专利名称：光盘翘曲测试装置和测试方法
光盘翘曲测试装置和测试方法
背景技术：
本发明涉及光盘，特别是一种光盘翘曲测试装置和测试方法。
背景技术：
光盘的刻录是一个复杂的过程，在这个过程中，有很多工艺都会对盘片的形状产生影响，造成不利的变化，进而降低盘片质量甚至产生废片，而翘曲就是一个对盘片整体平整度的衡量标准。对于光盘翘曲产生的原因，业界有很多讨论，目前主要认为有以下几个原因湿度梯度、保护漆收缩、注塑期间的热量梯度、粘合过程中的不同片基温度、不同的原始片基形状、粘合过程中不同的片基湿度、粘合时片基的年龄不同、片基的受热经历不同、片基的注塑温度不同。而片基的湿度梯度是导致盘片翘曲的最明显的原因，而由这种湿度梯度造成的翘曲是唯一的非永久性变形，除这个因素外其他所有因素都会导致永久性翘曲，这种永久性翘曲不是凭借盘片的忍耐就可以恢复的。光盘的翘曲变形，会造成扫描光盘表面数据轨道的实际光斑形状不再是理想的圆形光斑，而会在发生翘曲的方向上产生畸变，导致扫描光盘轨道的光斑在切向及径向上都出现扩张，并对光盘的双折射产生影响。根据不同的需要，非对称性有多种定义方式，最普遍使用的就是测试平面与标准平面的夹角。因为这个夹角一般很小，所以很多时候求出该夹角的正切就等同于求出了该点的翘曲，本专利便使用这一方法来测量光盘的翘曲。目前市面上对光盘翘曲的测量都价格非常昂贵。
发明内容
本发明旨在提供一种光盘非对称性的测试装置与方法，以实现对光盘盘片翘曲的测量，该装置应具有原理简单，实现方便，实用可靠，能灵活扩展功能和性价比高的优点。本发明的技术解决方案如下一种光盘翘曲测试装置，其特点是该装置由照明光源、反射镜、透明平台、C⑶图像传感器和信号处理单元构成，上述元部件的位置关系如下在所述照明光源发出的光束方向设置所述的反射镜，该反射镜与所述光束成 45° ；在所述的反射镜的反射光束前进方向依次设置所述透明平台和所述CCD图像传感器， 所述的反射光束垂直所述的透明平台和CCD图像传感器，该CCD图像传感器的输出端与所述的信号处理单元的输入端相连，所述的透明平台由一块长方体平整的玻璃片构成，该玻璃片的平整度远高于待测光盘翘曲的数量级，供待测光盘置放。所述的照明光源是钠光灯。利用上述光盘翘曲测试装置进行光盘翘曲的测量方法包括如下步骤①选择测量点在待测光盘上划分N个等间距同心圆，所有同心圆的圆心与所述的待测光盘圆心重合，这N个同心圆的半径由内到外分别为R1, R2……Rim，从所述待测光盘的圆心引出M条等夹角的半径，每两条半径之间的夹角为1/M*360度；每条引出的半径与所有的同心圆有N个交点，共形成M*N个交点，即M*N个测试点，按照顺时针方向将每条半径依次编号为1到M，按照从内到外将同心圆依次编号为1到N，由半径i和同心圆j的交点定义为测试点(i，j)，该测试点(i，j)的翘曲定义为 α (i,j)；，其中i的取值范围为1彡i彡M，j的取值范围为1彡j彡N ；向所述的信号处理单元输入M和N具体数值，设定光盘翘曲的阈值Ciyu;②首先将待测光盘置于所述的透明平台上；③打开所述照明光源，该照明光源发出的光束经所述的反射镜反射后形成的反射光束垂直地照射所述的待测光盘，调整该待测光盘的位置，使待测光盘置于所述的反射光束中，所述的待测光盘产生的牛顿环图像被所述的CCD图像传感器接收并输入所述的信号处理单元；④所述的信号处理单元对所选定的测试点(i，j)的翘曲按下列公式进行计算并存入数据库中α (i,j0 = Tan α ⑷)=λ * (Τα, J+1)_T(i,计)/ (2* (、「!^))；其中λ为钠光灯波长589. 3士0. 2nm, T(i,J+1)是测量点(i，j+1)对应的牛顿环环数，Ta,^是测量点(i，j-1)对应的牛顿环环数，RJ+1是第j+Ι牛顿环的半径，IV1是第j_l 牛顿环的半径；j = O的圆为光盘中间的通孔，j = M+1的圆为光盘本身，即T(U)是半径i 与光盘通孔交点处对应的牛顿环环数，Rtl是光盘通孔的半径，T(i,M+1)是半径i与光盘盘片交点处对应的牛顿换环数，Rm+1是光盘的半径。⑤所述的信号处理单元比较所有的α α,Λ，获得一个最大值Cimax ；⑥所述的信号处理单元将a max与光盘翘曲的阈值Ciyu进行比较当α max > α yu，则光盘不合格；当amax彡Ciyu，则光盘合格。所述的信号处理单元是计算机。本发明的技术效果与现有技术相比，本发明可测量光盘的翘曲，效率高，比市面上的商用装置成本低，具体原理简单，实现方便，可靠实用，能灵活扩展功能和性价比高的优点。
