NL8702255A

NL8702255A - Stelsel voor het testen van optische schijven.

Info

Publication number: NL8702255A
Application number: NL8702255A
Authority: NL
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1987-09-22
Publication date: 1988-07-18
Also published as: GB2199136A; US4832487A; JPS63153455A; DE3731862C2; FR2608789B1; DE3731862A1; GB2199136B; FR2608789A1

Description

f N.0. 34738 1

Stelsel voor het testen van optische schijven.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het testen van optische schijven teneinde de registratie-eigenschappen van optische schijven te roeten.

In het algemeen zijn de registratie-eigenschappen van optische 5 schijven afhankelijk van het feit of de geregistreerde informatie correct kan worden gereproduceerd en zijn gebaseerd op het foutenpercentage in de uitgelezen informatie. Dit foutenpercentage is niet voldoende om inzicht te krijgen in de hoeveelheid fouten of de neiging tot vorming van fouten in de optische schijven. Deze meetresultaten kunnen 10 niet daarom worden gebruikt voor kwaliteitscontrole in het fabrikage-proces van de optische schijven. In een teststelsel voor optische schijven moeten derhalve de registratie-eigenschappen van de optische schijven voor metingen worden verdeeld in diverse categorien. Meer in het bijzonder kan inzicht worden verkregen in de grootte van de signa-15 len door de reflectiefactor te meten. De optimale kwaliteit van licht voor lezen en schrijven en de kwaliteiten van de signalen kunnen worden afgeleid uit de draaggolf/ruis-verhouding (d.w.z. de CNR-verhouding), en inzicht in details daarvan kan worden verkregen via de overspraak-en golfvormanalyse. Anderzijds wordt de transparantheid gebruikt om de 20 optische absorptie en de levensduur van een registratiefilm te evalueren. Als de CNR-verhouding echter meer dan 45 dB bedraagt dan vormen scheuren, barsten en dergelijke (d.w.z. in het algemeen defecten) de hoofdoorzaak van fouten. De lengte van de defecten en de verdeling ervan vormen bruikbare meetwaarden voor het evalueren van de barstfouten 25 en voor het verbeteren van het productieproces. De meting van de defecten is derhalve doeltreffend voor het evalueren van de registratieka-rakteristieken van de optische schijven en de meting van de daarop betrekking hebbende reflectiefactor vormt het middelpunt van het teststelsel. De aanwezigheid of afwezigheid van defecten wordt overigens 30 gedetecteerd aan de hand van veranderingen in de hoeveelheid gereflecteerd licht vanaf het registratiefilmoppervlak.

Figuur 1 toont schematisch de structuur van een uitvoeringsvoor-beeld van een meetinrichting voor het meten van de reflectiefactor volgens de stand der techniek. In figuur 1 wordt met het referentiecijfer 35 1 een optische schijf aangegeven; het cijfer 11 is een registratiefilm van de optische schijf 1; het cijfer 31 is een laser!ichtbron; de karakters HMR1 duiden op een halfdoorlatende spiegel; en het cijfer 37 is een licht ontvangend element. In het getoonde stelsel wordt de optische 1 ? C 2 2 5 5 2 schijf 1 aangestraald door een parallelle bundel met een diameter van ongeveer l mm, en de gerefl ecteerde bundel wordt ontvangen door het licht ontvangende element 37 zodat de reflectiefactor van de optische schijf 1 kan worden bepaald uit de intensiteit van de gereflecteerde 5 bundel.

In het op dit principe gebaseerde stelsel voor het meten van de reflectiefactor interfereren de van de registratiefilm 11 en van het oppervlak van de optische schijf 1 gereflecteerde bundels echter met elkaar, zodanig dat de eerstgenoemde geref 1 ecteerde bundel niet afzon-10 derlijk nauwkeurig kan worden gemeten. Omdat de parallelle bundel wordt gebruikt voor de metingen zullen anderzijds de meetwaarden sterk variëren zelfs indien de invalshoek op de optische schijf 1 zich enigszins wijzigt. Omdat de bundel een grote diameter heeft kunnen bovendien kleine defecten niet nauwkeurig worden gedetecteerd. Omdat verder de 15 parallelle bundel een toestand heeft die verschilt van de bundel die voor praktische reproductie wordt gebruikt is het onmogelijk om een re-flectiefactor, overeenstemmend met de situatie tijdens praktische reproductie, vast te stellen. Bovendien heeft de beschouwde inrichting een optisch stelsel dat in constructie verschilt van de stelsels die 20 worden gebruikt voor het meten van de CNR-factor en de overspraak, zodat een aantal meetinrichtingen nodig is voor het evalueren van een reeks registratie-ei genschappen.

De onderhavige uitvinding heeft nu ten doel met een eenvoudige constructie een stelsel voor het testen van optische schijven te ver-25 schaffen waarmee de nadelen van de in het bovenstaande beschreven inrichting volgens de stand der techniek worden geelimineerd, waarmee een reflectiefactor in overeenstemming met de praktische reproductiesitua-tie kan worden bepaald en waarbij een optisch stelsel wordt gebruikt dat ook wordt gebruikt voor het meten van de CNR-factor en de over-30 spraak zodat met een inrichting een reeks van registratie-eigenschappen kan worden gemeten.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een stelsel voor het testen van optische schijven verschaft, omvattende een spindel motor voor het ondersteunen en doen roteren van een optische schijf met een con-35 stante snelheid; een meetkop, met inbegrip van een focusseerservo- en spoorvolgservomechanisrne waarmee ervoor gezorgd wordt dat het brandpunt van een laserbundel, waarmee de optische schijf wordt aangestraald, de geleidingsgroef van de optische schijf volgt teneinde een uitgangssignaal te genereren dat evenredig is met de intensiteit van de, van de 40 optische schijf afkomstige gereflecteerde bundel; ö 7 0 2 2 5 5 3 een transportmechanisme voor het bewegen van de meetkop in radiale richting van de optische schijf; een stuurschakeling voor het besturen van de werking van de spindelmotor, van de focusseerservo- en spoor-volgmechanismen van de meetkop, en van het transportmechanisme; een 5 meeteenheid voor het uitvoeren van de gewenste metingen in responsie op het uitgangssignaal van de meetkop; en een computer voor het instrueren van de genoemde stuurschakeling en van de meeteenheid teneinde de door de meeteenheid gemeten gegevens te verwerken.

