KR890002318B1 - 광학 디스크의 결함을 광학적으로 검출하는 장치 및 방법 - Google Patents

광학 디스크의 결함을 광학적으로 검출하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

광학 디스크의 결함을 광학적으로 검출하는 장치 및 방법
제 1 도는 개재물 타입 결함을 나타내는 광학 정보 기록 디스크의 부분 단면도.
제 2 도는 종래 기술의 레이저 비임 결함 검출장치의 도식도.
제 3 도는 본 발명의 원리에 따른 레이저 비임 결함 검출장치의 도식도.
제 4 도는 본 발명에서 입사 광 비임을 나타내는 렌즈 도면.
제 5 도는 입사 광 비임과 결함에 의해 반사되는 반사 광 비임을 나타내는 렌즈 도면.
제 6 도는 주사된 표면으로부터 2개의 다른 광로를 따라 가는 반사 광 비임을 나타내는 도식도.
제 7 도는 본 발명에 사용된 광 비임 검출기의 도식도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 비디오 디스크 50 : 제 1 레이저 비임 원
54,56,66 : 거울 58 : 회절 격자
60 : 비임 전환 렌즈 62 : 편광 비임 스플리터
64 : 사분의 일 파장판 68 : 대물 렌즈
76 : 집속 렌즈 78 : 광 검출기
82 : 서어보 제어기구 84 : 제 2 레이저 비임 원
88 : 보조 광 비임 집속 렌즈 90,92,98 : 거울
100 : 광 검출기 서브시스템 110 : 결함
122 : 스플리트 광 검출기 130 : 차동 증폭기
본 발명은 광 비임 주사장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 광학 디스크와 같은 정보 디스크의 결함을 광학적으로 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
광학 디스크는 대략 표준 LP 축음기 레코오드판 크기이고 내부에 얇은 반사층이 삽입된 투명한 플라스틱 디스크이다. 그 반사층은 홈(pit) 또는 구멍과 같은 일련의 떨어져 있는 표식들 형태의 나선형 정보 트랙을 가지고 있다. 그 표식들은, 그 나선형 트랙을 따라 레이저 비임의 접속된 스폿트(spot)를 주사하고 그 스폿트가 표식들과 그 표식들 사이 반사 표면에 교대적으로 부딪칠때 그로부터 반사되는 광의 강도의 변화를 검출함에 의해 집속 레이저 비임에 의해 "판독"될 수 있다. 그 표식들이 구멍형태인 디스크의 상세한 설명은 미국 특허 제 4,264,911호(1981. 4. 28. 특허됨)에서 볼 수 있다.
전형적인 광학 디스크의 표식들의 크기 및 간격과, 인접한 나선 트랙들 사이 간격은 대략 1미크론 정도로 극히 작다. 그러한 극히 작은 칫수의 표식들에 함유된 정보를 판독하기 위해서는, 판독 레이저가 1미크론 정도의 극히 작은 스폿트로 집속되어야 한다.
구멍형태의 표식은 고강도 "기록" 레이저에 의해 반사층에 형성될 수 있다. 그 기록 레이저는 그 반사층에 집속되고, 나선 형상으로 디스크를 가로질러 주사될때 턴-온 및 턴-오프된다. 레이저 비임이 턴-온될때, 그 비임이 집속되는 반사층에 구멍을 형성하고, 그 레이저 비임이 턴-오프된때, 반사층이 영향을 받지 않게 된다. 정보는 그 구멍들의 길이 및 간격을 제어함에 의해 트랙에 부여될 수 있다.
"구멍"형태이든 "홈"형태이든 광학 디스크를 판독하는데 있어서, 판독 레이저의 반사광은 광 검출기로 보내지고, 그 광 검출기에서, 판독 트랙에의 표식의 존재 및 부재에 기인한 광 검출기에의 입사광의 강도의 변화에 의해 그 광 검출기가 일련의 펄스 형태의 출력신호를 제공한다. 그 펄스들의 시간 길이 및 간격은 광학 디스크상의 표식의 길이 및 간격과 일치하며, 그리하여, 기록된 정보가 회수된다.
판독 및 기록에 있어서, 레이저 스폿트가 반사층의 표면상에 촛점을 형성하는 것이 필요하다. 판독 및 기록 작동에서, 이것은 디스크 표면위 대물 렌즈의 위치를 제어하는 별도의 서브시스템에 의해 통상 달성된다. 광학 디스크가 "플레이"될때 그 디스크상에 적당히 작은 스폿트로 집속된 레이저 비임을 유지하기 위한 기술을 포함한 광학 디스크 플레이어에 대한 설명은 미국 특허 제 4,332,022호(1982. 5. 25. 특허됨)에서 볼 수 있다.
