JPS61947A - 光デイスク溝形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光ディスクの溝形状を測定する装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 高密度大容量の情報記録として期待されている光ディス
クには、記録・再生時のトラッキングを容易にするため
、あらかじめ光ディスク記録面にトラッキング用の溝を
設けている。その断面形状はトラッキング信号、再生信
号と強い関係をもっており、高品質の光ディスクを得る
うえで、光ディメクの溝形状を正確に測定する方法及び
装置の開発が望まれている。以下に従来の光ディスク溝
形状測定装置について説明する。第１図は従来の光ディ
スク溝形状測定装置のレーザー照射部を示す説明図であ
る。Ｈｅ−Ｎｏレーザーより発光された波長λの光ビー
ムはその波面法線の光ディスクトラック溝直交断面上の
方向成分が光ディスク記録面法線２とψの角度をなして
ディスク表面３に入射し、その反射光は記録面上の溝に
よ９９次光４゜１次元６，２次光６等に回折される。第
２図は従来の光ディスク溝形状測定装置のレーザー受光
部を示す説明図である。平行光はトラック溝直交断面上
でψの入射角でディスク表面７に入射し、屈折率ｎの基
材部８を経て溝幅ａ、溝深ｄ、溝ピッチｂの矩形波形状
の溝をもつ光ディスク記録面９により反射し、その反射
回折光は再び基材部８を経て光ディスク表面７よシ出射
する。その０次。

１次、２次の回折光軸上にそれぞれ集光レンズ１０゜１
１．１２を配設し、その焦点位置付近にそれぞれ光電素
子１３，１４，１５．を設置する。以上のように構成さ
れた従来の光ディスク溝形状測定装置について、以下そ
の測定原理について説明する。第２図に示すようにトラ
ック溝直交断面とディスク表面７の交線をＵ軸とし、ト
ラック溝直交断面とディスク記録面９との交線をＸ軸と
する。

ディスク表面入射前での入射光の振幅分布ｑ１（ｘ）は
光ビーム径をＣとして波動光学を用い次式で与えられる
。

入射直後からディスク記録面に至るまでの入射光の振幅
分布ｇ２ｋｌは次式で与えられる。

ディスク記録面９での反射光の振幅分布ｑ３（ｘ）は次
式で与えられる。

この反射光のディスク表面７出射直後の振幅分布ｇ　４
（ｕ）は次式で与えられる。

このディスク表面出射後の反射光のフラウンホーファ領
域での振幅分布Ｇ（δ）は次式で与えられる。

Ｇ（δ１＝ＫＩＦ［ｑ４（→〕、　＝　凹！　・・・・
・・・・・・・川・・・・＋１）λ ここにに、は比例定数、Ｆはフーリエ変換記号、θはデ
ィスク表面法線からの見込み角である。式（１）を計算
し Ｇ（δ）＝に１［ａｃ（ｓｉｎ　ｃ（ａｆ　）ｒｒｒ　
（ｂｆ）ｌ＊５ｉｎｃ　（ｃｆ）Ｔｎｄ ＋ｃ（ｂ−ａ）　ｅ−ｊ　　、　（ｅ−ｊ”ｆｓｉｎｃ
（ｂ−ａ）ｆｌＴ（ｂｆ）１＊５ｉｎｃ（ｃｆ）］ｆ＝
　５Ｉｎｆｊ＋ＳＩｎｇφｂ　の時には Ｇ（ｆ＋＝　ＫＩ　Ｃ［（１１ｒ　（ｂｆ　）＊５ｉｎ
ａ（ｃｆ　））（ａｓｉｎｃ（ａｆ　）以下簡単のため
、ε＝ａ／ｂδ；２πｎｄ／Ａとおく。

ｆ＝０’　　ｂ’　　ｂの時、Ｇ（ｆ）はピーク値をと
り、それぞれ０次、１次、２次の回折光の振幅値を与え
る。・０次、イ次、２次の回折光強度を工。、工、。

■２　　とすると、 ！。−に２ＩＧＯ）１２＝に７に２ｂ２ｃ２（ε２＋２
ε（１−ε）ωＳ２δ＋（１−ε８工２／Ｉ、＝Ｃ０５
２πε　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（３）またディスク表面法線と０次回
折光４の波面法線ｓｉｎθ０＋Ｓｌｎψ のなす角θ。は　０＝　　２　　　よシθ。−一ψであ
る。