Figuur 1 toont schematisch de structuur van een voorbeeld van het 10 stelsel voor het meten van de reflectiefactor volgens de stand der techniek; figuur 2 toont schematisch de structuur van een uitvoeringsvoor-beeld van een teststelsel voor optische schijven volgens de onderhavige uitvinding; 15 figuur 3 toont schematisch het principe van de reflect!efactorme-ting; de figuren 4 en 6 tonen aan de hand van golfvormen het principe van de defectenmeting; figuur 5 toont schematisch de structuur van een voorbeeld van een 20 meetinrichting voor het meten van defecten; figuur 7 toont in een blokdiagram een specifiek uitvoeringsvoorbeeld van een defectpuls-analyse-inrichting; figuur 8 toont schematisch de meettoestand voor het meten van de transparantheid; 25 figuur 9 is soortgelijk aan figuur 8 en toont de toestand voor op tische vermogenscalibraties; de figuren 10 en 11 tonen in diagrammen de structuur van een ander ultvoeringsvoorbeeld van een houder; figuur 12 is een blokschema waarin de structuur wordt getoond van 30 de meetinrichting voor het teststelsel voor optische schijven volgens de uitvinding; figuur 13 is een bovenaanzicht van een ultvoeringsvoorbeeld van een calibratiereferentieplaat die voor calibratiedoeleinden wordt gebruikt; 35 figuur 14 toont een doorsnede door figuur 13; figuur 15 toont een doorsnede van een voorbeeld voor het vormen van standaardspecimens SO tot en met Sll van de calibratiereferentieplaat; figuur 16 toont schematisch de toestand waarin de calibratierefe-40 rentieplaat is gemonteerd op de spindelmotor; 87 0 P ' r, 5 4 figuur 17 toont schematisch een uitvoeringsvorm van een bescher-mingsmechanisme voor calibratiedoeleinden van een transportmechanisme; en figuur 18 toont schematisch een uitvoeringsvorm van een begren-5 zingsmechanisme voor het slede-gedeelte van het transportmechanisme.

Figuur 2 toont schematisch een uitvoeringsvorm van een teststelsel voor optische schijven volgens de onderhavige uitvinding. In figuur 2 zijn componenten, gelijk aan die van figuur 1, aangeduid met dezelfde referentiecijfers.

10 Het cijfer 2 wijst op een spindel motor voor het ondersteunen en doen roteren van een optische schijf 1 met een constante snelheid. Het cijfer 3 wijst op een meetkop die voorzien is van focusseerservo- en spoorvolgservomechanismen die ervoor zorgen dat het brandpunt van een laserbundel, waarmee de optische schijf wordt aangestraald, de gel ei -15 dingsgroef van de schijf 1 volgt. De meetkop 3 genereert een uitgangssignaal dat evenredig is aan de intensiteit van de gereflecteerde bundel afkomstig is van de optische schijf 1. Deze meetkop 3 is samengesteld uit een laserbundel bron 31, een focusseerlens 32, een lensactuator 33, bundel splinters 34 en 35, een \/$ plaat 36 en licht ontvangen-20 de elementen 37 en 38. De meetkop 3 is dus geconstrueerd uit een optische stelsel voor het genereren van een uitgangssignaal evenredig aan de intensiteit van de gereflecteerde bundel, afkomstig van de optische schijf 1 door middel van het licht ontvangende element 37; en een optische stelsel voor het detecteren van de brandpuntstoestand op de opti-25 sche schijf 1 via het licht ontvangende element 38 teneinde terugkoppel signa! en te verschaffen voor de focusseerservo- en spoorvolgmecha-nismen. Het cijfer 4 wijst op een transportmechanisme voor het bewegen van de meetkop 3 in de radiale richting van de optische schijf 1. Het cijfer 5 wijst op een regelaar voor het aansturen van de lensacuator 33 30 in overeenstemming met het uitgangssignaal van het lichtontvangende element 38 teneinde het focusseerservomechanisme en het spoorvolgservomechani sme te besturen en de werkingen van de spindelmotor 2 en van het transportmechanisme 4 te regelen. Het cijfer 6 wijst op een meetin-richting voor het uitvoeren van de gewenste metingen zoals de meting 35 van de reflectiefactor in responsie op een uitgangssignaal gegenereerd door de meetkop 3. Het cijfer 7 wijst op een computer waarmee de regelaar 5 en de meetinrichting 6 worden bestuurd en waarmee de gemeten data, verkregen door de meetinrichting 6, worden verwerkt.

In het op deze wijze geconstrueerde teststelsel voor optische 40 schijven worden de operatiesequenties van de individuele componenten 8 7 0 2 2 5 5 5 geselecteerd afhankelijk van de gewenste metingen in responsie op instructies van de computer 7. De principes en het functioneren van de afzonderlijke metingen zullen in het volgende worden beschreven.

Figuur 3 toont schematisch het principe van de reflectiefactome-5 ting. De meting van de reflectiefactor is zeer effectief niet alleen om inzicht te krijgen in de reflect!viteit van de registratiefilm zelf maar ook in de ongelijkmatigheid van deze reflect!viteit over het gehele oppervlak van de optische schijf.

De uit de focusseerlens 32 uittredende bundel is een convergerende 10 bundel die evenals bij andere metingen wordt gefocusseerd op het regis-tratievlak van de optische schijf 1 en de reflectiefactor wordt gemeten terwijl de optische schijf 1 ronddraait. Indien het vermogen van het licht, dat op dit moment uittreedt uit de focusseerlens 32, aangeduid wordt met Pi, en het optische vermogen van het door de optische schijf 15 1 gereflecteerde licht wordt aangeduid met Pr, dan wordt de reflectiefactor Ref uitgedrukt door de volgende vergelijking:

Ref = Pr/Pi{%).

