JP3177104B2 - フレア防止光学系、フレア防止方法、浮上量測定装置 - Google Patents

フレア防止光学系、フレア防止方法、浮上量測定装置

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JP3177104B2
JP3177104B2 JP22132394A JP22132394A JP3177104B2 JP 3177104 B2 JP3177104 B2 JP 3177104B2 JP 22132394 A JP22132394 A JP 22132394A JP 22132394 A JP22132394 A JP 22132394A JP 3177104 B2 JP3177104 B2 JP 3177104B2
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    • G11B33/10Indicating arrangements; Warning arrangements

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は光学干渉方式を用いた
磁気デイスク用の磁気ヘッドの浮上量測定における改善
された態様の光学システムを提供するものである。より
詳しく言うと、本願発明は磁気デイスクの代替品たるガ
ラスデイスクがより高速で回転するときにガラスデイス
ク内に発生する場所的に不均一な内部応力に起因する光
弾性現象によってヘッドとデイスクの干渉光が変調を受
けるときに、その影響を除去して正しい浮上量を得るこ
とを可能ならしめた光学システムに関する。
【0002】
【従来技術】磁気ディスク用磁気ヘッドの 浮上量を評
価する Flying Height Tester (FHT)は、磁気ヘッド
の開発・製造にかかせない重要な装置であり、これまで
に多くのテスターが開発されている。そのなかで光の干
渉を用いて浮上量を測定する方式のFHT は、電気的
な結線を必要とせず、非接触であるため、生産ライン用
のテスターとして広く一般に用いられている。
【0003】このタイプの FHT は磁気ディスクの代
わりに透明な石英ディスクまたはガラスデイスクを用
い、ディスクと磁気ヘッドの間にできる 100 nm程度の
微小ギャップによる多重干渉効果による干渉色を測定
し、浮上量を推定する。この方法は原理的に精度の高い
測定が可能である。
【0004】第1図にFHTの模式図を示す。この図に
示すように、光源25からの光28がハーフミラー29
で反射されてデイスク23とヘッド21との間に導か
れ、デイスク23からの反射光とヘッド21からの反射
光は互いに多重干渉作用を起こす。この干渉光32が少
なくとも3つの波長領域に分光されて、波長領域毎に異
なる光検出手段61、62、63に導かれる。このとき
それぞれの光検出手段に波長毎に分光された光の強度は
デイスクとヘッドとの間隔、すなわち、ヘッドの浮上量
に依存する。従って、予め浮上量と分光された波長毎の
光の強度との関係を特定しておくことによって、ヘッド
の浮上量を求めることができる。FHTの原理について
は本出願人による特願平4−297004号に詳細に開
示されている。
【0005】第2図は多重干渉効果により変調を受けた
反射光の強度を、光の波長及び浮上量(Flying Height)
の関数として表現したものである。仮に測定系の全ての
光学定数、すなわち磁気ヘッドの表面の屈折率および消
光係数が必要な波長領域全てにわたって求められてお
り、光源、受光器および、分光計の分光感度特性も既知
である時は、第2図に示すような反射スペクトルが、第
1式から第5式で表される理論式によって一意的に得ら
れる。
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【数5】 ここで、n1、n2、n3は、それぞれ石英ガラス・デ
ィスク、空気、磁気ヘッドの複素屈折率、λは光の波
長、dは空気間隙長すなわち浮上量、cは光速、ωは入
射光の振動数を表す。また、r12はディスクと空気の
界面での反射率、r23は空気と磁気ヘッドの界面での
反射率、kiは光波ベクトルのx成分を表す。
【0006】このような関数を予め用意しておけば、未
知の浮上量で石英ディスク上を飛んでいる磁気ヘッドの
干渉色と比較することで、未知の浮上量を精度良く求め
ることが可能である。
【0007】この場合浮上量の求め方として、二通りの
方法が可能である。すなわち、浮上しているヘッドの一
定波長領域における反射スペクトルを測定し、測定され
たスペクトルと同じ形状に係わるスペクトルを予め用意
しておいたスペクトル群の中から求め、それに対応する
浮上量を求める方法と、いくつかの特定の波長の光に着
目し、各々の反射光強度の組み合わせから浮上量を逆算
して求める方法である。ここで、前者をスペクトル評価
方式といい、後者は3つの波長を用いて測定を行うこと
から三波長方式という。
【0008】前者の方式は適当な波長範囲を選べば、同
一のスペクトル形状を異なる浮上量に対して与えること
がないため、浮上量の判定が容易になるという特徴をも
つ。このためほとんどのFHTはこの方式をとってい
る。しかしながらこのような関数を計算で導くには、さ
きに述べたように測定系の全ての光学定数、すなわち磁
気ヘッドの表面の屈折率および消光係数が必要な波長領