よって、１次回折光５の波面法線と０次回折光４の波面
法線のなす角をθ。１　とすると■。、Ｉ４．Ｉ２のパ
ワー値を光電素子１３，１４゜１５で検出し、１次回折
光と０次回折光のなす角θ。、を光電素子１３，１４の
位置関係により測定することで、Ｉ、／Ｉ。＋”２／”
１＋θ。４等は測定出来る。よって２，３．４の関係式
を連立させることにより、溝幅ａ、溝深ｄ、溝ピッチｂ
は測定できる。しかしながら、上記の構成では溝と溝間
とに傾斜のある溝形状の時、この傾斜角を測定すること
が出来ないという課題が残されていた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、光ディス
ク溝形状の溝幅、溝深、溝ピッチのみならず、溝と溝間
とのなす傾斜角の測定を可能とする光ディスク溝形状測
定装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は屈折率ｎの基材におおわれた、溝幅ａ。

溝深ｄ、溝ピッチｂの矩形波形状の溝をもつ光ディスク
記録面に波長λの平行光を照射し、前記平行、光の波面
法線の光ディスクドラック溝直交断面上の方向成分が光
ディスク記録面法線とψの角度をなし、平行光の０次、
１次、２次の反射もしくは透過回折光の光軸上に光電素
子を配設させて、それぞれの光強ｔｉ　’０＋　工１　
ｔ　Ｉ２を検出し、光電素子間の位置関係により０次と
１次の反射もしくは透過回折光の光軸のなす角θを検出
し、６／１）＝＝ε及び２πｎｄ／λ−δとして ｂ−λ／（ｓｉｎ（θ＋ｃｐ　）　−５ｉｎψ｝工２／
工１：ＣＯ３２πε ０３式を連立して溝形状を測定する装置において、シ 反射もしくは透過回折光の一１次光の光軸上に光電素子
を配設し、その光強度Ｉ−１を検出するととを特徴とし
た溝形状測定装置で、トラック溝直交断面上での記録溝
と溝間との傾斜角ａを、式を用いて測定することのでき
るものである。

実施例の説明 第３図は本発明の実施例における光ディスク湾形状測定
装置のレーザー受光部を示す説明図である。平行光はト
ラック溝直交断面上でψの入射角でディスク表面７に入
射し、屈折率ｎの暴利部８記録面９′により反射し、そ
の反射回折光は再び基材部８を経て光ディスク表面７よ
シ出射する。その０次、１次、２次及び−１次の回折光
軸上にそれぞれ集光レンズ１０，１１，１２，１１’を
配設し、その焦点位置付近にそれぞれ光電素子１３゜１
４　、１５　、１４’を設置する。以上のように構成さ
れた本実施例の光ディスク溝形状測定装置について、以
下その測定原理について説明する。

第３図に示すように、トラック溝直交断面とディスク表
面７の交線をＵ軸とし、トラック溝直交断面とディスク
記録面９′との交線をＸ軸とする。

ディスク表面入射前での入射光の振幅分布ｃｙ１（ｕ）
、入射直後からディスク記録面に至るまでの入射光の振
幅分布ｑ２（ｘ）は前述のとうシである。ディスク記録
面９′での反射光の振幅成分％Ｃｘ）は次式で与えられ
る。

この反射光のディスク表面７出射直後の振幅分布ｑ’（
ｕ）は次式で与えられる。

このディスク出射後の反射光の７ラウンホーフ７領域で
の振幅分布Ｇ’（ｆ）は次式で与えられる。

Ｇ’（ｆ）＝　ＫＩ　Ｆ［ｑ’（ｕ）］　　　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・儂）式（四を
計算し、 Ｇ（ｆ）＝　Ｋ、（ａｃ（ｓｉｎ　（ａ　ｆ　）　ｌ　
（ｂｆ　月＊５ｉｎｃ（ｃｆ）、４− ＋ｃ（ｂ−ａ）ｅｌ）　（ｅ−］”’５ｉｎｅ（ｂ−ａ
）（ｆ−ｆｏ）０＞＞　ｂ　　の時には Ｇ’（ｆ）嬌に、Ｃ［（’■−（ｂｆ）＊５ｉｎａ（ｃ
ｆ））（ａｓｉｎａ（ａｆ）以下簡単のためε＝ａ／ｂ
　　ｆ＝２πｎｄ／λとおく。

