、スピンドルモーター１１ａを駆動させることにより、光ディスクＷを回転させることができる。
スピンドルモーター１１ａは、システム制御部３０からモーター制御信号を受けてモータードライバー１８を介して、そのスピンドルの回転停止を行う。
自動芯出し機構１１ｃは、光ディスクＷの回転中心をスピンドルに対して自動芯出しするための機構と、光ディスクＷを回転保持させるための機構とを併せ備えている。
光ディスクＷをターンテーブルに載置する場合は、ディスク吸着制御回路１７からディスク吸着制御信号を受けて、光ディスクを吸着しスピンドルにセンタリングする。
回転駆動部１１は、光ディスクＷの回転角度を検出するためのエンコーダー１１ｂを備えており、エンコーダー１１ｂからは、光ディスクＷが一回転する毎にある決められた数の回転角度矩形波信号が出力される。
この矩形波をカウントすることにより、回転駆動部１１及び光ディスクＷの回転角度を検出することができる。
また、エンコーダー１１ｂは、スピンドルモーター１１ａのサーボモーター回転軸に直接接続されており、回転速度に応じた回転矩形波信号が出力され、この信号をシステム制御部３０のサーボモーターコントローラー部３５に送信することによって回転数を把握し、スピンドルモーター１１ａの回転制御を行う。
光ピックアップ部１２は、光ディスクＷの信号記録面にレーザー光などのスポット光を照射して反射光を受光素子群（例えば４分割の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で受光し、これらのそれぞれが受光した受光情報を増幅するピックアップアンプ部１３へ送信する。
また、光ピックアップ部１２には、トラッキングエラー信号の誤差信号を出力するためのビームディテクタ（図示せず）が搭載されている。
本発明においては、レーザー反射光の受光部である光ピックアップ部１２は、一実施の形態として４個のフォトダイオードを１組とした（４分割ダイオード）光ピックアップを用いることが好ましい。また、ターンテーブルに光ディスクＷが載置された場合において、光ディスクＷ記録部下面の任意半径位置に固定的に配設されていることが好ましい。
本実施の形態では、図１に示すように、光ディスク記録部下面に１組の光ピックアップを設けているが、光ディスク記録部にレーザー照射ができその反射信号を受光できる位置であれば、その取り付け位置や数を限定するものではない。
ピックアップアンプ部１３は、光ピックアップ部１２に搭載された受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図３参照）それぞれが受光した受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ（読み出し信号）を増幅し、ＴＥＳ信号生成回路２０及びＦＥ信号生成回路１４へ送信する。
ＦＥ信号生成回路１４は、ピックアップアンプ部１３で増幅された受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤをアナログ回路で演算し、下記（１）式で表すＦＥ信号（フォーカスエラー）を生成する。
（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）＝ＦＥ・・・（１）
このＦＥ信号が０に近くなると光ディスク記録部にフォーカスされたことを示し、＋または−に振れるとフォーカスがずれたことを表す。
フォーカスサーボ回路１５は、ＦＥ信号生成回路１４からＦＥ信号を受け、光ピックアップ部１２に対しＦＥ信号が０になるまでフォーカスサーボをかけ、光ディスク記録部と光ピックアップ部１２の受光レンズとの位置を調整する。
一方、本発明では、トラッキングサーボは作動させる必要がないので使用しない（固定する）。
ＬＤドライバー回路１６は、光ピックアップ部１２に搭載されたレーザー照射源であるレーザー源（図示せず）のオンオフを制御する。また、ＬＤドライバー回路１６は、光ピックアップ部１２に搭載された受光素子群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの受光量のフィードバック回路を備え、レーザー源の照射量を所定の明るさに制御する。