域全てにわたって求められており、光源、受光器およ
び、分光計の分光感度特性も全て解っていることが必要
である。このような測定は高価な光学機器と高度の測定
技術を必要とし、生産ラインに設置して休みなく評価を
行う機器の校正法として不適当である。
【0009】さらに磁気ディスク装置の高密度化にとも
なう浮上量の低下は、スペクトル形状の変化を少なく
し、浮上量の判定をより困難にしている。浮上量が 50
nm から100 nm の範囲では、可視光の領域でのスペクト
ル形状の変化はほとんどなく、オフセット成分が変化す
るのみである。この方式によればスペクトル形状から浮
上量を推定するものであるから、このようにスペクトル
形状の変化が乏しい場合はこの方式を採用することは原
理的に困難である。
【0010】一方三波長方式は予め、用意しておくデー
タ量は、スペクトル方式と比べ、大幅に少なくてすむ。
この方式は三種類の異なった波長の単色光を用い、同一
の浮上量を与える反射光強度の組み合わせから浮上量を
一意的に求めることができる。スペクトル方式で 100 n
m までの浮上量を測定するためのデータを 1 nm の分解
能で持とうとすれば、100 個の関数を記憶しておく必要
があるが、三波長方式ならば3個の関数のみ記憶してお
けばよい。
【0011】この方式によれば必要な光学定数の数も少
なくて良い。しかしながら光学定数を測定するヘッドの
種類が変わる毎に測定するのは、オペレーターにとって
負担となる。つまり、ヘッドの材質が変更した時に予め
ギャップ長が分かっている標準サンプルを用いて光学定
数を測定する必要があるが、浮上量が微小化するにつれ
その標準サンプルに係わるギャップ部分の製作精度が問
題となってくるし、ギャップ部分に水が凝結し正しいギ
ャップ長を与えないという新たな問題も生じる。
【0012】かかる問題に対して本出願人は特願平5−
205308号で開示するように、従来と異なる全く新
しい評価アルゴリズムを提案してこれを解決した。この
方法によれば、光源として白色光を用いつつ、分光器と
して通常のTVカメラを用いることができるという点
で、非常に簡単な装置によって高精度な測定を行うこと
が可能となる。つまり、この方法では第3図に示すよう
にTVカメラのフィルターによって分光を行い、単一の
分光された波長範囲に係わる光の強度を波長の積分強度
という形で評価する。そして、それぞれの分光された波
長範囲の光の強度の組み合わせと浮上量との関係を例え
ば第4図に示すように予め特定しておき、これと測定さ
れた各波長範囲の積分強度と対比することによって、浮
上量を求めるという方式である。
【0013】第5図に第1図のFHTの光学系のみを抜
き出したものについて示す。光源25から発した光は照
明光学系501を介して、偏光子503を通過する。光
源25から発した光は、偏光子503によって特定方向
の偏光のみを有する光、すなわち直線偏光の光となる。
今、偏光子503によって光が仮に紙面と垂直な方向に
直線偏光する光に変換されたものとする。この直線偏光
状態の光はビームスプリッタ505によってガラスデイ
スク方向に反射され、ズーム機構などをも含む対物レン
ズ系507を通過し、1/4λ板570を通過する。こ
の1/4λ板は互いに垂直な方向に振動する直線偏光の
間に1/4λの位相差を生じさせることによって、直線
偏光の光を円偏光に変換し、或いは、その逆の作用を起
こすものである。従って、偏光子を通過して直線偏光状
態になった光が1/4λ板を通過すると円偏光状態とな
り、ガラスデイスク23及びヘッド21の表面でそれぞ
れ反射し多重干渉作用を受ける。これらの反射光は再度
1/4λ板を通過することによって直線偏光状態に復帰
する。ただし、このときの直線偏光の方向はもとの直線
偏光の方向と90°回転した方向となっている。つま
り、上述した仮定によると初めに紙面の垂直方向であっ
た直線偏光方向は1/4λ板を2回通過することによっ
て紙面と水平な方向の偏光を有する直線偏光になるので
ある。そして、このように偏光方向が90°回転した光
は再度対物レンズ系を通過し、検光子513を介して最
終的に光検出部515に到達する。ここで偏光子501
と検光子513は透過偏光軸が直交した形で配置されて
いる。
【0014】このように、入射光と検出光とで偏光方向
を90°回転させるのはフレアを防止するためである。
フレアとは、浮上量の測定のために検出されるべきガラ
スデイスク及びヘッドからの反射光の多重干渉光に対し
て混入する、対物レンズ系の内部から反射される光(ノ
イズ光)をいう。もし、偏光方向を90°回転させない
ときはこのフレアによる反射光と多重干渉光の偏光方向
が同一なので、これらが混入した状態で検光子を通過す
ることになり大きな誤差を含むこととなる。偏光子、1
/4λ板、検光子を上述した形で配置することによって
入射光の偏光方向を90°回転させ、直線偏光軸の方向
によって多重干渉光とフレアを区別することが可能とな
る。そして、多重干渉光の直線偏光方向に検光子の透過
偏光軸を一致させて設置することによって多重干渉光の
みを通過させ、フレアの通過を遮断することが可能であ
る。
【0015】このようなフレア防止光学系において、最
も重要な要素は偏光方向を90°回転させるための1/
4λ板である。この1/4λ板は、その光学軸が入射光
の偏光方向と正確に45°の方向に設置することによっ
て偏光方向を90°回転することができる。つまり、こ
