JPS5979802A - 隙間の動的変化の測定装置 - Google Patents

隙間の動的変化の測定装置

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JPS5979802A
JPS5979802A JP18903282A JP18903282A JPS5979802A JP S5979802 A JPS5979802 A JP S5979802A JP 18903282 A JP18903282 A JP 18903282A JP 18903282 A JP18903282 A JP 18903282A JP S5979802 A JPS5979802 A JP S5979802A
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signal
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JP18903282A
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Sadao Mori
貞雄 森
Toshio Akatsu
赤津 利雄
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11B21/00Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/16Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads
    • G11B21/20Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads while the head is in operative position but stationary or permitting minor movements to follow irregularities in surface of record carrier
    • G11B21/21Supporting the heads; Supporting the sockets for plug-in heads while the head is in operative position but stationary or permitting minor movements to follow irregularities in surface of record carrier with provision for maintaining desired spacing of head from record carrier, e.g. fluid-dynamic spacing, slider
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B33/00Constructional parts, details or accessories not provided for in the other groups of this subclass
    • G11B33/10Indicating arrangements; Warning arrangements

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は2つの部材間、例えば磁気ディスク装置のディ
スクとヘッド間の隙間の動的変化を光学的に測定する装
置に関するものである。
〔従来技術〕
従来の光干渉を利用した微小隙間の測定方法の原理を用
いて、磁気ディスク装置のディスクとヘッド間の微小隙
間を測定する場合を第1図について説明する。
第1図において、1は波長λの直線偏光されたレーザビ
ームを発するレーザ発振器、2はそのレーザ光(入射光
)Boの振動面を調節する↓波長板、3は入射光Boを
透過光と反射光に分割するビームスプリッタ、4は入射
光を、その振動面の方向に応じて、透過光と反射光に分
ける偏光ビームスプリッタ、5〜7は1波長板、8,9
は鏡面10.11を変位させて光路長を調節する調節器
、例えば電わい素子で、一方の電わい素子8は検出され
る干渉光強度に応じて鏡面10を変位させることによシ
、フィードバック制御用として使用され、他方の電わい
素子9は鏡面11を後述する高周波発振器からの出力信
号で変位させる搬送波用として使用される。12は偏光
板、13は干渉光をその強度に比例した電気信号に変換
する光検出器である。
14.15は対設された被測定物、すなわち不透明な実
物ディスクおよび実物ヘッドで、とのへラド15には、
その中心部に小孔15aが設けられ、かつディスク14
と対向する面に前記1波長板7が取付けられている。1
6は前記電わい素子8.9のフィードバック制御系で、
この制御系16は高周波発振器17、増幅器18〜20
、バントハスフィルタ21、バンドパスフィルタ21の
出力信号を高周波発振器17の出力電圧を参照信号とし
て同期検波する同期検波回路22およびローパスフィル
タ23Vcよシ構成されている。
上記の測定装置では、レーザ発振器1から発振された光
BOは1波長板2を透過し、ビームスプリッタ3で反射
された後、ヘッド15の小孔15aから1波長板7に入
射する。この入射光Boの一部は1波長板7の表面で反
射し、残部は1波長板4              
            47を通過した後、ディスク
14の表面で反射し再び1波長板7に入射する。以降は
前者の光’c B 1、後者の光をB2と呼ぶことにす
る。
前者の光Blの振動面は紙面に対して垂直であるので、
光B1は偏光ビームスプリンタ4で反射され、ついで1
