JPH02289942A - 溝形状測定方法及び装置 - 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〕 この発明は、光ディスクの溝形状の測定方法及び’ＪＷ
に関し、特にＨｅ−Ｎｅ　レーザ光を用い゛ζ、その回
折光の強度により溝形状の測定を行・う方法及び装置に
関する。

〔従来の技術〕

光ディスクにはＣＤ，　ＣＤ−ＲＯＭ及びＬＤの如くの
再生専用形と、ユーザで記録することが可能な追記形と
、光磁気ディスク等の書換形とがある。このような光デ
ィスクには信号を記録するだめのピント及び溝が形成さ
れている。このピソ１・及び溝は、はじめガラス製の原
盤に形成され、それ６こニソケル電鋳を行って得られた
ニンゲル製のスタンパを介して、これを金型として用い
て躬出成形法又は２１）（フォトボリマ）法と呼ばれる
紫外線硬化樹脂を用いる信号転写法により透明基板に転
写され生信号の０ハ比に多犬な影響を与えるため、その
形状測定による合否判定が、光ディスクの製造Ｉ二程に
おける品質管理上必要となっている。

従来の溝形状の測定方法としては、１光ディスクの測定
・評価技術Ｊ　　（１９８８年日本工業技術センタ刊）
の１２５頁に示され゛ζいる如く、光ディスクを再生さ
せて、その読取りビックアップのサーボ信号を測定する
ごとにより行う方法及び平行ビームを溝に照射したとき
に生じる回折現象を利用し、その１次回折光の回折角度
によりトラノクピソチを測定するもの（前述の［光ディ
スクの測定・評価技術１１５頁）又は１次回折光の光量
により溝形状を測定するもの（［オプ１・ロニクスＪ　
１９８８，Ｎｏ．５の１１５ｊＪ）がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前Ｈの方法はピンクアンプの特ｆ′４−に
依存ずるとごろが多く、光ディスクだけのデ夕を測定す
る方法としては不適であった。また後者の方法では、ト
ランクピノ千の計測については開示されているが、満幅
及び溝深さ等の溝形状を計測することに関しては具体的
には開示されていない。また１次回折光だけの光量測定
では、溝形状を精度よくδ１測ずることは困難である。

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、平
行ビームの０次、１次及び２次回折光の回折強度及び溝
の間陥に基づき溝形状を計測することにより、精度よく
溝形状を計測できる溝形状計測方法並びに光ディスクと
測定手段とを径方向及び周方向に相対移動させるごとに
より、複数点での溝形状の測定を行い、自動的に溝形状
の合否を判定できる溝形状測定装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための丁段］ この発明に係る溝形状１１１測定方法は、溝に照射した
可干渉光の平行ビームの０次、１次及び２次回折光の回
折強度及び溝の間隔により満幅及び溝深さの溝の横断面
形状を求めるようにしたものであり、溝形状測定装置は
、ディスクを載置する測定台と、ディスクに平行ビーム
を照射し、そこからの０次、１次及び２次回折光の同折
強度を検出する光学手段とをディスクの径方向及び周方
向に相対移動させると共に光ディスクの複数の部｛ｉ＞
で検出された回折強度により夫々の部位の溝の横断面形
状を求めるようにしたものである。

〔作用〕

この発明の溝形状測定方法においては、光ディスクに平
行ビーノ・を照射し、そこからのＯ次、１次及び２次回
折光の回折強度を測定し、溝の間隔及び回折強度により
溝の横断面の幅及び深さを求める。又溝形状測定装置に
おいては、測定台と光学Ｔ段との相対移動により、光デ
ィスクの複数部位の溝形状を測定し、その結果により自
動的にディスクの合否判定が可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明をその−・実施例を示す圓面に基づいて
詳述する。

第１図はこの発明に係る溝形状測定装置の構成を示すブ
ロソク図である。図において３２は平板状のヘースであ
り、該ヘース３２の一端には光検知器３を取付けるため
の倒立Ｉ一字状のアーム３ｌが立設されている。またヘ
ース３２の中央部には光ディスク１を径方向に移動させ
るためのＸステージ２２が設けられている。χステージ
２２−トには後述するθステージ２１が載置されており
、図示しないリニアモータによりθステージ２１を径方
向に移動させ、光ディスク１を径方向に移動させる。θ
ステージ２１は図示しないステンビングモータによりそ
の上に載置された光ディスク１を間欠的に回転自在に駆
動するものであり、θステージ２１及びχステージ２２
の制御は、それらに接続されたステージコントローラ２
３により行われる。光ディスク１には１．６／／ｍ間隔
でスバイラル状のトラック溝が形成されており、そのト
ラック溝間又ぱｌ・ランク溝に情報が記録される。

