JPS60123704A - 光学干渉計システムとその使用方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、互にきわめて接近した、平面の試験表面と
平面の参照表面との間の絶対距離を、干渉法によって測
定するための装置と方法に関する。

さらに詳しくは、この発明は、前記絶対距離を高速かつ
正確にがす足し、しかも、試験中の表面に対して物理的
な接触を全く必要としない装置に門する０ 〔従来技術〕 干渉計は、距離や、試験表面の地勢を測定するために、
一般的に知られている。たとえは、シー。

ザノニ（Ｃ，Ｚａｎｏｎｉ）著の「インターフェロメト
リー（工ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）　Ｊ　、ザオプ
テイカμ　インダストリーアンドシステムズバーチャシ
ングデイＬ／り）　ｙ−（Ｔｈｅ　０ｐｔｉｃａｌ　工
ｎ−ａｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｓ３ｒＳｔｅｍｓ　Ｐｕｒ
ｃｈａｓ′ＬｎｇＪ）ｌｒｆ’３（３ｔＯＩ７　）　、
第２巻、　（［４−ｓｏ）　〜（Ｅ−８２）頁（１，９
８３年）に見られる。干渉沖ｊ定法は、結論的にいえは
、位相のｆ］す定に依存するものである。伝れ的な干渉
ｊ１す定法において、位相の測定は、縞模独の幾何学に
白米している。位相測定干渉法は、位相を全体にわたっ
て変化させて一致する強Ｒ変化をｊｊｌｌｌ定すること
によって、干渉模様の各点における位相を作認する。位
相は、詳しく知られている方法を用いて、ｊｌＪ定され
る強庇に誤差を入れないように、２πまで変えられなけ
れしｉ：ならない０たとえは、ジー、エイテ、プμｍニ
ング（（）、Ｈ。

］Ｊｒｕｎｉｎｇ　）他著の「デジタルウニイブフロン
トメジャーリング　インターフェロメータ　フォアデス
デインダメグテイ力ルザーフエシス　アンドレンジズ　
（Ｄ：Ｌｇｉ’ｊａＪ−ＷａｖｅｆｒＯｎｔ；　ＭｅＤ
、８ｕ：ｒ’ｎ１ｐｒｎｔｅｒｒｅｍｅしｏｒ　ｆｏｒ
　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｏｐｔ：ＬＣａ土　５ｌｕｒ　ｉ’
Ｄ−−ｃｅ　ａｎｄ　Ｌｅｎｓｅｓ　）　Ｊ　ｖ　７プ
ライドオプテイクス（Ａｐｐｌｊ−ｅｄ　０ｐｔｉｃｓ
　）　、　Ｎ５１３巻、２６９３〜２°１０３貝（１９
７４年）や１９７２年９月２６日発行のギヤラフｙ　（
Ｇａ１ｌａＪ１ｅｒ　）他の米国特許第３，６９４，０
８８号、１９８０年９月３０日発行のエヌ、パラスプフ
マニアン（Ｎ　、　ＢａｌａＳｕｂｒａｍａｎｉ、ａｎ
　）の米国ｇ訂第４．２２５，２４０号、エム、シャー
ハムＣＭ、　、Ｓ　ｃ）１ａＪコ、ａｍ　）著の「グリ
シジョンオデテイカμウエイグフロント　メジャーメン
ト（Ｆｒｅｅ：ｉ、ｓ：ｉ、ｏｎ　０ｐｔｉＣＤ、、］
−ＷａＶＧ−ｆｒｏｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　）
　Ｊ　、第３０６春、１８３〜１９１頁（１９８１年）
、そしてエイチ、ゼット、シー　、　（Ｈ，Ｚ、　ｎｕ
）著の［ポヲリゼーンヨンヘテログインイツタフエロメ
トリーユージングア　シンプルローティティングアナラ
イザー（Ｆａｌｎ、ｒｉ　−ｚａｂｘｏｎ　ｈａｔｅｒ
ｏｄｙｎｅ　１１１’＊ｅｒｆｅｒＯｍｅｔｒ７　ｕｓ
ｊ−１：ｌ／）；　１１゜ｓｒＬｍｐｌｅ　ｒｏｔａｅ
ｉ、ｎｇ　ａｎａｌｙＺｅｒ　）、　１：セオリ　アン
ド　エラー　アナリシス（Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｅｒ
工゛Ｏ，１′’　ｒｌａｌＬ’Ｌ　−１ｙｓｊ−ｓ　）
　Ｊ　、アブワイドオプテイクス（Ａ　Ｌ）１）１．　
、’Ｌ　ｅ　ｄｏｐｔｉ、ｃｓ）、第２２巻、　２０５
２〜２０５６頁（１９８３年）などに見られる。

