JP3011036B2 - 光ディスク基板の複屈折の測定法 - Google Patents
光ディスク基板の複屈折の測定法Info
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- JP3011036B2 JP3011036B2 JP6310708A JP31070894A JP3011036B2 JP 3011036 B2 JP3011036 B2 JP 3011036B2 JP 6310708 A JP6310708 A JP 6310708A JP 31070894 A JP31070894 A JP 31070894A JP 3011036 B2 JP3011036 B2 JP 3011036B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ディスク基板の複屈折
の測定法、とくにインラインでの面内及び垂直方向の複
屈折測定法に関するものである。
の測定法、とくにインラインでの面内及び垂直方向の複
屈折測定法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】記録可能な光ディスクとして穴あけ型記
録媒体が登場して以来、１０年以上の年月が経過した。
この間、記録消去が可能な光磁気記録媒体、１ビームオ
ーバーライトが可能な相変化記録媒体なども実用化され
ている。
録媒体が登場して以来、１０年以上の年月が経過した。
この間、記録消去が可能な光磁気記録媒体、１ビームオ
ーバーライトが可能な相変化記録媒体なども実用化され
ている。
【０００３】極く初期を除き、記録再生用光源として
は、半導体レーザーが用いられており、使用レーザー波
長は、初期は８３０ｎｍ前後、最近では７８０ｎｍ前後
が主流である。集束光ビームのスポット径は、波長が短
ければ小さくすることができるため、短波長化が望まれ
ているが、現在、信頼性のある実用的な半導体レーザー
の波長は７８０ｎｍまでである。このような光記録媒体
は、コスト、量産性の観点から透明な樹脂基板上に記録
層、保護層等を形成してなる。
は、半導体レーザーが用いられており、使用レーザー波
長は、初期は８３０ｎｍ前後、最近では７８０ｎｍ前後
が主流である。集束光ビームのスポット径は、波長が短
ければ小さくすることができるため、短波長化が望まれ
ているが、現在、信頼性のある実用的な半導体レーザー
の波長は７８０ｎｍまでである。このような光記録媒体
は、コスト、量産性の観点から透明な樹脂基板上に記録
層、保護層等を形成してなる。
【０００４】基板としては、現在主として、ポリカーボ
ネート樹脂等が用いられている。樹脂基板、特にポリカ
ーボネート樹脂基板では、基板の光学的異方性、すなわ
ち複屈折が問題となる。とくに光磁気記録媒体では、
０．５度程度の小さなＫｅｒｒ回転角を検出するため、
複屈折の影響が大きい。
ネート樹脂等が用いられている。樹脂基板、特にポリカ
ーボネート樹脂基板では、基板の光学的異方性、すなわ
ち複屈折が問題となる。とくに光磁気記録媒体では、
０．５度程度の小さなＫｅｒｒ回転角を検出するため、
複屈折の影響が大きい。
【０００５】しかしながら、、樹脂の分子量等の最適
化、成形技術の改良により、面内複屈折は２０×１０-6
未満に抑えられ、実用上問題ないレベルとなっている。
一方、垂直複屈折は特にポリカーボネート樹脂基板で大
きく、５００×１０-6にも達するが、作動光学ヘッドの
開発により、やはり実用上問題ないレベルまでその影響
は低減されている。しかしながら、光ディスクは一層の
高密度化が求められており、６８０ｎｍ前後の半導体レ
ーザーが実用化され、近い将来に安価で高出力なものが
提供される見通しが出てきた。
化、成形技術の改良により、面内複屈折は２０×１０-6
未満に抑えられ、実用上問題ないレベルとなっている。
一方、垂直複屈折は特にポリカーボネート樹脂基板で大
きく、５００×１０-6にも達するが、作動光学ヘッドの
開発により、やはり実用上問題ないレベルまでその影響
は低減されている。しかしながら、光ディスクは一層の
高密度化が求められており、６８０ｎｍ前後の半導体レ
ーザーが実用化され、近い将来に安価で高出力なものが
提供される見通しが出てきた。
【０００６】また、８００〜１０００ｍ前後の高出力半
導体レーザーと非線形素子を組み合わせて５００ｎｍ程
度の波長を得る技術も進歩し、レーザーと非線形光学素
子を組み合わせたヘッドも小型化されつつある。さらに
は、波長５００ｎｍ程度の半導体レーザーも実験室レベ
ルでは開発に成功したという報告が相次でいる。このよ
うに、短波長化半導体レーザーを用いた高密度光ディス
クは、まず波長６８０ｎｍ前後を始めとして、近い将来
に量産化される状況が整ってきている。この際、７８０
ｎｍ程度ではいったんは解決されたと思われた樹脂基板
の光学的異方性の問題が再び深刻な問題になることが懸
念される。
導体レーザーと非線形素子を組み合わせて５００ｎｍ程
度の波長を得る技術も進歩し、レーザーと非線形光学素
子を組み合わせたヘッドも小型化されつつある。さらに
は、波長５００ｎｍ程度の半導体レーザーも実験室レベ
ルでは開発に成功したという報告が相次でいる。このよ
うに、短波長化半導体レーザーを用いた高密度光ディス
クは、まず波長６８０ｎｍ前後を始めとして、近い将来
に量産化される状況が整ってきている。この際、７８０
ｎｍ程度ではいったんは解決されたと思われた樹脂基板
の光学的異方性の問題が再び深刻な問題になることが懸
念される。
【０００７】すなわち、樹脂基板の光学異方性（複屈
折）にかかわる問題点としては、以下の２点があげられ
る（I.Prikryl,Applied Optics,31(1992),p1853、戸田
他、光メモリシンポジウム予稿集（１９８６）、ｐ１
９、吉沢他、光メモリシンポジウム予稿集（１９８
６）、ｐ３３）。 １）基板を光ビームが通過する際に生じる位相差。光磁
気媒体のように光の偏向とその方位の回転を利用して情
報の記録再生を行う媒体では、特定方向の直線偏向の回
