JP2000310507A

JP2000310507A - 干渉装置

Info

Publication number: JP2000310507A
Application number: JP11118609A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishizuka; 公石塚; Hidejiro Kadowaki; 秀次郎門脇; Yasushi Kaneda; 泰金田; Shigeki Kato; 成樹加藤; Takayuki Kadoshima; 孝幸門島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、硝子面のような非金属面が測定でき、
接触事故のないワーキングディスタンスを持つ高分解能
の干渉測長装置を実現すること【解決手段】被測定物体の変位量や速度等の情報を計
測する干渉測長装置において、光源としてマルチモード
半導体レーザを用い、該光源のコヒーレンスの高い光路
長差を持つ非等光路長干渉計を構成して、前記被測定物
体の情報を計測することを特徴とする干渉測長装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は干渉装置に関するも
のである。本発明は特に光の干渉現象を応用してサブミ
クロンオーダーの分解能、精度を達成する微小干渉変位
計及び、該変位計を利用した工作機械、組み立て調整装
置、小型な微小干渉変位計により硝子面等の表面状態
を、十分安全な距離を隔てて計測できる干渉測長装置等
に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザを応用した干渉測長装置は、高精
度長さ測定装置として、各種研究分野から産業用装置ま
で広く利用されている。一般的にこうした装置は絶対精
度が必要とされ、光源には波長の安定したガスレーザが
使用される。さらに、最近では簡易な干渉測長装置とし
て小型簡便性を特徴とする半導体レーザを用いた装置も
発売され、独自の分野を開発している。

【０００３】これらの干渉測長装置はマイケルソン干渉
計を原理としており、干渉装置本体からレーザ光線を外
部に放射して被検物体に取り付けられた反射鏡に照射し
て元の光路に該レーザ光線を戻し、干渉測長装置本体内
で干渉させる構成が一般的である。測定可能範囲はレー
ザ光線のコヒーレンシーに依存し、コヒーレント長とほ
ぼ同じ量となっている。一般に、ガスレーザやシングル
モード半導体レーザを用いた装置では数m 以上のコヒー
レント長がある。

【０００４】干渉測長装置はFA装置用の各種ステージ等
に応用されているが、ミリオーダーの大きさをもつ部分
の微小レンジの変位の高分解能測定には、装置の大きさ
の制約ため従来応用することができなかった。これらの
分野では、例えば被検対象物体が金属の場合には静電容
量が被検物体とセンサ本体との間の間隔で変化する現象
を利用した「静電容量センサ」が利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電容
量センサの場合には被検物体が金属に限られ、また被検
物体の大きさ（検出面の面積）が静電容量に関係するた
め、高精度、高分解能（高S/N)を得るには、小型化に限
界があった。また静電容量センサは完全に接触させると
測定不能となるが、すれすれに近接させた状態で最も良
質の信号が得られる。このため接触ぎりぎりの状対で調
整する必要があり、被測定物体損傷の可能性がある。あ
るいは、停止状態に近い状態でないと正確な測定ができ
ない等、利用条件に様々な限定が存在している。

【０００６】一方、光源に半導体レーザを用いた干渉測
長装置は、測定領域自体の大きさとしてミリオーダーが
実現できる。しかしながらシングルモード半導体レーザ
は使用環境変動等によって発振モードが切り替わるモー
ドホップ現象が現われるため、そのまま干渉計に使用す
るとモードホップが起こる度に位相が不連続に変化して
干渉位相の変化を計数することができなくなるという問
題がある。位相を安定化させるため、一般に市販されて
いる半導体レーザを光源とする干渉測定装置では、波長
を安定化してシングルモード発振波長を固定するための
種々の対策が講じられている。

【０００７】一つの方法はペルチエ素子やヒーターによ
りレーザに温度制御機能を付加する方法であるが、大き
さ等が問題となる。外部ミラーによって半導体レーザに
レーザ光を戻してモードを安定化させる方法もあるが、
調整・組み立てが複雑という問題がある。また、半導体
レーザ素子自体にブラッグ回折格子を形成し、素子自体
の波長選択能を上げる技術も提案されているが、実際に
は通信分野の素子として市販されているのみで、干渉測
長装置にそのまま利用できるわけではない。

