JP5136352B2 - 光ディスク検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は光ディスク検査装置及び方法に関し、特にＲＦ信号やトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等を用いた欠陥検出に関する。

従来より、光ディスクの欠陥の有無を検査する検査装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、光ディスクからの反射光に基づいて光ディスクの障害の有無を検出する技術が開示されている。

図９に、この従来技術の構成を示す。従来技術の説明によれば、１はＣＤ−Ｒディスク、２はディスク１を回転駆動するスピンドルモータ、３は該スピンドルモータ２の駆動制御を行うスピンドルサーボ回路、４はディスク１に照射するレーザービームを出射し、ディスク１により反射される反射ビームを受光する光検出器（図示せず）を有する光学ヘッド、５はディスク１に照射するレーザービームのフォーカシング制御及びトラッキング制御を行うと共に、送りモータ６を駆動して光学ヘッド４自体をディスク１の径方向に送るスレッド送り制御を行うヘッドサーボ回路、７はスピンドルサーボ回路３及びヘッドサーボ回路５を制御するサーボ制御回路、８は光学ヘッド４の光検出器からディスク１の記録信号であるＲＦ信号を生成するべく光検出器を構成する特定の受光素子から得られる各受光出力を加算してメイン信号出力を生成するＲＦ信号生成回路、９は該ＲＦ信号生成回路８により生成されるメイン信号出力のレベル検出をしてディスク１の反射光量を検出する反射光量検出回路としている。ＲＦ信号生成回路８により生成されるメイン信号出力は、前記反射光量検出回路９に供給される他にＲＦ信号を２値化してそのデジタルデータを復号するメイン信号処理系の回路に供給される。

また、１０は送りモータ６の回転に伴う検出出力を発生するセンサ、１１は光学ヘッド４のディスク１の最内周側における初期設定位置を検出するためのスイッチ、１２は該スイッチ１１が切り換えられる位置を基点として前記センサ１０の検出出力により光学ヘッド４のディスク１の径方向における変位量を検出する変位量検出回路、１３は反射光量検出回路９からの検出出力及び変位量検出回路１２からの検出出力を後述するホストとなるパソコンＡにより解釈が可能なデジタルデータとして作成するデータ作成回路、１４はパソコンＡとの整合を行うインタフェースとしている。

また、ホストとなるパソコンＡには、接続端子１６に接続される外部記憶装置に対して要求するコマンドを発生するコマンド発生手段１７と、外部記憶装置との整合を行うインタフェース１８が備えられている。コマンド発生手段１７は、ディスク１を駆動する回転速度、反射光量検出回路９及び変位量検出回路１２による検出タイミング、及び光学ヘッド４によるディスク１のスレッド送り速度の各検査条件をそれぞれ設定するコマンドを発生し、その各検査条件は設定手段１９により設定され、キーボード等の入力手段２０により任意に変更できるようにしている。また、パソコンＡには、データ作成回路１３により作成されたデジタルデータから反射光量検出回路９により得られた検出出力の反射光量情報、及び変位量検出回路１２により得られた検出出力のディスク位置情報をそれぞれ反射光量データ及び位置データとして抽出するデータ抽出手段２１と、該データ抽出手段２１により抽出される反射光量データからディスク１の障害を判断するディスク障害判断手段２２と、該データ抽出手段２１により抽出される位置データ及びディスク１が駆動される回転速度を考慮してディスク位置を検出する位置検出手段２３と、ディスク障害判断手段２２による判断出力及び位置検出手段２３によるディスク位置検出出力に応じてパソコンＡに接続されるディスプレイ２５を制御する表示制御手段２４とが備えられているとしている。位置検出手段２３は、入力される位置データにより前記ディスク障害判断手段２２によるディスク障害の判断が行われる反射光量データを取り込んだディスク１の径方向におけるディスク位置を検出すると共に、ディスク１が駆動される回転速度を算出してその回転速度から前記反射光量データを取り込んだディスク１の回転方向におけるディスク位置を検出する。ディスク障害判断手段２２は、ディスク１を正常状態と判断できる反射光量の正常レベル範囲の平均レベルとしてあらかじめ基準光量レベルデータが設定され、入力される反射光量データをその基準光量レベルデータと比較し、その比較によるレベル差がディスク１を正常状態と判断できる反射光量の正常レベル範囲を外れることを検出してディスク１の障害を判断する。そして、ディスク障害判断手段２２は、前記位置検出手段２３により検出されるディスク位置データを取り込んで障害と判断された時点におけるディスク位置を検出して障害箇所を特定する。２７はパソコンＡから発生されたコマンドの解釈を行うコマンド解釈回路、２８は該コマンド解釈回路２７により解釈されたコマンドに応じて光学ヘッド４によるディスクのトレース位置を変位させるアクセス動作を制御するアクセス制御回路としている。