미국 특허 제 4,332,022호에 기술된 플레이어 장치는 특히 텔리비존 프로그램의 저장 및 재생을 위한 비디오 정보를 함유하는 비디오 광학 디스크를 플레이하도록 설계되어 있다. 간단히 말하여, 그 디스크상의 레이저 광 스폿트의 촛점을 유지하기 위한 그러한 기술(상기 미국 특허에 기재된)은 판독 레이저 광 비임에 사실상 평행한 별도의 레이저 광 비임을 제공하는 것을 포함한다. 이 별도의 레이저 광 비임은 판독 광 비임을 집속시키는데 사용되는 동일 광학 시스템에 의해 디스크상에 집속된다. 그 별도의 레이저 광 비임은 레이저 디스크에서 반사되어 특수한 광 검출기로 보내지며, 그 검출기는 그에 입사된 광 비임의 크기를 검출하고, 별도의 광비임의 촛점 상태를 나타내는 출력신호를 제공한다. 이 출력신호는 디스크가 뒤틀린때라도 그 별도의 광 비임을 집속된 상태로 유지하기 위해 촛점 서어보 기구에 사용된다. 이것은 또한 판독 비임을 촛점 상태로 유지한다. 그러한 촛점 서브시스템은 기록 장치에서도 마찬가지로 사용된다.
그러나, 비디오 광학 디스크의 반사 표면내 어떤 종류의 결합, 즉, "홈(dimple)" 및 "개재물(inclusion)"의 존재의 경우, 그 촛점 서브시스템이 그의 한계를 초월할 수 있고 그리하여 광학 시스템의 촛점을 상실하고, 그 결과 경우에 따라 정보 저장 또는 회수의 상실을 야기할 수 있다. 비디오 디스크 재생(플레이백)의 경우, 이것은 비디오 영상의 일시 혼란, 프레임 스킵핑(frame skipping) 및 점프 백(jump back)을 야기할 수 있고, 이러한 모든 현상들은 상업적인 관점에서 허용될 수 없다.
그러한 결함들이 통상 육안으로는 볼수 없을 정도로 작기 때문에, 시각적인 검사는 부적절하다. 또한, 모든 결함이 허용될 수 없는 성질의 장해를 일으키는 것은 아니다. 따라서, 광학 비디오 디스크의 상업적인 제조에 이용되는 기술은 단지 모든 디스크 또는 일부 디스크를 플레이시켜 비디오 영상의 허용되지 않는 어떤 장해를 찾아내는 것이다. 그러나, 전체 디스크를 플레이시키는 경우, 이것은 많은 시간을 요하고 제조비용을 증대시킨다. 그러나, 오직 디스크의 일부분만을 플레이시키는 경우에는, 모든 결함이 검출되지 않는다.
따라서, 결함이 있는 것으로 의심되는 디스크의 지역만을 신속하고 선택적으로 플레이시켜 그 지역에 허용되지 않는 결함이 있는가 어떤가를 측정할 수 있도록 플레이어 장치와 관련하여 결함의 신속한 식별 및 탐색을 행하는 광학 디스크의 결함 검출장치가 요구된다는 것이 인식될 것이다.
컴퓨터 데이터 기억 및 회수의 경우, 결함이 광학 디스크의 반사층에 존재하는 것으로 확인된때, 그 결함의 바로 앞에서 정보 트랙에 특수한 코우드가 삽입될 수 있고, 그 코우드는 판독 비임 결함위를 통과하는데 걸리는 시간 동안 정보 판독 장치가 정보를 탐색하는 것을 못하게 한다. 다음, 데이터 회수가 다시 시작될 수 있고, 따라서 정보가 상실되지 않는다. 그리하여, 결함을 갖는 광학 디스크는, 결함의 위치와 크기가 디스크에 정보를 기억시키는 장치와 관련하여 정확히 측정될 수 있을때 회수용 컴퓨터 데이터를 기억시키는데 사용될 수 있다.
따라서, 광학 디스크의 결함의 위치 및 크기를 정확히 식별하는 결함 검출장치가 요구된다. 또한, 결함이 있는 지역의 앞에 기록 레이저 비임을 정확히 집중시키도록 광학 디스크의 레이저 기록 기능과 관련하여 결함을 정확히 검출하는 결함 검출 장치가 요구된다.