ＴＥＳ信号生成回路部２０は、ピックアップアンプ部１３で増幅された各受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤをアナログ回路で演算し、下記（２）式で表すＴＥＳ信号（トラッキングエラー信号）を求める。
（ＳＡ＋ＳＤ）−（ＳＢ＋ＳＣ）＝ＴＥＳ・・・（２）
このＴＥＳ信号は、光ディスク回転進行方向（トラック方向）に対するレーザー反射光の偏りを示し、ランド（トラックの山）とグルーブ（トラックの谷）の境界がはっきりしているとピーク値が大きくなる。本発明では、このトラッキングエラー信号を受けて光ディスクの偏芯量を計測する。
周波数電圧変換回路２１は、ＴＥＳ信号生成回路部２０からのアナログ信号であるＴＥＳ信号中の高周波成分を、積分回路によってノイズとして除去すると共に、ＴＥＳ信号生成回路部２０からＴＥＳ信号を受け、トラッキングエラー信号の周波数に応じた周波数変位信号Ｆを所定の電圧Ｖに変換し、Ａ／Ｄコンバーター３１への入力信号とする。
本発明の光ディスク偏芯計測装置１０の全体のシステムを制御するシステム制御部３０は、Ａ／Ｄコンバーター３１と、フォーカス位置制御部３２と、レーザー出力制御部３３と、プロセスコントローラー部３４と、サーボモーターコントローラー部３５と、制御ＣＰＵ部３６とを備える。
Ａ／Ｄコンバーター３１は、前記周波数電圧変換回路２１からの周波数変位信号Ｆを受け量子化変換し、制御ＣＰＵ部３６の主メモリに記録する。
フォーカス位置制御部３２は、制御ＣＰＵ部３６からフォーカスサーボ回路１５に対する指令に基づいて、フォーカスサーボ回路１５に対し、光ピックアップ部のフォーカス動作を指令すると共に、ＤＶＤ等の複数レーヤー構成の光ディスクを計測する場合は、光ピックアップ部のフォーカス位置を指令する。なお、ＦＥ信号が０になるように制御するのは、フォーカスサーボ回路１５で行う。
レーザー出力制御部３３は、制御ＣＰＵ部３６からの指令に基づいて、ＬＤドライバー回路１６に対して、レーザー源照射の開始や停止の指令を行う。
プロセスコントローラー部３４は、制御ＣＰＵ部３６からの指令に基づいて、ディスク吸着制御回路１７に対し、自動芯出し機構１１ｃが芯出し制御するように送信すると共に、光ディスクＷのターンテーブルへの吸着脱着指令を行う。
サーボモーターコントローラー部３５は、モータードライバー１８に対してスピンドルモーターの回転制御を指令する。回転制御は、エンコーダー１１ｂからの回転矩形波信号を受け、所定回転数になるよう制御すると共に、回転停止の制御も行う。
制御ＣＰＵ部３６は、本発明の光ディスク計測装置１０のシステム全体の統括をすると共に、トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換した周波数変位信号（横軸）と回転角度（縦軸）とでなす曲線（後述する周波数変換電位曲線）の曲線補間処理演算を行う。
また、制御ＣＰＵ部３６には、主メモリー、ＨＤＤ記憶装置等が搭載されており、迅速な演算処理を行えるようになっている。
本発明の光ディスク計測装置１０を用いて、下記のような方法で光ディスクの偏芯量を計測する。
（１）光ディスクＷをスピンドルモーター１１ａのスピンドル回転中心に自動芯出し機構１１ｃによりセンタリングしてターンテーブル上に吸着させる。
（２）光ディスクＷをスピンドルモーター１１ａを用いて一定速度に回転させる。一定速度に到達したかはエンコーダー１１ｂからの信号をサーボモーターコントローラー部３５で監視することで判断する。
（３）光ピックアップ部１２から光ディスクＷへレーザーを照射し反射光を受光する。
（４）光ピックアップ部１２からの受光情報から生成したＦＥ信号に基づきフォーカスサーボをかける。
（５）トラッキングサーボをオフ（固定）にしているために、照射レーザー光がランドとグルーブ上を横切ることによって生ずる切り替わり情報を受光情報として最低１周分アナログ信号のまま受ける。
（６）偏芯量に応じてランドとグルーブとを横切る速度は偏芯量に応じて速くなり、切り替わり情報としての受光情報は正弦波状の信号となる。この正弦波状のアナログ信号を周波数電圧変換回路２１を介してアナログ信号として受け、周波数変位信号Ｆとして解析する。