転とともに、楕円化が生じ、これがキャリアレベルの低
下、作動ヘッドにおけるコモンモードノイズの増加をも
たらす。
折）にかかわる問題点としては、以下の２点があげられ
る（I.Prikryl,Applied Optics,31(1992),p1853、戸田
他、光メモリシンポジウム予稿集（１９８６）、ｐ１
９、吉沢他、光メモリシンポジウム予稿集（１９８
６）、ｐ３３）。 １）基板を光ビームが通過する際に生じる位相差。光磁
気媒体のように光の偏向とその方位の回転を利用して情
報の記録再生を行う媒体では、特定方向の直線偏向の回
転とともに、楕円化が生じ、これがキャリアレベルの低
下、作動ヘッドにおけるコモンモードノイズの増加をも
たらす。
【０００８】位相差は、光線の入射方向によって決まる
基板の複屈折を△ｎ、基板厚をｄ、波長をλとすると、
基板の複屈折を△ｎ、基板厚をｄ、波長をλとすると、
【０００９】
【数１】△ｎ・ｄ／λ で決まるから、記録再生に用いる波長が短くなれば、実
質的に位相差は増加する。従って、短波長化、特に７０
０ｎｍ未満で使用する光磁気媒体では基板の複屈折によ
る位相差の問題が深刻になる。
質的に位相差は増加する。従って、短波長化、特に７０
０ｎｍ未満で使用する光磁気媒体では基板の複屈折によ
る位相差の問題が深刻になる。
【００１０】２）複屈折による非点収差の問題。集束光
ビームで基板に対して垂直ではなく斜めに光線が基板に
入射する際、屈折が生じるが、光学的異方性を有する基
板では、入射光線の方位によって屈折率が異なる（吉
沢、光学、１５（１９８６）、ｐ４１４）。このため、
本来、基板の記録層側の面で直径１μｍ程度の面内に集
束すべきビームに非点収差が生じる。
ビームで基板に対して垂直ではなく斜めに光線が基板に
入射する際、屈折が生じるが、光学的異方性を有する基
板では、入射光線の方位によって屈折率が異なる（吉
沢、光学、１５（１９８６）、ｐ４１４）。このため、
本来、基板の記録層側の面で直径１μｍ程度の面内に集
束すべきビームに非点収差が生じる。
【００１１】非点収差が生じた場合、焦点面をどこで合
わせるかという光学ヘッドの機差により、記録再生特性
にばらつきが生じる。また、ビームがトラック横断方向
に長軸をもつ楕円ビームとなった場合、隣接トラックか
らのクロストークが問題となる。短波長光源を用いた高
密度光ディスクでは、トラックピッチも狭くなるから、
クロストークの問題はより一層厳しくなる。
わせるかという光学ヘッドの機差により、記録再生特性
にばらつきが生じる。また、ビームがトラック横断方向
に長軸をもつ楕円ビームとなった場合、隣接トラックか
らのクロストークが問題となる。短波長光源を用いた高
密度光ディスクでは、トラックピッチも狭くなるから、
クロストークの問題はより一層厳しくなる。
【００１２】この問題を解決するには、根本的に垂直方
向の複屈折を低減するしかないが、通常使われるポリカ
ーボネート基板では、５００×１０-6程度であり、小さ
くとも３００×１０-6程度の複屈折が存在するため、直
線偏向ビームを用いる限り、非点収差を無くすことはほ
とんど不可能である。以上述べたような問題点に鑑み、
基板の複屈折を製造工程において制御することが重要と
なるが、その為には、まず正確かつ迅速に基板の複屈折
を測定し製造条件に反映させることが必要となる。
向の複屈折を低減するしかないが、通常使われるポリカ
ーボネート基板では、５００×１０-6程度であり、小さ
くとも３００×１０-6程度の複屈折が存在するため、直
線偏向ビームを用いる限り、非点収差を無くすことはほ
とんど不可能である。以上述べたような問題点に鑑み、
基板の複屈折を製造工程において制御することが重要と
なるが、その為には、まず正確かつ迅速に基板の複屈折
を測定し製造条件に反映させることが必要となる。
【００１３】従来、光ディスクの透明樹脂基板の面内及
び垂直方向の複屈折測定法については、斜め入射光によ
る位相差測定法が用いられている。図２及び３は従来の
斜め入射測定法における、ディスクに対する入射光ビー
ムの位置関係を模式的に示したものであり、Ａは測定用
平行ビーム光の発光部、Ｂは受光部である。
び垂直方向の複屈折測定法については、斜め入射光によ
る位相差測定法が用いられている。図２及び３は従来の
斜め入射測定法における、ディスクに対する入射光ビー
ムの位置関係を模式的に示したものであり、Ａは測定用
平行ビーム光の発光部、Ｂは受光部である。
【００１４】図２は透過法、図３は反射法での測定であ
る。基板内の１点Ｏにおける屈折率楕円体の各軸の大き
さ、すなわち複屈折を決定するためには、通常の透過法
では、入射光ビームの入射角θと入射面の方位角φを何
点か変化させて、基板通過により透過光に生じた位相差
を測定するが、少なくともθを２点変化させることが必
要であった（吉沢、光学、１５（１９８６）、ｐ４１４
−４２１、戸田他、光メモリシンポジウム予稿集、ｐ１
９）。
る。基板内の１点Ｏにおける屈折率楕円体の各軸の大き
さ、すなわち複屈折を決定するためには、通常の透過法
では、入射光ビームの入射角θと入射面の方位角φを何
点か変化させて、基板通過により透過光に生じた位相差
を測定するが、少なくともθを２点変化させることが必
要であった（吉沢、光学、１５（１９８６）、ｐ４１４
−４２１、戸田他、光メモリシンポジウム予稿集、ｐ１
９）。
【００１５】透過法では、測定光ビームを基板に垂直に
入射させて位相差を測定することにより、面内複屈折を
直接求めることができる。基板に垂直な方向の複屈折
は、基板真横から光ビームを入射させることはできない
から、斜め入射光ビームを用いて垂直複屈折と面内複屈
折の両方の影響をうけた位相差を測定し、面内複屈折の
寄与を上記垂直入射によって求めた面内複屈折値を用い
て補正することで求める。
入射させて位相差を測定することにより、面内複屈折を
直接求めることができる。基板に垂直な方向の複屈折
は、基板真横から光ビームを入射させることはできない
から、斜め入射光ビームを用いて垂直複屈折と面内複屈
折の両方の影響をうけた位相差を測定し、面内複屈折の