본 발명은 전술한 요구들을 충족시킨다. 본 발명은, 예를들어 기존 장치의 개조에 의해 다른 광 비임 주사 장치와 관련하여 사용될 수 있고, 주사될 표면에서 반사되는 광 비임의 성질을 검출하기 위한 비임 주사장치로 구체화된다. 주사될 표면위에 배치되는 집속 렌즈, 즉, 대물 렌즈와, 그 대물 렌즈와 주사 표면 사이에 사실상 일정한 간격을 유지하는 수단이 본 발명의 장치에 포함되고, 또한 대물 렌즈와 주사 표면 사이에 상대적인 횡방향 운동을 제공하는 주사 수단도 포함된다. 렌즈의 중앙 축선에 대해 축의(off-axis)의 광 비임을 제공하도록 광 비임 원(源)이 배치되어 있고, 그 광 비임은 렌즈를 통해 주사 표면으로 보내진다. 표면에서 반사되어 렌즈를 통해 역으로 전송된 광 비임부분을 검출하도록 광 비임 감지 소자가 배치되어 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 주사장치는 비디오 디스크 재생장치와 관련하여 사용하는 데 특히 적당하다. 그러한 재생장치는 판독되는 비디오 디스크에 대해 사실상 고정된 관계로 집속 렌즈를 유지하기 위한 레이저 비임 서브시스템을 통상 포함한다. 본 발명의 장치는 기존 비디오 디스크 재생장치에 쉽게 설치되어, 그 시스템에 이미 제공된 집속 렌즈 및, 그 장치에 설치된 거울, 사분의 일 파장판, 및 비임 스플리터와 같은 다른 광학 소자들을 사용할 수 있게하고, 그리하여 비디오 광학 디스크에 대한 정확하고 신속한 결함 검출 기능을 제공한다. 플레이어는 검출된 결함 지역이 허용 가능한 재생을 제공하는가 어떤가를 측정하도록 그 결함 지역위에서의 재생을 위해 그 결함 지역으로 신속히 이동될 수 있다.
또한 본 발명의 장치는 기록 매체 표면의 결함들의 위치 및 크기의 정확한 검출을 허용하도록 디지탈 데이터 기록 장치와 관련하여서도 사용됨으로써, 그 검출에 응하여, 결함 지역에서의 데이터의 기록이 방지될 수 있게하고, 디지탈 데이터 판독기가 결함 위치위에서 통과할때 데이터를 찾지않도록 디지탈 데이터 판독기에 알리는 적절한 플랙 코우드(flag code)가 정보 트랙에 제공될 수 있다.
이와 관련하여, 정보 기록 장치의 기존 광학 소자들이 본 발명의 장치에도 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 잇점들은, 본 발명의 원리를 예시하는 첨부 도면과 관련하여 기술된 하기 바람직한 예의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
제 1 도는 "개재물"타입의 결함을 나타내는 광학 디스크(예를들어, 비디오 디스크)(10)의 일부분의 단면도이다. 그 광학 디스크(10)는 접착제층(16)에 의해 서로 접합된 2개의 투명한 플라스틱 디스크 부분들(12,14)로 만들어져 있다. 그 디스크 부분들(12,14) 각각은 도시된 바와 같은 반사물질층(18,20)을 가지고 있다. 전술한 정보 트랙은 여러가지 다른 공지의 과정들중 하나에 따라, 완성 디스크의 상기 반사물질층(18,20)에 형성된다.
그 디스크 부분들(12,14) 사이 접착제층(16)에 작은 입자의 오염 물질(22)이 존재한 것으로 예시되어 있다. 그러한 오염 물질 입자는 예를들어 디스크 부분들의 접합전에 접착제에 먼지 입자가 앉은 때와 같이 여러가지 방식으로 디스크 제작과정에서 도입될 수 있다. 그 오염 물질(22)은 반사물질층(18,20)의 팽출(bulging)지역(24,26)을 발생하는 개재물 타입의 결함을 형성한다. 그러한 팽출 지역의 측부들의 경사가 충분히 큰때, 촛점 서브시스템은 그 팽출 지역 부근에 촛점을 유지할 수 없고 전술한 문제들을 일으킨다. 반사물질층(18,20)에 유사한 경사 표면을 형성하는 다른 종류의 결함들도 광학 디스크(10)내에 존재할 수 있다.
그러한 결함의 존재를 검출하기 위해 고안된 종래의 한가지 장치가 제 2 도에 도시되어 있다. 레이저(30)는 편광된 레이저 광 비임(32)을 출력하고, 그 광 비임은 거울(34)로 보내지고 그 거울에서 반사된 다음, 편광 비임 스플리터(36)을 통과한다. 다음, 그 광 비임(32)은 사분의 일 파장판(38)을 통과하고 반사물질층(18)의 표면에서 반사된다. 상기 광 비임(32)은 반사물질층(18)의 표면에 대해 수직으로 입사된다. 따라서, 반사물질층(18)이 불균일 부분들을 가지지 않은 경우, 반사 광 비임(42)은 사분의 일 파장판(38)을 통과한 후 동일 통로를 따라 편광 비임 스플리터(36)로 향하게 된다. 그와같이 사분의 일 파장판(38)을 2번 통과한 후, 반사 광비임(42)은 입사 광 비임(32)에 대해 90°회전된다. 따라서, 사실상 모든 반사 광 비임(42)이 도시된 바와 같이 편광 비임 스플리터(36)에 의해 반사된다.