先行技術の位相測定干渉針において、位相ｔよ、次の手
段の一つを用いて、既知ハだけの変化全うける０（１）
圧Ｉｔ゛変換装置をｌｉｉえた干渉計の光学的要素をイ
ブ、２誠１的に動かすこと、（２）干渉計内部の位相遮
光板に回転させること、（３）干渉計に音’＋Ｖｉ・−
光学的、冗子−光学的又昧それに？１する手段を用いる
こと、（４）たとえ（」：、１９８２年４月２０日発行
の７−Ａ／、　Ｓ／　−、ム−７（Ｒ，Ｃ，ｔＡＯＯｒ
ｅ）　＋７）米国特許第４，３２５．６３　’ｉ’号に
見られるような投射角を変化させること。

この出願の譲受人に黙淀された、私の同時系へ１）米ｍ
出願ＫＳ５１５３９３号の［インターフェロ、メトリッ
ク　ウエイズフロント　メジャーメント（工ｎｔｅｒ−
ｆｅｒｏｍｅｔｒｊ−ｃ　Ｗａｖａｆｒｏｎｔ　Ｍｅａ
ｓｕ、ｒｅｍｅｎｔ　）　Ｊにおいて、改良され比位相
調整装置と方法が開示されている。しかしながら、それ
は、等光路干渉計にも、ダイオードレーザの光学的長さ
に等しいがそれより短かい空洞長さの干渉計にも、使用
することができない。先行技術の、縞侯様および位相を
測定する干渉計は、多くの用途に対して有几であるが、
それらは、あるいくつかの測定に対しては使用できない
。たとえば、コンピュータの大量記憶システムの製造工
業において、磁気ヘッド装置の性能を確認するために、
高速回転するディスク上の磁気ヘッドの飛行高さを測定
することが、請求される。その飛行高さは、エヤーベア
リング表面とも呼ばれる磁気ヘッド装置のレールと回転
ディスクとの間の距離であｐ、１９７４年１２月１７Ｕ
１発行のエム。エフ、ガーンエイ（Ｍ　、Ｆ、　Ｇａｒ
ｎｉｅｒ　）他の米国特許第３，８５５，６２５号に見
られる。その飛行高さは、ディスクの回転によって生じ
る気体力学的な効果に起因するものであｐ、ｏ、ｌがら
ｏ、２５マイクロメータまでの範囲におよぶものである
。飛行高さに加えて、レーμやその各部分の角の方向お
′二びその地勢を泪り定することが要望されているが、
これは、これらのパラメータが設計仕様に従っているか
Ｅうかを評価するためである。前述のパラメータを、迅
速に、自動的に、しかも最小限の作業で測定することが
望まれている。このような適用罠対応するためには、測
定する距離は、可視光線の２分の１波長よシもや＼小さ
いものであシ、しかも、その絶対距離を測定する必要が
ちる。

磁気ヘッド装置の飛行高さを測定するための、従来技術
の装置と方法には、（ａ）白色光干渉測定法によって形
成される色帯の目視評価、（’ｂ）複式波長干渉測定法
、さらに、（ｃ）静電容量式センサー、が含まれている
。従来の技術における光学技術は、高速回転ディスクを
使用する磁気ヘッドの飛行高さ’ｅ　ｉＹｉ！Ｉ定し、
そのディスクの一方の表面が干渉計の参照表面になって
いる。白色光干渉ｉｊｌ！Ｉ定法は、数多くの制限を受
ける０つまシ、第１に、飛行高さが光の半波長すなわち
０３マイクロメータ以下になると、制御８退された不明
シような（ｈ報しか入手されなくなる。第２に、大穴生
産検査用の自動処理に役立たない０典捜的な一製２．（
１１者は、１ケ月当り、２００．（＋　００　から５０
０．０（３０Ｔ、゛の磁気ヘッド装Ｎを生産する。同じ
ように、棋弐波長干渉Ｎｌｉ＋定法は、四柱な制限を受
ける０「、ＴＩ■、容ｉｔ式七ンザーの試みは、いくつ
かの仙究諮での試駆用としては適当であるが、静電容量
２（携器が、試験される磁気ヘッド装置に付加される必
要がある０生産試殺用として、これは、実用的ではない
し、また、価格的にも有用でない。さらに、すべての前
述の技術は、データの空間的なザンアリングを、十分に
提供するものではない。