寄与を上記垂直入射によって求めた面内複屈折値を用い
て補正することで求める。
【００１６】しかしながら、この場合、基板を傾けて入
射角を変える必要がありインライン測定に適用するには
煩雑である。一方、樹脂の複屈折は樹脂に加わる応力に
より変化することが知られているが、基板に加わる応力
は基板成形後の光ディスク製造プロセスによっても変化
する。
射角を変える必要がありインライン測定に適用するには
煩雑である。一方、樹脂の複屈折は樹脂に加わる応力に
より変化することが知られているが、基板に加わる応力
は基板成形後の光ディスク製造プロセスによっても変化
する。
【００１７】例えば、記録層や記録層の保護に用いられ
る誘電体層、基板の保護に用いられるハードコート層等
の内部応力により変化し得る。従って、複屈折はこれら
の成膜工程等においても２次的ではあるが変化し得るの
で、光ディスク製造の最終工程で再度、測定することが
望ましい。一般に光ディスクの記録層は反射性であるか
ら、基板の記録層とは反対側の面から測定光ビームを入
射させ、反射法により測定する必要がある。
る誘電体層、基板の保護に用いられるハードコート層等
の内部応力により変化し得る。従って、複屈折はこれら
の成膜工程等においても２次的ではあるが変化し得るの
で、光ディスク製造の最終工程で再度、測定することが
望ましい。一般に光ディスクの記録層は反射性であるか
ら、基板の記録層とは反対側の面から測定光ビームを入
射させ、反射法により測定する必要がある。
【００１８】その１方法として、エリプソメーターを用
いて、反射光の位相差を測定する方法が提案されている
（A.Skumanich, Proceedings of Magneto-Optical Reco
rding International Symposium '92, pp237-240）。一
般に反射法の測定においては、基板面への垂直入射・反
射光の測定は、発光部と受光部を同一線上に置くことが
できないため不可能である。
いて、反射光の位相差を測定する方法が提案されている
（A.Skumanich, Proceedings of Magneto-Optical Reco
rding International Symposium '92, pp237-240）。一
般に反射法の測定においては、基板面への垂直入射・反
射光の測定は、発光部と受光部を同一線上に置くことが
できないため不可能である。
【００１９】従って面内複屈折を直接測定することは不
可能で、数点の角度から斜め入射させカーブフィッティ
ングにより、面内及び垂直複屈折を求めている。この方
法は原理的には何ら問題ないが、入射角度を変えるに
は、発光部と受光部の角度を両方とも設定し直す必要が
あるため、一般に装置が複雑になり、また測定時間も長
くなるため製造プロセスでのインライン測定には適さな
い。
可能で、数点の角度から斜め入射させカーブフィッティ
ングにより、面内及び垂直複屈折を求めている。この方
法は原理的には何ら問題ないが、入射角度を変えるに
は、発光部と受光部の角度を両方とも設定し直す必要が
あるため、一般に装置が複雑になり、また測定時間も長
くなるため製造プロセスでのインライン測定には適さな
い。
【００２０】さらにこの方法では、主軸の方向と入射ビ
ームを含む入射面の方向とを一致させなければ、正しい
複屈折値は得られない。さらに、上記透過法・反射法い
ずれにおいても、基板に垂直な方向から傾いた光学的主
軸を有する場合には、入射角度、入射面のいずれも変化
させ複数点で測定しなければ正確な測定値は得られな
い。
ームを含む入射面の方向とを一致させなければ、正しい
複屈折値は得られない。さらに、上記透過法・反射法い
ずれにおいても、基板に垂直な方向から傾いた光学的主
軸を有する場合には、入射角度、入射面のいずれも変化
させ複数点で測定しなければ正確な測定値は得られな
い。
【００２１】また、煩雑で到底インラインでの測定に、
さらには抜き取り検査にさえ、適用できるものではな
い。
さらには抜き取り検査にさえ、適用できるものではな
い。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、正確で
迅速で簡便に光ディスク基板の面内および垂直複屈折を
測定でき、かつインラインでも適用できるような方法が
望まれる。
迅速で簡便に光ディスク基板の面内および垂直複屈折を
測定でき、かつインラインでも適用できるような方法が
望まれる。
【００２３】本発明は、透明樹脂基板上に少なくとも記
録層を設けてなる光ディスクの基板に、記録層と反対側
の面から平行光ビームを基板に対し斜め方向から入射さ
せ、その透過光または反射光に生じた位相差を測定して
基板の複屈折を測定する方法であって、ある１点の測定
点に対して、基板面に対する入射光の入射角θを一定と
したまま、入射光ビームを含む入射面の方向を少なくと
も直交する２方向にとってそれぞれ位相差を測定し、得
られた各位相差から該１点の複屈折を測定することを特
徴とする光ディスク基板の複屈折の測定法である。
録層を設けてなる光ディスクの基板に、記録層と反対側
の面から平行光ビームを基板に対し斜め方向から入射さ
せ、その透過光または反射光に生じた位相差を測定して
基板の複屈折を測定する方法であって、ある１点の測定
点に対して、基板面に対する入射光の入射角θを一定と
したまま、入射光ビームを含む入射面の方向を少なくと
も直交する２方向にとってそれぞれ位相差を測定し、得
られた各位相差から該１点の複屈折を測定することを特
徴とする光ディスク基板の複屈折の測定法である。
【００２４】本発明のより簡単な実施方法として、基板
の面内複屈折の主軸方向が分かっており、その方向がほ
ぼ安定しておれば、上記直交する２方向を、基板の面内
における光学軸の方向とすることで面内及び垂直複屈折
に関する必要かつ十分な情報を得ることができる。
の面内複屈折の主軸方向が分かっており、その方向がほ
ぼ安定しておれば、上記直交する２方向を、基板の面内
における光学軸の方向とすることで面内及び垂直複屈折