제 1 도와 관련하여 설명된 바와같이, 결함의 측부들은 반사물질층(18)의 표면에 대해 각도를 갖는 반사 표면을 제공한다. 따라서, 제 2 도 장치에서 입사 광 비임(32)이 그러한 결함에 부딪친때, 입사 광로와 동일한 광로를 따라 반사되지 않고 입사 광로에 대해 약간의 각도를 가지고 반사된다. 그러한 반사광 비임(42')은 다른 방향으로 비임 스플리터(36)에서 반사된다. 위치 감응 광 검출기(44)는 비임 스플리터(36)에서 반사된 광 비임(42,42')의 통로를 따라 배치되고, 반사 광 비임(42')의 변위(X)를 나타내는 신호가 제공된다. 제 2 도에 도시된 (X)의 거리는 반사 광 비임(42)에 대한 반사 광 비임(42')의 각도(Ψ)와 기하학적으로 상응하기 때문에, 광 검출기의 출력신호는 결함의 존재를 나타낸다.
그러한 장치는 광학 디스크의 결함들을 검출하는데 효과적임이 입증되었으나, 그러한 장치는 주 레이저 스폿트(판독 또는 기록 레이저 스폿트)에 대한 결함 위치 및 크기의 소망하는 검출 정확도를 얻기 위해 판독 또는 기록 장치의 "판독"레이저 스폿트 또는 "기록"레이저 스폿트에 충분히 밀접히 결함 검출용 광 스폿트를 제공하는데 쉽게 적용될 수 없다. 예를들어, 플레이어의 응답 시간내에 신속 주사 모우드로부터 플레이 모우드로의 오우버 슈우트(overshoot)없이 자동 스위칭을 허용하도록 주 레이저 비임 스폿트 앞에서 결함 검출용 스폿트를 디스크상에 제공함과 동시에 주 레이저 비임 스폿트에 대한 결함 위치의 최대 가능한 검출 정밀도를 얻기 위해, 비디오 재생장치의 경우 주 레이저 스폿트로부터 대략 0.1-0.2㎜위치에 결함 검출용 레이저 스폿트를 주사하는 것이 요구된다.
그러나, 촛점 서브시스템에 사용되는 대물 렌즈 및 대물 렌즈 작동 조립체는 비교적 크고 디스크에 밀접히 배치되어야 한다. 즉, 전형적인 대물 렌즈는 약 8㎜의 직경을 가지며 디스크 표면위 대략 3㎜ 위치에 배치된다. 대물 렌즈 작동 조립체는 렌즈를 둘러싸고 있어 그 장치의 직경을 더 증대시킨다. 그리하여, 그들 요소들은, 주 레이저 비임 스폿트에 밀접히 결함 검출을 행하도록 광학 레코오더 재생장치에 제 2 도의 장치를 채용하는데 있어서 문제를 발생시킨다.
제 3 도는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 예를 도식적으로 나타낸다. 본 발명의 이 실시예에 따라, 표준 비디오 디스크 플레이어장치가 본 발명의 축의 광 비임 결함 검출기를 포함하도록 개조되었다. 편광된 간섭성 광 비임(즉, 판독 비임)(52)을 방출하는 제 1 레이저 비임 원(50)이 제공되어 있다. 이 광 비임(52)은 거울(54,56)에서 반사되어 회절 격자(58) 및 비임 전환 렌즈(60)를 통해 편광 비임 스플리터(62)로 보내진다. 광 비임(52)의 편광은 그 비임의 많은 부분이 비임 스플리터(62)를 통과하도록 배향된다. 비임 스플리터(62)를 통과한 광 비임(52)은 사분의 일 파장판(64)을 통해 또 다른 거울(66)로 향하고 그 거울(66)에서 대물 렌즈(68)로 보내진다. 그 대물 렌즈(68)는 레이저 광 비임(52)의 확산 비임을 비디오 디스크(10)의 표면상의 스폿트(70)에 집속시킨다. 비디오 디스크(10)는 스핀들(74)에 고정되고, 그 스핀들은 스핀들 구동 시스템(75)에 의해 고속으로 회전되어, 대물 렌즈와 연결된 선형 트랙킹 기구(도시되지 않음)와 관련하여 나선 트랙킹 기능이 본 기술에 잘 알려진 바와같이 디스크(10)상의 레이저 광 스폿트(70)에 달성될 수 있게한다. 광 비임(52)은 그 디스크로부터 반사되어, 다시 대물 렌즈(68)을 통과하고 거울(66)에서 반사되어 사분의 일 파장판(64)을 통해 편광 비임 스플리터(62)로 보내진다. 비임 스플리터(62)로 보내진 반사 광 비임이 사분의 일 파장판(64)을 2번 통과하기 때문에, 편광 방향이 입사 광 비임(52)에 대해 90°만큼 회전된다. 따라서, 그 반사 광 비임의 많은 부분이 도시된 바와같은 비임 스플리터(62)의 표면 방향에 기인하여 입사 광 비임의 중앙축에 직각으로 비임 스플리터(62)에 의해 반사된다.