Als de reflectiefactor wordt gemeten terwijl het registratie-op-pervlak van de optische schijf 1 in focus is dan kan een meer nauwkeu-20 rige meting van de reflectiefactor, overeenstemmend met de toestand tijdens praktische reproductie, worden uitgevoerd waardoor een hoge resolutie wordt verzekerd omdat er geen interferentie optreedt tussen het gereflecteerde licht afkomstig van het registratie-oppervlak en afkomstig van het oppervlak van de optische schijf.

25 De defecten worden gedetecteerd door gebruik te maken van veranderingen in de hoeveelheid gereflecteerd licht (d.w.z. de reflectiefactor). Deze hoeveelheid gereflecteerd licht zal toenemen of afnemen afhankelijk van het soort van de defecten. Voor het detecteren van defecten wordt het oppervlak van de optische schijf 1 door de meetkop 3 af-30 getast teneinde een uitgangssignaal te genereren dat evenredig is met de reflectiefactor, en dit uitgangssignaal wordt in de meetinrichting 6 vergeleken met een constant drempelwaardeniveau teneinde een pulssig-naal (d.w.z. defect-pulsen) te genereren afhankelijk van de reductie van de reflectiefactor (veroorzaakt door het optreden van de defecten). 35 Door hierbij het drempelwaardeniveau variabel te maken kunnen de afmetingen van de te detecteren defecten worden geoptimaliseerd en kan de meting worden beperkt tot bepaalde typen defecten. Omdat bovendien de breedte van de defect-pulsen evenredig is met de lengte van de defecten, wordt niet alleen de aanwezigheid maar ook de lengte van de defecten 40 gedetecteerd door een telling uit te voeren met bijvoorbeeld een refe-

i' ~ n o · U

V / V' k. u V' V

·♦ 6 rentieklokpuls van 16 MHz. Het gehele oppervlak van de optische schijf heeft soms zoveel defecten dat deze niet in werkelijke tijd kunnen worden gedetecteerd. Derhalve wordt in het teststelsel voor optische schijven volgens de onderhavige uitvinding gebruik gemaakt van een on-5 derverdelingswerkwijze waarin de defect-pulsen elk als een puls worden geteld en direct worden onderverdeeld in een van zeven vooraf bepaalde gradaties, waarbij de geintegreerde waarde voor elke gradatie wordt bepaald door de daarin vallende pulsen te sommeren. Om de defecten in kaart te brengen worden alle sporen verdeeld in 1024 segmenten, en door 10 een verdere onderverdeling in de radiale richting in stappen van 1 mm worden blokken gevormd. In elk blok wordt een integratie uitgevoerd voor elk van de gradaties. Als de data van alle blokken in een bepaald gebied op deze wijze zijn gedetecteerd dan maakt de computer 7 een staafdiagram van de totaalaantallen van de defecten in de zeven grada-15 ties en berekent de verdeling van de defecten over het gehele oppervlak van de optische schijf, welke verdeling zichtbaar gemaakt kan worden.

Figuur 4 toont een golfvormdiagram ter verklaring van het principe van deze defect-meting. In figuur 4 wordt met Vr een uitgangssignaal aangeduid dat evenredig is met de reflectiefactor; Vth is een drempel-20 waardeniveau; Vp zijn de defectpulsen; en met CL worden klokpulsen aangegeven. Getoond is het geval waan'n de reflectiefactor een daling vertoont vanwege het optreden van defecten.

Figuur 5 toont verder schematisch een voorbeeld van de structuur van de meetinrichting 6. In figuur 5 wordt met het referentiecijfer 61 25 een comparator aangegeven waarmee het uitgangssignaal Vr wordt vergeleken met het constante drempelwaardeniveau Vth; het cijfer 62 wijst op een hoogdoorlaatfilter dat aangebracht is stroomopwaarts van de comparator 61; en het cijfer 63 wijst op een analyseerinrichting voor de defect-pulsen die reageert op de defect-pulsen Vp afkomstig van de com-30 parator 61 teneinde de bovengenoemde analyse uit te voeren en een gradatie aan te brengen in de defecten afhankelijk van hun lengte.

In de Op deze wijze geconstrueerde meetinrichting 6 heeft het uitgangssignaal Vr, dat aan de comparator 61 wordt aangeboden, alleen een hoogfrequente component waardoor de defecten betrouwbaar kun-35 nen worden gedetecteerd zelfs indien het uitgangssignaal Vr een sterke fluctuatie zou vertonen zoals geïllustreerd is in figuur 6, als gevolg van ongelijkmatigheid in de reflectiefactor van het oppervlak van de optische schijf. De niveaufluctuaties in het uitgangssignaal Vr als gevolg van ongelijkmatigheid in het dampneerslagproces van de re-40 gistratiefilm op de optische schijf 1, treden hier op de frequenties 8 7 0 2 2 5 5 7 van ongeveer enkele tienden tot enkele hondenden Herz, en de niveau-fluctuaties als gevolg van de aanwezigheid van defecten treden op met frequenties van ongeveer 10 kHz of meer. Als derhalve de afsnijfrequentie van het hoogdoorlaatfilter 62 wordt gekozen op ongeveer 1 kHz, dan 5 kunnen zonder fouten alleen de niveaufluctuaties in het uitgangssignaal Vr, veroorzaakt door de aanwezigheid van defecten, woeden gedetecteerd.

