JPH01155223A - Method for measuring optical anisotropy of transparent disk - Google Patents

Method for measuring optical anisotropy of transparent disk

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JPH01155223A
JPH01155223A JP31571287A JP31571287A JPH01155223A JP H01155223 A JPH01155223 A JP H01155223A JP 31571287 A JP31571287 A JP 31571287A JP 31571287 A JP31571287 A JP 31571287A JP H01155223 A JPH01155223 A JP H01155223A
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JP
Japan
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disk
angle
optical
anisotropy
phase difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP31571287A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kumai
浩昭 熊井
Kazuya Tsukada
塚田 一也
Hideo Ota
英夫 太田
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To continuously measure phase difference and an optical axis angle by optical anisotropy, by scanning a disk by circular polarization laser beam and receiving two sets of polarized wave components of transmitted beam through two detectors of required deflected direction angles. CONSTITUTION:A transparent disk 1 moving in the direction of a radius (r) while rotated by circular polarization laser beam due to a laser beam source 21, a half mirror 23, a lambda/4 plate 24 and a converging lens 25 and transmitted beam is divided into two by the half mirror 23' of an anisotropy measuring apparatus 4A. The optical axis angle due to optical anisotropy of the disk 1 is rotated by phi by detectors 5a, 5b having an deflection direction angle of pi/2 and the divided beams become deflected wave components right-angled to each other and having phase difference to be received and output voltages I1, I2 are generated from beam detectors 27a, 27b to continuously measure the phase difference and the optical axis phi on the basis of formula I, II (I is reference detection voltage in a case having no optical anisotropy when a detector having deflection direction angle pi/4 is used and is the angle formed with respect to an X-axis by one of two detectors). The same result is obtained even when reflected light is used.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、透明な光ディスクの基板の光学異方性を測
定する方法に間し、詳細には光ディスクまたは光磁気デ
ィスクの全面について偏光波に生ずる位相差角δと、異
方性の光軸の角度φの分布を測定する方法に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for measuring optical anisotropy of a substrate of a transparent optical disk, and more particularly, to a method for measuring optical anisotropy of a substrate of a transparent optical disk, and more specifically, a method for measuring optical anisotropy of a substrate of a transparent optical disk. The present invention relates to a method of measuring the distribution of the resulting phase difference angle δ and the anisotropic optical axis angle φ.

[従来の技術] 情報の記録媒体として最近急速に進展している光ディス
クまたは光磁気ディスクは、ディスク基板の円周上に設
定された多数の同心円のトラックに情報データを高密度
に記録するものである。
[Prior Art] Optical disks or magneto-optical disks, which have recently been rapidly developing as information recording media, record information data at high density on a large number of concentric tracks set on the circumference of a disk substrate. be.

第3図は、光ディスクの情報の読み出し光学系の1例に
対する構成の概要図で、回転する光ディスク1のトラッ
ク1aに対して、光学装置2によりレーザビームを投射
し、その反射光の受光信号を信号処理回路3において処
理して情報信号を出力する。光学装置2は、光源として
直!!偏光型のレーザ光源21を使用し、レーザビーム
は投光レンズ22、ハーフミラ−23を経て、λ/4板
2板金4り円偏光に変換され、集束レンズ25により集
束されてディスクlに投射される。ここで、光ディスク
の基板は透明なガラスを材料として製作されており、図
におけるディスクの下側の表面(以下単に裏面)1cに
トラックと情報が記録されている。レーザビームは、上
側表面(以下単に表面)lbを透過し、裏面の情報によ
り光量が変化した反射光が再び表面を透過し、集束レン
ズ、λ/4板、ハーフミラ−を経て受光レンズ26によ
り集光されて受光器27により受光される。
FIG. 3 is a schematic diagram of the configuration of an example of an optical system for reading information from an optical disc. The optical device 2 projects a laser beam onto the track 1a of the rotating optical disc 1, and receives a received signal of the reflected light. The signal processing circuit 3 processes the signal and outputs an information signal. The optical device 2 can be used directly as a light source! ! A polarized laser light source 21 is used, and the laser beam passes through a projection lens 22 and a half mirror 23, is converted into circularly polarized light by a λ/4 plate, 2 metal plates, and is focused by a focusing lens 25 and projected onto a disk l. Ru. Here, the substrate of the optical disk is made of transparent glass, and tracks and information are recorded on the lower surface (hereinafter simply referred to as the back surface) 1c of the disk in the figure. The laser beam passes through the upper surface (hereinafter simply referred to as the front surface) lb, and the reflected light whose light intensity has changed depending on the information on the back surface passes through the surface again, passes through the focusing lens, λ/4 plate, and half mirror, and is focused by the light receiving lens 26. The light is emitted and received by the light receiver 27.

一上記のλ/4板による偏光面の位相変化については、
よく知られているが一応説明する。第3図において、光
源よりの直線偏光のレーザビーム(イ)は、付記の複素
座標のベクトル図(イ)に示すように、互いに直角で位
相が等しいx、y軸の2つの偏光波E x=E y=E
 0sinωtが合成されて、方向がX軸に対してπ/
4をなすr丁EQSinωtとなって振動する。これが
λ/4板を透過すると、画情光波にπ/2の位相差が生
じ、その合成波Ecはベクトル図(+7)のようにE 
c=E □sin (ωt+πlOとなってωtととも
にθ方向に回転する円偏光波となる。
Regarding the phase change of the polarization plane by the above-mentioned λ/4 plate,
It's well known, but I'll explain it. In Fig. 3, a linearly polarized laser beam (A) from a light source is divided into two polarized waves E x on the x and y axes that are perpendicular to each other and have the same phase, as shown in the appended complex coordinate vector diagram (A). =E y=E
0sinωt is synthesized and the direction is π/with respect to the X axis.
It vibrates as REQSinωt which forms 4. When this passes through the λ/4 plate, a phase difference of π/2 occurs in the image light wave, and the composite wave Ec becomes E as shown in the vector diagram (+7).
c=E □sin (ωt+πlO, resulting in a circularly polarized light wave that rotates in the θ direction with ωt.