さらに、特許文献２、３にも欠陥を検出する技術が開示されている。

特開平１１−８６２８６号公報 特開昭６３−１６８８３７号公報 特開２００８−１６５８４６号公報

一方、ディスクレンタル店などにおいては、迅速かつ確実に光ディスクの欠陥の有無を検出することが要請されるとともに、光ディスクをレンタルして再生するユーザが種々の光ディスク装置を用いて再生することを考慮すると、たとえ再生条件が望ましい条件に設定されていない光ディスク装置であっても再生可能なことを保証できる程度に光ディスクの欠陥の有無を検査することが望まれる。例えば、光ディスクに傷の欠陥が発見された場合、ある光ディスク装置ではその欠陥により再生不能となるが、別の光ディスク装置ではその欠陥の存在にもかかわらずサーボゲイン等がたまたま好条件に設定されているため再生可能であったとする。この光ディスクをレンタルするユーザが後者の光ディスク装置で再生するとは限らないから、このような光ディスクは結果として欠陥のある光ディスクであって使用不可（ＮＧ）と判別しなければならないであろう。

本発明の目的は、多様な光ディスク装置において再生できることを保証すべく、光ディスクの欠陥の有無を迅速に検査できる装置及び方法を提供することにある。

本発明は、光ディスクの欠陥を検査する光ディスク検査装置であって、光ディスクの内周から外周にわたって前記光ディスクの欠陥を検出する欠陥検出手段と、検出された前記欠陥の位置を記憶する記憶手段と、前記欠陥の位置において、再生条件を劣化させて前記光ディスクからデータを再生してエラーレートを検出するエラーレート検出手段とを有する。

本発明の１つの実施形態では、前記欠陥検出手段は、前記光ディスクの再生信号に含まれるＲＦ信号から前記欠陥を検出し、前記エラーレート検出手段は、前記欠陥の位置において前記ＲＦ信号をブーストするイコライザのブースト量を減少させることで前記再生条件を劣化させる。

また、本発明の他の実施形態では、前記欠陥検出手段は、トラッキングエラー信号から前記欠陥を検出し、前記エラーレート検出手段は、前記欠陥の位置においてトラッキングサーボゲインを増大させることで前記再生条件を劣化させる。

また、本発明の他の実施形態では、前記欠陥検出手段は、フォーカスエラー信号から前記欠陥を検出し、前記エラーレート検出手段は、前記欠陥の位置においてフォーカスサーボゲインを増大させる。

また、本発明は、光ディスクの欠陥を検査する光ディスク検査方法であって、光ディスクの内周から外周にわたって前記光ディスクの欠陥を検出するステップと、検出された前記欠陥の位置を記憶手段に記憶するステップと、前記欠陥の位置において、再生条件を劣化させて前記光ディスクからデータを再生してエラーレートを検出するステップとを有する。