Figuur 7 toont een blokschema van een specifiek voorbeeld van de defect-pulsanalyseennrichting 63. Deze defect-pulsanalyseerinrichting 10 63 is in dit voorbeeld uitgevoerd voor een onderverdeling in het aantal defecten in drie gradaties. In figuur 7 is de eenheid (A), die met een stippellijn wordt omgeven, een defect!engte-insteleenheid voorzien van de comparatoren 1, 2 en 3; de eenheid (Bj is een defect!engte-beoorde-lingseenheid die voorzien is van een teller 7 voor het tellen van de 15 referentieklokpulsen CL tijdens het optreden van met de defectpulsen Vp teneinde de lengte van de defecten te detecteren, en een teller 8 waarmee de defect-pul sen Vp worden vergel eken met de referentieklokpulsen CL om daarmee het einde van de defecten te detecteren en een signaal N te genereren; de eenheid (C) is een interval data-teleenheid 20 die voorzien is van de tellers 4 tot en met 6 en de geheugens 11 tot en met 13 corresponderend met de comparatoren 1 tot en met 3, en de poorten 9 en 10 die sequentieel worden geopend afhankelijk van de uitgangs-toestanden van de comparatoren 1 tot en met 3 en die functioneren voor het tellen van het aantal defect-pul sen Vp voor elke gradatie; de 25 eenheid (E) is een geheugeneenheid voor de totale data voorzien van ge-heugengebieden en die corresponderen met de blokken die afgebakend zijn op het oppervlak van de optische schijf; en de eenheid (F) is een data-ingangs/uitgangsstuureenheid voor het besturen van het lezen en schrijven van data van en naar de geheugeneenheid (E) voor de totale data.

30 Allereerst ontvangen de comparatoren 1 tot en met 3 van de defect-1engte-insteleenheid (A) een klokpulssignaal A voor het instellen van de referentiewaarde van de lengte van de defecten welke instelling plaats vindt op arbitraire drempelwaardeniveau's bepaald door de grendel signalen B tot en met D. In dit geval zijn de drempelwaardeniveau's 35 voor de comparatoren 1 tot en met 3 verschillend gekozen. De drempelwaarde voor de comparator lis bijvoorbeeld het kortst; de drempelwaarde voor de comparator 2 is langer dan die voor de comparator l; en de referentiewaarde voor de comparator 3 is langer gekozen dan die van de comparator 2.

40 Het uitgangssignaal van de teller 7, waarvan de waarde afhankelijk 87 0 2 25 r· 8 is van de lengte van het defect, wordt toegevoerd aan de compamatoren 1 tot en met 3, waar het wordt vergeleken met de respectievelijke drempelwaarden. Indien op dat moment de lengte van het defect ligt binnen het traject van de drempelwaarde ingesteld in de comparator l dan gene-5 reert deze comparator 1 een uitgangssignaal waarmee de teller 4 wordt vrijgegeven. Op het moment waarop het signaal N informatie verstrekt omtrent het einde van het defectgebiedje, gegenereerd door de teller 8, wordt het signaal N in de teller 4 geteld en wordt er +1 bij de ingestelde tellerwaarde opgeteld. Aanvankelijk zijn op dat tijdstip de 10 poorten 9 en 10 gesloten zodat de tellers 5 en 6 geen tel actie uitvoeren. Als anderzijds de defectlengte het traject van de drempelwaarde, ingesteld in de comparator 1, overschrijdt dan wordt het uitgangssignaal van deze comparator 1 geïnverteerd waardoor een tel actie van de teller 4 wordt voorkomen en waardoor de poort 9 wordt geopend. Als re-15 sultaat daarvan wordt het signaal N van de teller 8 geteld in de teller 5 zodat de getelde waarde daarin met +1 wordt vermeerderd. Als verder de defectlengte het traject van de drempelwaarde ingesteld in de comparator 2 overschrijdt dan wordt alleen de teller 6 vrijgegeven om op soortgelijke wijze het signaal N afkomstig van de teller 8 te tellen.

20 Op deze wijze tellen de tellers 4 tot en met 6 het aantal defecten binnen de respectievelijke gradaties.

De meetkop 3 tast nu het oppervlak van de optische schijf af langs de geleidingsgroef zodat de defectpulsen Vp, aangeboden aan de de-fectlengte-beoordelingseenheid (B) bestaan uit sequentieel ontvangen 25 data behorend bij een aantal blokken op de optische schijf 1. In de getoonde defect-pulsanalyseerinrichting 63 worden nu in het geheugen 21 van de totaaldata-geheugeneenheid (E) geheugengebieden toegewezen aan verschillende blokken zodat de respectievelijke getelde waarden van de tellers 4 tot en met 6, verkregen uit de defect-pulsen Vp, sequenti-30 eel worden opgeteld bij de data van het corresponderende geheugenge-bied. Als derhalve de getelde waarde in het geheugen 21 wordt uitgelezen door het betreffende geheugengebied aan te spreken dan kan de data behorend bij elk blok op het oppervlak van de optische schijf arbitrair worden geproduceerd.

35 Op het moment waarop de meetkop 3 de begrenzing van een blok passeert wordt bijvoorbeeld een eindsignaal H gegenereerd waarmee de geheugens 11 tot en met 13 de getelde waarden in de tellers 4 tot en met 6 uit de voorafgaande periode overnemen. Deze in de geheugens 11 tot en met 13 opgeborgen waarden worden uitgelezen en toegevoerd aan een op-

40 teller 19 van de data-teleenheid (D) in responsie op een signaal G

870225' 9 « voordat het volgende eindsignaal H wordt gegenereerd. Bovendien wordt in het geheugen 21 de data (die een nul-niveau heeft in de aanvangstoestand) van het geheugengebied, corresponderend met het betreffende blok, via een tijdelijk geheugen 16 toegevoerd aan de opteller 19 in 5 responsie op een stuursignaal P zodat ze wordt opgeteld bij de data van de geheugens 11 tot en met 13. De resulterende somdata I wordt opgeslagen in het tijdelijke geheugen 14 in responsie op een tijdsbepalend signaal K. De op deze wijze vastgelegde data I passeert een buffer 15 en wordt weer in het oorspronkelijke geheugengebied van het geheugen 21 10 opgeslagen in responsie op een tijdsbepalend signaal L. Op dat tijdstip wordt een adresteller 18 bediend in responsie op een stuursignaal M zodat een geheugenadresseersignaal V verandert om een volgend geheugengebied aan te spreken voor het bijwerken van data.