（７）周波数変位信号Ｆを解析する際、周波数電圧変換回路２１に組み込まれた積分回路によりアドレスマークと呼ばれるヘッダー部あるいは欠陥などによるノイズ成分、高周波成分などがあれば低減させる。
（８）更に、アドレスマーク、欠陥などによるノイズ成分の影響を精密に除去するため、取り込み波形の曲線補間処理演算を行って計測精度を改善する。
次に、前述の光ディスクの偏芯量を計測する方法を、図２〜図８を参照して詳細に説明する。
まず、光ディスクＷを回転駆動部１１によって一定回転速度で回転させ、所定位置に予め設置された光ピックアップ部１２のレーザー照射源をオンにして光ディスクＷの記録部にレーザー光を照射する。
反射光からの受光情報を受け、ＦＥ信号が０になるようにフォーカスサーボ回路１５に指令を送り、光ピックアップ部１２の受光レンズをフォーカスさせ、受光情報から光ディスク記録面のランド・グルーブ替わり情報を読み取る。
図２は光ディスクの回転中心と光ディスクに形成されているトラックの偏芯の態様を説明するための概略平面図である。
図２に示すように、光ピックアップ部１２のトラッキングサーボをオフ（固定）し光ディスクＷを回転させると、トラック中心Ｓｔは、機械的な回転中心Ｓｒ（スピンドル中心）と少しずれている（ΔＳ）ことから、光ディスクＷが回転するとそのレーザー照射光の軌跡Ｌが、光ディスクＷに形成されているトラックのランドとグルーブとを横切ることとなる。このずれ量（ΔＳ）が光ディスクＷの偏芯量である。
一方、本発明の実施の形態では、光ピックアップ部１２に設けられているレーザー反射光を受光する受光素子は、４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いており、反射光から４種類の受光情報を発生する。
４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから送信された４種類の受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤは、ランドとグルーブそれぞれからの反射光の強さ、ランドとグルーブの境界の状態など種々の情報を含んでおり、後述するＦＥ信号及びＴＥＳ信号の生成などの演算処理に用いる。
なお、ランドとグルーブの境界の状態とは、例えばグルーブの壁立ち上がり勾配などの形態などをいう。
図３は、本発明の実施の形態で用いる４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設置状態を示す説明図である。図３に示すように、光ピックアップ部１２には、４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが反時計回りに密着して設けられており、反射レーザー光を単独もしくは複数のフォトダイオードで受光するようになっている。
図４（ａ）に、反射レーザー光を受光した時、４分割ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから発信される受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤの信号形態を示す。また、図４（ｂ）に示すように、ダイオードＡから発信される受光情報ＳＡと、ダイオードＤから発信される受光情報ＳＤは、ほぼ同位相になり、同（ｃ）に示すように、ダイオードＢから発信される受光情報ＳＢと、ダイオードＣから発信される受光情報ＳＣは、ほぼ同位相となる。
そして、受光情報ＳＡ及び受光情報ＳＤと、受光情報ＳＢ及び受光情報ＳＣは、位相がずれた状態の信号形態を示している。
（ＦＥ信号生成回路及びＴＥＳ信号生成回路での演算）
次に、ピックアップアンプ１３からの受光情報ＳＡ、受光情報ＳＢ、受光情報ＳＣ、受光情報ＳＤを受けて、ＦＥ信号生成回路１４及びＴＥＳ信号生成回路２０にて演算処理し、下記（１）式及び（２）式に示すＦＥ信号及びＴＥＳ信号を得る。
（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）＝ＦＥ信号・・・（１）
