JPH04269611A - 干渉光学装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、干渉を利用した、例え
ばスチルビデオ用のヘツド等の物体の姿勢検出等に用い
られる干渉光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物体（ワーク）の姿勢検出には光の干渉
現象を用いることが多い。特に、検出した姿勢に基づい
て、そのワークの姿勢調整を行なおうとした場合は、上
記干渉縞像の他にそのワークの表面の像（以下、干渉縞
像と区別する意味で「光学像」と呼ぶ）を撮像する必要
がある。ワーク表面の中心に付された可視のマークと、
干渉縞中心とを別々に測定して、その中心間のズレによ
つて姿勢判別を行なつている一方、干渉縞像を得るには
マイケルソン型干渉対物レンズを使うことが多い。

【０００３】従来では、上記２つの像を得るためには、
夫々の像の観測位置を同じにし、マイケルソン型干渉対
物レンズの参照鏡の前にシャッタを配し、このシヤツタ
ーを透過と遮光の一方に切り替えることにより、ワーク
表面の光学像と干渉像の観測を別々に行つていた。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記従来
例では、特に、マイケルソン型干渉対物レンズを使う場
合には、参照鏡の前に配されたシヤツターの切り替えに
より、観測，調整の基準となる光学系に振動及び位置ズ
レが生じ、観測，調整の精度が低下するという問題があ
る。

【０００５】そこで、本発明の目的は、観測精度を低下
する要因となるもの、例えばシャッタ等を不要とした干
渉光学装置を提案するものである。

【０００６】又、本発明は、マイケルソン型干渉対物レ
ンズだけでなく、例えばミロー型干渉対物レンズ等の他
の干渉対物レンズにも適用可能な干渉光学装置を提案す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の構成は、干渉現象を用いて物体を測定する干
渉光学装置において、該物体の光学系についての位置を
測定する測定手段と、光学系の焦点深度内で、干渉縞の
観測位置とワーク表面の観測位置とが異なるように、前
記測定された該物体の光学系についての位置に基づいて
、該物体と光学系との相対位置を光軸方向に移動する移
動手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】干渉縞の測定範囲は光学系の焦点深度に対して
狭い。従って、物体の表面の物体像を例えば合焦位置で
取るようにすれば、その物体像には干渉縞像は含まれな
くなる。即ち、同じ光軸上に従来のようなシャッタ等を
配さなくとも、物体像と干渉縞とを分離して取出すこと
が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下添付図面を参照しつつ、本発明の干渉光
学装置を、スチルビデオカメラのヘツド（ワーク）のキ
ヤリツジ取付け位置の調整に適用した実施例を説明する
。

【００１０】本発明を適用した実施例は、光学系の焦点
深度（２０倍の干渉対物レンズでは十数μｍの範囲）に
対して、干渉縞の観測できる範囲（およそ〜２μｍ）が
小さいことを利用する。そこで、本実施例では、干渉光
学系において、光源として白色光源を用い、ワークを光
学系の光軸方向に移動可能とする。そして、焦点深度内
で、ワークを移動させることにより、ワーク表面のみと
、ワーク表面上に干渉縞が表われた状態とを別々に観測
することができるようにする。

【００１１】第１図は本発明の実施例としてのヘツド姿
勢の調整装置の構成を示す。 〈取付け装置〉第２図は、スチルビデオ用のフロッピー
デイスクドライブ内部に設置されたヘツドアツセンブリ
の、そのドライブ内における取付け状態を図示したもの
である。図中、ヘツド１を装着されたキヤリツジ２はレ
ール３，５に沿って、紙面に垂直な方向に移動すること
により、ヘツド１を不図示の磁気デイスクの所定のトラ
ックにシークさせるようになっている。ヘツド１はキヤ
リツジ２に４の位置で接着されている。ヘツドアツセン
ブリを製造するときは、後述するような所定の検査装置
上でヘツド１の姿勢を正確に検出しつつ、その姿勢が所
定の状態になったときに、前記接着面の接着剤が紫外線
により硬化されて、ヘツド１はキヤリツジに固定される
。

【００１２】第１図は、デイスクドライブにヘツドアツ
センブリを装着する前工程において、上述したようなキ
ヤリツジにヘツドを固定するための装置１００の正面図
である。第１図において、未固着のヘツド１は、ホルダ
１０により保持された状態で且つホルダ１１により保持
されたキヤリツジ２から離間した状態で保持されている
。また、同装置１００は、ヘツド１の画像を取り込むた
めの光学系システム３０と、ヘツド１の位置決めを行な
う位置決め装置５０と、データ処理／制御システム２０
とからなる。

【００１３】ホルダ１０の保持されたヘツド１は、位置
決装置５０がホルダ１０の姿勢を制御することにより、
その姿勢が制御される。第３図は位置決め装置５０の構
成を示す斜視図である。位置決め装置５０は、ホルダ１
０を、Ｚ方向に移動するモータ５６と、Ｘ方向に移動す
るモータ５４と、Ｙ方向に移動するモータ５５と、θ方
向に調整するためにアジマス角を制御するためのモータ
５３と、チルト■方向に移動するためのモータ５１と、
チルト■方向に移動するためのモータ５２等からなる。