Door deze sequenties te herhalen kunnen de aangeboden defect-pul-15 sen Vp worden verdeeld in blokken en worden onderverdeeld in de respectievelijke gradaties en opgeslagen in het geheugen 21. Om de data uit het geheugen 21 uit te lezen wordt een arbitrair adres gegenereerd door het tijdelijke geheugen 21 in responsie op een stuursignaal Q in plaats van het adresseersignaal V afkomstig van de adresteller 18, en 20 de buffer 15 wordt uitgeschakeld terwijl de buffer 17 wordt ingeschakeld door het stuursignaal R. In de bovenbeschreven sequenties kan een defect-datasignaal 0 van een arbitrair blok uit het geheugen 21 worden uitgelezen en als signaal T worden toegevoerd aan de buffer 17. Dit signaal T wordt toegevoerd aan de computer 7 en verwerkt teneinde als 25 staafdiagram of kaart van defecten voor elke gradatie te worden weergegeven.

Figuur 8 toont schematisch de structuur in de toestand waarin de transparantheid van de optische schijf 1 wordt gemeten. In figuur 8 wordt met het referentiecijfer 391 een fotodiode aangegeven voor het 30 meten van het optische vermogen van de laserbundel die via de optische schijf invalt; het cijfer 392 wijst op een calibratiefotodiode die tevoren gecalibreerd is met behulp van een optische referentievermogens-bron voor het calibreren van de intensiteit van de bundel, uittredend uit de focusseerlens 32; de cijfers 393 en 394 wijzen op stroom-span-35 ning-omvormers voor het omvormen van de uitgangstromen van de fotodiode 391 resp. de calibratiefotodiode 392 in spanningssignalen; en het cijfer 395 wijst op een houder voor het integraal vasthouden van de foto-diode 391 en de calibratiefotodiode 392. Deze houder 395 wordt gedragen door het transportmechanisme 4 teneinde de genoemde licht ontvangende 40 elementen selectief in een (licht ontvangende) positie te brengen di- 870225 5 10 reet in lijn met de meetkop 3 via de optische schijf 1. Het cijfer 396 wijst op een slede-mechanisme voor het verplaatsen van de houder 395 volgens de getoonde pijlen (naar links en naar rechts). De cijfers 397 en 398 wijzen op stopelementen voor het regelen van de slede-positie 5 van de houder 395. Het slede-mechanisme 396 en de stopelementen 397 en 398 zijn aangebracht om de calibratie van het optische vermogen van de bundel, die uittreedt uit de meetkop 3, te vergemakkelijken. Door de slede-verplaatsing van de houder 395 kan selectief de fotodiode 391 of de calibratiefotodiode 392 worden bewogen naar de licht ontvangende po-10 sitie.

Figuur 8 toont de toestand voor het uitvoeren van de transparant-heidmeting, waarin de houder 395 zich bevindt aan de zijde van het stopelement 397 zodat de fotodiode 391 is gepositioneerd in de licht-ontvangende positie. In het op deze wijze geconstrueerde transparant-15 heid-meetstelsel wordt de verhouding tussen het optisch vermogen van de laserbundel, uittredend uit de focusseerlens 32 en het optisch vermogen van de laserbundel, invallend op de fotodiode 391 gemeten en daaruit wordt de transparantheid van de optische schijf 1 bepaald. Bovendien wordt de focusseerlens beïnvloed door de focusseerservo- en spoorvolg-20 servomechanismen zodat het meetpunt arbitrair wordt gekozen door de rotaties van de spindel motor 2 en de beweging van het transportmechanisme 4.

In dit transparantheid-meetstelsel moet het optische vermogen van de laserbundel, uittredend uit de focusseerlens 32, tevoren worden ge-25 calibreerd. Figuur 9 toont de toestand voor het calibreren van het optische vermogen. In deze toestand is de houder 395 in aanslag gebracht tegen het stopelement 398 waarbij de calibratiefotodiode 392 zich in plaats van de fotodiode 391 bevindt in de licht ontvangende positie. Op dit tijdstip bevindt zich bovendien geen optische schijf 1 op de spin-30 del motor 2.

De meet-fotodiode 391 en de calibratie-fotodiode 392 worden derhalve integraal vastgehouden door een gemeenschappelijke houder 395 en bij deze houder 395 behoort het slede-mechanisme 396. De meet- en cali-bratie-fotodiodes 391 en 392 kunnen dus selectief naar de licht ontvan-35 gende positie worden gebracht zodat het optische vermogen eenvoudig kan worden gecalibreerd zonder dat het noodzakelijk is om de fotodiodes te verwisselen.

In figuur 10 is schematisch de structuur getoond van een andere uitvoeringsvorm van de houder 395. Het getoonde stelsel maakt gebruik 40 van een verdraaibare plaat 399 die met behulp van een klikmechanisme 870 2 25 5 11 kan worden gefixeerd, als een ander voorbeeld van een mechanisme voor het veranderen van de relatieve posities van de twee fotodlodes. Deze verdraaibare plaat 399 is verdraaibaar gemonteerd op de houder 395. De fotodiode 391 en de calibratiefotodiode 392 zijn in symmetrische posi-5 ties op deze draaibare plaat 399 bevestigd en de houder 395 wordt zodanig op het transportmechanisme 4 vastgezet dat ofwel de fotodiode 391 dan wel de calibratiefotodiode 392 in de vooraf bepaalde licht ontvangende positie kan worden gebracht.

Figuur 11 toont verder een onderaanzicht op de verdraaibare plaat 10 399. Als dus de verdraaibare plaat 399 wordt omgedraaid dan kan selectief ofwel de meet-fotodiode 391 dan wel de calibratiefotodiode 392 in de vooraf bepaalde 1ichtontvangende positie worden gebracht.

De tot dusverre beschreven meettechniek is intrinsiek voor het teststelsel voor optische schijven volgens de onderhavige uitvinding.