の光学系の場合光が往路・復路で2回1/4λ板を通過
するので、1/2λ板を一回通過するのと同様の効果を
生じ、偏光方向が90°回転するのである。従って、1
/4λ板の光学軸と入射光の偏光方向との角度が45°
からずれると偏光方向も90°からずれる。この結果、
検光子への入射光量が減少する。
【0016】偏光方向を90°回転させることによって
フレアを防止する光学系は光の経路に偏光状態を変化さ
せる要因が存在しない場合は完全に機能する。しかし、
1/4λ板を1回通過してから2回目の通過までに何ら
かの理由で入射光の偏光状態が変化するときには正常に
作用しない。この場合、1/4λ板を1回通過した入射
光の円偏光状態が変化することによって完全な円偏光で
はなくなるので、次に1/4λ板によって直線偏光に変
換するときにも完全に直線偏光に戻らない。つまり、検
光子の透過偏光軸からずれた成分の偏光が生じる結果、
浮上量を反映するはずの多重干渉光の見かけ上の強度が
変わり、正確な浮上量を求めることができなくなる。
【0017】第6図を用いてこれを説明する。光の経路
に偏光状態を変化させる要因が存在しない場合、ある波
長範囲について検光子を通過して光検出部に到達する光
の強度分布が実線aで表されるものとしよう。このと
き、偏光状態が変化すると検光子の透過偏光軸からずれ
た偏光の成分が生じる結果、検光子を通過する光は減少
する。そして、光検出部に到達する光の強度は波線bで
示されるようなものとなる。しかし、この現象は偏光状
態が変化したことに起因するものであって、多重干渉光
の強度自体が変動することによって生じたものではな
い。つまり、浮上量が同一(多重干渉光の強度は一定)
であっても、偏光状態が変化すると見かけ上の光の強度
が変化してしまうのである。これは測定精度を著しく害
する。
【0018】FHT光学系においては入射光が1/4λ
板を1回通過後、光はガラスデイスクを通過し、そし
て、1/4λ板を再度通過する。ガラスデイスクは通常
の状態ではなんら偏光状態を変化させるものではない。
しかし、ガラスデイスクに内部応力が加わるとき、光弾
性現象によって複屈折性を発現し入射光の偏光状態が変
化する。この内部応力は例えばガラスの残留ひずみや締
め付け力の不均一によって生じる。
【0019】また、内部応力は回転による遠心力によっ
ても生じる。特に、ガラスデイスクの回転速度が高速に
なってきた最近の状況下では、遠心力による内部応力に
起因する光弾性現象、および、それに伴う複屈折性の発
現による偏光状態の変化は上述したように測定精度に致
命的な影響を与えうる。
【0020】この現象は複屈折性の光軸の方向とフレア
防止系の検光子の偏光方向との相対関係によって変化す
る。また、偏光状態の変化による反射光量の変化は1/
4λ板を45°の位置からずらして全体の光量調節(し
ぼり)を行うときに特に顕著になる。
【0021】光弾性現象による複屈折性の発現に起因す
る偏光状態の変化が測定精度に影響するのは、1/4λ
板を使用しているためである。1/4λ板は完全な円偏
光を有する光でないと完全な直線偏光に変換しないの
で、偏光状態の変化に対して極めて敏感であり、検光子
で検出される光強度の変化に与える寄与が極めて強い。
そこで、1/4λ板を用いないという発想も導きうる。
そもそも、1/4λ板はフレアを防止する目的で設置す
るものであるから、フレアの防止ができれば1/4λ板
を使用する必然性はないからである。
【0022】例えば、第7図に示すようにビームスプリ
ッタの位置を検光子と対物レンズ系の間という従来の位
置から、対物レンズ系とガラスデイスクの間の位置に変
更するという手段が考えられる。この光学系を採用すれ
ば、対物レンズ内部からの反射光は発生しないから、フ
レアも発生しえない。しかし、この配置によると多重干
渉光を観察するために光軸を精密にあわせるのが困難で
あるという問題点がある。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】本願発明ではフレアを
防止しつつ、かつ、ビームスプリッタの位置を従来の対
物レンズ系と検光子との間に維持したままで、ガラスデ
イスクの光弾性現象による複屈折性の発現に伴う偏光状
態の変化の影響を可能な限り少なくできる光学系を提供
することを目的とする。そして、かかる光学系を用いれ
ばガラスデイスクがより高速で回転した場合でも、光弾
性現象による測定誤差を最小にすることが可能であり、
高い測定精度を維持することができる。
【0024】
【課題を解決するための手段】本願発明ではこのために
3つの実施例を開示する。第一の実施例では1/4λ板
の代わりに偏光解消子を設置するものである。偏光解消
子は直線偏光の光を疑似自然光に変換する。つまり、こ
の実施例は、光源と、この光源から発した光が通過し第
一の方向の直線偏光とする偏光部材と、この偏光部材を
通過した光が通過する光学レンズ部材と、この光学部材
を通過した光を反射する少なくとも一つの反射部材によ
って反射された光を光学部材を介して通過させる前記第
一の方向と直交する透過光軸を有する検光部材と、を有
するフレア防止光学系の光学レンズ部材と反射部材との
間に反射部材に到達する光と反射部材から反射した光と
が通過する偏光解消子を設置したことを特徴とするもの
である。
【0025】この実施例では自然光の状態で磁気ヘッド
からの反射光とガラスデイスクからの反射光が多重干渉