집속(focusing) 렌즈(76)는 비임 스플리터(62)에 의해 반사된 광의 통로에 배치되어 그 광을 광 검출기(78)상에 집속시킨다. 그 광 검출기(78)는 비디오 디스크(10)에 대한 광 스폿트(70)의 촛점 상태를 나타내는 출력신호를 제공하도록 배치될 수 있다. 그러한 출력신호는 통상의 서어보 제어기구(82)에의 신호 라인(80)상에 제공될 수 있고, 그 서어보 제어기구는 신호 라인(80)상의 신호에 응답하여 대물 렌즈(68)와 디스크(10)사이의 상대적인 간격을 제어하여 광 스폿트(70)가 디스크(10)의 반사 표면상에 항상 촛점이 맞게 한다.
이제까지 설명된 부분의 구조 및 작동은 본 기술에 잘 알려져 있다. 상기 요소들과 그들의 작동 방식의 상세한 설명을 포함하여 비디오 디스크 플레이어의 설명을 예를들어 미국 특허 출원 제 131,513호에서 볼 수 있다.
본 발명의 원리에 따라, 편광된 보조 레이저 광 비임(즉, 결함 검출용 광 비임)(86)을 방출하는 제 2 레이저 광 비임 원(84)이 설치된다. 그 광 비임(86)은 보조 광 비임 집속 렌즈(88)을 통과해 거울들(90,92)로 보내지고 그 거울들에서 그 보조 레이저 광 비임(86)이 반사되어 편광 비임 스플리터(62)를 통과한 다음, 사분의 일 파장판(64)을 통과한다. 다음, 그 광 비임(86)은 거울(66)로 향하고 그 거울에서 반사되어 대물 렌즈(68)를 통과한다. 그 대물 렌즈는 그 광 비임(86)을 비디오 디스크(10)의 표면상의 제 2 스폿트(94)에 집속시킨다. 비디오 디스크(10)에서 반사된 보조 광 비임(86)으로부터의 광 비임은 대물 렌즈(68)을 다시 통과하고 거울(66)에 의해 반사되어 사분의 일 파장판(64)을 통과해 편광 비임 스플리터(62)로 보내진다. 그 광 비임이 사분의 일 파장판(64)을 2번 통과하기 때문에, 그 반사 광 비임(96)의 많은 부분이 비임 스플리터(62)에 의해 반사된다. 거울(98)이 반사 광 비임(96)의 통로에 배치되어 그 광 비임(96)을 광 검출기 서브시스템(100)으로 향하게 한다.
방금 설명한 본 발명의 실시예의 작동을 설명한다. 제 4 도에 대물 렌즈(68)와 비디오 디스크(10)가 도식적으로 도시되어 있다. 도시된 바와같이, 입사하는 보조 레이저 광 비임(86)은 보조 광 비임 집속 렌즈(88)(제 3 도)의 집속(포커싱) 작용에 기인하여 촛점(102)에 집중한다. 그 촛점(102)은 주지의 기술을 사용하여 집속 레이저(88)를 적절히 선택 및 배치함에 의해, 비디오 디스크(10)로부터 반대측의 대물 렌즈(68) 측부에 있는 그 대물 렌즈의 촛점(f)과 일치하도록 만들어진다. 이렇게 함으로써, 대물 렌즈(68)을 통과한 광 비임(86)이 그 대물 렌즈의 중앙 축선에 평행한 클리메이트된 광 비임으로 된다. 비디오 디스크(10)에 입사하는 광 비임(86)을 클리메이트함에 의해 디스크(10)상에 광 비임(86)에 의해 형성되는 스폿트의 크기 및 위치가, 대물 렌즈(68)와 디스크(10) 사이의 간격 변동이 일어날 경우에도 일정하게 유지된다.
비디오 디스크(10)의 반사 표면이 완전히 평편한 경우, 입사 광 비임(86)은 입사 광로와 동일 광로를 따라 디스크(10)에서 반사된다. 그리하여, 제 4 도에서 그 광 비임(86)은 완전히 평편한 표면으로부터의 입사 및 반사광 비임들 모두를 나타내게 된다.
제 5 도에, 비디오 디스크(10)의 표면과 대물 렌즈(68)가 명확한 설명을 위해 크게 확대 도시된 결함(110)의 존재와 관련하여 나타내어져 있다. 또한, 명료한 도시를 위해, 광 비임들이 단일의 선들로 나타내어져 있다.
도시된 바와같이, 광 비임(86)은 결함(110)의 경사진 측부 표면에 입사된다. 결함(110)의 경사진 측부 표면의 접선이 선(112)으로 나타내어져 있고, 그 선(112)은 디스크(10)의 평편한 표면에 대하여 각도 θ를 이룬다. 반사 광 비임(114)은 입사 광 비임(86)에 대해 2θ의 각도를 이룬다. 그리하여, 대물 렌즈(68)의 동공면(pupil plane)에서의 광 비임의 측방 편향 r은 식 r=2θS로 주어진다. 여기서 S는 비디오 디스크(10)의 표면으로부터 대물 렌즈(68)의 동공면의 거리를 나타낸다. 통상의 비디오 디스크 플레이어에서 S의 대표적인 값을 대략 8.2㎜이다. 그러한 경우, r=16.44θ(㎜)이다.