に関する必要かつ十分な情報を得ることができる。
【００２５】さらに、本発明の方法により、基板面内各
位置における面内及び垂直複屈折の分布を自動で測定す
るための手段として、上記直交する２方向に水平移動可
能な直線移動機構と、直線移動機構上に設置され、該直
線軸上の各点を中心として回転可能でその上に水平にデ
ィスクを設置する回転ステージと、被測定ディスク面に
斜めに光ビームを入射させて位相差を測定する発光部及
び受光部から構成された複屈折測定装置を使用して測定
する上記光ディスク基板の複屈折の測定法を提案するも
のである。
位置における面内及び垂直複屈折の分布を自動で測定す
るための手段として、上記直交する２方向に水平移動可
能な直線移動機構と、直線移動機構上に設置され、該直
線軸上の各点を中心として回転可能でその上に水平にデ
ィスクを設置する回転ステージと、被測定ディスク面に
斜めに光ビームを入射させて位相差を測定する発光部及
び受光部から構成された複屈折測定装置を使用して測定
する上記光ディスク基板の複屈折の測定法を提案するも
のである。
【００２６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明においては、入射角θは適度に傾けた斜め入射１点
で十分であり、例えば３０から７０度程度とするのが望
ましい。３０度未満では垂直複屈折の寄与が少なく、７
０度より大では面内複屈折による寄与が小さいため、両
方の位相差を同時に求めようとすると誤差が大きくなる
ので好ましくない。
発明においては、入射角θは適度に傾けた斜め入射１点
で十分であり、例えば３０から７０度程度とするのが望
ましい。３０度未満では垂直複屈折の寄与が少なく、７
０度より大では面内複屈折による寄与が小さいため、両
方の位相差を同時に求めようとすると誤差が大きくなる
ので好ましくない。
【００２７】本発明では、入射角を固定したまま、基板
のみを水平面内で移動させることで、入射面の方位角φ
を変化させる。ディスクの位置を相対的にずらすだけ
で、発光部、受光部及びディスクの傾きを変化させる必
要がないため、測定治具、手順の簡便化が可能であり、
従って安価にもなる。また、測定時間も短縮できる。
のみを水平面内で移動させることで、入射面の方位角φ
を変化させる。ディスクの位置を相対的にずらすだけ
で、発光部、受光部及びディスクの傾きを変化させる必
要がないため、測定治具、手順の簡便化が可能であり、
従って安価にもなる。また、測定時間も短縮できる。
【００２８】本発明では、上記のように入射面の方位角
φを少なくとも４点変化させて、位相差を測定し、理論
的に求めた位相差のφ依存性カーブとフィッティングを
行うことにより、面内及び垂直複屈折を求める。さらに
は、光学的な主軸の方向を求めることも可能である。図
４に主軸の方位を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）軸方向にとり、
基板表面に垂直な方向をｚ軸，基板面内をｘ，ｙ軸にと
った場合の位置関係を示す。
φを少なくとも４点変化させて、位相差を測定し、理論
的に求めた位相差のφ依存性カーブとフィッティングを
行うことにより、面内及び垂直複屈折を求める。さらに
は、光学的な主軸の方向を求めることも可能である。図
４に主軸の方位を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）軸方向にとり、
基板表面に垂直な方向をｚ軸，基板面内をｘ，ｙ軸にと
った場合の位置関係を示す。
【００２９】座標軸（ｘ，ｙ，ｚ）に対する、主軸の方
位（ｘ’，ｙ’，ｚ’）のオイラー角を（α、β、γ）
とし、（ｘ’，ｙ’，ｚ’）各軸に対応する屈折率をそ
れぞれ（ｎx，ｎy，ｎz）とする。ここで、αは主軸
ｚ’軸とｚ軸のなす角度、βはｚ軸とｚ’軸がなす面Ｐ
１（斜線部）とｙ軸がなす角、γは面Ｐ１とｙ’ｏｚ’
面のなす角である。
位（ｘ’，ｙ’，ｚ’）のオイラー角を（α、β、γ）
とし、（ｘ’，ｙ’，ｚ’）各軸に対応する屈折率をそ
れぞれ（ｎx，ｎy，ｎz）とする。ここで、αは主軸
ｚ’軸とｚ軸のなす角度、βはｚ軸とｚ’軸がなす面Ｐ
１（斜線部）とｙ軸がなす角、γは面Ｐ１とｙ’ｏｚ’
面のなす角である。
【００３０】（α、β、γ）、（ｎx、ｎy、ｎz）及び
入射角度θ、基板内で許される２つの伝搬方向に対する
屈折率ｎ’、ｎ”及び屈折角θ’、θ”入射面の方位角
φ、基板の厚みｄのときの透過法による位相差Ｒは次式
で与えられるような関係式で表される。
入射角度θ、基板内で許される２つの伝搬方向に対する
屈折率ｎ’、ｎ”及び屈折角θ’、θ”入射面の方位角
φ、基板の厚みｄのときの透過法による位相差Ｒは次式
で与えられるような関係式で表される。
【００３１】
【数２】Ｒ＝ｄ・（ｎ’ｃｏｓθ’−ｎ”ｃｏｓθ”） ただし、ｓｉｎθ＝ｎ’ｓｉｎθ’＝ｎ”ｓｉｎθ” 位相差の複数のφ及びθ依存性の理論値と複数の測定の
測定点における実測値を用いてカーブフィッティングを
行い、屈折率楕円体を決定する６個のパラメーター
（α、β、γ）、（ｎx、ｎy、ｎz）を求めることにな
る。
測定点における実測値を用いてカーブフィッティングを
行い、屈折率楕円体を決定する６個のパラメーター
（α、β、γ）、（ｎx、ｎy、ｎz）を求めることにな
る。
【００３２】しかしながら、実用上広く用いられている
射出成形による樹脂基板では、その対称性から、基板面
内の主軸はほぼ半径、円周方向にあり、これがｎx、ｎy
に対応する。さらに、基板面にほぼ垂直方向に主軸があ
りこれがｎzに対応する。従って、上記屈折率楕円体を
定義するための６つのパラメーターのうち、γは０と見
なしてよい。
射出成形による樹脂基板では、その対称性から、基板面
内の主軸はほぼ半径、円周方向にあり、これがｎx、ｎy
に対応する。さらに、基板面にほぼ垂直方向に主軸があ
りこれがｎzに対応する。従って、上記屈折率楕円体を
定義するための６つのパラメーターのうち、γは０と見
なしてよい。
【００３３】また、複屈折δL＝ｎx−ｎz、δV＝ｎy−