を受ける。ガラスデイスクにおいて光が変調を受けたと
しても、この変調は偏光解消子をさらに通過することに
よって解消される。
【0026】また、第二の実施例では1/4λ板の代わ
りにマルチラムダ板を使用する。このマルチラムダ板は
波長によって常光線と異常光線の位相差が連続的に変化
するような性質を有するものである。つまり、光源と、
この光源から発した光が通過し第一の方向の直線偏光と
する偏光部材と、この偏光部材を通過した光が通過する
光学レンズ部材と、該光学部材を通過した光を反射する
少なくとも一つの反射部材によって反射された光を前記
光学部材を介して通過させる前記第一の方向と直交する
透過光軸を有する検光部材と、を有するフレア防止光学
系の光学レンズ部材と反射部材との間に、反射部材に到
達する光と前記反射部材から反射した光とが通過し、光
の波長に応じて常光線と異常光線との位相差が2π以上
で変動するマルチラムダ板を設置したことを特徴とする
ものである。
【0027】かかる性質を有するマルチラムダ板に光を
一回通過させると常光線と異常光線の位相差が2mπ±
π/2(mは整数)となるような波長が周期的に存在す
る。このような波長は例えば一つの連続スペクトル帯域
の光について数十個存在する。いま、波長を横軸にと
と正弦波状のスペクトル形状となる。そして、入射光が
マルチラムダ板を一回通過した後に、ガラスデイスクの
光弾性現象によって偏光状態が変化しても、こ変化は
単に数十個ある正弦波上のスペクトルのピーク位置が左
右に移動するのみであり、各連続スペクトル帯域の光の
積分強度に大きな影響を及ぼさない。従って、光弾性現
象による複屈折性の発現の影響を抑え、高精度な測定が
可能となる。
【0028】最後の実施例は照明光と検出光の経路を分
離することによってフレアを除去する方法である。フレ
アの発生は同一の経路内に照明光の対物レンズ系による
反射光と検出光が存在するために、混入が生じるから発
生する点に鑑みれば、この方法によればフレアの発生は
抑えることができる。
【0029】
【実施例】以下の実施例においては、光源として白色光
源を用いた例を説明する。しかし、本願発明を単色光に
適用することも当業者ならば容易に可能であろう。ま
ず、偏光解消子を用いる第一の実施例について説明す
る。偏光解消子とはあらゆる状態の完全偏光・部分偏光
を同じ変換効率で自然光に変換するものをいう。本実施
例においては1/4λ板570を除去して、代わりにこ
の位置に偏光解消子を設置するものである。この場合、
偏光子503を通過して直線偏光状態になった照明光は
1/4λ板570の代わりに設置された偏光解消子を通
過することによって無偏光な状態に戻る。
【0030】その状態で光がガラスデイスク及びヘッド
から反射され、ヘッドの浮上量に依存する多重干渉を行
う。これと同時に、光はガラスデイスクの高回転等に伴
う光弾性現象によって変調を受けるので、そのまま浮上
量の測定にこれを供すれば一定の誤差を含むことにな
る。しかし、本実施例では変調を受けた光は再度偏光解
消子を通過するので、変調も解消される。そして、自然
光同様の状態に復した光の一部は検光子513を介して
光検出部515に到達する。この実施例では1/4λ板
を使用したときのように照明光のほとんどすべてが検光
子を通過するものではないので検出光の絶対値は低下す
る。しかし、この絶対値の低下は測定方法の工夫によっ
て補うことが可能である。一方、フレア光50について
は直線偏光状態のままで検光子513に到達する。従っ
て、検光子513はフレア光の偏光方向と垂直にその透
過光軸がなすように設置する。
【0031】偏光解消子としては白色光用のものである
必要がある。典型的には第8図に示されるような結晶面
が一定の方向にそろった水晶・ガラス等の板70であ
る。板70は光学軸に平行に切り出して研磨した厚さ2
mm程度の平行平面板であり、マルチラムダ板として当
業者に周知である。
【0032】第8図のような単板によるものは特定の振
動面を有する直線偏光を完全に自然光に変換できないこ
とがある。そこで、これが測定精度に無視できない影響
を及ぼすときは第9図のように中性軸が互いに45°を
なすように2枚の結晶板をならべる(リオの偏光解消子
(Lyot depolarizer))。好適な実施例によると例えば第
1板81、第2板83をそれぞれ1mm,2mmの厚さ
に切り出す。かかる偏光解消子の詳細については例えば
培風館「応用物理光学選書 応用光学2」鶴田匡夫著2
12〜216頁に示される。
【0033】次にマルチラムダ板を用いる方法について
説明する。マルチラムダ板は常光線と異常光線の位相差
が波長に応じて一定の関係を持って変化するようなもの
である。例えば、第10図に示すように、この関係が線
形を示すものが代表的なものである。このようなマルチ
ラムダ板を通過した光の位相差は波長λ1、λ2、λ
3、λ4・・・において周期的に2mπ±π/2とな
る。つまり、この周期的な波長において1/4λ板を通
したのと同様、偏光方向が90°回転し、検出子を通過
する光量が最大となる。そして、そのピーク周辺の波長
においては検出子における通過光量は正弦波状に変化す
る。
【0034】検光子を通過する光の強度と波長の関係を
第11図に示す。この図に示すとおり、マルチラムダ板
を通過させた光はあたかも櫛形スペクトル形状を呈する
フィルターをかけたようなものとなる。