【０００８】本出願人は既にマルチモード半導体レーザ
を用いた格子干渉を原理とするエンコーダについて出願
を行っている。マルチモード半導体レーザを採用した理
由はモードホップ現象が現われないことであるが、マル
チモード半導体レーザはコヒーレンシーが低いため、公
知のように干渉する2 光束間の光路長差を0 近傍に調整
しておく必要がある。マルチモード半導体レーザと格子
干渉を組み合わせた理由は格子干渉方式のエンコーダは
ミラーを動かして光路長を変動させる代りに、回折格子
を移動させて波面の位相を変化させることができるから
である。このため、一度等光路長の調整を行えば、あと
は光路長が変動せず、エンコーダではマルチモード半導
体レーザを使用しても安定した信号を得ることができ
る。

【０００９】さらにマルチモード半導体レーザのコヒー
レント長は静電容量センサの測定レンジと似た値を持
ち、非金属を測定できる効果も期待される。

【００１０】しかしながら、光源として前記マルチモー
ド半導体レーザをマイケルソン干渉計を原理とする干渉
測長装置に適用する場合は、以下の問題が発生する。即
ち、等光路長を実現するにはビームスプリッタBSにて2
分割された光束のうち、被検物体面P2までの往復の光路
長に合わせて参照ミラーP1までの往復の光路長を干渉信
号が得られるように適正に設定する必要がある。よって
被検物体が遠くなると、参照ミラー面が遠くなり、干渉
光学系の配置が大きくなって、小型化の思想に逆行して
しまう。

【００１１】この他の干渉を利用した装置においても干
渉させる光束間に相互に光路長差を持てないことは、装
置設計上の自由度が奪われることになる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の干渉装置はマル
チモード半導体レーザを干渉装置に適用したとき生じる
問題を鑑みてなされたものである。即ち本発明の干渉装
置ではマルチモード半導体レーザ特有の現象として、光
路長差が0 でなくても干渉する光路長差が特別に存在す
ることに着目し、これを利用した構成とする、又は比等
光路長干渉系を構成していることを特徴としている。他
の本発明では更に該特別の光路長差を定量化したことを
特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の干渉測長装置で用
いるマルチモード半導体レーザの発振スペクトルの測定
例を示したもので、横軸は波長、縦軸は相対強度をリニ
アスケールで表記している。図２はスペクトルの特徴を
示す各パラメータを説明する図で、主発振波長をλ₀ 、
発振モード間の間隔をΔλ、複数の発振モードの頂点を
結ぶ包絡線（点線）の半値全幅をΔW 、各発振モードの
半値全幅をΔw としている。図１の測定例でいうと主発
振波長λ₀ ＝780nm 、発振モード間の間隔Δλ=0.3nm、
包絡線の半値全幅をΔW=2nm 、モード発振半値全幅Δw=
0.06nmである。

【００１４】図３は図１のスペクトルの状態におけるコ
ヒーレンシーを測定したものである。横軸は光路長差、
縦軸はコヒーレンシー（干渉度）を表わし、コヒーレン
シーの周期的挙動を見て取ることができる。番号N=0 に
対応する光路長差が0 の場合は、どのような光源でもコ
ヒーレンシーが1 で、最大値をとる。コヒーレンシーの
ピーク番号をN=0 を中心として光路長差が増大する方向
にN=1,2,3,…とすると、約2000μm(2mm)のところでN=1
のピークが現われていることが分かる。

【００１５】発振スペクトルが解れば、コヒーレンシー
はフーリエ変換の計算で求められることが一般に知られ
ている。また、逆にコヒーレンシーから発振スペクトル
を求めることも可能である。しかしながら発振スペクト
ルのフーリエ変換からコヒーレンシーを求めるのは一般
に計算が複雑で、また発振スペクトル自体も環境温度や
駆動条件によって変動したり、個体差も存在する。この
ため、マルチモード半導体レーザを用いて光路長差が0
でない場所を利用した干渉測長装置は実用化されていな
いのが現状であった。