제 6 도는 대물 렌즈(68), 비디오 디스크(10)의 표면 및 광 검출기 서브시스템(100) 사이의 관계를 나타내는 도식도이다. 반사 광 비임(114)은 제 5 도와 관련하여 설명된 바와같이 대물 렌즈(68)에서 거리 r만큼 편광되어 도시되어 있다. 결함이 없고 반사가 디스크(10)의 반사 표면에 수직인 경우의 반사 광 비임(114)의 광로가 참고로 번호(114')로 나타내어져 있다.
도시된 바와같이, 반사 광 비임(114,114')은 대물 렌즈(68)의 후방 영상 면(image plane)(118)에 위치된 지점(116)에 집중한다. 다음, 그 광 비임들은 확산되어 광 검출기 서브시스템(100)에 부딪친다. 그 광 검출기 서브시스템(100)은 화살표(120)으로 나타낸 바와같이 후방 영상 면(118)으로부터 거리 l에 위치된다. 이 거리 l은 대물 렌즈(68)의 긴 공액(conjugate)과 동일하다. 광 검출기 서브시스템(100)이 후방 영상면(118)으로부터 그러한 거리에 위치되기 때문에, 그 광 검출기 서브시스템은 대물 렌즈와 1 : 1의 공액 관계에 있게되고, 따라서, 반사 광 비임(114)의 편향에 기인한 대물 렌즈(68)에서의 어떤 측방 편향 r이 광 검출기 서브시스템(100)에서의 광 비임(114)의 측방 편향 r을 야기한다.
제 7 도는 제 3 도에 도시된 광 검출기 서브시스템(100)의 도식도이다. 스플리트(바이셀(bi-cell)) 광 검출기(122)가 제공되어 있고, 그 광 검출기는 좌측 셀(A)과 우측 셀(B)을 가지고 있다. 그 광 검출기(122)는 스플리트 셀 기능을 제공하도록 전기적으로 서로 연결된 좌우 쿼드런트(quadrant)셀들 각각을 가진 쿼드러쳐(quadrature)광 검출기일 수 있다. 그러한 광 검출기는 일 방향으로 그 광 검출기(122)에 입사하는 광 비임의 측방편차를 측정한다. 바람직한 예에서, 결함의 접선 방향 기울기에 상응하는 광 비임(114)의 측방 편향이 검출되고 결함의 반경 방향 기울기는 검출되지 않는다. 반경방향 트랙킹 에러 서브시스템의 작용에 의해 비디오 디스크 플레이어의 하나 이상의 광학 소자, 예를들어, 거울(66)(제 3 도)에 유발된 운동은 입사 보조 레이저 광 비임(86)의 이동을 야기한다. 이러한 광 비임(86)의 이동은 광 검출기(122)(제 7 도) 상의 광 비임 스폿트의 측방 이동을 야기하여 반경방향의 거짓 결함 신호들을 발생시킨다. 따라서, 본 발명의 바람직한 예는 접선방향의 결함들만을 검출한다. 그러나, 그러한 비임의 반경방향 이동 에러가 발생되지 않을때는, 스플리트 검출기의 적절한 배치에 의해, 또는 쿼드런트 광 검출기의 설치에 의해 반경방향 결함 검출이 행해질 수 있다.
제 7 도에, 광 검출기(포토셀)(122)상에 입사된 광의 스폿트의 원형 경계(124)가 셀(A)과 셀(B) 사이 분리선으로부터 거리 r만큼 벗어나 나타내어져 있다. 그 거리 r은 제 5 도와 관련하여 앞에 기술된 바와같이 대물 렌즈(68)의 동공면에서의 반사 광 비임의 측방 편향을 나타낸다. 작은 광 스폿트들은 회절 및 다른 효과에 기인하여, 뚜렷한 경계를 갖지 않는다. 관례에 따라, 그 원형 경계(124)는 광 스폿트의 1/e2광 강도 경계를 나타내는 것으로 추정된다.
셀들(A,B)상의 광의 존재는 출력신호 라인들(126,128)상에 각각 전류 IA, IB를 제공한다. 그 신호 라인들(126,128)은 신호 IA와 IB사이의 차에 비례하는 출력 신호 라인(132)에 발생시키는 차동 증폭기(130)의 입력에 연결되어 있다. 입사 광 비임의 중심(134)이 광 검출기(122)의 셀(A)와 셀(B)사이 경계(136)와 일치할 때 전류 IA와 IB가 동일하고 차동 증폭기(130)가 출력을 발생치 않는다. 그러나, 입사 광 비임이 예를들어 제 7 도에 도시된 바와같이 우측으로 편향된 때, 하나의 셀이 다른 셀보다 비례하여 더 많은 광을 받는다. 이것이 제 7 도에 빗금 지역(138)으로 나타내어져 있다.