【0035】マルチラムダ板を通過させてFHTの特定
のスペクトルを観察すると第12図のようなものとな
る。1/4λ板を通過させた光は実線aで示したような
スペクトルであり、浮上量の計算はこの積分強度を計算
した値を用いて計算することになる。ここで、介在する
ガラスデイスクによって偏光状態が変化すると、波線b
で示すように広いスペクトル範囲に渡って強度が本来の
光強度よりも減少し、積分強度が変化するので正しい浮
上量を求めることができない。
【0036】一方、マルチラムダ板の場合は第12図の
くし形のスペクトルで示されるように、もともと偏光状
態が波長の変化によって大きく周期的に変化するもので
ある。ガラスデイスクによる偏光状態の変化は上記波長
による変化と加え合わされるが、その作用はほんの少し
波長を変化させることでキャンセルできる程度のもので
しかない。つまり、ガラスデイスクに生じる光弾性現象
によって光の変調が起こっても、第12図上でこの変調
はピークを与える波長を左右に移動させるだけの効果し
かなく、ピークの高さ周期・高さについてはなんら実質
的な変化をきたさない。従って、マルチラムダ板を通し
た検出光を用いて浮上量を評価すれば光弾性現象の影響
を除去することができる。
【0037】マルチラムダ板は透明な複屈折物質を板状
に加工したものである。これは、物理原理的には1/4
λ板と同じものであるが、1/4λ板の位相差が広いス
ペクトル領域にわたってほぼ1/4λなのに対し、マル
チラムダ板は波長により位相差が規則的に変化し、その
絶対量も1/4λ板の50〜100倍程度大きいという
点で異なるものである。
【0038】マルチラムダ板の材質は水晶、雲母、方解
石などを用いる。この中では複屈折性の観点からは方解
石がもっとも優れている。また、水晶は特にその安定
性、精度、透明度において優れている。大面積のものを
得ようとするときは雲母によればよい。このように材質
によって利点・欠点があるので、何を使うかは目的によ
って適宜選択する。
【0039】マルチラムダ板の厚さは複屈折性の大きさ
によって異なる。水晶を利用したときには例えば1〜2
mm程度の厚さにする。また、方解石は複屈折性が強い
ので、水晶の1/15程度以上の厚さがあればで十分で
ある。厚さを決める要素としては複屈折性のみならず、
材質の透明度も重要である。例えば、方解石は透明度が
やや劣るためあまり厚くすることはできない。方解石に
ついての好適な実施例は例えば厚さ0.1〜0.2mm
であり、これをガラスでサンドイッチして保護する。
【0040】水晶を用いたマルチラムダ板の模式図を第
13図に示す。このマルチラムダ板は厚さ2mm、約2
0mm四方の水晶板を二枚同一平面に並べ、ガラスのホ
ルダーに固定したものである。このとき、図示するよう
に水晶板の光学軸を主軸方向と45°に傾ける。二枚の
水晶板を用いたのは、より大面積な一枚の水晶板で置き
換えると非常に高価なものとなるためであり、機能的に
はこれを一枚で構成しても、さらには3枚以上で構成し
ても差は生じない。
【0041】このような構造のものを1/4λ板を除去
して、その代わりに用いるのが本実施例の構成である。
この実施例においては偏光状態の変動による測定精度の
低下は完全に解消した。この様子を以下、第15図から
第19図を用いて説明する。
【0042】第15図は実験における光学系の画像視野
とガラスデイスクの関係である。ガラスデイスクは外形
が90mm,厚さ6mm,石英を用いたものである。光
学系の視野は中心から半径方向に約40mmの位置に設
定する。このときに、ガラスデイスク面からのRGB
三色の反射光をカラーCCDTVカメラで取り入れ、画
面中央部の水平線上での光強度を水平位置でプロットし
たデータを第16〜19図に示す。
【0043】第16図、第17図は1/4λ板を用いた
従来の光学系の構成でそれぞれ無回転および10000
rpmで回転させたときのデータである。本来、回転数
によって光の反射量は変動しないから回転数に関係なく
同一の結果が得られてしかるべきである。しかし、従来
の光学系を用いれば高速回転させたときのデータ(第1
7図)は無回転のデータ(第16図)に比べて明らかに
全体的に強度が低下している。中央位置での変化量は正
確にはR=−17%、G=−16%であり、波長の短い
Bに至っては−36%にも達する。これは、高速の回転
によって光が変調を受ける結果、測定結果に誤差が混在
してくることを示している。さらに、画像の位置によっ
強度が均一ではない。従って、これを数値計算によっ
て補正しようとすれば複雑な計算を要することは自明で
あろう。かかる結果から見れば、従来の1/4λ板の構
成がもはや高速回転において使用できないことは明らか
である。
【0044】一方、第18図、第19図はマルチラムダ
板を用いた本実施例の光学系の構成でそれぞれ無回転、
10000rpmでの反射光の強度データを示す。両者
を比較した場合、測定誤差以上の有為な変化は検出され
ない。従って、マルチラムダ板を用いると光弾性による
誤差をほぼ完全に除去できることがわかる。また、第2
0図はリオ型の偏光解消子を1/4λ板の代わりに設置
して、他は第19図と同様の条件で検出したデータであ
る。リオ型の偏光解消子を使用してもマルチラムダ板と
同様、有効に光弾性現象による影響を除去できることが
わかる。
【0045】また、複屈折性を本来的に持たないガラ