さて一般に、透明体に光学的異方性があるときは、入射
した光は2つの偏光波に分かれ、偏光方向により光の位
相速度が異なるために偏光波の相互間に位相差が発生す
る。この異方性は材質と製造の際の押圧力などにより変
化するものであるが、光ディスクまたは光磁気ディスク
は素材をプレス加工して製作されるので、異方性が生じ
易い、第4図(a)において、光ディスク1に対して斜
め方向にレーザビームTを投射するとき、その一部は表
面1bにより反射されて反射光Rとなるが、大部分はこ
れを透過し、異方性があるときは複屈折して偏光方向が
互いに直角な正常波[0]と異常波[E]に分かれる。
Generally, when a transparent body has optical anisotropy, incident light is split into two polarized waves, and since the phase speed of the light differs depending on the polarization direction, a phase difference occurs between the polarized waves. This anisotropy varies depending on the material and the pressing force during manufacturing, but since optical disks or magneto-optical disks are manufactured by pressing the material, anisotropy is likely to occur, as shown in Figure 4 ( In a), when the laser beam T is projected obliquely onto the optical disc 1, a part of it is reflected by the surface 1b and becomes reflected light R, but most of it is transmitted and has anisotropy. When the light is birefringent, it is divided into a normal wave [0] and an extraordinary wave [E] whose polarization directions are perpendicular to each other.

同時に図(b)に示すように、入射波の偏光方向X、Y
軸に対して[0]、[E]の方向が角度φであるときは
、入射波のベクトルは角度φだけ回転する。これを異な
る偏光方向の検光子で検出するときは振幅が低下する。
At the same time, as shown in figure (b), the polarization directions X, Y of the incident wave
When the directions [0] and [E] are at an angle φ with respect to the axis, the vector of the incident wave is rotated by the angle φ. When this is detected by an analyzer with a different polarization direction, the amplitude decreases.

なお図示の01、n2は偏光方向に対する屈折率である
Note that 01 and n2 shown in the figure are refractive indices with respect to the polarization direction.

上記の偏光波[01と[E]波に対する位相速度の相違
により、光デイスク内を通過するときに両波形に位相差
δを生ずる。ただし図はディスク面に斜めに入射した場
合であるが、垂直の場合においても同様に発生し、レー
ザビームが裏面で反射して往復するときは位相差は2倍
となる。
Due to the difference in phase velocity between the polarized light waves [01 and [E] waves, a phase difference δ occurs between the two waveforms when passing through the optical disk. However, although the figure shows the case where the laser beam is incident obliquely on the disk surface, the same occurs even when the laser beam is perpendicular to the disk surface, and when the laser beam is reflected from the back surface and travels back and forth, the phase difference becomes twice as large.

次に、第4図(c)は光磁気ディスクの場合であるが、
この場合は投射するレーザビームは直ll@光波が使用
され(第3図においてλ/4板2板金4り除いたものに
相当する)、レーザビームの偏光方向と受光器に使用さ
れる検光子の偏光方向はディスクの半径rに直角の方向
P1とされている。これに対して、ディスクの異方性の
光軸が図示P2のように角度φをなすときは前記の理由
によりレーザビームの振幅はcosφに比例して低下す
る。
Next, FIG. 4(c) shows the case of a magneto-optical disk.
In this case, the laser beam to be projected is a direct light wave (corresponding to the λ/4 plate 2 and metal plate 4 removed in Figure 3), and the polarization direction of the laser beam and the analyzer used in the receiver are used. The polarization direction of is set to a direction P1 perpendicular to the radius r of the disk. On the other hand, when the anisotropic optical axis of the disk forms an angle φ as shown in P2 in the figure, the amplitude of the laser beam decreases in proportion to cosφ for the above-mentioned reason.

第5図(a)、(b)、(c)および(d)は、上記の
位相差δを生じたレーザビームの強度を第1図のベクト
ル図に対応して描いたものである0図(a)は第1図の
(17)の円偏光において、偏光波ExがEyに対して
位相角δ進んだ場合の合成ベクトルで、その軌跡は楕円
となり、θ=π/4において最小値(短軸)、3π/4
において最大値(長軸)をとる。
Figures 5 (a), (b), (c), and (d) are diagrams showing the intensity of the laser beam that caused the above phase difference δ corresponding to the vector diagram in Figure 1. (a) is the composite vector when the polarized light Ex advances the phase angle δ with respect to Ey in the circularly polarized light (17) in Fig. 1. Its locus becomes an ellipse, and the minimum value ( short axis), 3π/4
The maximum value (long axis) is taken at .

図(b)は第1図においてレーザビームが、λ/4板お
よびハーフミラ−を透過した位置(A)におけるもので
、本来ならば直線であるべきが、位相差δのためにやは
り楕円形の軌跡となる。なお1図(a)、(b)はδ=
40°とし、またX、Y軸に対する異方性の光軸角度Φ
を特定の値とした場合の計算値によるものである。
Figure (b) shows the position (A) where the laser beam has passed through the λ/4 plate and half mirror in Figure 1. It should normally be a straight line, but due to the phase difference δ it is still elliptical. It becomes a trajectory. Note that in Figure 1 (a) and (b), δ=
40°, and the anisotropic optical axis angle Φ with respect to the X and Y axes.
This is based on the calculated value when is set to a specific value.