一方、光源たるｔｌｅ−Ｎｅレーザ源４は反射鏡６を介
して光ディスク１のトランク溝に平行ビームのレーザ光
を照射するものであり、光ディスク１の上方に設けられ
た反射鏡６の入射方向に配設されている。光ディスク１
乙こ照射されたレーザ光はそのトランク溝により光ディ
スクの表面で回折し、その回折光が光検知器３で検出さ
れ、その強度が光電変換されて光パワーメータ３３で測
定される。

第２図は、光検知器の構成を示す模式図であり、光検知
器３は０次回折光を検出する０次光センリー３８、０次
回折光に対して１次回折角θｌ傾いて回折する１次回折
光を検出する１次光センザ３ｂ及び０次回折光に対して
２次回折角θ２傾いて回折する２次回折光を検出する２
次光センサ３ｃの３つの光センサからなっている。なお
、ごの光センザ３ａ３ｈ・・・のレーザ光の光ディスク
１の照射位置から受光面までの距離は全て等しくなって
いる。また回折角θは次式で示す如く１・ラック溝の間
隔Ｐにより−・意に定まる。

？　λ θ一■ｓｉｎ−’　　（　　　　　　）Ｐ ここで　　Ｐ：トラック溝の間隔 ｎ：回折光の次数 λ＝レーザ光の波長 θ：回折角 なお、この例ではＰ−　１．６μｍ．λ−０．６３３μ
ｍであるので、１次回折角θ，　＝２３．３゜、２次回
折角θ２＝５２．３゜となる。

また、光バワーメータ３３で測定された光検知器３の各
光センサ３ａ，３ｂ，３ｃの強度はポストコンビュタ５
に与えられ、そこで後述する演算により１・ランク溝の
横断面の幅及び深さが算出される。またホス１・コンピ
ュータ５はステージコン１・ローラ２３に動作指令を与
える。即ち光ディスク１上の一点の溝形状の計測が終了
すると、ポストコンピュータ５はステージコントローラ
２３に動作指令を与え、それに応してステージコン１−
ローラ２３はＸステージ２２及びθステージ２１を適宜
制御し、周方向に３１カ所、径方向に７カ所設けられた
測定点で溝形状を測定できるように光ディスク１を回転
及び移動させる。

次にこの溝形状測定方法による溝形状の測定手順につい
て説明する。

第３図は、この発明方法の測定手順を示ずフ「２−チャ
ートである。光ディスクｌをθステージ２１にセ／１一
する（Ｓ１）と、ホストニ１ンピ１−夕５はステージコ
ンｌ・口〜ラ２３に対してＸステージ２２を初朋位置に
移動ずべく制御ずるように指令する（Ｓ２）。

次にポストコンピュータ５はｌｉｅ−Ｎｅ　レーザーｇ
４にし・−ザ光を照射するように指令し、光ディスクの
上にレーザ光が照射される（Ｓ３）。そしてトラック溝
により回折されたレーザ光のＯ次、１次及び２次回折光
強度である光量が各光セン→ノ“３ａ，３ｂ，３ｃで検
出され、それが光電変換され光パワーメータ３３で測定
される（Ｓ４）。次に各光量値がホス１・コンビュータ
に送られ、溝形状が計算される（Ｓ５）。

この計算方法は、以下の通りである。

フラウンホーファ−領域の回折像の振幅分布ＩＪ　（　
／／　，υは Ｕ　　（　μ，　　　ｖ）　　−−ＣＳＬ＋　　ｅｘｐ
　　　（　　　２　　π　ｉ（　　１ｉ　　ξ十υη）
｝ｄξｄη　・・・（１） で表される。

断面形状がＹ−ｇ（ｘ）で表される凹凸が周期Ｐなお、
この演算は代入法で行われるため、溝形状を１ｌＩｍの
精度で求めるためにはホスト：１ンビュータ５の処理能
力に高い能力が要求され、ホストコンピュータ５が高価
となるので、予め溝形状の範囲を限定し、その範囲内で
溝幅Ｗ、溝深さｄに対してマトリノクス状に回折強度の
計算を行い、その結果をホスｌ・コンピエータ５内にテ
ーブルとＬ２で記憶しておき、回折強度の測定値をテー
ブルと比較することにより光ディスク１の溝形状（溝幅
Ｗ及び溝深さｄ）を求めてもよい。ごれ６こより、計算
の場合２１７カ所の溝形状を測定するの６こ１時間要し
ていたものが、７分程度に短縮された。