本発明によれば、多様な光ディスク装置において再生できることを保証すべく、光ディスクの欠陥の有無を迅速に検査できる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態における光ディスク検査装置の機能ブロック図を示す。再生部５０は、図９におけるスピンドルモータ２や光学ヘッド４、送りモータ６、サーボ制御回路７、ＲＦ信号生成回路８、センサ１０等を備え、光ディスクにレーザ光を照射してその反射光を受光し、ＲＦ信号を生成する。また、トラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号を生成し、これらのエラー信号に基づいてサーボ制御部７にてフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを実行する。ＲＦ信号生成回路８には、ＲＦ信号の所定周波数成分、例えば３Ｔ（Ｔは基準クロック周期）信号を所定量だけブーストするイコライザ（ＥＱ）が設けられる。図では、再生部５０の代表部材として、イコライザ（ＥＱ）、フォーカスサーボ部、トラッキングサーボ部を示す。再生部５０において生成されるＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号は、検出部５２に供給される。

検出部５２は、ＲＦ信号の欠陥の有無を検出するＲＦ欠陥部、トラッキングエラー（ＴＥ）信号の欠陥の有無を検出するＴＥ欠陥部、フォーカスエラー（ＦＥ）信号の欠陥の有無を検出するＦＥ欠陥部、及び再生信号のエラーレートを検出するエラーレート検出部を有する。各欠陥部及び検出部の検出結果はＣＰＵ５４に供給される。

ＣＰＵ５４は、例えば図９におけるパソコンＡのＣＰＵとして構成される。また、光ディスク装置内のＣＰＵで構成してもよい。すなわち、図１の構成ブロック図が全て光ディスク装置内に設けられていてもよい。ＣＰＵ５４は、各欠陥部からの欠陥信号に基づいて、検査対象である光ディスクの欠陥候補の位置をメモリ５６に順次記憶する。すなわち、ＲＦ信号の欠陥位置、ＦＥ信号の欠陥位置、ＴＥ信号の欠陥位置をそれぞれ個別にメモリ５６に記憶する。

具体的な手順は以下のとおりである。まず、検査対象の光ディスクを再生部５０にセットし、各種パラメータの調整を行った後にフォーカスサーボ及びトラッキングサーボをＯＮにする。次に、送りモータ６を用いて光学ヘッド４を光ディスクの最内周に移動する。最内周とは、より正確にはデータ再生を行うべき領域のうちの最も内側のトラックであり、ＲＦ信号やＴＥ信号が得られる領域である。データ再生を行うべき最も内側のトラックの半径位置をｒｉｎ、データ再生を行うべき最も外側のトラックの半径位置をｒｏｕｔとする。光学ヘッド４をｒｉｎの位置に移動した後、トラッキングサーボをＯＦＦにする。このときのＴＥ信号は、オープンエラーが生じている状態であり、また、ＲＦ信号はトラック横断に同期して振幅が変化する状態となる。この状態のまま、送りモータ６を用いて光学ヘッド４をｒｏｕｔの位置まで移動する。光学ヘッド４が移動するに従い、ＲＦ信号、ＴＥ信号、ＦＥ信号は順次変化していき、光ディスクに欠陥があればその位置においてそれぞれＲＦ信号、ＴＥ信号、ＦＥ信号のいずれか、あるいはこれらの信号の複数に異常が生じることになる。この異常を各欠陥部で検出する。そして、検出した半径位置をメモリ５６に記憶する。