さて、上記のベクトル図は偏光波の振幅Eoに対するも
のであるが、受光器で検出するのは光強度であり、強度
は振幅値の自乗をとることが必要である。以下において
は、振幅Eの自乗を強度Iで表す、第5図(c)は図(
a)の楕円偏光波に対する光強度のベクトル図(極座標
100表示)を示す、異方性がないならば、合成ベクト
ルはIoの円軌道を回転するが、位相差δにより強度は
、長軸I o(1+sinδ)から短軸I o(1−s
inδ)までの楕円軌道となる。ただしその軌道周期は
もとの2分の1、すなわち2倍の速さである。第5図(
d)はIN(b)の楕円偏光波に対する光強度のベクト
ル図で、異方性がないならば、2■0の直線であるが、
位相差δにより長軸I o(1+cosδ)、短軸I。
Now, although the above vector diagram is for the amplitude Eo of the polarized light wave, what is detected by the light receiver is the light intensity, and it is necessary to take the square of the amplitude value for the intensity. In the following, the square of the amplitude E is expressed as the intensity I, and FIG.
A) shows a vector diagram of the light intensity for the elliptically polarized light wave (displayed in polar coordinates 100).If there were no anisotropy, the composite vector would rotate in a circular orbit of Io, but due to the phase difference δ, the intensity would change along the major axis I. o(1+sin δ) to short axis Io(1-s
It becomes an elliptical orbit up to inδ). However, its orbital period is half the original, or twice as fast. Figure 5 (
d) is a vector diagram of the light intensity for the elliptically polarized light wave of IN(b). If there was no anisotropy, it would be a straight line of 2■0, but
Due to the phase difference δ, the major axis I o (1+cos δ) and the minor axis I.

(1−cosδ)の楕円となる。光ディスクにおける情
報の検出原理は1反射波の受光レベルの変化によるもの
であるので、このような楕円により受光レベルが変化(
最大値が低下し、最小値が大きくなる)シ、かつ光ディ
スクにおける異方性の分布が一様でないときは光ディス
クの回転により、受光レベルが変動して雑音の原因とな
る。さらに、光磁気ディスクの場合には前記した異方性
光軸の変化によるレベル変動が雑音に加わる。そこで、
異方性のない光デイスク基板とすることが必要であるが
、製造後においてその検査を行うこともまた必要である
It becomes an ellipse of (1-cos δ). The principle of detecting information on an optical disc is based on the change in the light reception level of one reflected wave, so the light reception level changes due to such an ellipse (
When the maximum value decreases and the minimum value increases) and the anisotropy distribution on the optical disk is not uniform, the rotation of the optical disk causes the received light level to fluctuate, causing noise. Furthermore, in the case of a magneto-optical disk, level fluctuations due to changes in the anisotropic optical axis described above are added to the noise. Therefore,
Although it is necessary to provide an optical disk substrate without anisotropy, it is also necessary to inspect it after manufacturing.

以上に対して従来においては、静止状態における光ディ
スクに対して異方性による位相差を部分的に測定する方
法が行われている。これを第6図(a)、(b)により
説明する0図(a)において、被検査の光ディスク1ま
たは光磁気ディスク1′に対してレーザビームを投射し
、その透過光を検光子5を通して受光器27で受光する
。検光子を光軸の回りに回転して、図(b)に示す受光
電圧の最大値I a+axおよび最小値I winを測
定する。これらの電圧値は円偏光波の場合は第5図(C
)、直線偏光波の場合は第5図(d)に示した楕円の長
軸と短軸に相当するもので、次式により位相角δを求め
るものである。
In response to the above, conventionally, a method has been used in which the phase difference due to anisotropy is partially measured with respect to an optical disk in a stationary state. This will be explained with reference to FIGS. 6(a) and 6(b). In FIG. 6(a), a laser beam is projected onto the optical disk 1 or magneto-optical disk 1' to be inspected, and the transmitted light is passed through an analyzer 5. The light is received by the light receiver 27. The analyzer is rotated around the optical axis to measure the maximum value I a+ax and the minimum value I win of the light receiving voltage shown in FIG. These voltage values are shown in Figure 5 (C
), in the case of a linearly polarized light wave, corresponds to the major and minor axes of the ellipse shown in FIG. 5(d), and the phase angle δ is determined by the following equation.

sinδ=(Imax −1ain)/(Imax +
tmin)  =14)しかしながら、この方法におい
ては検光子を回転する機構を必要とするばかりでなく、
一箇所の測定に相当の時間がかかる。一方光ディスクま
たは光磁気ディスクの異方性はディスクの全面に任意勝
手に分布しているものであり、このように全面に分布し
た異方性を上記の方法により迅速に測定することは不可
能に近い。さらに、光磁気ディスクのように、異方性の
光軸の角度により受光信号のレベル変化がある場合に対
して、上記しな従来の方法では光軸の測定ができない。
sin δ=(Imax −1 ain)/(Imax +
tmin) = 14) However, this method not only requires a mechanism for rotating the analyzer;
It takes a considerable amount of time to measure one location. On the other hand, the anisotropy of an optical disk or magneto-optical disk is distributed arbitrarily over the entire surface of the disk, and it is impossible to quickly measure the anisotropy distributed over the entire surface using the above method. close. Furthermore, in cases where the level of the received light signal varies depending on the angle of the anisotropic optical axis, as in the case of a magneto-optical disk, the optical axis cannot be measured using the conventional methods described above.

これらに対して、回転状態のディスクに対して連続的に
かつ迅速に位相差δと光軸角度φとを測定する方法が必
要である。
To deal with these problems, a method is needed to continuously and quickly measure the phase difference δ and the optical axis angle φ with respect to a rotating disk.

[発明の目的] この発明は、以上に述べた事情に鑑みてなされたもので
、回転状態の光ディスクまたは光磁気ディスクに対して
、光学異方性による位相差δと光軸の角度φをともに連
続して迅速に測定する方法を提供することを目的とする
ものである。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. The purpose is to provide a method for continuous and rapid measurement.