溝形状が求まるとポストコンビ上−夕５はその溝形状を
位置と対応づけてメモリに記憶Ｌ，（Ｓ６）、レーザ光
を消灯ずるようにｌｌｅ−Ｎｅ　レーザ源４に指令ずる
（Ｓ７）。次にポストコンピュータ５はステージコンＩ
−　［：Ｉ−ラ２３に対してθステージ２１を約１１゜
（−３６０゜／３１）回転ずるように指令し（Ｓ８）、
その位置カ月周の終りか否かを判定し（Ｓ９）、終りで
ない場合はステップ３に戻り次の位置の溝形状を求める
。終りの場合はホストコンピュータ５はステンコントロ
ーラ２３に対してＸステージ２２を次の半径位置に移動
さ一已るように指令し（５１０）　、移動した位置が径
方向（Ｘ方向）の最終位置か否かを判定し（Ｓｌｌ）　
、最終位置ではないときはステンプ３に戻り、最終位置
のときは各位置の溝形状からその平均値及び分散値を算
出し（８１．２）　、それと予め記憶してある規格値と
を比較してその光ディスクの合否判定を行い（Ｓ１３）
終了する。

これにより光ディスクの溝形状が高精度で検出できると
共にその合否判定が自動化される。

次に他の実施例について説明する。

第４図は他の実施例の光検知器の構成を示す模式図であ
る。この実施例では１次、２次の回折光の光センザ３ｂ
，３ｈ及び同３ｃ，３ｃを正負両方の側に設けてあり、
前述の実施例と比べてさらに測定精度が向」二し、受光
エラーにだいするマージンが多くなる。なお、その他の
構成及び動作については第１の実施例と同様であり、説
明を省略する。

第５図はさらに他の実施例の光検知器の構成を示す模式
図である。この実施例ではレーザ光の照射位置と光セン
ナ３ｄ、同３ｈ，３ｈ及び３ｃ，３ｃとの間に５個のジ
ャック７ａ，　７ｂ．　７ｂ，　７ｃ，　７ｃを設ける
。ごのソヤッタ７ａ，７ｈ・・は光セン→ナ３ａ．３ｂ
・・・にあたっ人二回折光がそこで反射され、再度光デ
ィスク１に戻り、そごで再度回折現象が生じ、それが再
度光センサ３ａ，３ｂ・・・にて検出され、測定値がそ
れにより影響を受けるのを防止するために設けられるも
のであり、各光センサ３ａ，３ｂ・・の測定時シャッタ
７ａ，７ｈ・を１つずつ開口し、他の光センサ３＋＋，
３ｂ・・からの反射光の回折を防止する。

なお、ごのシャッタは光センサ３ａ　．　３ｈ・・・か
ら反射したレーザ光の回折を防ぐだめのものであるので
、例えばビー１、スプリノタの如く入射光と反射光とを
分離して光センサ３ａ，３ｈ・・・からの反射光が光デ
ィスク１に行かないようにしてもよい。この場合シャソ
タとは異なり同時に各次回折光を４（ク定できる利点が
ある。

なお、以上３つの実施例では光センサを各次回折光毎に
設けたが、この発明はこれに限るものではなく、光セン
号を１つとし、それを各次回折光の回折角度に移動させ
る移動手段を設けて各次回折光を測定してもよい。

また測定物も光ディスクだけではなく、そのガラス原盤
、スタンバ、レプリカ等の溝形状を測定することが可能
である。

さらに径方向の移動は光学累を駆動してもよく、またそ
の測定点数も適宜定めてよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、この発明によれば、０１．２次の
各次回折光の強度を測定することにより溝形状を求めて
いるので、その測定精度が向上ずる。また光学手段と光
ディスクとを移動手段により相対移動させて複数場所の
溝形状を測定し、その合否を自動判定できる等優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る溝形状測定装置の構成を示すブ
ロック図、第２図は光検知器の構成を示ず模式図、第３
図は測定手順を示すフローチャート、第４図は他の実施
例の光検知器の構成を示す模式図、第５図はさらに他の
実施例の光検知器の構成を示す模式図である。 ■・・・光ディスク　３・・・光検知器　４・・・ｌｌ
ｅ−Ｎｅレーザ源　２１・・・θステージ　２２・・・
Ｘステージ　３１・・光パワーメータ なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスクの周方向に所定の間隔で形成された溝の
   横断面形状を可干渉光の平行ビームを用いて測定する溝
   形状測定方法であって、 前記平行ビームを前記溝に照射し、そこか らの０次、１次及び２次回折光の回折強度を測定し、測
   定した回折強度及び前記間隔に基づき前記横断面形状を
   求めることを特徴とする溝形状測定方法。
2. （２）請求項１記載の溝形状測定方法の実施に用いる装
   置であって、 前記ディスクを載置する測定台と、 前記ディスクに平行光を照射し、そこから の０次、１次及び２次回折光の回折強度を検出する光学
   手段と、 前記測定台と前記光学手段とを、前記ディ スクの径方向及び周方向に相対移動させる移動手段と、 前記光学手段にて検出された回折強度及び前記間隔によ
   り前記横断面形状を求める手段とを備えることを特徴と
   する溝形状測定装置。