图1为本发明光盘翘曲的测试装置的结构示意图。图2为本发明当M = N = 4的实施例，待测光盘上测试点的图。
具体实施例方式下面结合实例及附图对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。先请参阅图1，图1为本发明光盘翘曲测试装置的结构示意图，也是本发明一个实施例的结构示意图，由图可见，本发明光盘翘曲测试装置由照明光源1、反射镜2、透明平台 3、CXD图像传感器4和信号处理单元5构成，上述元部件的位置关系如下在所述照明光源1发出的光束方向设置所述的反射镜2，该反射镜2与所述光束成45° ；在所述的反射镜2的反射光束前进方向依次设置所述透明平台3和所述CXD图像传感器4，所述的反射光束垂直所述的透明平台3和CXD图像传感器4，该CXD图像传感器4 的输出端与所述的信号处理单元5的输入端相连，所述的透明平台3由一块长方体平整的玻璃片构成，该玻璃片的平整度远高于待测光盘6翘曲的数量级，供待测光盘6置放。所述的照明光源1是钠光灯。所述的反射镜2是直角反射镜。利用上述光盘翘曲测试装置进行光盘翘曲的测量方法，该方法包括如下步骤①选择测量点在待测光盘上划分N个等间距同心圆，所有同心圆的圆心与所述的待测光盘6圆心重合，这N个同心圆的半径由内到外分别为R1, R2……Rn+ &;从所述待测光盘6的圆心引出M条等夹角的半径，每两条半径之间的夹角为1/M*360度；每条引出的半径与所有的同心圆有N个交点，共形成M*N个交点，即M*N个测试点，按照顺时针方向将每条半径依次编号为1到M，按照从内到外将同心圆依次编号为1到N，由半径i和同心圆j的交点定义为测试点(i，j)，该测试点(i，j)的翘曲定义为 α (i,j)；，其中i的取值范围为1彡i彡M，j的取值范围为1彡j彡N ；向所述的信号处理单元5输入M和N具体数值，设定光盘翘曲的阈值Ciyu;②首先将待测光盘6置于所述的透明平台3上，；③打开所述照明光源1，该照明光源1发出的光束经所述的反射镜2反射后形成的照明光束垂直地照射所述的待测光盘6，调整该待测光盘6的位置，使待测光盘6置于所述的照明光束中，所述的待测光盘6产生的牛顿环图像被所述的CCD图像传感器4接收并输入所述的信号处理单元5 ；④所述的信号处理单元5对所选定的测试点(i，j)的翘曲按下列公式进行计算并存入数据库中α (i,j0 = Tana^j0 = λ * (Ta, J+1)_T(i,计)/ (2* (、「!^))；其中λ为钠光灯波长589. 3士0. 2nm, Ta, j+1)是测量点(i，j+1)对应的牛顿环环数，Ta,^是测量点(i，j-1)对应的牛顿环环数，RJ+1是第j+Ι牛顿环的半径，IV1是第j_l 牛顿环的半径；j = 0的圆为光盘中间的通孔，j = M+1的圆为光盘本身，即T(U)是半径i 与光盘通孔交点处对应的牛顿环环数，Rtl是光盘通孔的半径，T(i,M+1)是半径i与光盘盘片交点处对应的牛顿换环数，Rm+1是光盘的半径。⑤所述的信号处理单元5比较所有的α 获得一个最大值a _ ；⑥所述的信号处理单元5将Cimax与光盘翘曲的阈值ayu进行比较当a max > a yu，则光盘不合格；当amax彡Ciyu，则光盘合格。所述的信号处理单元5是计算机。所述直角反射镜3反射的光线经过所述放置所述待测光盘6的所述透明平台3之后会在所述透明平台后产生牛顿环；所述牛顿环被所述CXD图像传感器4接收；所述CXD图像传感器4将产生的数据传递至所述信号处理单元5。所述的照明系统1由钠光灯构成。所述的透明平台3由一块长方体平整的玻璃片构成，该玻璃片的平整度必须远高于光盘翘曲的数量级。
所述的待测光盘6，按照如图2方式选择测量点在待测光盘上划分N个等间距同心圆，所有同心圆的圆心与所述的待测光盘(6) 圆心重合，这N个同心圆的半径由内到外分别为R1, R2……Rim，&;从所述待测光盘的圆心引M条等夹角半径，所以每两条半径之间的夹角为1/M*360度；每条引出的半径与同心圆有 N个交点，这样便划分了 M*N个交点，也就是M*N个测试点。其中M和N都为正整数，N的取值范围从3到无穷大，M为偶数，取值范围从2到无穷大。如果需要更高的测试精度，M和N就取更大的值。按照顺时针将每条半径编号从1到M，按照从内到外将每个同心圆编号从1到N， 于是从所述待测光盘的圆心引出的半径i (1 < i < M)与所述同心圆j (1 ^ j ^ N)相交的测试点被定义为(i，j)，在这一点的翘曲为α (u)。当选择方式确定后，即M和N确定后，这些测量点在光盘中的位置被预先设定到所述信号处理单元。例如图2中给出的当M = N = 4时光盘上的划分的测量点示例，如第二条半径与第二个同心圆的交点就是待测点0，2)。实验表明，本发明是可测量光盘的翘曲，并具有原理简单，实现方便，可靠实用，能灵活扩展功能和性价比高的优点。