[問題点を解決するための手段] この発明は透明な被検査光ディスクまたは光磁気ディス
ク(以下単にディスク)の全面における光学異方性の測
定方法であって、該ディスクをスピンドルにより回転し
、半径方向に移動して、これに円偏光のレーザビームを
投射して走査する。
[Means for Solving the Problems] The present invention is a method for measuring optical anisotropy over the entire surface of a transparent optical disk or magneto-optical disk (hereinafter simply referred to as a disk) to be inspected, in which the disk is rotated by a spindle and the radius A circularly polarized laser beam is projected onto it and scanned.

レーザビームはディスクを透過することにより、光学異
方性により開先方向が回転し、かつ互いに直角な偏光波
成分間に位相差を生ずる。ディスクを透過したレーザビ
ームまたはディスクの裏面で反射したレーザビームを、
ハーフミラ−で分割し、それぞれを偏光方向が互いに適
当な角度をなす2個の検光子を通してそれぞれの受光器
で受光する。
When the laser beam passes through the disk, the groove direction is rotated due to optical anisotropy, and a phase difference is generated between mutually perpendicular polarized wave components. The laser beam transmitted through the disk or the laser beam reflected from the back surface of the disk is
The light is divided by a half mirror, passed through two analyzers whose polarization directions make appropriate angles to each other, and received by respective light receivers.

この出力電圧より求められる基準電圧と、該出力電圧と
により、ディス・りの全面における異方性光軸の角度φ
と、位相差δの分布を測定するものである。
The angle φ of the anisotropic optical axis on the entire surface of the disc is determined by the reference voltage obtained from this output voltage and the output voltage.
It measures the distribution of the phase difference δ.

上記の基準電圧■。は、2個の検光子の偏光方向のなす
角度をπ/2として、被検査ディスクに対する2個の受
光器の出力電圧1./および12′により、計算式: %式%(1) により計算するか、または検光子の角度をπ/4として
、異方性のない標準ディスクに対して上記測定を行って
えられる2個の受光器の出力電圧11/および12/を
用いて式(1)により計算する。
Reference voltage above ■. is the output voltage 1. of the two light receivers relative to the disk to be inspected, assuming that the angle formed by the polarization directions of the two analyzers is π/2. / and 12', the calculation formula: % formula % (1) or the two obtained by performing the above measurement on a standard disk without anisotropy with the angle of the analyzer set to π/4 It is calculated by equation (1) using the output voltages 11/ and 12/ of the photoreceiver.

次に、異方性の光軸の角度φと偏光波の位相差δを求め
る方法は、2個の検光子のなす角度をπ/4とし、上記
によりえられた基準電圧I。と、被検査ディスクに対す
る受光器の出力電圧11.I2とにより、次の計算式: %式%(2) この山δを次式に一大れて角度φを求める。
Next, the method for determining the angle φ of the anisotropic optical axis and the phase difference δ between the polarized waves is to set the angle formed by the two analyzers to π/4, and use the reference voltage I obtained above. and the output voltage 11 of the optical receiver with respect to the disk to be inspected. I2, the following calculation formula: % formula % (2) This peak δ is increased by the following formula to find the angle φ.

5in2(φ−θ) = (Io−211)/ I(、
sinδ −(3)ただし、θは2個の検光子の一方が
X軸となす既知の角度である。
5in2(φ-θ) = (Io-211)/I(,
sin δ - (3) where θ is a known angle that one of the two analyzers makes with the X axis.

[作用] 上述したこの発明による透明ディスクの光学異方性の測
定方法においては、被検査ディスクを回転し、これを半
径方向に移動して円偏光のレーザビームにより全面を走
査する。ディスクの上下面を透過して下側に出る透過ビ
ーム、またはディスクの表面を透過し裏面で反射して上
方に戻る反射ビームのいずれかに対して、それぞれの側
においてハーフミラ−でビームを分割し、それぞれを2
組の検光子と受光器で受光する。透明ディスクに光学異
方性があるときは、レーザビームは偏光方向が回転する
とともに、互いに直角な偏光波成分に位相差を生ずる。
[Operation] In the above-described method for measuring optical anisotropy of a transparent disk according to the present invention, the disk to be inspected is rotated, moved in the radial direction, and the entire surface is scanned with a circularly polarized laser beam. The beam is split by half mirrors on each side, either for the transmitted beam that passes through the top and bottom surfaces of the disk and exits to the bottom, or for the reflected beam that passes through the front surface of the disk, reflects off the back surface, and returns upward. , each 2
The light is received by a pair of analyzer and light receiver. When the transparent disk has optical anisotropy, the polarization direction of the laser beam is rotated, and a phase difference occurs between the polarization wave components perpendicular to each other.

これに対して2個の検光子の偏光方向を適当な角度とし
て受光し、それぞれの受光器の出力電圧により基準電圧
を計算し、これと出力電圧とにより光学異方性の光軸の
角度φと、偏光波に生じた位相差δが計算により求めら
れる。
On the other hand, the light is received with the polarization direction of two analyzers set at an appropriate angle, a reference voltage is calculated from the output voltage of each light receiver, and the angle φ of the optical axis of the optical anisotropy is calculated from this and the output voltage. Then, the phase difference δ generated in the polarized light wave can be calculated.

ディスクの回転に伴ってこれが適当なサンプリング周期
で行われてディスクの全面について測定されるものであ
る。
This is performed at appropriate sampling intervals as the disk rotates, and the entire surface of the disk is measured.