従来技術の縞模様及び位相を測定する干渉計は、多くの
用途に有用であるが、互にきわめてＰ２近した、平面状
の試験表面と平面状の参照表面との閂の絶刺距離を測定
することはできない。

〔発明の目的〕

前述のように、この発明の主目的は、互にきわめて接近
した、平面状の試験表面と平面状の参照表面との間の絶
対用Ｉ！Ｉを測定する、改良され７を装置および方法を
提供することである。

この発明の他の一つの目的は、コンピュータの大穴記憶
システムに使用される磁気ヘッド装置の飛行高さを、高
精度に、自動的に、迅速に測定する装置および方法′ｌ
ｃ提供することである。

この発明の他の一つの目的は、干渉計の空洞の光学的要
素を機械的に調整する必要ｔ１を、除去する装置および
方法を提供することである。

この発明の他の一つの目的は、椙の明暗が、参照および
試験表面の反射を無視して、常に単−的に調整されるこ
とが可能な装置および方法を提供することでシ）る。

この発明の他の一つの目的は、位相液化が、干渉計の測
定回１−１の全体にわたって一様である装置外よび方法
を提供することである。

〔発明のｌ？ｆｆ成〕

この発明によって、私は、互にきわめて接近し−た、平
面状の試験表面と平面状の参照表面との間の絶対距（Ｓ
ｆｆを測定することができる光学干渉計を提供するが、
それは、最も好ましくはレーザーでちる、コヒ・−レン
トで、単波長の、直線偏光エネルギーのビーム発生源（
１）、前記ビームの直角の偏光成分の相対的な位相Ａ・
化を行う手段（２）、空間的にＦ光し、前記ビームの直
径を拡大する手段（３）、最も好ましくは、フィゾーの
干渉計における参照表面でちる透明の支持体の上にコー
ティング処理された表面偏光子であるが、前記の拡大さ
れたビームを、偏光成分の一つからなる参照波面と、そ
の他の偏光成分からなる測定波面とに２ｇする手段（４
）、最も好ましくは偏光子であるが、試験表面に相互に
作用した後、前記参照波面と前記測定波面との間の干渉
模様を形成する手段（５）、好ましくはノリラドステー
トアレーカメラであるが、２次元に配列されたアレー上
に、前記の位相の変化における少くとも１周７ｖＪにわ
たって前記干渉模様の輻射エネルギーを感光検知する手
段（６）、前記感光検知する手段の感光表面の上に試験
表面を映写する手段（７）、前記干渉籾種において感光
検知された前記輻射エネルギーを、試験表面と前記参照
表面との間の絶対距離に換算する手段（８）、から４１
に成される。

この発明は、コンピュータの大量記憶システムに使用さ
れる回転式磁気記録ディスク上の磁気ヘッド装置はのレ
ールの飛行高さを高速１１す定する方法であって、（１
）前記記録ディスクは透明のディスクによって置換えら
れ、その片側表面がフィゾー干渉針における参照表面と
して用いられる、（２）前記磁気ヘッド装置は、前記参
照表面に対応して設置される、（３）前記透明ディスク
は、前記記録ディスクが回転する同じ速度で回転し、前
記磁気ヘッド装置のレールは、実際の使用において想定
される飛行高さを想定して前記フィゾー干渉計の試験表
面になる、（４）コヒーレントで、単波長の、直線偏光
のエネルギーのビームが’Ｕｓ給される、（５）前ｌＩ
３ビームの直角方向の偏光成分の相対的な位相が変えら
れる、（６）前記ビームは空間的にＦ光されそしてその
直径が拡大される、（７）前記参照表面にコーティング
処理した表面偏光子を使用することが最も好ましいが、
前記の拡大されたビームは、偏光成分の一つからなる参
照波面と、その他の偏光成分からなる測定波面とに変換
される、（８）偏光子によることが最も好ましいが、前
記測定波面がＥ験波面と相互に作用すると、参照波面と
測定波面との間に干渉模様が形成される、（９）ノリラ
ドステートアレーカメラによるのが最も好ましいが、前
記干渉模様の輻射エネルギーは、２次元の配列点にわた
シ、前記の位相の変化における少くとも１周期の期間に
わたって、感光検知される、（］、ｏ）試験表面は語感
光検知手段の感光表面の　２上に映写される、（１１）
前記干渉模様における前Ｗ’Ｌの感光検知された輻射エ
ネルギーは、前記磁気ヘッド装置のレールと前記参照表
面との間の絶対距離に換算される、ことによってなされ
る測定方法を含む。