ｆ　＝Ｏｌ　　ｌ、　ｆｆ　　ｌ、　＃　”ｌ、　　の
時、Ｇ’（ｆ）はピーク値をと９、それぞれ０次、１次
、２次及び−１次の回折光の振幅値を与える。０次、１
次、２次の回折光強度をＩｏ、Ｉ、、Ｉ、とすると傾斜
角αが小さいとして、！、／Ｉ０．Ｉ２／■、の埴は前
述の（２）　、　（３）式で与えられ、溝幅すも０次と
１次の回折光波面法線のなす角θ。を便って（４）式で
与えられる。さらに、−１次の回折光強度をＩ、とする
とｂｆＯζ０と考えて ＋π（１−ｇ）ｃｏｔｚｒｇ　）〕（〕１−ωＳ２δル
Ｉｎ　πを同様に ＋ｙｒ（１−ｔ　）ｃｏｔｙｒｇ　）］（１−ｃｏｓ２
δ）ｓｉｎ２ｙｒｇよって 傾斜角αが小さいとして よって 上式より次式が求まる。

Ｉｏ、　Ｉｌ、　Ｉ２．　Ｉ、　　のパワー値を光電素
子１３゜１４　、１５　、１４’で検出し、０次回折光
と１次回折光のなす角θ。、を光電素子１３，１４の位
置関係により測定することでＩ、／■ｏ、Ｉ２／Ｉ４．
（■。

Ｉ、、　）／Ｉ４．θ。１等は測定出来る。よって（２
）　Ｍ　（３）　＊←）　＊　（６）の関係式を連立さ
せることにより、溝幅ｄ。

溝深ｄ、溝ピッチｂのみならず溝と溝間の傾斜角αも測
定できる。

以上のように、この実施例によれば、０次、１次、２次
及び−１次の反射回折光の光軸上に光電素子を配設させ
て、それぞれの光強度を測定し、０次と１次の回折光の
光軸のなす角を検出することにより、光ディスク記録面
の溝幅、溝深、溝ピッチのみならず溝と溝間の傾斜角の
測定も実現出来るものである。なお上記実施例では反射
回折光の検出による測定方法を説明したが、透過回折光
の検出によっても同様の測定が可能である。さらに、デ
ィスクに照射する平行光がトラック溝断面項斜して入射
する光であっても溝形状を測定す一算出式に変化はない
。また第３図では溝間が傾斜している図を用いたが、溝
が傾斜している場合も同様である。

発明の効果 本発明の光ディスク溝形状測定装置は、０次。

１次、２次及び−１次の反射もしくは透過回折光の光軸
上に光電素子を配設させて、それぞれの光強度を測定し
、０次と１次の回折光の光軸のなす角を検出することに
より、光ディスク記録面の溝幅、溝深、溝ピッチのみな
らず溝と溝間の傾斜角の測定も実現出来るものであり、
その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光ディスク溝形状測定装置のレーザー照
射部を示す原理図、第２図は従来の光ディスク溝形状測
定装置のレーザー受光部を示す原理図、第３図は本発明
の一実施例における光ディスク溝形状測定装置のレーザ
ー受光部を示す原理図である。 ７・・パ・・・光ディスク表面、８・・・・・・基材部
、９，９′・・・・・・記録面、１０，１１．１１’、
１２・・・・・・集光レンズ、１３　、１４　、１４’
　、　１５・・・・・・光電素子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ｆ１力・１名
第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 屈折率ｎの基材におおわれた溝幅ａ、溝深ｄ、溝ピッチ
   ｂの矩形波形状の溝をもつ光ディスク記録面に波長λの
   平行光を照射し、前記平行光の波面法線の光ディスクト
   ラック溝直交断面上の方向成分が前記光ディスク記録面
   法線とψの角度をなし、前記平行光の０次、１次、２次
   の反射もしくは透過回折光の光軸上に光電素子を配設さ
   せて、それぞれの光強度Ｉ＿０、Ｉ＿１、Ｉ＿２を検出
   し、前記素子間の位置関係により前記０次と１次の反射
   もしくは透過回折光の光軸のなす角θを検出し、ａ／ｂ
   ＝ε及び２πｎα／λ＝δとして、 ｂ＝λ／｛ｓｉｎ（θ＋ψ）−ｓｉｎψ｝ Ｉ＿２／Ｉ＿１＝ｃｏｓ＾２πε ▲数式、化学式、表等があります▼ の３式を連立して溝形状を測定するよう構成し、前記反
   射もしくは透過回折光の−１次光の光軸上に光電素子を
   配設し、その光強度Ｉ＿−＿１を検出し、前記トラック
   溝直交断面上での前記記録溝と溝間との傾斜角αを式 ▲数式、化学式、表等があります▼を用い て測定することを特徴とする光ディスク溝形状測定装置
   。