前記した各計算式<1)〜(3)は、いずれも理論検討
により2個の検光子の偏光方向のなす角度をπ/2また
はπ/4に選定することにより導かれた簡単なもので、
ディスクの回転中、測定によりえられる受光器の出力電
圧■1と12とを一定の間隔でサンプリングして、各サ
ンプリングに対して迅速に位相差δ−および光軸の角度
φが計算できるものである。
The calculation formulas <1) to (3) above are all simple formulas derived by selecting the angle between the polarization directions of the two analyzers as π/2 or π/4 through theoretical study. ,
While the disk is rotating, the output voltages 1 and 12 of the optical receiver obtained by measurement are sampled at regular intervals, and the phase difference δ- and optical axis angle φ can be quickly calculated for each sampling. be.

さて、測定によりえられた受光器の出力電圧より、目的
の位相差δと光軸の角度φを計算するには、基準電圧I
。が必要である。これは、被検査ディスクに対する出力
電圧か、または異方性のない標準ディスクに対する出力
電圧から式(1)により計算される。ただし、この場合
は、検光子の角度間隔は被検査ディスクに対してはπ/
2とし、また標準ディスクに対してはπ/4とすること
が必要である。このような検光子の角度間隔の相違は、
検査ディスクには異方性があるに対して標準ディスクに
はそれがないことからくるものである6次に、従来技術
、の項で述べたように光ディスクでは円偏光波が、また
光磁気ディスク(二対しては直線偏光波が使用されてい
るが、ディスクの異方性はディスク自身の固有特性であ
るので、いずれの偏光方向で測定しても差し支えないが
、ここでは円偏光波によるものである。その理由は円偏
光のレーザビームに対して2つの検光子の偏光方向のな
す角度をπ/2またはπ/4とすることにより計算式が
簡単化された式(1)〜(3)となることがこの発明の
重要なポイントである。
Now, in order to calculate the target phase difference δ and optical axis angle φ from the output voltage of the optical receiver obtained by measurement, the reference voltage I
. is necessary. This is calculated by equation (1) from the output voltage for the disk under test or the output voltage for a standard disk without anisotropy. However, in this case, the angular interval of the analyzer is π/
2, and for standard discs it should be π/4. This difference in the angular spacing of the analyzer is
This is due to the fact that the test disk has anisotropy, whereas the standard disk does not.6 Next, as mentioned in the prior art section, optical disks generate circularly polarized waves, and magneto-optical disks generate circularly polarized waves. (Linearly polarized light waves are used for the second pair, but since the anisotropy of the disk is an inherent characteristic of the disk itself, there is no problem in measuring in either polarization direction, but here we will use circularly polarized light waves.) The reason for this is that the calculation formulas are simplified by setting the angle between the polarization directions of the two analyzers and the circularly polarized laser beam to π/2 or π/4. ) is an important point of this invention.

[実施例] まず、この発明の基礎となる光学異方性による位相差δ
と光軸の角度φを求める計算式の根拠を説明する。
[Example] First, the phase difference δ due to optical anisotropy, which is the basis of this invention
The basis of the calculation formula for determining the angle φ of the optical axis will be explained.

第1図において、直交するX、Y軸は測定装置に対して
任意に固定する。これに対してディスクは回転するが、
レーザビームが投射された測定点の座標は、その位置で
X、Y軸に対応して固定する。この位置において円偏光
波のレーザビームはディスクの異方性光軸に沿って互い
に直角な正常波[01と異常波[E]に分かれる。すな
わち、〔01゜[11の方向がX、Y軸となす角φがこ
こでいう光軸角度φである。
In FIG. 1, the orthogonal X and Y axes are arbitrarily fixed to the measuring device. In contrast, the disk rotates,
The coordinates of the measurement point onto which the laser beam is projected are fixed at that position corresponding to the X and Y axes. At this position, the circularly polarized laser beam is split into a normal wave [01] and an extraordinary wave [E] that are perpendicular to each other along the anisotropic optical axis of the disk. That is, the angle φ that the direction of [01°[11] makes with the X and Y axes is the optical axis angle φ herein.

いま、円偏光のレーザビームを第3図のベクトル図(t
F)に倣って。
Now, the circularly polarized laser beam is shown in the vector diagram (t
Following F).

Ex=E、)cosωt、  Ey=Egsinωt 
  −・−=<5”)とすると、両者の偏光方向成分は
角度φ移動するとともに、位相差δが生ずるので、ディ
スクを透過した両画光波Ex ’ 、 Ey ’は次と
なる。
Ex=E, )cosωt, Ey=Egsinωt
-.-=<5''), both polarization direction components move by an angle φ and a phase difference δ occurs, so that both image light waves Ex' and Ey' transmitted through the disk are as follows.

Ex ’ =Eo cos(ωt+φ+δ)。Ex’ = Eo cos(ωt+φ+δ).

Ey ’ ”Eo 5in(ωt+φ)     ・−
−−−−(6)次に、これらに対して第1図において、
X軸に対して角度θのATlの方向を偏光面とする検光
子により、(6)の偏光波を検出するとその合成出力は
、 F AT= E x ’ cos(φ−θ)+EV ’
 cos(π/2+φ−θ)   −−−−−−(7)
となる。式(7)をcos(ωt)に関して整理し、両
辺の自乗をとる。光強度は振幅Eの自乗であるのでこれ
をIとし、またE。をI。とおいて次式がえられる。
Ey' ”Eo 5in(ωt+φ) ・−
----(6) Next, in Fig. 1 for these,
When the polarized light wave in (6) is detected by an analyzer whose polarization plane is in the direction of ATl at an angle θ with respect to the X axis, the combined output is F AT = Ex ' cos (φ - θ) + EV '
cos(π/2+φ−θ) −−−−−−(7)
becomes. Equation (7) is rearranged with respect to cos(ωt), and both sides are squared. Since the light intensity is the square of the amplitude E, let this be I, and E. I. The following equation is obtained.