〔実施例〕

第」図は、この発明の一実施態様を概略的に示す。この
装置は、広い範囲の線源（ｒａｄｉａｔｉｏｎｓｏｕｒ
ｃｅｓ　）に対して適用されるが、次の記述には、光学
的測定システムに関連する一例をと＃）アげている。こ
こで用いられる言葉「輻射エネルギー」は、特に制限さ
れることなく、すべての周波数範囲の電磁エネルギーを
含むものである。光源（１０）、最も好ましくはレーザ
ー、は幅のせ“まい、はぼ平行なビーム（１２）に対し
て単波長で直線偏光のコヒーレントな光学エネルギーを
供給する。移相器（１４）は、ビーム（１２）の直角方
向の偏光成分の相対的な位相を変化させて、ビーム（１
６）ｆｃ発生する。その位置によって、移相器（１４）
は、次記のうちのいずれかであってよい。（ａ）かどの
立方体又は鏡が駆動されるＰＺＴ　（ａ　ＰＺＴ　ａｒ
：Ｌｖｅｎ　ｃｏｒ−ｎｅｒ　ｃｕｂｅ　ｏｒ　ｍ１ｒ
ｒｏｒ）　（たとえば、ビー、−（＋。

１−／ｌ／−７クヌ（Ｂ、Ｅ、　’ｒｒｕａｘ　）　（
Ｌｉｔ著）［ｌ／−サードブフーベロシメータ　フォア
　ベロシティ−アンドレングス　メジャーメンツオプム
ービングザ−７−Ｉ：　シス（Ｌａ５ｅｒ　ＤＯｐｐｌ
ｅｒ　’Ｖｅｌｏｃ：Ｌｍｅｔｅｒｆｏｒ　Ｖｅｌｏｃ
ｉｔｙ　ａ、ｎｄ　Ｌｅｎｇし、ｔｑ　ム４ｅＤ、５ｕ
ｒｅｌｎｅｎｊＳ　０ｆＨｏｖｉｎｒ；　５ｕｒｆａｃ
ｅＳ）　Ｊ　、刊行物のアブライドメプテイクス（Ａｐ
ｐｌｊ、ｅ（１０ｐ’ｔ、ｊ−Ｏ８）を参照）、（ｂ）
連れ又は不７ｊ３純の回転式半波位相遅延板〔たとえは
、ジー、イー、ザマーグレン（Ｇ、Ｅ、　Ｓｏｍｍａ、
ｒ−（１；ｒ（３ｒ１）　５、［アップ／ダウン　フリ
ケンシ　シフター　フォア　オプデイカルヘテログイン
インクフエロメトリ−（Ｕｐ　／　Ｄｏｗｎ　Ｆｒｅｑ
ｕ、ｏｎｃｙ　５Ｌ１１１’ｔｅｒｆｏｒ　０ｐｔｉ−
ｃａ］−ｉｌ、Ｇｔｃｉｒｏｃｌ、ｙｎｅ　Ｄｌｔｅｒ
：ｌ？ｅｒｏｍｏｔｒｙ’　）Ｊ　。

ジャーナ〃オプザオデテイカルンサエテイメグアメリカ
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｐｔ、ＬＣａ工５
ｏ−ｃｘｏｔ、ｙ　ｏｆＡｍｅｒｉ、ｃａ　、第６５巻
、９６０頁（１９７５年）を参照）ｔ（（３）音波−光
変換器（ａｏｏｕｓｊｏ　−ｏｐｔ、：Ｌｃ　ｍＯｄ、
ｕ土１）、ｔＯｒ８　）　（たとえば、エソ。ニー。

マージ−（Ｎ　、Ａ、　Ｒ，４ｒｔｓｓｉ、ｅ　）仙著
、「ハイハーフオマンス　リアル−タイムヘテロゲイン
　インタフェロメトリー（Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ　Ｒｅａｌ　−ＴｉｍｅＨｅｔｅｒｏｄｙｎｅ工
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）　Ｊ　、　７プライドオ
グテイクス（Ａｐｐｌｃｄ　０ｐｔｉｃｓ　）　、第１
８巻。

１７９７頁（１９’ｉ’９年）を参照〕又は（ｄ）回転
偏光器〔たとえば、ジー、イー、ザマーグレン（Ｅ：、
Ｇ。

ＳＯｍｒｌｌａｒｇ１’ｅｎ　）とビー。ジ舌イ、ザン
グソン（Ｂ。

Ｊ’、　’ｉ’ｈｏｍｐｓｏｎ　）共著の［リニア　フ
ェイズマイクロスコピー（’Ｌｉｎｅａｒ　ＰｈａＳｅ
　ＭｉＯｒＯ８ＣＯｐＪ’　）　Ｊ　７プツイドオプテ
イクス、第１２＠、　２１３０頁（１９７３年）を参照
〕。空間フィルタービーム拡散器（１８）は、ビーム（
１６）を、拡散する球面状の波面（２０）に転侯する。