차동 증폭기(130)로부터 신호 라인(132)상의 출력은 빗금 지역(138)내에 포함되는 광량의 2배와 비례한다. 따라서, 광 스폿트의 경계(124)내 광 분포, 광 검출기(122)의 성능 특성, 차동 증폭기(130)의 전기적 특성을 알면, 거리 r의 정량적 측정이 신호 라인(132)상의 출력신호의 크기를 기초로 하여 행해질 수 있다. 비디오 디스크(10)상의 스폿트(94)(제 3 도)의 크기가 검출된 결함의 크기에 비해 작은 경우, r은 전술한 식 r=2θS를 사용하여 마찬가지로 계산될 수 있다. 그리하여, 결함 크기의 매우 정밀한 측정이 행해질 수 있다. 이들 계산은 본 기술에 숙련된 자의 능력에 의해 충분히 행해질 수 있다.
제 3 도에서, 레이저 광 비임(52)의 중앙 축선에 대해 거울(92)을 적절히 위치 조정함에 의해, 보조 광 비임의 스폿트(94)가 광 비임(52)의 스폿트(70)에 대해 요구되는 곳(대물 렌즈(68)의 시계(視界) 및 거울(92)의 위치에서의 광 비임(52)의 반경방향 칫수에 의해 제한됨)에서 디스크(10)상에 위치될 수 있음을 볼수 있다. 이 반경방향 칫수는 광 비임(52)의 반경방향 칫수가 최소로 되는 비임 전환 렌즈(60)의 촛점에 밀접한 곳에 거울(92)을 배치함에 의해 아주 작게 될수 있다. 본 발명의 바람직한 예에서, 거울(92)의 위치는 보조 레이저 광 비임의 스폿트(94)의 중심이 광 비임(52)의 전진 판독 방향으로 광 비임(52)의 스폿트(70)로부터 반경방향으로 대략 0.1-0.2㎜의 거리에 위치되도록 조정된다. 그리하여, 이 장치가 나선형으로 레이저 광 비임의 스폿트(70)을 외측으로 전진시킴에 의해 판독하는 경우, 보조 광 비임의 스폿트(94)의 중심은 반경방향으로 그리고 디스크의 외측쪽으로 스폿트(70)의 중심으로부터 대략 0.15㎜ 떨어져 있는다.
또한, 본 발명의 바람직한 예에서 대물 렌즈(68)의 촛점 길이에 대한 보조 광 비임 집속 렌즈(88)의 촛점 길이의 비는, 대략 80미크론의 직경을 갖는 스폿트(94)를 형성하도록 공지의 원리에 따라 선택된다. 80미크론의 스폿트(94) 직경과 스폿트(70)과 스폿트(94)사이 대략 0.15㎜의 반경방향 거리의 조합에 의해 비디오 디스크(10)가 "고속 주사 모우드"로 신속히 판독될 수 있게되고, 결함의 검출시 비디오 디스크 플레이어는 대물 렌즈를 철회시킬 필요없이 "판독 모우드"로 자동적으로 절환될 수 있다. 다음, 이미 검출된 결함 지역은 단지 광 비임(52)의 스폿트(70)에 의해 판독될 수 있고, 그 결함이 비디오 영상에 허용되지 않는 장해는 야기하는가 아닌가를 결정하도록 비디오 영상이 관찰된다.
본 발명이 광학 디스크의 결함 검출 분야에서 상당한 진보를 제공함을 상기 설명으로부터 알수 있다. 특히, 본 발명은 디스크상의 판독 또는 기록 레이저 광 비임 스폿트에 대한 광학 디스크의 반사 표면내 결함들의 위치와 크기를 정확히 측정하는 효과적인 장치를 제공한다. 이 장치는 비디오 광학 디스크 제조에서 품질 검사 시간을 크게 감소시키고, 결함이 디스크에서 검출되고 데이터가 기록된 때 영향 받은 정보 트랙에 적절한 코우드를 정확히 배치함으로써, 결함있는 광학 디스크도 컴퓨터 데이터 기억 소자들로 사용될 수 있게 한다. 또한, 이 장치는 최소의 개조에 의해 기존 레이저 비임 판독 또는 기록 장치에 쉽게 채택될 수 있다.