ｎzはｎzそのものに比較して数桁小さい値となるので、
位相差は実際上δL、δVで決まる。ｎzを各屈折率のお
おむね平均値にあるとしても問題ない。例えば、光ディ
スク基板としてよく使われるポリカーボネート樹脂で
は、ｎzを１．５８とおいてδLとδVを求めればよい。
すなわち、実際上未知のパラメータは４個である。
ｎzはｎzそのものに比較して数桁小さい値となるので、
位相差は実際上δL、δVで決まる。ｎzを各屈折率のお
おむね平均値にあるとしても問題ない。例えば、光ディ
スク基板としてよく使われるポリカーボネート樹脂で
は、ｎzを１．５８とおいてδLとδVを求めればよい。
すなわち、実際上未知のパラメータは４個である。
【００３４】斜め入射時の位相差の方位角φ依存性が、
４個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどの
ように変化するかを、解析したのが図５から図８であ
る。図５は位相差の垂直複屈折依存性、図６は位相差の
複屈折（δL、δV）依存性、図７は位相差の主軸方位
（α、β）依存性、図８は位相差の主軸方位（α、β）
依存性を示す図である。
４個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどの
ように変化するかを、解析したのが図５から図８であ
る。図５は位相差の垂直複屈折依存性、図６は位相差の
複屈折（δL、δV）依存性、図７は位相差の主軸方位
（α、β）依存性、図８は位相差の主軸方位（α、β）
依存性を示す図である。
【００３５】入射角は各分図ａが３０度、分図ｂが６０
度であり、ｎz＝１．５８とし、面内複屈折δLについて
は、０〜２０×１０-6、垂直複屈折δVについては０〜
６００×１０-6、αは０〜１０度、βは０〜３６０度の
範囲について示したが、位相差のφ依存性には、面内主
軸方向に関して対称性が見られる。従ってφについて少
なくとも直交する４点において位相差を測定すれば、φ
依存性カーブの特徴を抽出でき、θを変化させなくて
も、精度のよいカーブフィッティングを行えることが分
かる。
度であり、ｎz＝１．５８とし、面内複屈折δLについて
は、０〜２０×１０-6、垂直複屈折δVについては０〜
６００×１０-6、αは０〜１０度、βは０〜３６０度の
範囲について示したが、位相差のφ依存性には、面内主
軸方向に関して対称性が見られる。従ってφについて少
なくとも直交する４点において位相差を測定すれば、φ
依存性カーブの特徴を抽出でき、θを変化させなくて
も、精度のよいカーブフィッティングを行えることが分
かる。
【００３６】本発明において、位相差の測定そのもの
は、通常の方法、すなわち入射光として直線偏向または
円偏向ビームを用い、基板通過にともなって生じた位相
差による楕円偏向化を検出する。
は、通常の方法、すなわち入射光として直線偏向または
円偏向ビームを用い、基板通過にともなって生じた位相
差による楕円偏向化を検出する。
【００３７】楕円の主軸間の位相差は回転検光子法、位
相差板を用いる方法等公知の手法を適用すればよい（”
結晶光学”、応用物理学会光学懇談会編）。反射法にお
いては光路長が２倍になること、記録層面での反射によ
り約１８０度の位相差が加わることを除き、全く同様に
測定できる。本発明においては入射角θは固定でありな
がら透過法／反射法の如何によらず、屈折率楕円体をそ
の主軸方向も含めて簡単に決定できるという利点があ
る。
相差板を用いる方法等公知の手法を適用すればよい（”
結晶光学”、応用物理学会光学懇談会編）。反射法にお
いては光路長が２倍になること、記録層面での反射によ
り約１８０度の位相差が加わることを除き、全く同様に
測定できる。本発明においては入射角θは固定でありな
がら透過法／反射法の如何によらず、屈折率楕円体をそ
の主軸方向も含めて簡単に決定できるという利点があ
る。
【００３８】さらに、主軸の方向（α、β）がほぼ確定
している場合には、本法はより簡素化できる。すなわ
ち、通常の射出成形による光ディスク基板では、樹脂の
流れの対称性からｎx、ｎy軸はそれぞれ半径方向、円周
方向を向いており、そのずれは高々５度である。また、
ｎz軸は基板に垂直で高々１〜２度のずれしか生じな
い。
している場合には、本法はより簡素化できる。すなわ
ち、通常の射出成形による光ディスク基板では、樹脂の
流れの対称性からｎx、ｎy軸はそれぞれ半径方向、円周
方向を向いており、そのずれは高々５度である。また、
ｎz軸は基板に垂直で高々１〜２度のずれしか生じな
い。
【００３９】この場合、正確な主軸からのずれの影響は
極めて小さく無視できる。そして、入射方位を半径方向
（φ＝０または１８０度の一方だけ）と円周方向（φ＝
９０または２７０度の一方だけ）の２方向、２点だけと
して位相差を測定すればよい。位相差ＲとδL、δVの関
係は下式（１）で表される。尚、以下ではδL＝ｎx−ｎ
y、δV＝ｎ0−ｎz、ｎ0＝（ｎx＋ｎy）／２と定義し
た。δVをこのように定義するか、δV＝ｎy−ｎz又はδ
V＝ｎx−ｎzとするかは任意性があるが、通常ｎx≒ｎy
であるから大差ない。
極めて小さく無視できる。そして、入射方位を半径方向
（φ＝０または１８０度の一方だけ）と円周方向（φ＝
９０または２７０度の一方だけ）の２方向、２点だけと
して位相差を測定すればよい。位相差ＲとδL、δVの関
係は下式（１）で表される。尚、以下ではδL＝ｎx−ｎ
y、δV＝ｎ0−ｎz、ｎ0＝（ｎx＋ｎy）／２と定義し
た。δVをこのように定義するか、δV＝ｎy−ｎz又はδ
V＝ｎx−ｎzとするかは任意性があるが、通常ｎx≒ｎy
であるから大差ない。
【００４０】
【数３】 Ｒr＝ｄ×{√(ｎy 2−sin2θ)＋ｎx／ｎz×√(ｎz 2−sin2θ)}・・（１） ｄ：基板厚さ
【００４１】
【数４】 Ｒφ＝ｄ×{√(ｎx 2−sin2θ)＋ｎy／ｎz×√(ｎz 2−sin2θ)}・・（２） ｄ：基板厚さ
【００４２】さらに、δL／ｎx、δV／ｎx＜＜１である
ことから、上式（１）及び（２）を、δL／ｎx及びδV
／ｎxについて展開すると