15 Het meetstelsel dat verder voorzien is van componenten die uit de stand der techniek reeds bekend zijn, is in blokvorm getoond in figuur 12. In figuur 12 wordt met het referentiecijfer 61 een versterker aangeduid voor het versterken van het uitgangssignaal Vr van de meetkop 3 welk uitgangssignaal evenredig is aan de gereflecteerde bundel van de opti-20 sche schijf 1; de cijfers 62 en 63 wijzen op comparatoren; het cijfer 64 wijst op een transparantheid-meetschakeling voor het meten van de transparantheid van de optische schijf 1 aan de hand van het uitgangssignaal van de fotodiode 391; het cijfer 65 is een bitfoutpercentage-meetschakeling (d.w.z. een BER-meetschakeling); het cijfer 66 wijst op 25 een defectmeetschakeling; het cijfer 67 is een draaggolf/ruis-verhou-ding meetschakeling (d.w.z. een CNR meetschakeling); het cijfer 68 wijst op een golfvorm-analyseerschakeling voor het meten van jitter of dergelijke; en het cijfer 69 is een reflectiefactor-meetschakeling. De werking van deze meetschakelingen wordt geselectreerd door de computer 30 7 zoals in het voorgaande reeds is beschreven en de gemeten data wordt toegevoerd aan de computer 7 zodat deze op de juiste wijze kan worden verwerkt.

In het teststelsel voor optische schijven volgens de in het bovenstaande beschreven techniek wordt de reflectiefactor (of het aantal de-35 fecten) en de transparantheid gemeten terwijl het registratie-oppervlak van de optische schijf 1 onder invloed staat van de focusseerservo- en spoorvolgservoïïiechanismen. Het optische stelsel kan echter worden uitgebreid met BER- en CNR-meetinrichtingen zodat een reeks van registrati e-eigenschappen met een enkel stelsel kan worden gemeten.

40 In het volgende zal een calibratiestelsel binnen het teststelsel 6 7 0 2 ?. b 5 12 voor optische schijven volgens de uitvinding worden beschreven.

In het algemeen gesproken wordt in het teststelsel voor optische schijven het meetstelsel gecalibreerd voordat de diverse eigenschappen van de optische schijf worden gemeten. Voor deze calibratie bestaan er 5 een aantal methoden, waarvan de methode die gebruik maakt van standaard specimens met bekende waarden een zeer geschikte is, omdat het meetstelsel voorzien is van de detectoren en elektrische schakelingen die als een geheel kunnen worden gecalibreerd.

Figuur 13 toont een bovenaanzicht van een uitvoeringsvorm van de 10 calibratiereferentieplaat die wordt gebruikt voor dergelijke calibra-tiedoeleinden en figuur 14 toont een doorsnede door figuur 13. In de figuren 13 en 14 wijzen de referentiesymbolen S0 tot en met Sll op standaardspecimens behorend bij vooraf bepaalde referentiewaarden; het cijfer 12 wijst op een schijf die de standaardspecimens S0 tot en met 15 Sll vasthoudt op een gemeenschappelijke cirkel; het cijfer 121 is een klemopening aangebracht in het midden van de schijf 12; en het cijfer 122 wijst op een oplegoppervlak dat bestemd is om naast de met de klemopening 121 in contact te komejn met de schijf teneinde de optische schijf te doen roteren. Elk van de standaardspecimens S0 tot en met Sll 20 is verder voorzien van een glazen substraat 123 met een dikte t gelijk aan die van de normale optische schijf; en een reflecterend of transparant vlak 124 dat geplaatst is aan een zijde van het glazen substraat 123 en bijvoorbeeld vervaardigd is als een dielektrische meeriaags film. De schijf 12 houdt de standaardspecimens SO tot en met Sll zoda- 25 nig vast dat hun reflecterende of transparante vlakken 124 opwaarts zijn gericht en zodanig dat hun hoogte tot aan het oplegvlak 122 gelijk is aan die vanaf het registratie-oppervlak van de gewone optische schijf als deze wordt opgelegd. Als de optische schijf van het type is waarin het substraat direct wordt opgelegd dan heeft het registratie-30 vlak bijvoorbeeld een hoogte gelijk aan de dikte zodat de standaardspecimens SO tot en met Sll zodanig worden vastgehouden dat hun ondervlakken samenvallen met het oplegvlak 122 op de getoonde wijze. Als anderzijds de optische schijf een klemnaaf heeft dan wordt de hoogte van de standaardspecimens SO tot en met Sll bepaald afhankelijk van de dikte 35 van deze naaf.

Figuur 15 toont een doorsnede door een uitvoeringsvoorbeeld voor het vormen van de standaardspecimens SO tot en met Sll. Op de getoonde wijze is de reflectieve transparante film 124 vervaardigd uit een di-elektrische meerlaags film zodanig dat zijn reflectiefactor dan wel 40 transparantheid vooraf bepaalde waarden heeft in overeenstemming met 8 7 0 2 2 5 5 7 13 het aantal lagen. Het matenaal voor de dielektrische meerlaags film, die hienn wordt gebruikt, is in dit voorbeeld titaniumdioxide (TiOg) en siliciumdioxide (Si02)· In de schijf 12 wordt overigens geen enkel specimen aangebracht om transparantheid te verschaffen in die posities 5 waarin de reflectiefactor 0¾ en de transparantheid 100%.

In de op deze wijze geconstrueerde standaardschijf kan willekeurig een van de standaardspecimens SO tot en met SU worden ingesteld boven de meetkop zonder dat daarvoor speciaal gereedschap is door eenvoudig de schijf 12 te monteren op het klemmechanisme van de spindelmotor via 10 de klem 121. Bovendien zijn de standaardspecimens SO tot en met $11 allemaal zeer egaal van oppervlak omdat elk ervan slechts een klein oppervlak beslaat. Omdat de dielektrische meerlaags film, die de reflec-tiefactor dan wel transparantheid van de film 124 bepaalt bestand is tegen warmte zal de film bovendien niet smelten en zal de reflectiefac-15 tor ervan niet veranderen zelfs als ze tot een hoge temperatuur wordt verwarmd als resultaat van de uitstraling door de laserbundel. Het glazen substraat 123 zelf is bestand tegen hoge temperaturen.

Figuur 16 toont schematisch de toestand waarin de referentieschijf is gemonteerd op de spindelmotor en toont daarmee een voorbeeld van de 20 calibratie van de reflect! efactornieting van de optische schijf. In figuur 16 wijst het referentiecijfer 21 op een klemmechanisme voor de optische schijf op de spindelmotor; het cijfer 22 wijst op de draaitafel; en het cijfer 3 is een meetkop, soortgelijk aan de bovenstaand beschreven meetkop.