波長板5を透過した後に鏡面10で反射され、再び1波
長板5を経て偏光ビームスプリンタ4に入射する。この
入射光B1は1波長板5を一往復し、その振動面が紙面
に対して平行となっているから、偏光ビームスプリッタ
4を透過して偏光板12に入射する。
一方、後者の光B2の振動面は紙面に対して平行である
ので、光B2は偏光ビームスプリッタ41 を透過し、ついで−波長板6、鏡面11.1波長板6お
よび偏光ビームスプリッタ4を経て偏光板12に入射す
る。このように偏光板12に入射した2つの光Bl、B
11は、振動面の方向が90度異なっているから干渉し
ないが、偏光板12により透過軸方向の成分だけを透過
させると干渉を生する。
この干渉光の強度は、干渉する2つの光Bl 。
B2の光路差に関連するが、鏡面10.11を偏光ビー
ムスプリンタ4から等距離の位置に配置しておけば、前
記光路差は被測定量であるヘッド15に取付けた1波長
板7とディスク14との間の隙間の2倍となる。この隙
間に応じた干渉光の強度は光検出器13で電気信号に交
換され、ついで増幅器19およびバンドパスフィルタ2
1を経て同期検波回路22に入力する。この入力した電
気信号は同期検波回路22において、電わい素子9に印
加された高周波発振器17の出力電圧を参照信号として
同期検波された後、ローパスフィルタ23および増幅器
20を経て電わい素子8にフィードバックされる。
この場合、前記隙間の変化によシ光路差が変化しても、
その変化分に相当するだけ鏡面10も変位し1光学系全
体としての光路差が常に一定になるように装置は動作す
る。したがって電わい素子8に印加する電圧と鏡面10
の変位量の関係を予め校正しておけば、電わい素子8の
印加電圧から隙間の変化量を測定できる。
ところが、一般に電わい素子の印加電圧と、その変位量
はヒステリシスのため1対1に対応しないので、電わい
素子の変位量を印加電圧から間接的に求めている。この
ためヒステリシスによる誤差によシ測定精度が低下し、
まだ電わい素子の変位量が増加するに伴って、前記誤差
も増加するので、精度を高めるには測定範囲を狭くする
ことを必要とする欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記にかんがみフィードバック用素子に存在す
るヒステリシスに基因する測定誤差を排除し、2つの部
材間の微小隙間の動的変化を高精度に、かつ広範囲に測
定する装置を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために、2つの部材からの
反射光の光路長差を調節する電わい素子に、前記部材間
の隙間の変化に対応する信号で変調した高周波電圧を印
加し、その振幅を変化させて光路長差を制御することに
ょシ、前記型わい素子のヒステリシスの影響を除いて、
前記部材間の隙間の変化を高精度で測定することができ
るようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図面について説明する。
第2図および第4図に示す符号のうち、第1図と同一符
号は同一または該当する部分を示すものとする。
第2図において、24は周波数てい倍回路で、搬送波用
高周波発振器17の出力信号の2倍の周波数の信号を発
生する。25は周波数てい倍回路24の出力信号をロー
パスフィルタ23の出力信号で振幅変調する変調回路、
26は周波数てい倍回路24の出力信号に同期して、バ
ンドパスフィルタ21の出力信号をサンプリングするサ
ンプリング回路である。これらの機器24〜26は高周
波発振器17、増幅器18〜20、バンドパスフィルタ
21、同期検波回路22およびローパスフィルタ23と
共にフィードバック制御系16Aを構成している。その
他の構成は第1図に示す従来例と同一であるから説明を
省略する。
次に上記のような構成からなる本実施例の作用について
説明する。
レーザ発振器1から発振された光Boは第1図の従来例
と同様な光路を経て偏光板12を通過して干渉を起すが
、この干渉光の強度はディスク14の表面とヘッド15
に取付けた1波長板7の表面との間の隙間に関連してい
る。その干渉光を光検出器13によシミ気信号に変換し
、ついで増幅器19を介して増幅した後にバンドパスフ
ィルタ21に入力される。このバンドパスフィルタ21
からの出力信号は、周波数てい倍回路24の出力信号で
タイミングをとって、サンプリング回路26により搬送
波周波数の2倍の周期でサンプリングされる。このサン
プリング回路26の出力信号は、電匂い素子9に印加さ
れた高周波電圧を参照信号として同期検波回路22で同
期検波されり後、ローパスフィルタ23に入力してスペ
ーシング変化に対応する信号(以下スペーシング信号と
称す)となシ、このスペーシング信号は変調回路25の
変調波の入力端子25aに入力する。
一方、搬送波用高周波発振器17の出力信号は、周波数
てい倍回路24に入力し、ここで搬送波の2倍の周波数
の信号(以下第2搬送波信号と称す)が発生し、この第
2搬送波信号は変調回路25の被変調波の入力端子25
bに入力する。そして、その変調回路25から出力され
る出力信号は、上記第2搬送波信号がスペーシング信号
で変調されたものである。なお上記周波てい倍回路24
の出力の一部は、サンプリング回路26に入力してタイ
ミング用として使用される。
第3図は電わい素子に高周波電圧を印加したときの印加
電圧Eと、その電わい素子の変位量Xとの関係を示した
ものである。すなわち電わい素子のヒステリシス特性の
ため、印加電圧と変位量との関係は1対1に対応しない
。例えば印加高周波電圧の振幅がElのときには、Al
−+Bl→C1→D1→A1のループを画くが、振幅が
E2+E3のときには、A2→B2→C2→D2→A2
およびA3→B3→C3→D3→A3のループをそれぞ