ことから、上式（１）及び（２）を、δL／ｎx及びδV
／ｎxについて展開すると
【００４３】
【数５】 Ｒr＝ｄ×{-(ｎ0 2-sin2θ)δL/2-sin2θ・δV}／{ｎ0√(ｎ0 2-sin2θ)} ・・・（３）
【００４４】
【数６】 Ｒφ＝ｄ×{+(ｎ0 2-sin2θ)δL/2−sin2θ・δV}/{ｎ0√(ｎ0 2−sin2θ)} ・・・（４）
【００４５】したがって、式（３）、式（４）の辺々を
加減することにより
加減することにより
【００４６】
【数７】 δV＝{(Ｒr+Ｒφ)ｎ0√(ｎ0 2−sin2θ)}／（２ｄsin2θ） ・・・（５）
【００４７】
【数８】 δL＝{(Ｒφ-Ｒr)ｎ0√(ｎ0 2−sin2θ)}／{ｄ×(２ｎ0 2−sin2θ)} ・・・（６）
【００４８】を得る。すなわち、特定の入射角θにおい
てＲrとＲφの２つの値を測定することで式（５）、式
（６）より簡単にδLとδVが求まる。本発明の方法によ
れば、測定は２点で済み、かつ、簡単な計算で面内及び
垂直複屈折の両方の値が求まる。測定時間を大幅に短縮
できるため、工程中のインライン測定が可能になる。
てＲrとＲφの２つの値を測定することで式（５）、式
（６）より簡単にδLとδVが求まる。本発明の方法によ
れば、測定は２点で済み、かつ、簡単な計算で面内及び
垂直複屈折の両方の値が求まる。測定時間を大幅に短縮
できるため、工程中のインライン測定が可能になる。
【００４９】本法を用いれば、δL、δVのディスク面内
分布を容易に求めることができる。すなわち、従来法で
は、入射角度を各点において変化させて位相差の入射角
依存性を求める必要があったが、本法では、入射角は固
定で、ディスクを水平面内で移動させればよいだけであ
る。
分布を容易に求めることができる。すなわち、従来法で
は、入射角度を各点において変化させて位相差の入射角
依存性を求める必要があったが、本法では、入射角は固
定で、ディスクを水平面内で移動させればよいだけであ
る。
【００５０】図１に反射法による本発明の面内分布測定
装置の概念図を示す。図１ではディスク１をのせたステ
ージ２が直交する２方向に移動な直線移動機構３、４上
に回転可能に設けられ、該直線移動機構３、４上の各点
を中心として回転可能な機構５を有している。
装置の概念図を示す。図１ではディスク１をのせたステ
ージ２が直交する２方向に移動な直線移動機構３、４上
に回転可能に設けられ、該直線移動機構３、４上の各点
を中心として回転可能な機構５を有している。
【００５１】位相差そのものの測定は、通常のエリプソ
メーターを用いれば良い。発光部Ａ、受光部Ｂの角度は
可変である必要はない。通常の射出成形ディスクでは、
円周方向の屈折率分布は小さいので半径方向分布だけ測
定すれば、工程管理としては十分である。この２方向の
移動は図１のような機構がなくても、広い水平ステージ
の上で手動でディスクをずらせるだけでもかまわない。
メーターを用いれば良い。発光部Ａ、受光部Ｂの角度は
可変である必要はない。通常の射出成形ディスクでは、
円周方向の屈折率分布は小さいので半径方向分布だけ測
定すれば、工程管理としては十分である。この２方向の
移動は図１のような機構がなくても、広い水平ステージ
の上で手動でディスクをずらせるだけでもかまわない。
【００５２】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に
説明する。 実施例１ 市販の５．２５インチサイズの光磁気ディスクをカート
リッジから取り出し、半径方向と円周方向の２方向（φ
＝０、１８０度と９０、２７０度）の４点で入射角６０
度にて反射法にて位相差測定を行った。
説明する。 実施例１ 市販の５．２５インチサイズの光磁気ディスクをカート
リッジから取り出し、半径方向と円周方向の２方向（φ
＝０、１８０度と９０、２７０度）の４点で入射角６０
度にて反射法にて位相差測定を行った。
【００５３】基板の材質はポリカーボネートである。半
径方向分布のみの測定を行った。前述の式（５）、式
（６）に基づき、面内複屈折δL及び垂直複屈折δVを求
めた。この場合、θ＝６０度、ｎx＝１．５８、ｄ＝
１．２ｍｍとおいて、
径方向分布のみの測定を行った。前述の式（５）、式
（６）に基づき、面内複屈折δL及び垂直複屈折δVを求
めた。この場合、θ＝６０度、ｎx＝１．５８、ｄ＝
１．２ｍｍとおいて、
【００５４】
【数９】δV＝１．１６０×１０3×（Ｒｒ＋Ｒφ） δL＝４．１０１×１０2×（Ｒφ−Ｒｒ） となり、係数をかけるだけでδL、δVが求まり、カーブ
フィッティングは不要である。位相差の測定は市販のエ
リプソメータ（ガートナー社製、波長６３３ｎｍ）を用
いた。
フィッティングは不要である。位相差の測定は市販のエ
リプソメータ（ガートナー社製、波長６３３ｎｍ）を用
いた。
【００５５】１回の測定は２０秒程度で、特定の半径に
おける測定時間は１分以内である。複屈折の計算結果を
表１に示す。半径方向の２点、９０、１８０度で位相差
の測定値に優位差はなく、また、円周方向の２点、９
０、２７０度でやはり位相差に差はない。したがって、
主軸は半径、円周、及び基板に垂直方向を向いていると
して良い。すなわち（α、β、γ）＝（０、０、０）で
ある。
おける測定時間は１分以内である。複屈折の計算結果を
表１に示す。半径方向の２点、９０、１８０度で位相差
の測定値に優位差はなく、また、円周方向の２点、９
０、２７０度でやはり位相差に差はない。したがって、
主軸は半径、円周、及び基板に垂直方向を向いていると
して良い。すなわち（α、β、γ）＝（０、０、０）で
ある。
【００５６】この場合φ＝０、９０度の２点のみの測定
でよく、さらに簡単にできる。 実施例２及び３ 成形後の透明基板（ポリカーボネート）を透過法により
測定した。入射角θ＝３０度で固定、方位角φを０、９
０、１８０、２７０度の４点とした。
でよく、さらに簡単にできる。 実施例２及び３ 成形後の透明基板（ポリカーボネート）を透過法により
測定した。入射角θ＝３０度で固定、方位角φを０、９
０、１８０、２７０度の４点とした。