また、ＣＰＵ５４は、ＲＦ信号、ＴＥ信号、ＦＥ信号の欠陥位置をそれぞれメモリ５６に記憶した後、光ディスクを再び再生してメモリ５６に記憶されたこれらの欠陥位置に光学ヘッド４を移動し、再生条件を変化させて再生する。ＣＰＵ５４は、これらの欠陥位置がＲＦ信号、ＦＥ信号、ＴＥ信号のいずれの欠陥であるかを判別し、欠陥位置における信号の種類に応じて再生条件を一時的に変化させる。例えば、イコライザ（ＥＱ）のブースト量（Ｑ値）を変化させる、フォーカスサーボのゲインを変化させる、トラッキングサーボのゲインを変化させる等である。但し、本実施形態においては、ＣＰＵ５４は、欠陥位置において再生条件を劣化させるように変化させる。例えば、イコライザ（ＥＱ）に関しては、通常再生時の３Ｔ信号のブースト量がＡ（ｄＢ）である場合、これよりも小さいブースト量Ｂに一時的に設定して欠陥位置を再生する。また、トラッキングサーボ及びフォーカスサーボに関しては、通常再生時のゲイン量よりも大きいゲイン量に一時的に設定して欠陥位置を再生する。そして、このように再生条件を劣化させて欠陥位置を再生したときのエラーレートを検出し、検出エラーレートが規定値以下であるか否かを判定する。このように再生条件を劣化させるのは、ユーザ側の光ディスク装置は種々であり、その中には再生条件が必ずしも適当でない光ディスク装置も想定され得るため、再生条件を劣化させてこのような光ディスク装置で再生したと想定した場合の欠陥の影響を評価するためである。再生条件を劣化させて得られたエラーレートが規定値以下と少ない場合には、ユーザ側の任意の光ディスク装置でも同様に問題なく再生できるとして欠陥はない（ＯＫ）と判定する。一方、再生条件を劣化させて得られたエラーレートが規定値より大きい場合には、ユーザ側の任意の光ディスクでも同様に再生時に問題が生じるとして欠陥がある（ＮＧ）と判定する。ＯＫ／ＮＧの判定結果は、例えば図９と同様にパソコンＡのディスプレイ２５に表示する。あるいは、光ディスク装置に設けられたＬＥＤを点灯、点滅する等によりＯＫ／ＮＧを表示してもよい。

図２に、検出部５２におけるＲＦ欠陥部の構成を示す。また、図３に、ＲＦ欠陥部における各信号のタイミングチャートを示す。再生部５０で得られたＲＦ信号はＬＰＦ６０で高周波ノイズが除去された後、ピーク検波器６２及びボトム検波器６４に供給される。ピーク検波器６２及びボトム検波器６４は、それぞれＲＦ信号のピーク値及びボトム値を検波して差動アンプ６６に供給する。

差動アンプ６６は、ピーク検波器６２からのピーク検波信号及びボトム検波器６４からのボトム検波信号を入力し、これらの信号の差分を演算してＶＲＦ信号を生成する。図３（ａ）に、ピーク検波信号、ボトム検波信号及びＶＲＦ信号を示す。ＶＲＦ信号は、コンパレータ７０に供給される。

コンパレータ７０は、ＶＲＦ信号としきい値（Ｖｒｅｆ＋Ｖｔｈ）６８とを大小比較することでＲＦ信号の欠陥部検出信号を生成する。図３（ｂ）にＶＲＦ信号としきい値（Ｖｒｅｆ＋Ｖｔｈ）を示す。また、図３（ｃ）に、ＲＦ信号の欠陥部検出信号を示す。ＶＲＦ＜しきい値となるタイミングで欠陥部検出信号のレベルがＬｏｗからＨｉに変化する。

図４に、検出部５２におけるＦＥ欠陥部の構成を示す。また、図５に、ＦＥ欠陥部における各信号のタイミングチャートを示す。再生部５０で得られたＦＥ信号はＬＰＦ７２で高周波ノイズが除去された後、コンパレータ７４、７６にそれぞれ供給される。

コンパレータ７４は、ＦＥ信号のプラス側としきい値（Ｖｒｅｆ＋Ｖｔｈ）７８を大小比較する。また、コンパレータ７６は、ＦＥ信号のマイナス側としきい値（Ｖｒｅｆ−Ｖｔｈ）８０を大小比較する。それぞれの比較結果を示す信号はＯＲゲート８２に供給される。図５（ａ）に、コンパレータ７４、７６におけるＦＥ信号及び２つのしきい値を示す。また、図５（ｂ）、図５（ｃ）にそれぞれコンパレータ７４（上側コンパレータ）からの出力信号、コンパレータ７６（下側コンパレータ）からの出力信号を示す。図５（ｄ）に、ＯＲゲート８２からの出力信号を示す。この出力信号がＦＥ信号の欠陥部検出信号として出力される。ＦＥ信号のレベルがしきい値以上となるタイミングで欠陥部検出信号のレベルがＬｏｗからＨｉに変化する。