【００１４】光学系システム３０の詳細は第４図に示さ
れる。この光学系システム３０は、主に、ヘツド１のＸ
ＹＺ方向とチルト方向の姿勢を調整するのに使われる二
次元画像を得るための光学系と、アジマス角を調整する
ために使われるヘツド１の一次元画像を得るための光学
系とからなる。第４図において、３７は参照光として白
色光を出す光源である。ヘツド１の干渉像は、干渉対物
レンズ３６，投影レンズ３４を経てハーフミラー３２に
より反射され、ＩＴＶカメラ３１によりビデオ信号に変
換される。ヘツド１の通常の光学像は対物レンズ３６，
投影レンズ３４，ミラー３２を経てＣＣＤラインセンサ
により取り込まれる。

【００１５】ＩＴＶカメラ３１により取り込まれる画像
は、ヘツド１の通常の光学像と干渉縞像の２つである。 通常の光学像は、ヘツドのギャツプ中心を検出するのに
用いられる。また干渉縞像はチルト調整を行なうために
干渉リングの中心を検出するのに使われる。光源３７に
白色光を用いた理由は、後述するように、上記通常の光
学像と干渉縞像との両方が同時に鮮明に映らないように
して、両像を分離する手間を省くためである。

【００１６】画像処理／制御系２０について説明する。 ＩＴＶカメラ３１により取り込まれた干渉縞像はコント
ロールユニツト２１を介して画像処理装置２３内の所定
のメモリに書込まれる。この画像処理装置２３は、後述
するように、干渉縞像から、干渉リングの中心を求める
等の画像処理の他に、ヘツド１の姿勢を調整するために
前述の各方向の駆動モータを駆動するための信号を演算
し、それらの信号をステージドライバ２５を介して前記
モータに出力する。

【００１７】画像処理装置２３の構成を第５図に示す。 〈ずれ量検出の原理〉次に、ずれ量検出の原理について
説明する。

【００１８】第６図は、ダブルギャツプタイプのヘツド
の平面図である。本実施例では、デイスクのトラック方
向をＸ方向に一致させている。もしヘツド１がＸＹ方向
でずれていることがヘツド１の光学像から知れれば、Ｘ
方向モータ５４とＹ方向モータ５５を駆動することによ
り調整する。アジマス方向にずれているならば、θ方向
モータ５３を駆動する。

【００１９】第７図はアジマス角測定の原理を説明する
。同図において、互いに距離ｌだけ離間した２つのギャ
ツプの延長方向がＹ軸に対してθだけずれているとする
。ＣＣＤラインセンサ３７をＹ軸に沿って平行にスキャ
ンすると、同図に示したような２つの信号が得られる。 この２つの信号のＸ方向の重心位置Ｘ１　　とＸ２　間
の距離△Ｘを計測し、 　　θ＝ｔａｎ−１（△Ｘ／ｌ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　‥‥‥（１）によりアジマス
角を得ることができる。

【００２０】次に、チルト角の調整の原理について第８
図を用いて説明する。

【００２１】第８図において、円弧はヘツド１の摺動面
の側面を表わす。同図の（ａ）において、ヘツド１はＸ
Ｙ平面に対して角度ｔだけチルトしており、ヘツド１の
ギャツプ間中心１ａは、Ｘ軸原点Ｏに対して△Ｘだけ偏
位しているものとする。Ｘ方向の偏位は、ギャツプ中心
１ａの光学像を測定することにより測定できる。第８図
の（ｂ）は、ギャツプ中心１ａを原点Ｏに移動すること
によりＸ方向の偏位を修正した状態を表わす。ヘツド１
が（ｂ）の状態にあるときに得られた干渉縞の像を同図
の（ｃ）に示す。干渉縞の中心は、ヘツド摺動面（略球
面を成している）上の点で、Ｚ方向に最上位（『頂上』
）の位置の点に対応するから、この中心点はギャツプ中
心１ａとは一致しない。しかし、その距離△Ｘ２　を計
れば、 　　ｔ≒ｔａｎ−１（△Ｘ２／Ｒ）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　‥‥‥（２）ここで、Ｒは
ヘツド摺動面の既知の曲率半径である。 尚、（２）式は、チルト角ｔは、ｔ《１と仮定して得た
近似結果である。

【００２２】こうして、チルト角ｔを計算できれば、モ
ータ５１，５２の一方若しくは両方を駆動して、第８図
の（ｄ）のように、ギャツプ中心１ａを、Ｚ軸方向の頂
上に置くことができる。この時点では、チルトの調整に
より、ギャツプ中心１ａはＸＹ面の原点Ｏからずれてし
まうから、再度光学像からギャツプ中心と原点とのずれ
を計測して、ギャツプ中心１ａを原点に一致させる。

【００２３】尚、チルト調整のための回動中心を、ヘツ
ド表面の曲率中心に一致させる必要はない。

【００２４】第９Ａ図，第９Ｂ図は、装置１００におけ
る操作手順を示すフローチヤートである。先ず、ステツ
プＳ２においてヘツド１をクランプする。次に、ステツ
プＳ４でＺ軸を位置Ｉに移動する。