【００５７】位相差測定値を表２に示す。実施例２では
半径方向の２点、円周方向の２点でそれぞれ位相差の測
定値に差はなく、主軸は傾いていない。一方、実施例３
ではこの対称性が失われ、主軸が傾いているのが分か
る。主軸方位、複屈折値を求めた結果をやはり表２に示
す。
半径方向の２点、円周方向の２点でそれぞれ位相差の測
定値に差はなく、主軸は傾いていない。一方、実施例３
ではこの対称性が失われ、主軸が傾いているのが分か
る。主軸方位、複屈折値を求めた結果をやはり表２に示
す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、正確で迅速で簡便に光
ディスク基板の面内および垂直複屈折を測定でき、かつ
インラインでの適用もできる。
ディスク基板の面内および垂直複屈折を測定でき、かつ
インラインでの適用もできる。
【図１】 反射法による本発明の面内分布測定装置の概
念図
念図
【図２】 従来の斜め入射測定法における、ディスクに
対する入射光ビームの位置関係を模式的に示した図
対する入射光ビームの位置関係を模式的に示した図
【図３】 従来の斜め入射測定法における、ディスクに
対する入射光ビームの位置関係を模式的に示した図
対する入射光ビームの位置関係を模式的に示した図
【図４】 主軸の方位を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）軸方向に
とり、基板表面に垂直な方向をｚ軸，基板面内をｘ，ｙ
軸にとった場合の位置関係を示す図
とり、基板表面に垂直な方向をｚ軸，基板面内をｘ，ｙ
軸にとった場合の位置関係を示す図
【図５】 斜め入射時の位相差の方位角φ依存性が、４
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の垂直複屈折依存性の
図
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の垂直複屈折依存性の
図
【図６】 斜め入射時の位相差の方位角φ依存性が、４
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の複屈折（δL、δV）
依存性の図
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の複屈折（δL、δV）
依存性の図
【図７】 斜め入射時の位相差の方位角φ依存性が、４
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の主軸方位（α、β）
依存性の図
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の主軸方位（α、β）
依存性の図
【図８】 斜め入射時の位相差の方位角φ依存性が、４
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の主軸方位（α、β）
依存性の図
個のパラメーター（δL、δV、α、β）によってどのよ
うに変化するかを示した、位相差の主軸方位（α、β）
依存性の図
１ ディスク ２ ステージ ３ 直線移動機構 ４ 直線移動機構 ５ 回転機構 Ａ 測定用平行ビーム光の発光部 Ｂ 受光部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−241452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−262530（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−186130（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−205536（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−221842（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218440（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−203046（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−74348（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01N 21/84 - 21/90 G11B 7/26
Claims (3)
- 【請求項１】 透明樹脂基板上に少なくとも記録層を設
けてなる光ディスクの基板に、記録層と反対側の面から
平行光ビームを基板に対し斜め方向から入射させ、その
透過光または反射光に生じた位相差を測定して基板の複
屈折を測定する方法であって、ある１点の測定点に対し
て、基板面に対する入射光の入射角θを一定としたま
ま、入射光ビームを含む入射面の方向を少なくとも直交
する２方向にとってそれぞれ位相差を測定し、得られた
各位相差から該１点の複屈折を測定することを特徴とす
る光ディスク基板の複屈折の測定法。 - 【請求項２】 上記直交する２方向が基板の面内主軸の
方向と一致することを特徴とする請求項１に記載の測定
法。 - 【請求項３】 直交する２方向に水平移動可能な直線移
動機構と、直線移動機構上に設置され、該直線軸上の各
点を中心として回転可能でその上に水平にディスクを設
置する回転ステージと、被測定ディスク面に斜めに光ビ
ームを入射させて位相差を測定する発光部及び受光部か
ら構成された複屈折測定装置を使用して測定する第１項
記載の測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6310708A JP3011036B2 (ja) | 1993-12-20 | 1994-12-14 | 光ディスク基板の複屈折の測定法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31975493 | 1993-12-20 | ||