図６に、検出部５２におけるＴＥ欠陥部の構成を示す。また、図７に、ＴＥ欠陥部における各信号のタイミングチャートを示す。再生部５０で得られたＴＥ信号は、微分アンプ８４で微分波形に変換されてゼロクロスコンパレータ８６に供給される。図７（ａ）に、ＴＥ信号を示す。また、図７（ｂ）に、微分アンプ８４からの微分波形を示す。

ゼロクロスコンパレータ８６は、微分信号としきい値８８を大小比較する。図７（ｃ）に、ゼロクロスコンパレータ８６からの信号を示す。

Ｆ−Ｖ変換回路９０は、ゼロクロスコンパレータ８６からのゼロクロス信号の周波数を電圧信号に変換して出力する。図７（ｄ）に、Ｆ−Ｖ変換回路９０からの出力信号を示す。高周波成分において電圧値が高くなる。

コンパレータ９２は、Ｆ−Ｖ変換回路９０からの電圧信号としきい値（Ｖｒｅｆ＋Ｖｔｈ）９４を大小比較してＴＥ信号の欠陥部検出信号として出力する。図７（ｅ）に、欠陥部検出信号を示す。電圧がしきい値以上で高くなるタイミングで欠陥部検出信号のレベルがＬｏｗからＨｉに変化する。

以上のようにしてＲＦ、ＴＥ、ＦＥ各信号の欠陥部を検出し、その位置がメモリ５６に格納される。そして、検査対象の光ディスクの最内周から最外周まで欠陥を検出した後、再度光学ヘッド４を最内周まで移動し、メモリ５６に記憶された欠陥位置でデータを再生してそのエラーレートを検査する。

図８に、ＲＦ信号、ＴＥ信号、ＦＥ信号の各欠陥部における再生条件を示す。各欠陥部において、その欠陥部の信号の種類に応じて再生条件を意図的に「劣化」させる。図８（ａ）に、ＦＥ信号の欠陥部を示し、図８（ｂ）に、ＲＦ信号の欠陥部を示し、図８（ｃ）に、ＴＥ信号の欠陥部を示す。各図において、矢印の部分に各信号の欠陥部が存在していることを示す。また、図８（ｄ）に、再生エラーレート検査を行う範囲と、各欠陥部に応じた再生条件の劣化を示す。ＦＥ信号の欠陥部が存在する場合、フォーカスサーボゲインを一時的に増大させて再生する。例えば、ＦＥ信号の欠陥部が存在する場合、その位置の前後１ｍｍにわたってフォーカスサーボゲインを所定量あるいは所定比率だけ増大させる。フォーカスサーボゲインを増大させることは、傷などの欠陥があればそれに追従しようとしてフォーカス位置が大きく変動することを意味する。また、ＲＦ信号の欠陥部が存在する場合、ＲＦ信号の３Ｔ成分をブーストするイコライザのブースト量を一時的に所定量あるいは所定比率だけ減少させる。イコライザのブースト量を減少させることは、その分だけ３Ｔ成分の抽出及び再生が困難になることを意味する。一時的にブースト量を減少させる期間はＦＥ信号の欠陥部の場合と同様である。また、ＴＥ信号の欠陥部が存在する場合、トラッキングサーボゲインを一時的に増大させて再生する。トラッキングサーボゲインを増大させることは、傷などの欠陥があればそれに追従しようとしてトラッキング位置が大きく変動することを意味する。このように、再生条件を意図的に劣化させて欠陥部を再生してそのエラーレートを検査する。そして、得られたエラーレートが所定の規定値以下と小さい場合には、再生条件が必ずしも適当でない光ディスク装置であっても問題なく再生できる程度の欠陥部にすぎないとして、検査対象の光ディスクは問題なし（ＯＫ）と判定する。一方、得られたエラーレートが所定の規定値を超えて大きい場合には、再生条件が必ずしも適当でない光ディスク装置では再生できない程度の欠陥部であるとして、検査対象の光ディスクは問題あり（ＮＧ）と判定する。