（１）式で得られたＦＥ信号は、フォーカスサーボ回路１５によって光ピックアップ部１２にフォーカスをかけるときに使用する。すなわち、光ピックアップ部１２の受光レンズが光ディスクの記録部にフォーカスが合うとＦＥ信号は０に近くなり、＋または−に振れるとフォーカスがずれたことが分かる。
（ＳＡ＋ＳＤ）−（ＳＢ＋ＳＣ）＝ＴＥＳ信号・・・（２）
（２）式で得られたＴＥＳ信号は、光ディスク回転進行方向（トラック方向）に対するレーザー反射光の偏りを示し、ランドとグルーブの境界がはっきりしているとＴＥＳ信号のピーク値が大きくなる。
図５の（ａ）に、図２に示す光ディスク１回転分のレーザー照射光の軌跡を基に得られた受光情報ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤから、前記（２）式を演算して得たＴＥＳ信号波形図を示す。図５の（ｂ）は、その一部分を拡大して示したＴＥＳ信号波形図である。
図５（ａ）に示すように、ＴＥＳ信号は、ランド・グルーブを横切る時間間隔が短い部分は波形が密になり、長い部分は波形が粗となる、いわゆる粗密波を呈している。
また、図５の（ｂ）に示すように、ＴＥＳ信号の波形は正弦波状の形態となっていることが分かる。
（周波数電圧変換）
次に、ＴＥＳ信号生成回路での演算を行って得られた、光ディスクＷの１回転分のＴＥＳ信号（図６（ａ）に示す）を、周波数電圧変換回路２１に送信して、ＴＥＳ信号の周波数を電圧値Ｖに変換して縦軸の値とする。
一方、回転駆動部１１から光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を横軸として、電圧値Ｖ（縦軸）−光ディスクの回転角度（横軸）波形を生成する。この生成された波形（周波数電圧変換波形）を図６（ｂ）に示す。
この、図６の（ａ）と（ｂ）を比較して分かるように、ＴＥＳ信号波形が密の部分は電圧値Ｖが高く、粗の部分は電圧値Ｖが低いことが分かる。
なお、スピンドルモーター１１ａを加速し回転数が一定になったことや光ディスクＷが１回転したことは、エンコーダー１１ｂによる回転矩形波を監視することによって正確に把握することができる。
（偏芯量の演算）
次に、図６を参考にして、光ディスクの偏芯量の演算を行う場合の説明をする。まず、光ディスクの回転数速度をＮｒｐｍとすると、１秒間の回転速度は、Ｎ／６０となる。
光ディスクが偏芯していることにより得られる回転速度に依存した長周期周波数（すなわち、図６（ｂ）の周波数）は、ディスク１回転あたり、２回の変化をともなうことから、２Ｎ／６０Ｈｚとおける。
また、ランドグルーブ切り替わり情報をＫとすると、光ディスクの偏芯によりレーザー光が横切ることによる短周波数（すなわち図６（ａ）のＴＥＳ信号の周波数＝時間と共に変化する）の平均周波数ｆは、ｆ＝２ＫＮ／６０となる。
これから、ランドグルーブ切り替わり情報をＫを求めると、
ランドグルーブ切り替わり情報Ｋ＝６０ｆ／２Ｎ＝３０ｆ／Ｎ・・・（３）
となる。
ここで、光ディスクのトラックピッチをＴμｍとすると、光ディスクの偏芯量は、トラックピッチ×ランドグルーブ切り替わり情報Ｋであるから、
偏芯量＝Ｔ×Ｋμｍ＝Ｔ×（３０ｆ／Ｎ）、となる。
すなわち、光ディスクの偏芯により横切るトラック数を直接カウントしなくても、光ディスクを回転させたときの回転数速度をＮｒｐｍと、そのときのＴＥＳ信号平均周波数ｆから光ディスクの偏芯量を演算することができる。
したがって、前記（３）式に、例えば、ＣＤのトラックピッチＴ＝１．６μｍを代入し、ＤＶＤのトラックピッチＴ＝０．７４μｍを代入すれば、それぞれの偏芯量が求められる。その他のトラックピッチが異なった光ディスクにおいても、同様な演算処理で偏芯量を求めることができる。
（曲線補間処理）
ＭＯやＤＶＤ−ＲＡＭなどの記録メディアでは、光ディスク記録面にアドレスマーク等のヘッダー部が存在し受光情報に乱れが生ずるため、周波数電圧変換波形にノイズが存在する場合がある。また、記録面に表面キズ、内部介在物、ピンホール等の欠陥が存在する場合も同様に周波数電圧変換波形にノイズが存在する場合がある。
これらの周波数電圧変換波形に存在するノイズは、偏芯量計測において誤差を生じる原因となるので、本発明においては、周波数電圧変換回路内に積分回路を設け周波数電圧変換波形からノイズを除去し波形改善を行った後、データサンプリングを実施し曲線補間処理（近似計算処理）を行うことにより、より正確で精密な偏芯量の計測を行うことができるようにした。
