JP3326645B2 - 検出ヘッド浮上量測定装置および測定方法 - Google Patents

検出ヘッド浮上量測定装置および測定方法

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JP3326645B2 JP32328993A JP32328993A JP3326645B2 JP 3326645 B2 JP3326645 B2 JP 3326645B2 JP 32328993 A JP32328993 A JP 32328993A JP 32328993 A JP32328993 A JP 32328993A JP 3326645 B2 JP3326645 B2 JP 3326645B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報記録媒体に対する
検出ヘッドの浮上量を測定する装置および方法に関し、
特に磁気ディスク装置の製造工程においてガラスディス
クと磁気ヘッドとの間隔を光の干渉に基づいて測定する
装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ヘッドの浮上量、すなわち磁気ヘッ
ドとディスクとの間隔を測定する従来の装置では、ディ
スクに光を照射し、磁気ヘッド面(ディスクと対向する
面)とディスク下面(磁気ヘッドと対向する面)との干
渉を観測することによって磁気ヘッドの浮上量を測定し
ている。
【0003】一般に、磁気ヘッド面とディスク下面との
間隔は微小であり、この微小な間隔を測定するためには
この2つの面の間でのみ干渉が観測されることが重要で
ある。すなわち、磁気ヘッド面またはディスク下面と他
の面(たとえばディスク上面)との干渉あるいは他の2
つの面の間の干渉が観測されると、これが干渉縞に対す
るノイズとなって測定精度が低下する。特に、ディスク
下面とディスク上面との間に干渉が起こることが多かっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
磁気ヘッド浮上量測定装置では、磁気ヘッド面とディス
ク下面との干渉に加えて、ディスク上面とディスク下面
との干渉が起こる。この結果、得られた干渉縞波形には
ノイズが混入し、測定精度が大きく損なわれるという不
都合があった。本発明は、前述の課題に鑑みてなされた
ものであり、ディスク上面とディスク下面との干渉を回
避して、検出ヘッドの浮上量を精度良く測定することが
できる装置および測定方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、光の干渉に基づいて情報記録媒
体と検出ヘッドとの間隔を測定する装置において、光源
と、該光源の出力光束コヒーレンスを低減するためのコ
ヒーレンス低減手段と、該コヒーレンス低減手段を介し
て空間的にインコヒーレントになった光束を集光させる
ための集光手段と、前記情報記録媒体の前記検出ヘッド
に対向する面および前記検出ヘッドの前記情報記録媒体
に対向する面からの反射光を受光するための受光手段
と、該受光手段が出力する干渉縞に基づいて前記情報記
録媒体と前記検出ヘッドとの間隔を求めるための処理手
段とを備え、前記情報記録媒体の対向面への入射光の最
大入射角をθとし、前記情報記録媒体の両面間隔をLと
し、前記入射光の波長をλとし、前記情報記録媒体の前
記波長に対する屈折率をnとしたとき、 sinθ>{λ/(n・L)} 1/2 の条件を満足する ことを特徴とする測定装置を提供す
る。
【0006】本発明の好ましい態様によれば、前記光源
はレーザ光源であり、前記コヒーレンス低減手段は前記
レーザ光源の出力光束を拡大するための光束拡大手段
と、所定速度で回転する拡散板とを備えている。
【0007】また、本発明によれば、光の干渉に基づい
て情報記録媒体と検出ヘッドとの間隔を測定する方法に
おいて、光源が出力した光束のコヒーレンスを低減して
空間的にインコヒーレントな光束に形成するための工程
と、前記インコヒーレントな光束を集光させるための工
程と、前記情報記録媒体の前記検出ヘッドに対向する面
および前記検出ヘッドの前記情報記録媒体に対向する面
からの反射光を受光するための工程と、前記受光反射光
において観測される干渉縞波形に基づいて前記情報記録
媒体と前記検出ヘッドとの間隔を求めるための工程とを
備え、前記情報記録媒体の対向面への入射光の最大入射
角をθとし、前記情報記録媒体の両面間隔をLとし、前
記入射光の波長をλとし、前記情報記録媒体の前記波長
に対する屈折率をnとしたとき、 sinθ > 〔λ/(n・L)〕1/2 の条件を満足することを特徴とする測定方法を提供す
る。なお、本発明でいう入射光の波長λは、真空中にお
ける入射光の波長を指す。
【0008】
【作用】ディスク下面とディスク上面との不要な干渉縞
を除去するには、光源の空間コヒーレンスを低減しなけ
ればならない。また、ディスク下面に集光する光束の最
大入射角を所定の値以上にする必要がある。すなわち、
集光NAを所定値以上にする必要がある。以下、所望の
集光NAについて説明する。
【0009】図3は、ディスク下面とディスク上面との
干渉を説明する図であって、光束の集光NAおよびディ
スク両面間の光路差を示している。図3において、2つ
の光線1および2が示されている。光線1は図中実線で
示すようにディスク面に対して垂直に入射する光線であ
り、光線2は図中破線で示すようにディスク面に対して