Claims (10)

  1. 디스크 표면으로부터 소정 거리에 배치된 대물 렌즈(68)와, 그 대물 렌즈와 상기 표면 사이의 상대적인 이동을 제공하기 위한 수단(75)을 포함하는, 광학 디스크의 반사 표면의 결함을 광학적으로 검출하기 위한 장치에 있어서, 상기 대물 렌즈(68)을 통과하는 광 비임(86)을 제공하기 위한 광원(84)과, 상기 광 비임(86)이 상기 대물 렌즈(68)의 중앙 축선으로부터 벗어나 있고 그 축선에 평행한 클리메이트된 광 비임으로서 상기 대물 렌즈(68)로부터 나오도록 상기 광 비임(86)을 조절하기 위한 수단과, 상기 반사 표면상의 결함에 부딪쳐 그로부터 반사되어 상기 대물 렌즈(68)를 역으로 통과하여 입사하는 상기 광 비임 부분의 측방 편향을 검출하는 결함 검출수단(100)을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  2. 제19항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 광 비임(86)이 통과하는 보조 집속 렌즈(88)와 광 비임 진로 안내 수단을 포함하고, 상기 광 비임(86)이 상기 대물 렌즈(68)의 중앙 축선에 교차하도록 상기 보조 집속 렌즈(88)와 상기 광 비임 진로 안내 수단에 의해 집속되어 보내져, 상기 광 비임(86)의 촛점이 상기 반사 표면의 반대쪽 상기 대물 렌즈(68) 측부에 위치된 그 대물 렌즈의 촛점과 일치하도록된, 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  3. 제20항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 그의 중앙 축선이 상기 반사 표면에 수직이도록 배치되는, 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  4. 제21항에 있어서, 상기 대물 렌즈(68)의 중앙 축선에 평행하고 그 대물 렌즈를 통과하여 상기 반사 표면에 보내지는 다른 광 비임(52)을 제공하기 위한 다른 광원(50)과, 상기 반사 표면쪽으로 보내지는 상기 다른 광 비임(52)의 많은 부분을 통과시키고, 상기 반사 표면에서 반사되어 상기 대물 렌즈를 역으로 통과하는 상기 다른 광 비임(52)의 많은 부분을 제 1 검출 위치로 반사시키기 위해 상기 다른 광 비임(52)의 광로에 배치된 비임 분리 수단(62)과, 상기 대물 렌즈(68)와 상기 반사 표면 사이의 거리에 따라 변하는 상기 반사된 광 비임의 성질을 검출하고 그 러한 성질을 나타내는 출력신호를 제공하기 위해 상기 제 1 검출 위치에 배치된 광 비임 검출 수단(78)과, 상기 반사 표면으로부터의 미리 정해진 일정한 거리에 상기 대물 렌즈(68)을 유지하기 위해 상기 출력신호에 감응하는 위치 제어 수단(82)을 가지는, 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  5. 제22항에 있어서, 상기 광원들(84,50)이 각각 선형으로 편광된 광 비임(86,52)을 제공하는 레이저들이고, 상기 비임 분리 수단(62)은 상기 다른 광 비임(52)의 축선에 대해 비스듬히 배치된 편광 비임 스플리터이고, 그 편광 비임 스플리터와 상기 반사 표면사이에 사분의 일 파장판(64)이 배치되는, 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  6. 제23항에 있어서, 상기 광 비임(86)이 상기 다른 광 비임(52)에 인접한 상기 비임 분리 수단(62)을 통과하도록 하고, 반사되어 상기 대물 렌즈를 역으로 통과한 상기 광 비임(86) 부분이 제 2 검출 위치로 보내지도록 상기 광 비임(86)을 제공하기 위해 상기 광원(84)을 위치 결정시키는 수단을 포함하는, 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  7. 제19항에 있어서, 상기 결함 검출 수단(100)이 광 검출기이고, 그 광 검출기는 별도의 출력을 각각 가지는 적어도 2개의 감지 표면들을 가지고 있어, 상기 반사된 광 비임(86)의 측방 변위가 그 검출기에 의해 검출될 수 있게 된, 광학 디스크의 결함을 검출하는 장치.
  8. 주사될 광학 디스크 표면의 결함을 검출하는 방법으로서, 상기 표면에 대해 미리 정해진 위치에 대물 렌즈(68)를 배치하고, 상기 대물 렌즈(68)와 상기 표면 사이에 상대적인 이동을 제공하고, 상기 대물 렌즈(68)를 통과하여 상기 표면으로 광 비임(86)을 보내고, 상기 광 비임(86)이 대물 렌즈(68)의 중앙 축선으로부터 벗어나고 그 축선에 평행한 콜리메이트된 비임으로서 상기 대물 렌즈로부터 나오도록 상기 광 비임(86)을 조절하고, 상기 표면의 결함에 부딪쳐 그로부터 반사되어 상기 대물 렌즈(68)를 역으로 통과하는 상기 광 비임 부분의 측방 편향을 검출하는 단계들로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 디스크 표면의 결함을 검출하는 방법.
  9. 제26항에 있어서, 대물 렌즈(68)를 배치하는 상기 단계가, 그 대물 렌즈와 중앙 축선이 상기 표면에 수직이도록 그 대물 렌즈를 배치하는 것에 의해 이행되는, 광학 디스크 표면의 결함을 검출하는 방법.
  10. 제26항에 있어서, 광 비임(86)을 조절하는 상기 단계가, 상기 광 비임(86)의 촛점이 상기 대물 렌즈(68)의 촛점과 일치하도록 상기 표면으로부터 반대측 상기 대물 렌즈 측부에 위치된 상기 대물 렌즈 촛점을 통과하게 상기 광 비임(86)을 집속시키는 것에 의해 이행되는, 광학 디스크 표면의 결함을 검출하는 방법.
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