空間フィルタービーム拡１１に器（１８）には、よく知
られているように、−組の内部のレンズシステムとその
レンズシステムの焦点に位置する小さな開口が用いられ
るが、これは、レーザの主出力ビームに付Ｆｉｆｉ　ｌ
、てしはしは見出さり。

る見せかけのビームと副産物を除去するためである。平
行用レンズ（２２）は、拡散波面（２ｏ）を、平面状波
面（２４）に転換する。平面状波面（２４）は、光学的
要素（５０）に、要素（５りの表面（５２）の乎直に対
して角匹θで入射する。光学的要素（５りは、波面（−
２６）を透過する材質でつくられている。表面（５２）
と（５４）は平面であシ、平行である。表面（５へ）は
、フィゾーの干渉計の空洞用の参照表面であシ、従って
、平面度の許容誤差が、望ましい測定許容誤差と矛盾し
ないようにつくられる必要がある。表面（５２）　ｋＡ
　熱反射コーティング処理されて、平面状波面（２４）
の大部分が要素（５０）中に屈折し、表面（５２）によ
って反射することがはとんどないようにしであることが
望ましい。光学的要素（５０）の表面（５４）は、コー
ティング処理されて表面偏光子になっている。表面偏光
子は、波面（２６）のＰ＠光成分を透過させ、波面（２
６）のＳ偏光成分を反射する。Ｐの符号は、入射波面と
、表面（５４）に対して垂直の波面とによって形成され
る平面における偏光成分を表示しているＯ８の符号は、
入射波面と、表面（５４）に対して垂直の波面とによっ
て形成される平面に垂直な偏光成分を表示している。こ
のように、表面（５４）は、フィゾーの干渉計用の参照
表面になる。表面（５４）は、波面（２６）ｔ−１Ｐ偏
光測定波面（２８）とＳ偏光参照波面（２７）に変排す
る。測定波面（２８）は、被試詮物体（６０）のべ験表
面（６２）によって反射されて波面（３０）　ｉ生じ、
波面（３０）鉱、表面（５４）で屈折して波ｉ？ｉ’ｊ
（３２）を生ずる。波面（２７）と（Ｓ２）は、要素（
５０）から波面（２９）と（３４）として、各々現われ
る。画像システム（３６）は、代置（４２）の感光表面
上に１．へ杓表面（６２）’に映写する。そしてこの操
作において波面（２９）と（３４）は、各々波面（３７
）と（３日）に転換される。波面（３７）と（３日）の
振幅は、各・ン、次のように与えられる。

ここで、得とＲｔは、各々、参照および試験表面の反射
率、ｋ＝（２π）／λ（λはビーム（１２）の波長）、
ｚｒ（Ｘ、ｙ）とＺｔ＜Ｘｌ”ｌ）は、各々の波面によ
って伝播される光路長、ωはビーム（１２）の角周波数
、ｔは時間、そしてφは２つの波面間の位相差である。

光路長、ｚｒ　（ｘｐ　Ｖ　）とｚｔ（Ｘ、ｙ）、はＺ
ｌ；（Ｘ　＋Ｖ　）　＝　ｚｒ（Ｘ、ｙ）　＋２ｄ（Ｘ
ｒＶ）　ＣＯ８θ　（３）によって関係づけられる。こ
＼で、α＜Ｘ＋７）は、表面（５４）と（６２）との間
の距離であシ、θは入射角である。位相差はさらに明白
に、 −−ｔｏ−〇’ｔ；　（４） のように書くことができる０こ＼で、−〇は、材料の性
質による一定のオフセラ１ｆｆｉで６９、υ′ｔは第２
（ａ）図に示すように、移相器（１４）によってもたら
される直線的な位相の変化である。