ス、プラスチックのような材料でも応力を意図的に付加
することによって光弾性現象を利用して複屈折性を発現
することも可能である。特に、プラスチックは可撓性が
あるため、この方法を利用すれば極めて廉価にマルチラ
ムダ板を制作することが可能となる。このときの応力分
布は直交する方向によって異なった応力を加えることに
よる。例えば、正方形または長方形のプラスチック材料
のx方向に圧縮力を加えると同時に、y方向に引っ張り
力を加える、というように応力を付加する。また、y方
向にはなんら応力をかけなくても光弾性現象を呈するこ
とが可能である。
【0046】内部応力を大きくし、大きな複屈折性を発
現する態様としてはプラスチックに上述したような異方
性の応力を加えつつ、これをガラスに張り付けることに
よって固定することもできる。また、このようなものを
数個積層することによってさらに大きな複屈折性素子を
得ることもできる。
【0047】さらに、ガラス・プラスチックなどの材料
に超微細回折格子を構成することによっても複屈折性を
発現できる。超微細回折格子は波長の1/2以下の周期
を持つ回折格子である。かかる超微細回折格子を用いる
ことによる複屈折性の発現については例えば青山らによ
る「光学 第21巻第5号(1992) p269〜」に開示
される。
【0048】最後の実施例は入射光と検出光の経路を異
ならしめることによって、フレアを防止する光学系であ
る。この光学系は双眼実体顕微鏡を用いることを前提と
したものであり、第14図に示されるようなものであ
る。フレアの発生は入射光の対物レンズ系からの反射光
とと多重干渉光が同一の経路をたどり、この両者が混入
することに起因するから、これらの経路を異ならしめれ
ばフレアの防止が可能となるのである。第14図に示さ
れているように、双眼対物レンズのうちの第一の対物レ
ンズ601から入射光1をガラスデイスク23・磁気ヘ
ッド21に導入し、多重干渉光3を第二の対物レンズ6
05を介して光検出部に対して導入する。このような光
の経路を設定すれば変更子、1/4λ板、検光子によっ
てフレア防止を行うことなく、正確な測定をすることが
可能となる。なお、このときに入射光が検出光に混入し
ないように注意する必要があることは言うまでもない。
【0049】
【発明の効果】本願発明による光学系、方法によればフ
レアを防止しつつ、かつ、ビームスプリッタの位置を従
来の対物レンズ系と検光子との間に維持したままで、ガ
ラスデイスクの光弾性現象による複屈折性の発現に伴う
偏光状態の変化の影響を可能な限り少なくできる。
【0050】また、かかる光学系を用いればガラスデイ
スクが従来よりも高速で回転した場合でも、光弾性現象
による測定誤差を最小にすることが可能であり、高い測
定精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】磁気ヘッドの浮上量測定装置の模式図である。
【図2】浮上量と強度と波長の関係を示す模式図であ
る。
【図3】三波長方式において評価する対象となる光の分
布を示す。
【図4】それぞれのスペクトル範囲による積分強度と浮
上量との関係を示す。
【図5】フレア防止光学系を浮上量測定装置に応用した
ときの模式図である。
【図6】光弾性現象によって反射光が変調を受けるとき
の誤差の発生を示す模式図である。
【図7】フレア防止光学系の従来例である。
【図8】マルチラムダ板の模式図である。
【図9】リオ型の偏光解消子の模式図である。
【図10】常光線と異常光線の位相差が波長に依存する
マルチラムダ板の特性を示す。
【図11】マルチラムダ板を通した光が検出子を通過す
るときの波長と強度の相関図である。
【図12】マルチラムダ板を通した場合に光弾性現象に
よる影響を除去できることを示す図である。
【図13】マルチラムダ板の設置例である。
【図14】双眼顕微鏡を用いたフレア防止方法の模式図
である。
【図15】浮上量測定における観察視野とガラスデイス
クの位置関係を示す。
【図16】従来技術における光学系でデイスクを無回転
にしたときの視野中央の光強度を示した図である。
【図17】従来技術における光学系でデイスクを100
00rpmで回転させたときの視野中央の光強度を示し
た図である。
【図18】実施例2の光学系でデイスクを無回転にした
ときの視野中央の光強度を示した図である。
【図19】実施例2の光学系でデイスクを10000r
pmで回転させたときの視野中央の光強度を示した図で
ある。
【図20】実施例3の光学系でデイスクを10000r
pmで回転させたときの視野中央の光強度を示した図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 靖幸 神奈川県藤沢市桐原町1番地 日本ア イ・ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 小澤 康二 神奈川県藤沢市桐原町1番地 日本ア イ・ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 平6−147841(JP,A) 特開 昭60−107502(JP,A) 特開 昭58−27117(JP,A) 竹中裕、「光学の基礎知識28」、菱光 技報、第25巻、291号(昭和63年4月1 日、株式会社菱光社)、第2〜5ページ (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 9/00 - 9/04 G01B 11/00 - 11/30 102 G11B 21/21