【００１６】本出願人はマルチモード半導体レーザの干
渉条件の検討を行い、マルチモード半導体レーザの発振
スペクトルの状態を幾つかのパラメータで表わすことに
よってコヒーレンシーを与える式を導出し、該式から得
られる評価量に基づいて干渉測長装置を構成することに
成功した。

【００１７】マルチモード半導体レーザのスペクトルの
パラメータとして前述の主発振波長λ₀ 、発振モード間
の間隔Δλ、複数の発振モードの頂点を結ぶ包絡線の半
値全幅ΔW 、各発振モードの半値全幅Δw を用いれば、
光路長差が0 でない場所のコヒーレンシーを計算するこ
とができる。即ち、本出願人は干渉させる2 つの光路の
光路長をそれぞれL1、L2とするとコヒーレンシーのピー
クN=1,2,3,…の位置（光路長差）を決めるパラメータは |L1−L2|≒N/ ｛1/λ₀ −1/( λ₀+Δλ) ｝＝N ・λ₀ ²/
Δλ で表現され、干渉測長装置としての測定レンジに対応す
る各コヒーレンシーのピークの半値全幅は |L1−L2|＝k1×λ₀ ²/ ΔW 各コヒーレンシーのピークを結ぶ包絡線の半値全幅は |L1−L2|＝k2×λ₀ ²/ Δλ で表わすことができることを見出した。

【００１８】k1及びk2は発振モードの形状によって定ま
る係数で、各発振モードのピークを結ぶ包絡線の形状が
ガウシアン型の場合は k1≒0.6 また発振モード自体の形状がガウシアン型の場合に k2≒0.6 となる。k1及びk2の0.6 という値は形状によって多少の
変動はあるが、指標として概算するのに適切な値であ
る。

【００１９】|L1−L2|に関する上記3 つの式を利用すれ
ば、マルチモード半導体レーザの特徴を生かした光路長
差が0 でない干渉測長装置を構成することが可能とな
る。図１で測定したマルチモード半導体レーザの値を用
いれば干渉を起こす光路長差Dは0 は当然として、 D=2028±90μm 、4056±90μm 、6084±90μm 、… と計算することができ、D の値が図３と対応しているこ
とが解る。

【００２０】即ち、マルチモード半導体レーザを光源と
した非等光路長干渉計を持つ干渉測長装置の構成では、
2 つの光路長L1、L2の差のノミナル値をN を0 を除く整
数として |L1−L2|≒N/ ｛1/λ₀ −1/( λ₀+Δλ) ｝＝N ・λ₀ ²/
Δλ とすればよい。

【００２１】さらにコヒーレンス長を考慮すると、マル
チモード半導体レーザの発振スペクトルの包絡線の半値
全幅をΔW 、 Nを0 を除く整数として、2 つの光路長L
1、L2の差を |L1−L2|＜｜｛ N・λ₀ ²/ Δλ±0.6 ×λ₀ ²/ ΔW ｝｜とすればよいことが判明した。

【００２２】図５は本発明の干渉測長装置の構成を示す
もので、光源としてマルチモード半導体レーザ、干渉計
の参照面としては偏光ビームスプリッタの端面を用いて
いる。マルチモード半導体レーザMLD を射出した光束は
コリメータレンズCLで光束の発散状態を調整された後、
非偏光ビームスプリッタNBS1を通過した後、偏光ビーム
スプリッタPBS で2 分割され、一方の光束はプリズム端
面の反射膜P1にて反射される。分割されたもう一方の光
束はプリズム端面P0を射出して、端面P0から約1mm の空
間に配置した被検物体の反射面P2で反射される。P1とP2
で反射した光束はもとの光路をたどって、偏光ビームス
プリッタPBS に戻り、分割された波面が再合成される。