各々の波面、つまシ（３７）と（３８）は偏光子（４ｏ
）を通過して、与の偏光に関して角度αに方向づけられ
る０その透過波面は、このように、最終的に波面（３９
）と（４よ）になる同じ偏光に変換され、感光製置（４
２）の上に干渉根様を形成する。それらの結合した振幅
は Ｖ（ｘｙｙ；ｔ）＝Ｖｒｃｏｓα＋Ｖ’し５ｉ−ｎｒｅ
によって与えられる。角度αは各成分の振幅が等しくな
るように、つま＃）ＲｒＣＯ８α＝：九Ｓｌｎα＝Ｐと
ナルように、選ばれる。この角度は、 α−ｔａｎ　（（Ｒρ／（Ｒｔ））　（６）によって決
定される。これは単一性のある槁のコントラヌトを保証
するものである。装置（４２）の上に形成され、結果と
して生じる干渉横様の強度は、Ｉ（ｘ、ｙ；ｔ）＝　＋
ｖ（ｘ、ｙ；ｔ）　＋２＝２Ｒ２（１＋００８　（ｋ　
（Ｚ　ｔ−Ｚｒ　）十−月（７） によって与えられる。装置（４２）は、ＣＯＤ、　ｅｆ
Ｄ、ＭＯＳ又唸フォトダイオード感光素子のいずれかを
２次元に整列させたソリッドステートカメラとすること
が可能である。装Ｒ（４２）は、その代）に、一本のア
レー（ａｒｒａｙ）であって、干渉桃様か、アレー（ａ
ｒｒａｙ　）かのいずれかが、いくつかの用途のための
アレーの縦に対して直角方向に走査されＧもよい。

干渉計の表面（５４）と（６２）とが、適当な状ｆ１Ｍ
　Ｋ詞：ざされると、＋１整された千＃８ｉ４ヲ１は、
製置（４２）のト光表面の上に形成される。干渉計のＲ
’ｆｌについての詳細は、必要ならば、１９８０年５月
６日発行のドメンカリ（Ｄｏｍｅｎｃａｌｌｉ　）とハ
ンター（Ｈｕｎｔｅｒ　）の米１月４Ｖ許第４．，２０
１．４　’７３４ｙに開示されている。出力（７０）は
、光信号を、装置（４２）の画木列から電子プロセッサ
ー（７２）へ供給する。電子信号（）１）は、プロセッ
サー（７２）によって供給され、必要に応じて装＠（４
２）１ｃ制御する。第３Ｎの記述は、電子プロセッサー
（７２）の機能的な詳細を表わしている。電子プロセッ
サ−（７２）からの信号（）４）は、移相器駆動装置Ｆ
′ｔ（７Ｇ）に供給される。移相器胎動装置（７６）の
出力（７９）は移相器（１４）に供給される。

結果的に生ずる位相の変化は、笛２図に示されている。

距１”’Ｆ　ｄ　（Ｋｌｙ）は、第２（ａ）図のように
、調Ｂ’Ｍ　Ｊｖｔ間’ＩＩ’　（Ｔ＝（（２π）　／
ａ’）　）　（０間にＮ回、装Ｐｉ（４２）を走査する
ことによシ、見出される。時間１１７１隔Ｔ／Ｎの間、
各々の画素伐、椙僕様の強度１（ｘ、ｙ：ｔ）を石″１
分して、積分子ｉ　１３（０）、　Ｂ（１）、・・・Ｂ
（Ｎ−１）を算出する。一般的にＢ　（ｋ）は、 一２Ｒ２Ｔ〔（１／Ｎ）＋（１／１）（ｓｊｎ（πハ）
、ＩＱＯＢ（（（２πｋ）／Ｊ−Ω）〕（８） によって与えられる。ここで 【加（〔４πｄ（ｘ、ｙ）ｃｏｓ０〕／λ）十＄ｏ　で
ある。

Ｎ＝４とするとき、 Ｂ（０）、＝２Ｒ２Ｔ　（（１／４．）十−１ｉ（３０
ＣｔΩ〕２、　′°） 独立変数Ωのために、方程式（９）〜（１２）′（ｃ解
くことによって、 が与えられる。

距１（、（１は、この時 で与えられる。この方ｖ式の右辺のすべての数値は、−
６をのぞいて既知でおるか、もしくは測定される。この
定数は、参照表面の上に直接（ｄ＝Ｏ）、同一の材料の
試験表面を置き、ｌ３（０）からＢ（４）’を測定し、
そして、−〇のために方程式（１４）を解くことによっ
て、事前に決定することができる。上記に与えられた数
学的な関係は、第３図に示すようにマイクロプロセッサ
（８８）によって大行されるソフトウェアにおいて肌付
される。電子プロセラｙ（７２）の出力（７７）は、図
示したデジタルデスプレーもしくはプリンターのいずれ
かである出力手段（７日）に供給される。

第２図は、三つの位相調整波形を示している。

第２（ａ）図は、動的な位相測定法に用いる位相ｒ］塾
波形を示し、その位相の変化はＦＣ倶的で単門閂４々と
匁っている。第２（ｂ）図は、動的な位相−１り定法に
用いる位相調整波形を示し、その位イＨの変化は曲線的
で周ＰＪＩＰＡ数となっているＱ第２（Ｃ）口υ１、静
的な位相測定法に用いる位相調整波形を示しでいる。