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明なデイスクが回転するときに風圧によ
    って浮上する磁気ヘッドの浮上量を測定する磁気ヘッド
    浮上量測定装置であって、 光源と、該光源から得られる特定の波長範囲にわたって
    強度分布を呈する連続スペクトル帯域の光が通過し、第
    一の方向の直線偏光とする偏光部材と、該偏光部材を通
    過した光が通過する光学レンズ部材と、前記光学レンズ
    部材を通過した光が通過する偏光解消子と、前記磁気ヘ
    ッド及び前記透明なデイスクとから反射された前記光が
    前記偏光解消子と前記光学レンズ部材とを介して通過す
    る、前記第一の方向と直交する透過光軸を有する検光部
    材と、を有する光学系と、 前記検光部材を通過した光を検出する検出部材と、 前記検出部材で検出された、前記磁気ヘッドから反射さ
    れた光と前記磁気ヘッドと前記偏光解消子との間に位置
    する前記透明なデイスクから反射された光との多重干渉
    光の強度を評価する評価手段と、 を含む磁気ヘッド浮上量測定装置。
  2. 【請求項2】透明なデイスクが回転するときに風圧によ
    って浮上する磁気ヘッドの浮上量を測定する磁気ヘッド
    浮上量測定装置であって、 光源と、該光源から得られる特定の波長範囲にわたって
    強度分布を呈する連続スペクトル帯域の光が通過し、第
    一の方向の直線偏光とする偏光部材と、該偏光部材を通
    過した光が通過する光学レンズ部材と、前記光学レンズ
    部材を通過した光が通過し、光の波長に応じて常光線と
    異常光線との位相差が2π以上で変動するマルチラムダ
    板と、前記磁気ヘッド及び前記透明なデイスクとから反
    射された光が前記マルチラムダ板と前記光学レンズ部材
    とを介して通過する、前記第一の方向と直交する透過光
    軸を有する検光部材と、を有する光学系と、 前記検光部材を通過した光を検出する検出部材と、 前記検出部材で検出された、前記磁気ヘッドから反射さ
    れた光と前記磁気ヘッドと前記マルチラムダ板との間に
    位置する前記透明なデイスクから反射された光との多重
    干渉光の積分強度を評価する評価手段と、 を含む磁気ヘッド浮上量測定装置。
  3. 【請求項3】光源から得られる特定の波長範囲にわたっ
    て強度分布を呈する連続スペクトル帯域の光を磁気ヘッ
    ド及び透明なデイスクで反射して、該反射光を検出する
    光学系を用いて磁気ヘッドの浮上量を測定する方法であ
    って、 前記光源から得られる特定の波長範囲にわたって強度分
    布を呈する連続スペクトル帯域の光を第一の方向に直線
    偏光する偏光に変換するステップと、 前記直線偏光が光学レンズ部材を通過した後に前記直線
    偏光を解消するステップと、 前記直線偏光が解消された光が前記磁気ヘッド及び透明
    なデイスクによって反射されて前記光学レンズ系を通過
    した後に前記第一の方向と直交する方向の成分の光のみ
    を通過させるステップと、通過させた光について積分強度を計算するステップと、 を含む磁気ヘッド浮上量測定方法。
  4. 【請求項4】光源から得られる特定の波長範囲にわたっ
    て強度分布を呈する連続スペクトル帯域の光を磁気ヘッ
    ド及び透明なデイスクで反射して、該反射光を検出する
    光学系を用いて磁気ヘッドの浮上量を測定方法であっ
    て、 前記光源から得られる特定の波長範囲にわたって強度分
    布を呈する連続スペクトル帯域の光を第一の方向に直線
    偏光する偏光に変換するステップと、 前記直線偏光が光学レンズ部材を通過した後に、前記直
    線偏光をその波長に応じて異なった常光線と異常光線の
    位相差を有する光に変換するステップと、 前記直線偏光が解消された光が前記磁気ヘッド及び透明
    なデイスクによって反射されて前記光学レンズ系を通過
    した後に前記第一の方向と直交する方向の成分の光のみ
    を通過させるステップと、通過させた光について積分強度を計算するステップと、 を含む磁気ヘッド浮上量測定方法。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5696653A (en) * 1996-12-13 1997-12-09 Phase Metrics Tooling for holding a head gimbal assembly
JPH1195117A (ja) * 1997-09-19 1999-04-09 Olympus Optical Co Ltd 双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系
US6317210B1 (en) * 1998-11-13 2001-11-13 Seagate Technology Llc Apparatus for recording fly height measurement
JP3906958B2 (ja) * 1999-08-11 2007-04-18 ソニー株式会社 光ディスク装置及び光ディスク装置のフォーカス制御方法