25 Voor de calibrering wordt willekeurig een van de standaardspeci mens $0 tot en met SU ingesteld boven de meetkop 3 door alleen de schijf 12 te draaien. Als nu de onderlinge relaties tussen de waarden van de standaardspecimens S0 tot en met SU en de gemeten uitgangssignalen Vr worden uitgezet en tussen de meetpunten wordt geïnterpoleerd 30 dan kan direct de calibratiecurve van het gehele meetstelsel, met inbegrip van het optische stelsel met de focusseerlens 32 en het elektrische stelsel met de fotodetector 37 worden verkregen. Omdat bovendien de hoogte van het reflecterende oppervlak van elk van de standaardspecimens SO tot en met SU gelijk is aan dat van het registratie-opper-35 vlak bij een normale optische schijf is de tussenafstand tussen de meetkop 3 en de reflecterende film 124 gelijk aan die bij een meting van de optische schijf, zodat de calibratie wordt uitgevoerd onder omstandigheden die zeer dicht de omnstandigheden tijdens een werkelijke meting, beïnvloedt door de focusseerservo, benaderen. Bovendien wordt 40 de dielektrische meerlaags film zelf gekenmerkt door een geHnge mate 870 2 25 5 Η van absorptie van de laserbundel waardoor een in hoofdzaak constante som ontstaat van de gereflecteerde bundel en de doorgelaten bundel en het mogelijk is om een referentieschijf te realiseren die zowel voor calibratie van de reflectiefactor als voor calibratie van de transpa-5 rantheid kan worden gebruikt.

Vervolgens zal in het volgende een beschermingsstelsel voor testsystemen voor optische schijven volgens de uitvinding worden besproken.

Figuur 17 toont in een diagram een uitvoeringsvorm van een be-10 schermingsmechanisme waarmee wordt voorkomen dat een calibratie-element wordt ontregeld door fouten in het transportmechanisme of iets dergelijks wanneer het optische vermogen van de laserb, afgegeven door de meetkop 31 wordt gecalibreerd. In figuur 17 wordt met het referentie-cijfer 8 een calibratie-element aangegeven dat wordt geplaatst op het 15 transportmechanisme 4 teneinde de meetkop 31 te calibreren. Dit calibratie-element heeft een fotodiode of dergelijke voor het meten van het optische vermogen van de laserbundel uitgestraald door de meetkop 3.

Het cijfer 41 wijst op een aandrijfmotor voor het transportmechanisme 4; 42 is een stuurschakeling voor het sturen van de aandrijfmotor 41 in 20 responsie op instructies van de stuureenheid 5 of dergelijke; 43 is een detector met een microschakelaar of nabijheidsschakelaar voor het detecteren van het feit dat het calibratie-element 8 is geplaatst op het transportmechanisme; en 44 is een schakelaar die ingebracht is in een deel van de stuurschakeling 42 om de stuurschakeling 42 te onderbreken 25 in responsie op een detectie-uitgangssignaal van de detector 43. De schakelaar 44 kan ook gebruik maken van het contactuitgangssignaal van de detector 43. Bovendien is de positie waarin de schakelaar 44 wordt ingevoegd niet begrensd tot de ingangszijde van de stuurschakeling, ze kan ook worden gepositioneerd in de voedingsleiding naar de aandrijfmo-30 tor 41.

In het op deze wijze geconstrueerde beschermingsmechanisme is de schakelaar 44 altijd uitgeschakeld zodat de stuurschakeling 42 is onderbroken indien het calibratie-element 8 is geplaatst op het transportmechanisme 4. Zelfs in het geval dat een aandrijfinstructie voor 35 het transportmechanisme wordt gegenereerd als gevolg van fouten in het stelsel wordt dit aandrijf(voedings)signaal niet aan de aandrijfmotor 41 toegevoerd zodat fouten in het transportmechanisme 4 kunnen worden voorkomen. Als resultaat daarvan wordt voorkomen dat het calibratie-element 8 wordt beschadigd door de spindelmotor 2 of dergelijke als ge-40 volg van fouten in het transportmechanisme waardoor een goede bescher- 870 2 25 5 15 ming voor het element wordt geboden.

Figuur 18 toont in een diagram een uitvoeringsvorm van een begren-zingsmechanisme voor het begrenzen van het bewegingstraject van de slede van het transportmechanisme 4 zodanig dat de meetkop 3 of dergelij-5 ke, gedragen door het transportmechanisme 4, niet kan doorlopen tot aan de spindelmotor 2 en daardoor kan worden beschadigd. In figuur 18 wordt met 45 een stationair gedeelte aangegeven van het transportmechanisme terwijl 46 de slede van dit mechanisme aangeeft. De meetkop 3 of degelijke wordt gedragen door het slede-gedeelte 46 zodat de belichtings-10 (of meet-) positie van de laserbundel in radiale richting langs de optische schijf 1 wordt bewogen als de slede 46 wordt verplaatst. De cijfers 47 en 48 wijzen verder op detectoren, vervaardigd uit microschake-laars of nabijheidsschakelaars voor het detecteren van de passage van het uiteinde 461 van de slede 46.

15 In het op deze wijze geconstrueerde begrenzingsmechanisme wordt de bewegingssnelheid van de slede 46 verminderd afhankelijk van het uitgangssignaal van de detector 47 teneinde de slede 46 te doen stoppen. Dit maakt het pogelijk om de bewegingssnelheid van de slede te vergroten totdat de begrenzingspositie wordt bereikt en de slede betrouwbaar 20 met weinig doorschot tot stilstand te brengen. Als resultaat daarvan worden de meetkop 3 en dergelijke, gedragen door de slede, op betrouwbare wijze tegen beschadiging beschermd.