斜めに入射する光線である。光線1に対するディスク上
面7aの点Oでの反射光とディスク下面7bの点O′で
の反射光との光路差はΔL1である。また、光線2に対
するディスク上面7aの点Oでの反射光とディスク下面
7bの点O′での反射光との光路差はΔL2である。
【0010】ディスク下面7bとディスク上面7aとの
干渉が観測されないようにするには、光線2に対する光
路差ΔL2と光線1に対する光路差ΔL1との差すなわ
ちΔL2−ΔL1を照射光の波長λより大きくする必要
がある。ΔL2−ΔL1を波長λより大きくすることに
より、光線1の入射角と光線2の入射角との間の任意の
入射角を有する光線がそれぞれ様々な干渉状態をとり、
各光線に対する干渉は互いに相殺され全体として干渉が
実質的に観測されなくなる。
【0011】照明光の波長λに対するディスクの屈折率
をnとし、ディスク両面間隔(厚さ)をLとし、ディス
ク下面7bへの入射角をθとすると、ΔL2−ΔL1は
次の式(1)で表される。 ΔL2−ΔL1=2・n・L・(1−cosθ) (1) したがって、ΔL2−ΔL1を波長λより大きくするこ
とは、次の条件式(2)を満足することである。 2・n・L・(1−cosθ) > λ (2)
【0012】cosθをテイラー展開して、上記条件式
(2)を次の条件式(3)のように表すこともできる。 sinθ > 〔λ/(n・L)〕1/2 (3) 条件式(3)の条件を満足すれば、ディスク上面7aで
の反射光とディスク下面7bでの反射光とは干渉縞を作
らないことになる。ちなみに、ディスク下面7bと磁気
ヘッド面(不図示)との干渉が観測されるための条件
は、ディスク下面7bと磁気ヘッド面との間隔をdとす
ると、次の条件式(4)で表される。 sinθ′ < (λ/d)1/2 (4)
【0013】
【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の実施例にかかる測定装置の構成
を概略的に示す図である。図1に示すように、本実施例
の装置は、レーザ光源1を備えている。レーザ光源1か
ら射出した光は、凹レンズ2を介して拡散され、回転拡
散板3に入射する。拡散板3は所定速度で回転し、それ
自体による透過率むらを低減する。回転拡散板3の所定
回転速度は、後述する検出器のシャッター速度に依存す
る。検出器のシャッター速度とは、検出器がたとえばC
CDで構成されている場合には、CCDからの出力信号
の読み出し速度のことを指す。
【0014】拡散板3を透過した光は、偏光ビームスプ
リッター4を通過した後、結像レンズ5およびλ/4板
6を介してディスク7の下面に集光されるようになって
いる。ディスク7の下面および磁気ヘッド面(不図示)
での反射光は、λ/4板6および結像レンズ5を介し偏
光ビームスプリッター4で反射される。偏光ビームスプ
リッター4で反射された光は、ズーム光学系8および結
像光学系9を介して検出器10に入射する。ズーム光学
系8は、観測範囲を可変にするためのものである。な
お、反射光が光路の途中で結像する場合には、その中間
結像位置に視野絞りを配置して不要な光線を遮蔽するこ
とにより、ノイズを低減するのが好ましい。
【0015】図2は、回転拡散板上の光束の大きさとデ
ィスクに入射する光束の集光NAとの関係を示す図であ
る。図1および図2を参照して、本実施例の測定装置の
動作について説明する。光源1から射出したレーザ光
は、凹レンズ2により拡散され、回転拡散板3に入射す
る。図2に示すように、回転拡散板3上では拡大された
光束は直径φを有する。
【0016】回転拡散板3を透過した光束は、偏光ビー
ムスプリッター4を通過し、結像レンズ5によって集光
される。結像レンズ5によって集光された光束は、λ/
4板6を介して円偏光に変換され、ディスク7の下面7
bに結合する。このように、結像レンズ5とディスク7
との間にλ/4板6を設けることにより、結像レンズ5
内の反射による不要光は偏光ビームスプリッター4を透
過して光源側に戻るようになっている。すなわち、不要
光が偏光ビームスプリッター4で反射され検出器10に
入射してノイズを形成しないようになっている。
【0017】ディスク7の下面7bおよび磁気ヘッド面
での反射光は、再び同じ光路を通りλ/4板6を介して
再び直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッター4で
反射され、検出器10側に導かれる。偏光ビームスプリ
ッター4で偏向された反射光は、ズーム光学系8および
結像光学系9を介して検出器10で受光される。こうし
て、検出器10で観測された干渉縞に基づいて、ディス
ク7の下面7bと磁気ヘッド面との間隔を求めることが
できる。
【0018】なお、光束の直径をφとし、結像レンズ5
の焦点距離をfとすると、次の式(5)の関係が成立す
る。 sinθ=(φ/2)/(n・f) (5) したがって、ディスク7の上面7とディスク7の下面7
aとの間で不要な干渉が観測されないための条件式
(3)を、上記式(5)の関係を用いて、次の条件式
(6)のように表すことができる。 φ > 2・f〔(n・λ)/L〕1/2 (6)
【0019】したがって、たとえば、f=100mm、
λ=0.633μm、L=5mm、n=1.5とする
と、光束の直径φは次の条件式(7)を満たす必要があ
る。 φ > 2.76mm (7) また、ディスク下面7bと磁気ヘッド面(不図示)との
干渉が観測されるための条件式(4)を、光束の直径