第３図は、この発明の一ノミ施態様における、電子グロ
セツザ（７２）に用いられる回１４の１ＪＩＴＩ略のブ
ロック図を示している。

第３図において、装置（４２）の出力（７０）は、アナ
ログ・デジタ／ｌ／（Ａ／Ｄ）変換器（８０）に供給さ
れ、メモリー（８４）に蓄えられるデジタル信号（８２
）を供給する。マイクロプロセッサ−（８日）は、メモ
リー（８４）に蓄えられたデータを、デジタル信号（８
６）を介して受けとって処理するばかシではなく、測定
制御ユニツ）　（９２）と信号（９０）の授受を行ない
、さらに、たとえはデジタルディスプレー又はプリンタ
ーのいずれかであってもよい出力手段（７８）に対して
、出力信号（）７）を供給する。測定制御ユニツ）　（
９２）は、（ａ）移相器部ＦｉｉｌＲｆｆ　（７６）　
ヘノ波形信号（７４）、（１））　製置（４２）への計
時−（ｃｌｏｃｋ　）信号（マｌ）、そして（ｃ）Ａ／
Ｄ２℃換器（８０）への同期信号（９４）を供給する。

第４図は、磁気ヘッド装置の飛行高さく　ｆｌｙｉｎｇ
）１ｅ：ｉｇｈｔ　）の測定に用いる、この発明の−５
で施態様を、１ｆｆｉ略的に示している。第４（ａ）図
は部分側面図であり、第４（ｂ）図は部分概略平面図で
ある。

第４（り図において、グラスディスク（ｇｌａＳｓｃｌ
ｌｓｋ　）　（５０）　ＩＪ：、高１′ｌ？度の軸受け
（１ｏ６）上に塔１１・１−されている。モーフ（１，
０８）は、図のようにこのグラス　ディスクを回転させ
る。磁気ヘラ１装置（１０（１）　ｌｉｓ支持台（１０
４）から、たわみ要素（１０２）によって支持されでい
る。ユニット（１１０）は、この発明の６ｙ、ｉｔ’：
ｈに示す光学的、（７倦械的要素によって検感されでい
る。測定波面（２４）は、グラス　ディスク（５０）の
参照表面（５４）と、第４（ｂ）図に示す磁気ヘッド装
置（１００）　ＣＩＬ／−１Ｌ／（ｒａｉｌｓ）　（１
１２）お匙び（１１４）とを照射する。要素（７０）、
　（’７１）、　（７２）（７※′）そして（７８）は
、第１図の説明に記述されている〇 第４（ｂ）図、すなわち部分１ｉ　Ｆ１６平而図面、寸
法を示すためではなく、測定のｌＩ！ｉｉｌ！置を示す
ために描かれている。

用途によっては、輻射エネルギーのコヒーレンス長さを
短縮したシ消減させたシすることが望まれる。この発明
は、干渉計に適当に設置４された回転するすりガラスの
ような適当な部材を用いて、この発明の展望から陥れる
ことなく、変更が可能なように準備されている。たとえ
は、輻射エイ・ルギーのコヒーレンス長さは、たとえは
ムーア（Ｍ（：）Ｏｒｅ　）の引用文献に見られるよう
に、それが干渉計に入る以前か、又は、たとえばドメニ
カリ（Ｄｏｍｅｎ：１−ｃａｌｌｉ　）と／’　ツタ−
（ｆ（１１Ｊ１１ｔｅｒ　）の引用文献に見られるよう
に、参照および７！ｌｌＪ定波面が結合されて干渉役様
を形成した後か、のいずれかにおいて、短縮されるか又
は消滅される。

用途によっては、フィゾーの干渉計の前よりもむしろ後
において、測定および参照波面のＩＴ１角方向の偏光成
分の相対的な位相を変化させることが、興ましいかも知
れない。