EAT  = I = I o [1−sin2(φ−
θ)sinδ1xcos(ωt+φ−γ) ・・・・・
・(8)ここで、上式末尾のeosの項のγはφとθの
関数である。この項は、光の角周波数ωで時間変化する
が、これに対して測定時間は充分長いので、これを時間
積分して平均値をとると、一定の係数l/2となる。従
って、測定される工とし、ては、I = I o/2 
・[1−sin2(φ−θ)sinδ] ・−・−・(
9)を適用することができる。
EAT = I = I o [1-sin2(φ-
θ) sin δ1xcos(ωt+φ−γ)・・・・・・
-(8) Here, γ in the eos term at the end of the above equation is a function of φ and θ. This term changes over time with the angular frequency ω of the light, but since the measurement time is long enough for this term, when it is integrated over time and the average value is taken, it becomes a constant coefficient 1/2. Therefore, the force to be measured is I = I o/2
・[1-sin2(φ-θ)sin δ] ・−・−・(
9) can be applied.

なお以上の場合、被検査ディスクに記録されている情報
ビットにより光強度が変化することが問題である。しか
しピットの密度が高いので、−測定点の範囲をある程度
広くとれば光強度は平均されて式(9)を適用すること
ができる。勿論、情報が記録されていない素材ディスク
の場合はこのような問題はない。
In the above case, the problem is that the light intensity changes depending on the information bits recorded on the disk to be inspected. However, since the density of pits is high, if the range of measurement points is widened to some extent, the light intensity can be averaged and equation (9) can be applied. Of course, this problem does not exist in the case of a material disc on which no information is recorded.

いま2個の検光子の偏光方向を第1図のAT。The polarization directions of the two analyzers are now AT in Figure 1.

と、これと角度θ2−θl=π/4をなすAT2とする
ときは、各検光子を透過した光強度1.、I2は、I 
r = Io/2 ・[1−sin2(φ−θ1) s
inδ1゜r 2 = Io/2− (1−cos2(
φ−θ1) sinδI−・−(IQ)であるつ両式よ
りsinδおよび5in2(φ−θ)の計算式(2)、
(3)がえられる。
When AT2 forms an angle θ2-θl=π/4 with this, the light intensity transmitted through each analyzer is 1. , I2 is I
r = Io/2 ・[1-sin2(φ-θ1) s
inδ1゜r 2 = Io/2- (1-cos2(
φ−θ1) sin δI−・−(IQ) Calculation formula (2) for sin δ and 5in2(φ−θ) from both equations,
(3) Gain.

5in2δ”((It−1o/2)  十(h−1o/
2)  ]/ I o  /4− (2)。
5in2δ” ((It-1o/2) 10(h-1o/
2) ]/I o /4- (2).

5io2(φ−θ+)= (Io−21t)/ I 、
)sinδ −(3)ここで注目すべきことは、検光子
の角度(θ2−θ1)を任意とするときは、式(1o)
はsinδ。
5io2(φ-θ+)=(Io-21t)/I,
) sin δ - (3) What should be noted here is that when the angle of the analyzer (θ2 - θ1) is arbitrary, equation (1o)
is sin δ.

sin 2(φ−61)、 sin 2(φ−θ2)の
やや複雑な三角関数方程式となって、サンプリング毎に
リアルタイムで計算処理するには時間的に適当でない。
This results in a somewhat complicated trigonometric equation of sin 2 (φ-61) and sin 2 (φ-θ2), which is not suitable in terms of time for calculation processing in real time for each sampling.

しかしこの角度をπ/4とすることにより簡単な式(1
1) )が導かれる。また、下記する基準電圧IOを求
めるための一方法として、検光子の角度間隔をπ/2と
して式(1)により計算する場合も同様であり、要する
に検光子の角度間隔のπ/4またはπ/2は式(9)、
 (10)の解法上の特異点で、この発明はこの点に着
目したものである。
However, by setting this angle to π/4, the simple formula (1
1) ) is derived. In addition, as a method for determining the reference voltage IO described below, the same applies when calculating by formula (1) assuming the angular interval of the analyzer is π/2, in short, the angular interval of the analyzer is π/4 or π /2 is equation (9),
This invention focuses on this singular point in the solution of (10).

次に、上記各式の計算に必要な基準電圧1oを求めるこ
とが必要であり、これを説明する。
Next, it is necessary to find the reference voltage 1o necessary for calculating each of the above equations, and this will be explained.

基準電圧Ioの求め方は2通りあり、その一つは、上記
の式(9)において2個の検光子の角度を(θ2−01
)=π/2 とすると、[]内第2項は異符号の士5i
n2 (φ−θ1)sinδとなり、I、′とI2′の
和をとることにより式(1)がえられる。
There are two ways to determine the reference voltage Io, one of which is to calculate the angle of the two analyzers in the above equation (9) by (θ2-01
)=π/2, the second term in [ ] has the opposite sign 5i
n2 (φ-θ1) sin δ, and formula (1) can be obtained by summing I,' and I2'.

Io =I、’ +I2’           ・・
・・・・(り基準電圧IOの第2の求め方は、別途異方
性のないディスクを標準として測定する。この場合検光
子の角度はπ/4とすると、異方性がないので偏光は円
のままでsinδ=Oとなり、従って式(10)におけ
る[]内の第2項が消失してやはり式(1)により計算
することができるものである。
Io = I,'+I2'...
(The second way to find the reference voltage IO is to measure using a separate disk without anisotropy as a standard. In this case, if the angle of the analyzer is π/4, there is no anisotropy, so the polarization remains a circle and becomes sin δ=O, so the second term in square brackets [ ] in equation (10) disappears and can still be calculated using equation (1).