れ画く。これ上り印加電圧Eが極太値であるときの電わ
い素子の変位に注目すると、印加電圧Eおよび電わい素
子の変位’fxxは第31図の破線で示すように1対1
に対応することが判る。
したがって、変調回路25の出力を増幅して電わい素子
8に印加し、電わい素子8の印加電圧が極大値である時
刻とサンプリングの時刻を一致させれば、サンプリング
の時刻ではスペーシング変化により発生する光路差を補
償するだけ鏡面10が変位する。そこで、予め電わい素
子8について第3図に示すように印加電圧と変位量の関
係を校正しておけば、印加電圧Eの極大値を測定するこ
とにより、スペーシングの変化を求めることができる。
本実施例では、印加電圧の最大値はローパスフィルタ2
3の出力電圧すなわちスペーシング信号に比例している
ので、このスペーシング信号全測定することによシ、デ
ィス?14とヘッド15との間の隙間の動的変化を測定
することができる。
第4図は本発明の他の実施例を示すもので、フィードバ
ック制御系16Bを、搬送波用高周波発振器17、増幅
器20、ローパスフィルタ23、変調回路25、サンプ
リング回路26および差動増幅器30によシ構成し、ま
た偏光ビームスプリン−4に偏光ビームスプリッタ27
を対設させると共に1 この偏光ビームスプリンタ27
に光検出器28,29を対設させ、との両光検出器28
゜29からの電気信号を前記差動増幅器30に入力する
ように構成した点が、第2図に示す実施例と異なシ、そ
の他の構成は同一であるから説明を省略する。
上記のような構成からなる本実施例では、偏光ビームス
プリッタ27によシ、ヘッド15に取付けた÷波長板7
からの反射光B1およびディスク14からの反射光B、
は、その一部が透過および反射されて、互いに明暗が逆
の干渉波を発生する。
これらの干渉波は光検出器28.29で電気信号に変換
された後、差動増幅器30で増幅されて干渉信号の直流
分は除去される。
°上記差動増幅器30の出力信号は搬送波用発振器17
の出力信号でタイミングをとって、サンプリング回路2
6によプリンプリングされた後、ローパスフィルタ23
を経て変調回路25に印加され、前記搬送用発振器17
の出力信号を振幅変調する。前記変調回路25の出力信
号を増幅して電わい素子8に印加すれば、ディスク14
とヘッド15の間の隙間の動的変化を、前記実施例(第
2図)と同様にローパスフィルタ23の出力電圧から求
めることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、2つの部材からの
反射光の光路長差を調節する電わい素子に、前記部材間
の隙間の変化に対応する信号で変調した高周波電圧を印
加し、その振幅を変化させて光路長差を制御するとと如
よシ、前記電わい素子のヒステリシスに基因する測定誤
差を排除し、測定精度の向上および測定範囲の拡大をは
かることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の隙間の動的変化測定装置の系統図、第2
図および第4図は本発明に係わる隙間の動的変化の測定
装置の一実施例を示す系統図、第3図は同実施例の電わ
□い素子の印加電圧と変位量の関係を示す図である。 1・・・レーザ発振器、4.27・・・偏光ビームスプ
リッタ、i3.28.29・・・光検出器ミ 14・・
・ディスク、15・・・ヘッド、16A、16B・・・
制御系、17・・・搬送波用高周波発振器、18〜2o
・・・増幅器、21・・・バンドパスフィルタ、22・
・・同期検波回路、23・・・ローパスフィルタ、24
・・・周波数てい倍回路、25・・・変調回路、26・
・・サンプリング回路、30・・・差動増幅器。 ’51’il  目 第 2 図 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 コヒーレントな光を発する光源と、その光を2つ
    の部材に照射し、これらの部材からの反の検出信号によ
    シ制御信号を発生する制御系と、前記反射光の間の光路
    長差を調節する素子からなシ、前記部材間の隙間の光路
    長差を前記素子によシ補償し、光学系全体の光路長差を
    常に一定に保ち、前記素子に加えた制御信号の大きさを
    測定することによシ、前記部材間の隙間の動的変化を測
    定する測定装置において、前記制御系の制御信号は、高
    周波信号を前記隙間の動的変化に関係する信号により振
    幅変調したものを用いることを特徴とする隙間の動的変
    化の測定装置。 2、前記制御系は、搬送波用高周波発振器、増幅器、バ
    ンドパスフィルタ、同期検波回路、ローパスフィルタ、
    周波数てい倍回路、変調回路およびサンプリング回路か
    らなることを特徴とするし←1枠寮古≠キ特許請求の範
    囲第1項記載の隙間の動的変化の測定装置。 3、前記制御系は、搬送波用高周波発振器、増。 幅器、ローパスフィルタ、変調回路、サンプリング回路
    および差動増幅器からなることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の隙間の動的変化の測定装置。
JP18903282A 1982-10-29 1982-10-29 隙間の動的変化の測定装置 Pending JPS5979802A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969514A (zh) * 2014-05-15 2014-08-06 黑龙江大学 线性调频双光束激光外差测量电致伸缩系数的装置及其方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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