【００２３】再合成されたとき両者の光路長差は約2mm
になっている。よって図１に示すスペクトルを有するマ
ルチモード半導体レーザを用いれば、前述のようにN=1
のコヒーレンシーのピークが約2000μm であるという事
実と整合し、広義の干渉現象を生じさせることができ
る。広義の干渉現象とは波面がベクトル的に合成できる
ことを意味する。ただし再合成したままでは両者は偏光
面が直交しているため、未だ干渉の明暗信号は現われな
い。

【００２４】再合成された光束は、次いで、非偏光ビー
ムスプリッタNBS1により光源と異なる側に導かれる。次
いで光束はλ/4板QWP を透過して、再合成した2 つの波
面の位相のずれに応じて直線偏光の向きが回転する光束
に変換される。λ/4板QWP で変換された偏光軸が回転す
る直線偏光光束は、非偏光ビームスプリッタNBS2により
2 分割され、それぞれ偏光板PP-A、PP-Bを透過して受光
素子PD-A、PD-Bで検出される。各受光素子ではλ/4板QW
P を通過した偏光軸が回転する直線偏光光束がそれぞれ
の偏光板PP-A、PP-Bと一致したタイミングで最大透過光
量が得られる。

【００２５】なお、偏光板PP-A、PP-Bは互いに偏光軸が
ずれており（例えば45°）、受光素子PD-A、PD-Bに入射
する光束の明暗の位相がずれるように配置される。位相
差のある2 つの信号の検出により被検物体の移動方向の
判定を行うことができる。

【００２６】干渉位相を示す明暗信号の位相は光路長差
を主波長λ₀ で割った値に2 πをかけたものである。ま
た明暗変化の周期は偏光プリズム射出端との相対距離が
1/2波長分変化すると1 周期の明暗変化となる。よって
マルチモード半導体レーザの主波長λ₀ を0.78μm とす
ると、得られるのは0.39μm 周期の正弦波状明暗信号で
ある。実際の信号はフォトダイオード等の光電的な受光
素子によって電気信号に変換されて増幅された後、出力
される。

【００２７】図６は図５の干渉測長装置をコンピュータ
のハードディスクドライブ装置の製造時必要なサーボト
ラック信号書き込み装置に適用した実施形態で、該書き
込み装置の磁気ヘッドアームの変位の高精度測定に適用
したものである。

【００２８】図６はハードディスクドライブ装置HDD の
構成及び測定プローブOPの配置の実施形態の説明図、図
８は同装置を横から見た図である。

【００２９】図６でハードディスクHD表面には磁気記録
媒体が蒸着され、ハードディスクHD自体はハブHUB上で
スピンドルOHD を中心に常時高速で回転している。ハー
ドディスクHDの表面には近接して磁気ヘッドHEADが配置
される。磁気ヘッドHEADはハードディスクHDの外側に回
転中心をもつアームARM の先端に取り付けられたスライ
ダーと呼ばれるほぼ直方体の部分に組み込まれ、ハード
ディスクHD上を円弧移動しながら、ほぼ半径方向に相対
移動する。この回転するハードディスクHDと円弧移動す
る磁気ヘッドHEADによって、磁気情報を円盤状のハード
ディスクHD表面上の任意の位置（トラック）に書き込ん
だり、読み取ったりすることができる。

【００３０】ハードディスクHD表面上へ磁気記録を行う
際には、先ず、ハードディスクHDを回転中心に対して同
芯円で半径の異なる複数の円環状のトラックに分割し、
さらにそれぞれの円環状のトラックを複数個の円弧に分
割する。最終的にはこのように分割された複数個の円弧
状領域に対し、周方向に沿って時系列に記録再生を行
う。

【００３１】最近はハードディスクHDの記録容量のアッ
プが求められており、ハードディスクHDへの記録情報を
高密度化したいという要望が顕著である。ハードディス
クHDへの記録情報を高密度化する手段として同芯円状に
分割するトラック幅を狭くして、半径方向への記録密度
を向上させることが有効である。半径方向への記録密度
は1 インチ長当たりのトラック密度TPI(track/inch) で
表現され、現在8000TPI 程度である。これはトラック間
隔約3.125 μm に相当する。