第2図はこの発明による透明ディスクの異方性の測定方
法の実施例における構成を示すもので、レーザ光源21
よりの直ill光のレーザビームはエキスパンダ28に
より適当な直径とされてハーフミラ−23により反射さ
れ、λ/4板24で円偏光となり。
FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the method for measuring anisotropy of a transparent disk according to the present invention.
The direct illumination laser beam is made into an appropriate diameter by an expander 28, reflected by a half mirror 23, and becomes circularly polarized by a λ/4 plate 24.

ついで集束レンズ25で集束されて被検査ディスク1に
照射される。ディスクの透過光により測定する場合は、
被検査ディスク1の下方に異方性測定装置4Aを設ける
。また、ディスクの反射光による場合は被検査ディスク
lの上方に異方性測定装置4Bを設けるが、測定装置4
Aと4Bは同一構成である。ただし図のままでは反射光
はλ/4板2板金5り再び直線偏光となるので、λ/4
板2板金5キスパンダ28とハーフミラ−23の間に変
更することが必要である。なお、反射光の場合はレーザ
ビームが往復するので、既述したように位相差δが2倍
となる。
The light is then focused by a focusing lens 25 and irradiated onto the disk 1 to be inspected. When measuring by light transmitted through the disc,
An anisotropy measuring device 4A is provided below the disk 1 to be inspected. In addition, in the case of using reflected light from the disk, an anisotropy measuring device 4B is provided above the disk to be inspected.
A and 4B have the same configuration. However, as shown in the diagram, the reflected light becomes linearly polarized light again from the λ/4 plate 2 and the metal plate 5, so the λ/4
It is necessary to change between the plate 2 sheet metal 5 kiss the expander 28 and the half mirror 23. In addition, in the case of reflected light, since the laser beam reciprocates, the phase difference δ is doubled as described above.

被検査ディスク1は、θ方向に回転するとともに、半径
rの方向にステップまたは連続移動する。
The disk 1 to be inspected rotates in the θ direction and moves stepwise or continuously in the direction of the radius r.

ディスクを透過または反射したレーザビームは集束レン
ズ25′または25により集光される。いずれの場合に
おいても、レーザビームはハーフミラ−23′により分
割され、それぞれが検光子5a、5bを通って受光器2
7a、27bに受光される。各検光子の偏光方向のなす
角は、第1図において説明したようにπ/4として、出
力電圧I、、I2を測定し、異方性による位相差δと光
軸角度Φは式(2)、(3)により計算する。計算式は
簡単であるので、適当なサンプリング間隔をとってリア
ルタイムで容易に実行できる。
The laser beam transmitted or reflected by the disk is focused by a focusing lens 25' or 25. In either case, the laser beam is split by a half mirror 23' and each passes through the analyzers 5a and 5b to the receiver 2.
The light is received by 7a and 27b. The angle formed by the polarization direction of each analyzer is set to π/4 as explained in FIG. ), (3). Since the calculation formula is simple, it can be easily executed in real time with appropriate sampling intervals.

次に、基準電圧I。を求める場合は、検光子の角度間隔
をπ/2として被検査ディスクに対する出力電圧11/
とl、/によるか、または角度間隔をπ/4として、異
方性のないディスクを標準として測定してえられる■1
′とl、/により1式(1)を用いて計算する。この場
合、図示しないが角度間隔がπ/2とπ/4の検光子を
別個に設けることも可能である。
Next, the reference voltage I. When determining
and l, / or by measuring with a non-anisotropic disk as a standard, using an angular spacing of π/4■1
', l, / using equation (1). In this case, although not shown, it is also possible to separately provide analyzers with angular intervals of π/2 and π/4.