| JP5-319754 | 1993-12-20 | ||
| JP6310708A JP3011036B2 (ja) | 1993-12-20 | 1994-12-14 | 光ディスク基板の複屈折の測定法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27162299A Division JP3760185B2 (ja) | 1993-12-20 | 1999-09-27 | 光ディスク基板の複屈折の測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07229828A JPH07229828A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3011036B2 true JP3011036B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=26566426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6310708A Expired - Fee Related JP3011036B2 (ja) | 1993-12-20 | 1994-12-14 | 光ディスク基板の複屈折の測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011036B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528668B2 (en) | 1997-06-30 | 2003-03-04 | Toray Industries, Inc. | Methods for making 2-(ω-alkoxycarbonylalkanoyl)-4-butanolide, ester of ω-hydroxy-(ω-3)-ketoaliphatic acid, and derivatives thereof |
| US7272091B2 (en) | 2002-11-12 | 2007-09-18 | Nec Corporation | Birefringence characteristic measuring method, optical recording medium and optical information recording/reproducing apparatus |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956146A (en) * | 1997-01-29 | 1999-09-21 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Birefringence measuring apparatus for optical disc substrate |
| JP2001228034A (ja) | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Fuji Electric Co Ltd | ディスク基板の内部応力状態の測定法 |
| EP2635896A1 (en) | 2010-11-03 | 2013-09-11 | Reametrix Inc. | Method and device for fluorescent measurement of samples |
| JP6482459B2 (ja) | 2012-05-02 | 2019-03-13 | チャールズ リバー ラボラトリーズ， インコーポレイテッド | 細胞サンプル中の生存細胞を検出する方法 |
| US10324036B2 (en) | 2012-05-02 | 2019-06-18 | Charles River Laboratories, Inc. | Porous planar cell capture system |
-
1994
- 1994-12-14 JP JP6310708A patent/JP3011036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528668B2 (en) | 1997-06-30 | 2003-03-04 | Toray Industries, Inc. | Methods for making 2-(ω-alkoxycarbonylalkanoyl)-4-butanolide, ester of ω-hydroxy-(ω-3)-ketoaliphatic acid, and derivatives thereof |
| US7272091B2 (en) | 2002-11-12 | 2007-09-18 | Nec Corporation | Birefringence characteristic measuring method, optical recording medium and optical information recording/reproducing apparatus |
| US7542401B2 (en) | 2002-11-12 | 2009-06-02 | Nec Corporation | Birefringence characteristic measuring method, optical recording medium and optical information recording/reproducing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07229828A (ja) | 1995-08-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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