【００３２】ミクロンオーダーの微細なトラックピッチ
を割り出すには、スライダー内の磁気ヘッドHEADをハー
ドディスクHDの半径方向にトラック幅の1/50程度の分解
能(0.06 μm ）で位置決めして、予めサーボトトラック
信号を書き込んでおく必要がある。ここで重要な技術は
短時間で高分解能な位置決めをしながら、順次サーボト
ラック信号を書き込むことである。

【００３３】従来の磁気ヘッドの位置決めは、プッシュ
ロッドと呼ばれる円筒状のピンを高精度回転位置決め装
置に取り付けて行われている。磁気ヘッドアームは側面
から押して順次微小送りしながら位置決めされ、サーボ
トラック信号が書き込まれる。該プッシュロッドの微小
送りに当たってはロータリーポジショナー等によって、
0.01μm 程度以下の高分解能、高精度な位置決めを行
う。

【００３４】しかしながらさらに高精度にサーボトラッ
ク信号を書き込むには、機械的に磁気ヘッドアームを押
当てる従来の間接測定方式では精度上限界があり、直接
測定を行うことが必要となっている。このため、光学的
な手段によって磁気ヘッドアームの移動を直接高精度に
測定し、ボイスコイルVCOに電流を流して適切な制御を
加えて直接磁気ヘッドアームを動かす方式が、非接触で
且つ高精度に位置決めできるため非常に有力な候補であ
る。光学的な手段によって磁気ヘッドアームの移動を高
精度に測定する場合の課題は、非常に小型なプローブ状
の測定装置を磁気ヘッド近傍に配置すること、及び、磁
気ディスク、磁気ヘッドアーム側面との距離を十分保っ
て接触損傷事故を生じさせないことである。

【００３５】本発明で説明したマルチモード半導体レー
ザを用いた非等光路長の干渉測長装置の磁気ヘッドへの
適用は、本発明の最も適した応用分野の一つで、高分解
能、小型性と安全性を兼ね備えたものと言える。

【００３６】図７は等光路長化の思想で干渉測長装置を
構成した場合の問題点を説明する図である。図７の干渉
測長装置では偏光ビームスプリッタPBS から参照反射面
P1までの往復の光路長L1と、偏光ビームスプリッタPBS
からプリズム射出面P0を経て被検物体である磁気ヘッド
アーム側面に設けられた反射面P2までの往復の光路長L2
を概略0 に設定してある。参照反射面P1は偏光ビームス
プリッタPBS の端面に設けられている。光路長は屈折率
をn 、長さをd としたとき、光路に従ってΣndで与えら
れる。分割された2 つの光束の光路長差を0 にするに
は、偏光ビームスプリッタPBS からの透過側光路のガラ
ス内の光路長L1を、反射側光路のガラス内光路長L2より
長くしなければ、光路長差0 の場所がガラスプローブ外
に存在できない。よって、参照反射面P1がハードディス
クHD表面に接近するという問題を改めて解消する必要が
ある。

【００３７】また、ヘッドアーム側面とプリズム射出面
P0との十分なワーキングディスタンスを確保しようとす
ると、一層ハードディスク面とプリズム参照反射面P1と
の接触を避ける条件が厳しくなり、極端な場合には系と
して成立しなくなる場合もある。

【００３８】本発明の図８のマルチモード半導体レーザ
を用いた非等光路長の干渉測長装置を利用すれば、ヘッ
ドアーム側面P2とプリズム射出面P0の間隔、及びディス
ク面とプリズム参照反射面P1との間隔を1mm 程度のオー
ダーで確保することができる。本実施形態では偏光ビー
ムスプリッタPBS で2 分割された光束のガラス内での光
路長が等しくなっているので、上記の間隔をあけること
が可能となっている。さらに参照反射面側の光路を短く
詰めて、ディスク面とプリズム参照反射面P1との間隔を
一層大きくすることも可能である。