AU2458202A (en) * 2000-07-26 2002-02-05 Nikon Corp Flare measuring method and flare measuring device, exposure method and exposure system, method of adjusting exposure system
US7099081B2 (en) * 2000-08-18 2006-08-29 Tokyo Electron Limited Small-spot spectrometry instrument with reduced polarization and multiple-element depolarizer therefor
JP4774186B2 (ja) * 2000-08-18 2011-09-14 東京エレクトロン株式会社 偏光を削減する小スポット分光測定器具
US6785081B2 (en) 2000-11-02 2004-08-31 Seagate Technology Llc Fly height detector
EP1215525A3 (en) * 2000-12-14 2005-03-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting gap of liquid-crystal panel and apparatus therefor
US20030119060A1 (en) * 2001-08-10 2003-06-26 Desrosiers Peter J. Apparatuses and methods for creating and testing pre-formulations and systems for same
US6745942B1 (en) * 2002-08-05 2004-06-08 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Magnetic symbology reader
JP4238633B2 (ja) * 2003-05-19 2009-03-18 コニカミノルタオプト株式会社 偏光解消素子、その素子を用いた分光器及び光ファイバー増幅器
EP1808883A4 (en) * 2004-09-30 2011-07-13 Nikon Corp MEASURING METHOD, EXPOSURE METHOD AND COMPONENT MANUFACTURING METHOD
JP2006275654A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Sony Corp 変位検出装置及び変位計測装置並びに定点検出装置
KR20180067714A (ko) * 2005-07-08 2018-06-20 가부시키가이샤 니콘 면 위치 검출 장치, 노광 장치 및 노광 방법
US7304294B2 (en) * 2006-02-09 2007-12-04 Avago Technologis General Ip (Singapore) Pte Ltd Reflective encoder with reduced background noise
DE102006017350B4 (de) * 2006-04-11 2016-06-02 Leica Microsystems Cms Gmbh Abbildungsvorrichtung zum Abbilden mikroskopischer oder makroskopischer Objekte
JP2009206373A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5459915A (en) * 1977-10-20 1979-05-15 Sony Corp Method and apparatus for reading of magnetic recording signal
US4309110A (en) * 1978-04-23 1982-01-05 Leo Tumerman Method and apparatus for measuring the quantities which characterize the optical properties of substances
JPS60107502A (ja) * 1983-11-15 1985-06-13 Kazuo Yomoda 深さ高さ観察用双眼顕微鏡
US5321672A (en) * 1989-04-19 1994-06-14 Hitachi, Ltd. Method of an apparatus for magneto-optically recording information by changing the position or shape or controlling the diameter of reversed domains

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
竹中裕、「光学の基礎知識28」、菱光技報、第25巻、291号(昭和63年4月1日、株式会社菱光社)、第2〜5ページ

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