この発明の一つの好ましい実ＩＡ態様が開示されたが、
そこにおいて、前述の特許請求の範囲に限定されたこの
発明の展望から離れることなく、変形が可能であること
は明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施態様の行路説明図、第２図は
、三つの位相調整波形を示す説明図、第２（ａ）図は、
位相変化が屹ｆ線的で、単円関数である、動的位相測定
用の位相調整波形の説明図、第２（ｂ）図は、位相変化
が直線的で、周期関数である、動的位相測定用の位相調
整波形の説明図、第２（Ｃ）図は、静的位相測定法のた
めの位相ｚ′１整波形の説明図、 第３図社、この発明の一実施態様における電子プロセッ
サーに使用される回路の概略のブロック図、 第４図は、磁気ヘッド装置の飛行高さを測定する、この
発明の実施態様の概略説明図、第４（ａ）図は、部分側
面図、第４（ｂ）図は部分概略平面図である。 （１０）・・・光源、（１２）・・・　ビーム、（１４
）・・・移相’ｊＬ　（１Ｂ）・・・ビーム拡散器、Ｃ
２２）・・・レンズ、（３６）・・・画像システム、（
４２）・・・感光装置、（５０）・・・光学的要素、（
６０）・・・被ＫＭ物体、（７２）・・・電子プロセッ
サー、（７Ｇ）・・・＊　ｆｉｌ　ＲＲｌ試動装置、（
７８）・・・出力手段。 代理人　弁理士　野河　信大部 ｉｉ皮（ａ）図 イ立相　第２（ｂ）Ｉ遠 用　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　コヒーレントで単波長かつ直線偏光のエネルギー
   でちるビームの発生源（１）、前記ビームの直角の偏光
   成分の相対的な位相を変化させる手段（２）、夜間的に
   Ｆ光し、前記ビームの直径を拡大する手段（３）、前記
   の拡大されたビームを、偏光成分の一つからなる参照波
   面とその他の偏光成分からなる測定波面とに変換する手
   段（４）、試験表面と相互に作用した後、前記参照波面
   と前記測定波面との＋？ｔａの干渉横様を形成する手段
   （５）、２次元に配列されたアレー上に、前記の位相の
   変化における少くとも１周期の７Ｖ］間にわたって前記
   干渉模様の輻射エネルギーを感光検知する手段（６）、
   前記感光検知する手段のｌ（支）光表面の上に試験表面
   を映写する手段（７）、前記干渉携様において感光検知
   された前記輻射エネルギーを試験表面と参　照　表面と
   の間の絶対距離に１Ｑ算する手段（８）、から１成され
   、互にきわめて接近した平面状の試・智；’ｉ！ｉＪ平
   面状の参照表面との間の絶対用１’７ＭをｆｉｊｌＪ定
   することができる光学干渉計システム。 ２　発生源（１）がレーザーである特許請求厄囲第１項
   記載の光学干渉計システム。 ３、手段（４）が、フィゾーの干渉計における参１：α
   表面である透明な支持体の上にコーティングしｆｃ表面
   偏光子である特許請求の範囲第１項記載の光学干渉計シ
   ステム。 ４、手段（５）が偏光子である特許請求範囲第１項記載
   の光学干渉計システム。 ５゜手段（６）がンリツドステートアレーカメラでおる
   特許請求範囲第１項記載の光学干渉計システム。 ６、　コンピュータの大量記憶システムに使用さｉする
   回転式磁気記録ディスク上の磁気ヘッド装置のレールの
   飛行高さを高速測定する方法であって、（イ）前記記録
   ディスクが透明のディスクによって置換えられ、その片
   側表面がフィゾー干渉計における参照表面として用いら
   れる、（ロ）前記磁気ヘツド装置が、前記参照表面に対
   応して設置される、（ハ）前記透明ディスクが、前記記
   録ディスクが回転する速度と同じ速度で回転し、前記磁
   気ヘッド装置のレールが、実際の使用において想定され
   る飛行高さ１ｃ想定して前記フィゾー干渉計の試験表面
   になる、（ニ）コヒーレントで、単波長の、直線（社）
   光のエネルギーのビームが供給される、（ホ）前記ビー
   ムの直角方向の偏光成分の相対的な位相が変えられる、
   （へ）前記ビームが空間的にＰ光されそしてその直径が
   拡大される、（ト）前記の拡大されたビームが、偏光成
   分の一つからなる参照波面と、その他の偏光成分からな
   る測定波面とに変換される、（チ）前記ｊｆ！！Ｉ定波
   面が定数面面に相互に作用して、参照波面と泪り定液面
   との間に干渉６様が形成される、（す）前記干渉４ハ様
   の幅計エネルギーが、２次元に配列されたアレー上に、
   前記の位相の変化における少くとも１局期の期間にわた
   って、感光検知される、（ヌ）試験表面は感光検知手段
   のに３光表面の上に映写される、（ル）前記干渉林様に
   おける前記の感光検知され７ｈｌｆｆｉＡ射エネルギー
   は、前記磁気ヘッド装置のレールと前記参照表面との間
   の絶対距離に換算される、ことによってなされる測定方
   法。