なお、図８（ｄ）において、ＲＦ信号、ＴＥ信号、ＦＥ信号の各欠陥部が近接して存在している場合、各欠陥部の前後１ｍｍにわたって再生条件をそれぞれ劣化させるため、結果として複数の再生条件の劣化が重複することになる。例えば、ＦＥ信号の欠陥部とＴＥ信号の欠陥部が近接して存在する場合、フォーカスサーボゲインを増大させるとともに、トラッキングサーボゲインも増大させる期間が存在する。このような重複を許容することで、フォーカスサーボゲインとトラッキングサーボゲインがともに適当でないような光ディスク装置の再生条件を再現することも可能となる。

本実施形態では、エラーレートの程度により光ディスクのＯＫ／ＮＧを判定してディスプレイに表示しているが、欠陥部の有り無し及びエラーレートの良否などを表示してもよい。

また、本実施形態では、欠陥位置の前後１ｍｍにわたって再生条件を劣化させているが、これは例示であり、他の範囲を設定してもよい。例えば、前後１ｍｍではなく、前後数〜数十トラックでもよい。

また、本実施形態では、再生条件の劣化として、イコライザのブースト量（Ｑ値）の減少、トラッキングサーボゲインの増大、フォーカスサーボゲインの増大を例示しているが、これらに限定されるものではない。再生条件の劣化とは、光ディスク装置のいわゆる傷耐性を小さくすることを意味するものであり、これに該当する任意のパラメータを調整することができる。例えば、再生パワーを低下させて再生することも該当し得る。

実施形態の構成ブロック図である。 ＲＦ欠陥部の回路構成図である。 図２のタイミングチャートである。 ＦＥ欠陥部の回路構成図である。 図４のタイミングチャートである。 ＴＥ欠陥部の回路構成図である。 図６のタイミングチャートである。 欠陥部における再生を示すタイミングチャートである。 従来装置の構成図である。

符号の説明

５０ 再生部、５２ 検出部、５４ ＣＰＵ、５６ メモリ。

Claims (5)

1. 光ディスクの欠陥を検査する光ディスク検査装置であって、
   光ディスクの内周から外周にわたって前記光ディスクの欠陥を検出する欠陥検出手段と、
   検出された前記欠陥の位置を記憶する記憶手段と、
   前記欠陥の位置において、再生条件を劣化させて前記光ディスクからデータを再生してエラーレートを検出するエラーレート検出手段と、
   を有することを特徴とする光ディスク検査装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記欠陥検出手段は、前記光ディスクの再生信号に含まれるＲＦ信号から前記欠陥を検出し、
   前記エラーレート検出手段は、前記欠陥の位置において前記ＲＦ信号をブーストするイコライザのブースト量を減少させることで前記再生条件を劣化させることを特徴とする光ディスク検査装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記欠陥検出手段は、トラッキングエラー信号から前記欠陥を検出し、
   前記エラーレート検出手段は、前記欠陥の位置においてトラッキングサーボゲインを増大させることで前記再生条件を劣化させることを特徴とする光ディスク検査装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記欠陥検出手段は、フォーカスエラー信号から前記欠陥を検出し、
   前記エラーレート検出手段は、前記欠陥の位置においてフォーカスサーボゲインを増大させることで前記再生条件を劣化させることを特徴とする光ディスク検査装置。
5. 光ディスクの欠陥を検査する光ディスク検査方法であって、
   光ディスクの内周から外周にわたって前記光ディスクの欠陥を検出するステップと、
   検出された前記欠陥の位置を記憶手段に記憶するステップと、
   前記欠陥の位置において、再生条件を劣化させて前記光ディスクからデータを再生してエラーレートを検出するステップと、
   を有することを特徴とする光ディスク検査方法。