φ、結像レンズの焦点距離fおよび磁気ヘッドの浮上量
dを用いて、次の条件式(8)で表すこともできる。 φ < 2・f・(λ/d)1/2 (8)
【0020】なお、偏光ビームスプリッターの透過面
を、光路に対して傾けることにより偏光ビームスプリッ
ター内の反射によるノイズを低減することができる。ま
た、本発明の適用は、上述の実施例の光学系に限定され
るわけではない。特に、結像レンズの位置およびその結
像位置については本実施例に限定されない。すなわち、
本実施例において結像レンズをディスクと回転拡散板と
の間の光路中の任意の位置に配置することができる。ま
た、光束の集光位置は、ディスク下面でなくても本発明
の作用効果を奏することは明らかである。さらに、上述
の実施例では磁気ディスク装置を対象として本発明を説
明したが、他の情報記録媒体に対する検出ヘッドの浮上
量についても本発明を適用することができる。
【0021】また、拡散板を回転させない場合において
も、空間的にインコヒーレントな光源を近似的に得ると
とができ、ノイズ低減の効果を得ることができる。な
お、さらのノイズを低減させ、照明むらを少なくするに
は、拡散板を回転させることが望ましい。なお、上記実
施例に示すレーザ光源と拡散板との代わりに、たとえば
白熱光源のような空間的にインコヒーレントな光源と光
源からの光の波長幅を狭帯化させる干渉フィルターとを
適用してもよい。このときにも、ノイズの少ない状態の
もとで間隔測定を行うことができる。
【0022】
【効果】以上説明したように、本発明では、照明光のデ
ィスクへの最大入射角を所定値以上にすることによっ
て、ディスク上面とディスク下面との干渉が観測されな
い。したがって、検出ヘッドの浮上量を精度良く測定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる測定装置の構成を概略
的に示す図である。
【図2】回転拡散板上の光束の大きさとディスクに入射
する光束の集光NAとの関係を示す図である。
【図3】ディスク下面とディスク上面との干渉を説明す
る図であって、光束の集光NAおよびディスク両面間の
光路差を示している。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 凹レンズ 3 回転拡散板 4 偏光ビームスプリッター 5 結像レンズ 6 λ/4板 7 ディスク 8 ズーム光学系 9 結像光学系 10 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/14 G11B 5/455

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光の干渉に基づいて情報記録媒体と検出
    ヘッドとの間隔を測定する装置において、 光源と、該光源の出力光束コヒーレンスを低減するため
    のコヒーレンス低減手段と、該コヒーレンス低減手段を
    介して空間的にインコヒーレントになった光束を集光さ
    せるための集光手段と、前記情報記録媒体の前記検出ヘ
    ッドに対向する面および前記検出ヘッドの前記情報記録
    媒体に対向する面からの反射光を受光するための受光手
    段と、該受光手段が出力する干渉縞に基づいて前記情報
    記録媒体と前記検出ヘッドとの間隔を求めるための処理
    手段とを備え、前記情報記録媒体の対向面への入射光の最大入射角をθ
    とし、前記情報記録媒体の両面間隔をLとし、前記入射
    光の波長をλとし、前記情報記録媒体の前記波長に対す
    る屈折率をnとしたとき、 sinθ>{λ/(n・L)} 1/2 の条件を満足する ことを特徴とする測定装置。
  2. 【請求項2】 前記光源はレーザ光源であり、前記コヒ
    ーレンス低減手段は前記レーザ光源の出力光束を拡大す
    るための光束拡大手段と、所定速度で回転する拡散板と
    を備えていることを特徴とする請求項1に記載の測定装
    置。
  3. 【請求項3】 光の干渉に基づいて情報記録媒体と検出
    ヘッドとの間隔を測定する方法において、 光源が出力した光束のコヒーレンスを低減して空間的に
    インコヒーレントな光束に形成するための工程と、 前記インコヒーレントな光束を集光させるための工程
    と、 前記情報記録媒体の前記検出ヘッドに対向する面および
    前記検出ヘッドの前記情報記録媒体に対向する面からの
    反射光を受光するための工程と、 前記受光反射光において観測される干渉縞波形に基づい
    て前記情報記録媒体と前記検出ヘッドとの間隔を求める
    ための工程とを備え、 前記情報記録媒体の対向面への入射光の最大入射角をθ
    とし、前記情報記録媒体の両面間隔をLとし、前記入射
    光の波長をλとし、前記情報記録媒体の前記波長に対す
    る屈折率をnとしたとき、 sinθ>{λ/(n・L)} 1/2 の条件を満足することを特徴とする測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7403328B2 (ja) * 2020-01-22 2023-12-22 株式会社トプコン 測量装置
JP2023182157A (ja) * 2022-06-14 2023-12-26 株式会社日立ハイテク 形状計測装置、及び形状計測方法

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