Zoals in het bovenstaande is beschreven omvat het teststelsel voor optsiche schijven volgens de uitvinding: een spindelmotor voor het on-25 dersteunen en doen roteren van een optische schijf met een constante snelheid; een meetkop, met inbegrip van een focusseerservo- en spoor-volgservomechanisme waarmee ervoor gezorgd wordt dat het brandpunt van een laserbundel, waarmee de optische schijf wordt aangestraald, de ge-leidingsgroef van de optische schijf volgt teneinde een uitgangssignaal 30 te genereren dat evenredig is met de intensiteit van de, van de optische schijf afkomstige gereflecteerde bundel; een transportmechanisme voor het bewegen van de meetkop in radiale richting van de optische schijf; een stuurschakeling voor het besturen van de werking van de spin-35 delmotor, van de focusseerservo- en spoorvolgmechanismen van de meetkop, en van het transportmechanisme; een meeteenheid voor het uitvoeren van de gewenste metingen in responsie op het uitgangssignaal van de meetkop; en een computer voor het instrueren van de genoemde stuurschakeling 40 en van de meeteenheid teneinde de door de meeteenheid gemeten gegevens S70"2? 3 16 te verwerken, waarbij alle metingen worden uitgevoerd terwijl de gel ei -dingsgroef van de optische schijf onder invloed staat van de focusseer-en spoorvolgservomechanismen. Met deze eenvoudige constructie kan een teststelsel voor optische schijven worden gerealiseerd waarmee de re-5 flectiefactor kan worden bepaald geheel conform de toestand die bij de werkelijke reproductie optreedt, gebruikmakend van het optische stelsel dat ook wordt gebruikt voor het meten van de CNR-factor, de overspraak, en een reeks van andere registratie-eigenschappen gebruikmakend van het ene enkele stelsel. Omdat bovendien de bundel op een kleine diameter 10 wordt gefocusseerd kan de resolutie van de metingen worden verhoogd zodat ook kleine defecten en hun verdelingen nauwkeurig kunnen worden gedetecteerd.

870 2 25 5

Claims

1. Stelsel voor het testen van optische schijven, omvattende: een spindelmotor voor het ondersteunen en doen roteren van een optische schijf met een constante snelheid; 5 een meetkop, met inbegrip van een focusseerservo- en spoorvolgser-vomechanisme waarmee ervoor gezorgd wordt dat het brandpunt van een laserbundel, waarmee de optische schijf wordt aangestraald, de gelei-dingsgroef van de optische schijf volgt teneinde een uitgangssignaal te genereren dat evenredig is met de intensiteit van de, van de optische 10 schijf afkomstige gereflecteerde bundel; een transportmechanisme voor het bewegen van de meetkop in radiale richting van de optische schijf; een stuurschakeling voor het besturen van de werking van de spindelmotor, van de focusseerservo- en spoorvolgmechanismen van de meet-15 kop, en van het transportmechanisme; een meeteenheid voor het uitvoeren van de gewenste metingen in responsie op het uitgangssignaal van de meetkop; en een computer voor het instrueren van de genoemde stuurschakeling en van de meeteenheid teneinde de door de meeteenheid gemeten gegevens 20 te verwerken.

2. Teststelsel voor optische schijven volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetinrichting de reflectiefactor van de optsiche schijf bepaalt uit de verhouding tussen het optisch vermogen van de laserbundel, uittredend uit de focusseerlens, en het optisch vermogen van 25 de laserbundel geref1 ecteerd door de genoemde optische schijf.

3. Teststelsel voor optische schijven volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetinrichting is voorzien van: een comparator voor het vergelijken van het uitgangssignaal van de meetkop met een constant referent! eniveau teneinde een defect-puls te genereren; en een hoogdoor- 30 laatfilter dat stroomopwaarts van de genoemde comparator is aangebracht.

4. Teststelsel voor optische schijven volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de meetinrichting verder voorzien is van: een defectleng-te-beoordelingseenheid voor het genereren van een signaal dat evenredig 35 is met de lengte van een defect uitgaande van de breedte van de genoemde defect-puls; een defect!engte-insteleenheid voor het instellen van het traject van een aantal defectlengten zodanig dat de ingestelde waarde kan worden vergeleken met het uitgangssignaal van de defectleng-te-beoordelingseenheid; en een interval datateleenheid voor het tellen 40 van het aantal keren dat de genoemde defectpuls werd gegenereerd voor 8702255 de respectievelijke defectlengten in overeenstemming met het vergelij-kingsuitgangssignaal van de defectlengte-insteleenheid.

5. Teststelsel voor optische schijven volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de meetinrichting verder voorzien is van een totaal data- 5 geheugeneeheid voor het opslaan van de getelde waarden van de interval-data teleenheid resp. voor blokken die ingesteld zijn op het oppervlak van de optische schijf; welke totaal datageheugeneeheid een geheugen bezit met geheugengebieden die toegewezen zijn aan de respectievelijke blokken zodat de getelde waarde van de respectievelijke defect-1engten 10 door de interval datatel eenheid sequentieel kunnen worden opgeteld bij de data in de ermee corresponderende geheugengebieden.

6. Teststelsel voor optische schijven volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemde meetkop is voorzien van een meetfotodiode voor het meten van het optische vermogen van de laserbundel doorgelaten door 15 de optische schijf; en een calibratiefotodiode voor het meten van het optisch vermogen van de laserbundel uitgestraald door de meetkop, welke meet- en calibratie-fotodioden integraal zijn gemonteerd op een houder met een slede-mechanisme.

7. Teststelsel voor optische schijven volgens conclusie 1, met het 20 kenmerk, dat met de meetinrichting een stelsel voor het meten van de reflect!efactor en de transparantheid wordt gecalibreerd door gebruik te maken van een aantal standaardspecimens elk gevormd met een reflecterende of transparante film uit een dielektrische meerlaags film op een zijde van een glazen substraat met een dikte gelijk aan dat van een 25 normale optische schijf en geevalueerd op een vooraf bepaalde waarde; en een calibratiereferentieschijf die zowel voorzien is van klemmidde-len waarmee de schijf kan worden opgelegd op het oplegmechanisme van de optische schijf en voorzien is van een substraat waarmee de standaardspecimens op een gemeenschappelijke cirkel worden geplaatst en daarin 30 zodanig worden vastgehouden dat de reflecterende of transparante films zich bevinden op hoogten boven het klemoppervlak identiek aan de hoogte van een registratiefilm van een normale optische schijf die op het op-legmechanisme wordt opgelegd. ******** 8702255