【００３９】図９は本発明のマルチモード半導体レーザ
と非等光路長を組み合わせた干渉測長装置をハードディ
スクドライブ装置内の硝子ディスクの面振れの高精度計
測に適用した実施形態である。

【００４０】本実施形態はディスクの上方よりプローブ
となるプリズムを近づけて面振れを測定する構成となっ
ている。マルチモード半導体レーザMLD を射出した光束
はコリメータレンズCLで光束の発散状態を調整された
後、第1 の非偏光ビームスプリッタNBS1を通過した後、
プローブとなるプリズムの中を進行する。進行した光束
は偏光ビームスプリッタPBS で透過光と反射光に2 分割
される。PBS の反射光束はプリズム側面に誘電体膜を蒸
着して形成した反射膜P1にて反射され、元の光路を辿っ
てビームスプリッタPBS2に戻る。PBS を透過した光束は
プリズム端面P0を透過して外部に射出され、ディスク表
面P2を照明する。P2を反射した後PBS で再合成されてか
らの光束については図５と同じなので、ここでは省略す
る。

【００４１】ディスク表面P2とプリズム端面P0との距離
s はマルチモード半導体レーザのスペックによって与え
られる。例えば図１のマルチモード半導体レーザのよう
に主発振波長λ₀ ＝780nm 、発振モード間隔Δλ=0.3n
m、マルチモード発振スペクトル包絡線半値全幅をΔW=2
nm 、モード発振半値全幅Δw=0.06nmの場合には、0 以
外の干渉測長可能な距離が前述の式より D=2028±90μm 、4056±90μm 、6084±90μm 、… と求められているので、 PBSで分割されてからP1、P0ま
での光路長は同じとすれば、P0とP2の間隔s はD の1/2
の値で設定することができる。

【００４２】なお測定対象であるディスクは硝子なので
反射率が4%程度あり、十分干渉光信号が得られるが、低
反射率の表面を測定することが予めわかっている場合
は、被検物体面P2へ射出する光量と参照反射面P1へ射出
する光量のバランスを変えておけば、よりS/N の良い干
渉信号を得ることができる。

【００４３】本発明の干渉測長装置は、また、微小変位
を測る目的で従来用いられていた静電容量センサ方式に
比べた場合、被検対象物体が金属に限られることがな
く、光学的に反射面であれば金属以外、例えば硝子面で
も測定できる。また、静電容量センサで常に問題となる
被検物体との接触の危険性も、非等光路長の特徴をいか
して回避できるため、安全な構成配置を取ることができ
る。

【００４４】また、非等光路長であるため、装置を小型
化できるという効果も持っている。実際にmmオーダーの
小型プローブ状センサの外形が実現でき、狭い部分の測
定が可能となった。また静電容量センサでは小型にする
と検出分解能が悪化するが、上述実施例は光学的なプロ
ーブであるため、周囲の影響を受けず、安定した測定を
行うことができる。

【００４５】本発明は上述したいわゆるマイケルソン型
の干渉系には限られず、例えばフィゾー干渉計や格子干
渉計、レーザードップラー速度計等にも応用可能であ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の干渉装置
はマルチモード半導体レーザのスペクトル特性を利用し
て非等光路長干渉計を構成することができ、光を用いた
干渉計が本来的に持っている高分解能、高精度という特
徴を保ったまま干渉利用の領域の拡大あるいは設計自由
度の増大を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチモード半導体レーザの発振スペクトルの
実例、