[発明の効果] 以上の説明より明らかなように、この発明による透明デ
ィスクの光学異方性の測定方法においては、円偏光のレ
ーザビームに対する理論解析により、2個の検光子の角
度間隔をπ/2およびπ/4とすることにより2個の受
光器の出力電圧より簡単な計算式で位相差δと光軸角度
φが求められることに着目したもので、これにより回転
状態の光または光磁気ディスクの全面について異方性特
性を迅速に測定ができ、なお、被検査ディスクの情報の
記録の有無に拘らずともに検査できるものである。この
ように、この発明による方法は、従来の異方性検査装置
が静止したディスクの部分測定で、しかも光軸角度が測
定できなかった欠点を解決することが可能となり、その
効果には甚だ大きいものがある。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, in the method for measuring optical anisotropy of a transparent disk according to the present invention, the angular interval between two analyzers is calculated by π by theoretical analysis of a circularly polarized laser beam. /2 and π/4, the phase difference δ and optical axis angle φ can be calculated using a simpler calculation formula than the output voltage of the two photodetectors. It is possible to quickly measure the anisotropy characteristics of the entire surface of a magnetic disk, and it is possible to inspect both whether or not information is recorded on the disk to be inspected. As described above, the method according to the present invention makes it possible to solve the drawback that the conventional anisotropy inspection device measures only a portion of a stationary disk and cannot measure the optical axis angle, and its effectiveness is extremely large. There is something.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明による透明ディスクの異方性の測定方
法の原理を説明する座標図、第2図はこの発明による透
明ディスクの異方性の測定方法の実施例における構成図
、第3図は光ディスクの情報読み取り光学装置の構成と
各部におけるレーザビームの偏光波のベクトル図、第4
図(a)、(b)および(c)は光ディスクおよび光磁
気ディスクにおける異方性の影響の説明図、第5図(a
)〜(d)は第4図(a)〜(C)に対する偏光波のベ
クトル図、第6図(り、(b)は従来の異方性の測定方
法の説明図である。 l・・・光ディスク、    1′・・・光磁気ディス
ク、2・・・光学装置、21・・・レーザ光源、22−
・・投光レンズ、    23・・・ハーフミラ−12
4・・・λ/4板、      25・・・集束レンズ
、26・・・受光レンズ、27・・・受光器。 2ト・・エキスパンダ、  3・・・信号処理装置、4
 A、4 B・・・異方性測定装置、 5・・・検光子
FIG. 1 is a coordinate diagram illustrating the principle of the method for measuring anisotropy of a transparent disk according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the method for measuring anisotropy of a transparent disk according to the present invention, and FIG. Figure 4 shows the configuration of the optical disc information reading optical device and a vector diagram of the polarized light wave of the laser beam in each part.
Figures (a), (b), and (c) are explanatory diagrams of the effects of anisotropy on optical disks and magneto-optical disks, and Figure 5 (a)
) to (d) are vector diagrams of polarized light waves for FIGS. 4(a) to (C), and FIGS. 6(a) to (b) are explanatory diagrams of the conventional anisotropy measurement method. - Optical disk, 1'... magneto-optical disk, 2... optical device, 21... laser light source, 22-
...Light projection lens, 23...Half mirror-12
4...λ/4 plate, 25... Focusing lens, 26... Light receiving lens, 27... Light receiver. 2... Expander, 3... Signal processing device, 4
A, 4 B... Anisotropy measuring device, 5... Analyzer.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スピンドルにより回転し、半径方向に移動する透
明な被検査光ディスクまたは光磁気ディスク(以下両者
を一括して単にディスクという)に対して、円偏光のレ
ーザビームを投射して走査し、該ディスクを透過するこ
とにより、光学異方性により偏光方向が異方性光軸の方
向に回転し、かつ互いに直角な偏光波成分間に位相差を
生じた該レーザビームをディスクの表面側または裏面側
においてハーフミラーにより分割し、分割されたそれぞ
れのレーザビームを、偏光方向が互いに適当な角度をな
してこの角度に対する偏光波成分を透過する2個の検光
子を通して2個の受光器でそれぞれ受光し、該受光器の
出力電圧と、該出力電圧によりえられた基準電圧とによ
り、上記ディスクの全面における上記異方性光軸の角度
φと上記位相差δの分布を測定することを特徴とする、
透明ディスクの光学異方性の測定方法。
(1) A circularly polarized laser beam is projected onto a transparent optical disk or magneto-optical disk (hereinafter referred to simply as a disk) to be inspected, which rotates with a spindle and moves in the radial direction, and scans it. By transmitting through the disk, the polarization direction is rotated in the direction of the anisotropic optical axis due to optical anisotropy, and the laser beam, which has a phase difference between mutually perpendicular polarized wave components, is transmitted to the front or back side of the disk. Split by a half mirror, each of the split laser beams is received by two light receivers through two analyzers whose polarization directions make an appropriate angle to each other and transmit polarized wave components corresponding to this angle, The method is characterized in that the distribution of the angle φ of the anisotropic optical axis and the phase difference δ over the entire surface of the disk is measured using the output voltage of the photodetector and a reference voltage obtained from the output voltage.
Method for measuring optical anisotropy of transparent disks.
(2)上記において、2個の検光子の偏光方向のなす角
度をπ/2として上記基準電圧 I _0を、被検査光デ
ィスクに対する2個の受光器の出力電圧 I _1′およ
び I _2′を用いて次の計算式: I _0= I _1′+ I _2′・・・・・・・・・(
1)により計算するか、または上記検光子のなす角度を
π/4として異方性のない標準ディスクに対してえられ
る2個の受光器の出力電圧 I _1′および I _2′を
用いて上記(1)式により計算する、特許請求の範囲第
1項記載の透明ディスクの光学異方性の測定方法。
(2) In the above, the angle formed by the polarization directions of the two analyzers is π/2, and the reference voltage I_0 is used, and the output voltages I_1' and I_2' of the two optical receivers for the optical disk to be inspected are used. The following calculation formula: I _0= I _1′+ I _2′・・・・・・・・・(
1), or by using the output voltages I_1' and I_2' of the two photodetectors obtained for a standard disk without anisotropy, assuming the angle formed by the analyzer as π/4. A method for measuring optical anisotropy of a transparent disk according to claim 1, which is calculated using equation (1).
(3)上記において、2個の検光子の偏光方向のなす角
度をπ/4とし、上記基準電圧 I _0と、被検査ディ
スクに対する上記出力電圧 I _1および I _2により
、次の各計算式:sin^2δ=[( I _1− I _0
/2)^2+( I _2− I _0/2)^2]/ I _
0^2/4 ・・・(2)sin2(φ−θ)=( I
_0−2 I _1)/ I _0sinδ・・・(3)(た
だし式(3)のθは上記2個の検光子のいずれか一方が
X軸となす既知の角度)により上記位相差の角度δ、お
よび異方性光軸の角度φを計算する、特許請求の範囲第
1項または第2項記載の透明ディスクの光学異方性の測
定方法。
(3) In the above, assuming that the angle formed by the polarization directions of the two analyzers is π/4, and using the above reference voltage I_0 and the above output voltages I_1 and I_2 for the disk to be inspected, the following calculation formulas are used: sin^2δ=[( I _1− I _0
/2)^2+( I _2− I _0/2)^2]/ I _
0^2/4...(2) sin2(φ-θ)=( I
_0-2 I _1)/I _0 sin δ... (3) (where θ in equation (3) is a known angle that one of the two analyzers makes with the X axis), the angle δ of the above phase difference is calculated. , and the angle φ of the anisotropic optical axis, the method for measuring optical anisotropy of a transparent disk according to claim 1 or 2, wherein the angle φ of the anisotropic optical axis is calculated.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0377855A (en) * 1989-08-18 1991-04-03 Seiko Instr Inc Device for hydrolyzing protein or peptide

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