なお、ここで、曲線補間処理（近似計算処理）とは、データサンプリングとは、前後の電圧データから飛び抜けた値のデータをカットし、その部分に、前後のデータの近似値を充填することをいう。
図７に、アドレスマークを有するＭＯメディアを用いて行った曲線補間処理の結果を示す。
図７（ａ）は、周波数電圧変換回路２１からＡ／Ｄコンバーター３１へ入力される曲線補間処理前の周波数電圧変換波形であり、図７（ｂ）は、曲線補間処理後の周波数電圧変換波形である。曲線補間処理後の周波数電圧変換波形においては、処理前に存在していたアドレスマークから発生するノイズが除去されてなめらかな曲線に改善されており、しかもノイズが除去後の曲線の空間が補間されスムージング処理がされていることが分かる。
次に、本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、光ディスクの偏芯量を計測する場合の操作を、図８に示すフローチャートにより詳しく説明する。
まず、計測しようとする光ディスク（ワーク）Ｗをターンテーブルに搭載し、システム制御部３０のプロセスコントローラー部３４から自動芯出し機構１１ｃに、ワークの芯出し指令を送出する（Ｓ１）。
芯出しが完了したら、ディスク吸着制御回路１７はワークＷをターンテーブル上に吸着させる（Ｓ２）。
次に、ＤＶＤメディアなどでは、複層の記録層（レイヤー）が存在するので、フォーカス位置制御３２により計測レイヤーを選択し（Ｓ３）、フォーカスサーボ回路１５をオンにする（Ｓ４）。
次に、フォーカス位置をロックし（Ｓ５）、計測対象のワークＷをサーボモーターコントローラー部３５からの指示により回転させる。
エンコーダー１１ｂからの信号でワークＷの回転数が計測速度に達したかをサーボモーターコントローラー部３５は判断する（Ｓ６）。
そして、制御ＣＰＵ部３６は、周波数電圧変換回路２１から出力された周波数電圧変換波形の１周分の信号を読みとり（Ｓ７）、読み取りデータを解析し曲線補間処理をしてスムージング処理をする（Ｓ８）。
さらに、制御ＣＰＵ部３６は、周波数電圧変換波形を解析して、下記の演算処理を行う。
偏芯量＝Ｔ×Ｋμｍ＝Ｔ×（３０ｆ／Ｎ）（Ｓ９）。
計測が終了すると、モータードライバー１８の指令でワークＷの回転を止め自動芯出し機構を解除する（Ｓ１０）。
そして、ディスク吸着制御回路１７の指令でワークＷの吸着を解除する（Ｓ１１）。
本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、下記の計測精度で光ディスクの偏芯量を計測できた結果を示す。
本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、ＣＤ及びＭＯメディアの偏芯量を計測した結果、自動芯出し誤差：±３μｍ以内、計測精度：±２μｍ以内、総合精度：±５μｍ以内であり、極めて優れた精度で偏芯量を計測できた。
本発明の光ディスク偏芯量計測装置を用いて、ＤＶＤ及びＤＶＤ−ＲＡＭの偏芯量を計測した結果、自動芯出し誤差：±３μｍ以内、計測精度：±１μｍ以内総合精度：±４μｍ以内であり、極めて優れた精度で偏芯量を計測できた。
以上の実施例結果から汎用の光ピックアップを使用しての比較的簡潔な手法でありながら、他のいかなる手法に比しても全く劣ることのない計測精度を示すことができた。
以上の実施例結果から汎用の光ピックアップを使用しての比較的簡潔な手法でありながら、他のいかなる手法に比しても全く劣ることのない計測精度を示すことができた。
本発明の光ディスク偏芯計測装置を用いることにより、光ピックアップを光ディスク記録部下部に設置して、フォーカスサーボのみをかけ、トラッキングサーボをオフして固定し、光ディスクの回転数が一定になった後、ＴＥＳ信号のアナログ波の周波数変位を監視し、光ディスクの回転数に比例した長周期の波と、トラックを横切り発生する短周波の波の双方を計測することで、精細な偏芯量を計測することが可能となる。
また、本発明の光ディスク偏芯計測装置は、機構が簡素で、極めて低コストで構成できるだけでなく、長短周波数のアナログ的な波形計測であることから１回転分のデータさえあれば、回転原点の監視の必要もなく、アドレスマークや欠陥などによる計測誤差を引き起こすこともない。