【図２】発振スペクトルを表わす各種パラメータを示す
図、

【図３】マルチモード半導体レーザの可干渉性の実例
と、

【図４】光路長差によるコヒーレンシーの変化を示す
図、

【図５】本発明の干渉測長装置の実施形態を示す図、

【図６】図５の干渉測長装置をハードディスクドライブ
装置内の磁気ヘッドアームの変位測定に適用した実施形
態を示す図、

【図７】等光路長の干渉測長装置をハードディスクドラ
イブ装置内の磁気ヘッドアームの変位測定に適用した実
施形態を示す図、

【図８】図５の干渉測長装置をハードディスクドライブ
装置内の磁気ヘッドアームの変位測定に適用した実施形
態を示す図、

【図９】本発明の干渉測長装置をハードディスクドラ
イブ装置内の硝子ディスクの面振れ測定に適用した実施
形態を示す図、

【符号の説明】

MLD マルチモード半導体レーザ COL コリメータレンズ NBS 非偏光ビームスプリッタ PBS 偏光ビームスプリッタ QWP λ/4板 P0 被検物体側の光束射出面 P1 参照反射面 P2 被検物体の反射面 PP-A、PP-B 偏光板 PD-A、PD-B 受光素子 HD ハードディスク HDD ハードディスクドライブ装置 HEAD 磁気ヘッド OP 測定プローブ ARM 磁気ヘッドアーム

フロントページの続き (72)発明者金田泰東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者加藤成樹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者門島孝幸東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2F064 AA03 BB00 CC10 EE01 EE05 FF02 FF06 GG12 GG22 GG23 GG34 GG38 GG51 HH01 HH05 JJ00 2F065 AA02 AA06 AA37 BB03 BB16 CC03 DD02 FF49 FF51 GG06 GG12 GG23 HH04 JJ01 JJ15 LL12 LL34 LL36 LL37 LL46 MM04 QQ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源としてマルチモード半導体レーザを用
い、該光源のコヒーレンスの高い光路長差を持つ非等光
路長干渉計を構成して、被測定物体の情報を計測するこ
とを特徴とする干渉装置。
【請求項２】前記マルチモード半導体レーザのスペクト
ルの主発振波長をλ₀ 、マルチモード発振モード間の間
隔をΔλとし、前記非等光路長干渉計の干渉させる2 つ
の光路の光路長をそれぞれL1、L2とした時、N を0 以外
の整数として |L1−L2|≒N/ ｛1/λ₀ −1/( λ₀+Δλ) ｝＝N ・λ₀ ²/
Δλ であることを特徴とする請求項１記載の干渉装置。
【請求項３】前記マルチモード半導体レーザの発振スペ
クトルの包絡線の半値全幅をΔW とした時、前記2 つの
光路長L1、L2の差が |L1−L2|＜｜｛ N・λ₀ ²/ Δλ±0.6 ×λ₀ ²/ ΔW ｝｜であることを特徴とする請求項2 記載の干渉装置。
【請求項４】前記非等光路長干渉計の光路の分割・合成
が偏光ビームスプリッタで行われ、合成後の光束が非偏
光ビームスプリッタで再分割された後、該再分割された
光束が互いに偏光方向の異なる偏光板を通過して光電検
出されることを特徴とする請求項3 記載の干渉装置。
【請求項５】前記偏光ビームスプリッタで分割された基
準側の光路の反射面が前記偏光ビームスプリッタ上に設
けられていることを特徴とする請求項4 記載の干渉測長
装置。
【請求項６】前記マルチモード半導体レーザを用いた請
求項３記載の非等光路長干渉装置をハードディスクドラ
イブ装置内の磁気ヘッドアームに組み込んだことを特徴
とするハードディスクドライブ装置。
【請求項７】前記マルチモード半導体レーザを用いた請
求項３記載の非等光路長干渉装置をハードディスクドラ
イブ装置内の硝子ディスクの面振れ測定装置として組み
込んだことを特徴とするハードディスクドライブ装置。
【請求項８】マルチモード半導体レーザ光源と、該光源
からの光束を分割する分割手段と、分割された光束を合
波させる合波手段とを有し、該合波された光束を干渉さ
せる干渉装置において、前記分割された光束の前記分割
手段から前記合波手段までの各光路の相互の光路長差を
コヒーレンシーがピークを示す０でない所定値近傍にな
る様に設定されていることを特徴とする干渉装置。
【請求項９】マルチモード半導体レーザ光源からの光束
のコヒーレンシーがピークを示す０でない所定の光路長
差を利用して干渉させることを特徴とする干渉装置。