权利要求
1.一种光盘翘曲测试装置，其特征在于该装置由照明光源(1)、反射镜O)、透明平台(3)、CCD图像传感器(4)和信号处理单元(5)构成，上述元部件的位置关系如下在所述照明光源(1)发出的光束方向设置所述的反射镜O)，该反射镜(2)与所述光束成45° ；在所述的反射镜O)的反射光束前进方向依次设置所述透明平台( 和所述CCD 图像传感器，所述的反射光束垂直所述的透明平台C3)和CCD图像传感器，该CCD图像传感器⑷的输出端与所述的信号处理单元(5)的输入端相连，所述的透明平台(3)由一块长方体平整的玻璃片构成，该玻璃片的平整度远高于待测光盘(6)翘曲的数量级，供待测光盘(6)置放。
2.根据权利要求1所述的光盘非对称性的测试装置，其特征在于所述的照明光源(1) 是钠光灯。
3.利用权利要求1所述的光盘翘曲测试装置进行光盘翘曲的测量方法，其特征在于该方法包括如下步骤①选择测量点在待测光盘上划分N个等间距同心圆，所有同心圆的圆心与所述的待测光盘(6)圆心重合，这N个同心圆的半径由内到外分别为队，R2......Rim，&;从所述待测光盘(6)的圆心引出M条等夹角的半径，每两条半径之间的夹角为1/M*360度；每条引出的半径与所有的同心圆有N个交点，共形成M*N个交点，即M*N个测试点，按照顺时针方向将每条半径依次编号为1到M，按照从内到外将同心圆依次编号为1 到N，由半径i和同心圆j的交点定义为测试点(i，j)，该测试点(i，j)的翘曲定义为α (i, j)；，其中i的取值范围为1彡i彡M，j的取值范围为1彡j彡N ；向所述的信号处理单元(5)输入M和N具体数值，设定光盘翘曲的阈值Ciyu ；②首先将待测光盘(6)置于所述的透明平台(3)上；③打开所述照明光源(1)，该照明光源(1)发出的光束经所述的反射镜(2)反射后形成的反射光束垂直地照射所述的待测光盘(6)，调整该待测光盘(6)的位置，使待测光盘(6) 置于所述的反射光束中，所述的待测光盘(6)产生的牛顿环图像被所述的CCD图像传感器(4)接收并输入所述的信号处理单元(5)；④所述的信号处理单元( 对所选定的测试点(i，j)的翘曲按下列公式进行计算并存入数据库中α = Tana^j0 = λ * (Ta, J+1)-T(i,计)Λ2* H))；其中λ为钠光灯波长589. 3士0. 2nm, T(i,J+1)是测量点(i，j+1)对应的牛顿环环数， Ta,^)是测量点(i，j-1)对应的牛顿环环数，RJ+1是第j+Ι牛顿环的半径，Rjm是第j_l牛顿环的半径；j = 0的圆为光盘中间的通孔，j = M+1的圆为光盘本身，即Taici)是半径i与光盘通孔交点处对应的牛顿环环数，Rtl是光盘通孔的半径，T(i,M+1)是半径i与光盘盘片交点处对应的牛顿换环数，Rm+1是光盘的半径。⑤所述的信号处理单元(5)比较所有的αα,」)，获得一个最大值；⑥所述的信号处理单元( 将a_与光盘翘曲的阈值ayu进行比较当a_> yu，则光盘不合格；当α·彡《 yu，则光盘合格。
4.根据权利要求3所述的光盘翘曲测试装置进行光盘翘曲的测量方法，其特征在于所述的信号处理单元( 是计算机。
全文摘要
一种光盘翘曲测试装置和测试方法，该装置由照明光源、反射镜、透明平台、CCD图像传感器和信号处理单元构成，照明光源发射的光线束经过反射镜垂直射入放置在透明平台上的待测光盘，待测光盘产生的牛顿环图像被CCD图像传感器接收并输入信号处理单元，根据光的干涉原理即可计算出光盘在测试点的翘曲。本发明具有原理简单、实现方便、可靠实用、能灵活扩展功能和性价比高的优点。
文档编号G01B11/16GK102269572SQ20111010556
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者王国华, 阮昊 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所