さらに本発明の光ディスク偏芯計測装置は、従来計測が難しかった、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等で、アドレスマーク等のヘッダー部が存在する光ディスクメディアであっても曲線補間処理をすることで、誤差が極めて少ない偏芯量の計測を行うことができる。
更に、光ディスクの表面だけでなく、ピックアップからのフォーカスを内層に移動してかけることにより、ＤＶＤ等の張り合わせた内層の記録面の偏芯量計測を行うことができ、高精度の光ディスクの偏芯量計測装置を提供することができる。
また、本発明の光ディスク偏芯計測装置は、機構が簡素で、極めて低コストで構成できるだけでなく、長短周波数のアナログ的な波形計測であることから１回転分のデータさえあれば、回転原点の監視の必要もなく、アドレスマークや欠陥などによる計測誤差を引き起こすこともない。
さらに本発明の光ディスク偏芯計測装置は、従来計測が難しかった、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等で、アドレスマーク等のヘッダー部が存在する光ディスクメディアであっても曲線補間処理をすることで、誤差が極めて少ない偏芯量の計測を行うことができる。
更に、光ディスクの表面だけでなく、ピックアップからのフォーカスを内層に移動してかけることにより、ＤＶＤ等の張り合わせた内層の記録面の偏芯量計測を行うことができ、高精度の光ディスクの偏芯量計測装置を提供することができる。
Claims (4)
- 光ディスクを回転駆動し前記光ディスクの回転角度を示す回転角度矩形波信号を出力する回転駆動部と、
前記光ディスクの信号記録面にスポット光を照射して反射光を受光素子群で受光する光ピックアップ部と、
前記受光素子群からの受光情報を受けてフォーカスエラー信号を生成するＦＥ信号生成回路と、
前記受光素子群からの受光情報を受けてトラッキングエラー信号を生成するＴＥＳ信号生成回路と、
前記ＴＥＳ信号生成回路で生成されたトラッキングエラー信号を受けて前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換して周波数変位信号を生成する周波数電圧変換回路と、を備え、
前記回転矩形波信号を受け、前記フォーカスエラー信号を受け、前記周波数変位信号を受け、
光ディスクの偏芯量を演算することを特徴とする光ディスクの偏芯量計測装置。 - 前記受光素子群が、４個１組のフォトダイオードからなるものである請求項１に記載の光ディスクの偏芯量計測装置。
- 光ディスクを回転駆動部によって回転駆動させ、前記光ディスクの信号記録面にスポット光を照射して反射光を光ピックアップ部の受光素子群で受光し、前記受光素子群からの受光情報を受けて、ＦＥ信号生成回路によってフォーカスエラー信号を生成し、前記受光素子群からの受光情報を受けて、ＴＥＳ信号生成回路によってトラッキングエラー信号を生成し、前記ＴＥＳ信号生成回路で生成されたトラッキングエラー信号を受けて、周波数電圧変換回路によって前記トラッキングエラー信号の周波数を電圧値に変換し、前記回転駆動部から前記光ディスクの回転角度を示す回転矩形波信号を受け、光ディスクの偏芯量を演算することを特徴とする光ディスクの偏芯量計測方法。
- 前記受光素子群が、４個１組のフォトダイオードからなるものである請求項３に記載の光ディスクの偏芯量計測方法。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2002343036 | 2002-11-26 | ||
| JP2002343036 | 2002-11-26 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2004049321A1 true JPWO2004049321A1 (ja) | 2006-03-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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