【００２５】ここで、位置Ｉについて第４図と第１４図
を用いて説明する。本ヘツドアツセンブリ組立装置１０
０の光学系は所定の焦点深度を有している。また、自動
合焦機構３５及びその制御部２２を有しているので、本
来的には、像が合焦するように、Ｚ軸方向モータ５６を
駆動する。即ち、Ｚ軸位置は第１４図の合焦位置ＩＩＩ
’に置かれる筈である。しかしながら、このような合焦
位置ＩＩＩ’にＺ軸が置かれると、干渉縞の画像に、ヘ
ツド１の画像が重畳してしまい、干渉リング像とそれ以
外の像とを識別する処理が必要となる。

【００２６】ところで、光学像の合焦位置は光学倍率に
より決定できるものであり、第１４図の（ａ）における
対物レンズ３６，ＩＴＶカメラ３１を含めた光学系の撮
像面位置ＩＶ’　を、第１４図の（ｃ）における位置Ｉ
Ｖに移動して拡大倍率を変えさせると、合焦位置は第１
４図（ａ）の位置ＩＩＩ’から第１４図（ｃ）のＩＩＩ
　に移動できる。

【００２７】一方、干渉縞像の合焦位置は対象物と参照
ミラーの位置関係により決定されるものであり、撮像面
を位置ＩＶ’　から位置ＩＶに変更して参照ミラーの位
置を変化させなければ、第１４図の（ｂ）に示すように
、干渉縞の合焦位置とヘツドの光学像の合焦位置をずら
すことが可能である。また撮像面の位置をずらさずに、
干渉用の参照ミラーの位置をずらしても同様の事が可能
である。

【００２８】従って、本実施例においては、レンズの焦
点深度内で光学像の合焦位置と干渉縞計測位置をずらす
ように、対物レンズ３６及び参照ミラーの位置関係を設
定し、第４図に示すように、ギャツプ中心位置を測定す
るためのヘツド１の光学像を得るときは、Ｚ軸をＩＩＩ
位置に移動し、干渉縞像を得るときはＺ軸をＩＩ位置に
移動するようにしている。このとき、 　　　　焦点深度　　＞　　干渉縞計測位置　　　　　
　　　　　　　　　　　…（３）　　（十数μｍ）　　
　　（〜１μｍ）となる。位置ＩＩＩは、焦点深度内で
あるためのヘツドの光学像はシャープであるものの、干
渉縞の像はぼけてしまう。位置ＩＩでは、干渉縞像，ヘ
ツドの光学像共にぼけるが、干渉縞像の方が空間周波数
が低いために、ぼけの影響が少ない。従って、位置ＩＩ
Ｉにおいては、得られた画像から干渉縞像を除去し、位
置ＩＩにおいては、得られた画像からヘツドの光学像を
除去することは容易となる。

【００２９】光源３７にコヒーレントな光を発する光源
を用いると、干渉縞像は、Ｚ軸がどこにあってもはっき
り現われてしまうために、光学像だけを欲しいときには
、却って逆効果となる。以上が、ヘツドの光学像を得る
ときには位置ＩＩＩに、干渉縞像を得るときには位置Ｉ
ＩにＺ軸を移動すること、そして、光源として白色光を
用いることの理由である。

【００３０】第９Ａ図に戻って操作手順の説明を続ける
。ステツプＳ４ではヘツドの光学像を取り込む。ステツ
プＳ６では、ギャツプ中心を計測する。このギャツプ中
心１ａの位置計測は、上記光学像を二値化し、その二値
画像についてのＸ方向とＹ方向のヒストグラムから測定
することができる。ステツプＳ８では、計測して得られ
たギャツプ中心が原点にあるかを調べる。もし、原点に
なければ、ステツプＳ１０でモータ５４，５５を駆動し
て、ギャツプ中心を原点に合せる。この操作が第８図の
（ａ）から（ｂ）に至る手順に相当する。ギャツプ中心
１ａが原点Ｏに一致したならば、ステツプＳ１２に進ん
で、Ｚ軸を位置ＩＩに移動し、ステツプＳ１４で干渉縞
像を取り込む。ステツプＳ１６では、干渉縞の中心位置
を測定する。この測定の詳細な手順は後に説明する。ス
テツプＳ１８では（２）式に従って、チルト角を計算す
る。チルト方向にずれがある限り、ステツプＳ２２でチ
ルトモータ５１，５２を駆動して調整する。この状態が
第８図の（ｄ）に相当する。

【００３１】チルト方向の調整が済むと、ステツプＳ３
０以下でアジマス角の調整を行なう。先ず、ステツプＳ
３０で、光学系の倍率の変更を行なう。これは、ヘツド
ギャツプ近傍の拡大画像を得ることによりアジマス角測
定精度を向上するためである。ステツプＳ３２〜ステツ
プＳ３８では、第７図に関連して説明したアジマス調整
手法をＣＣＤラインセンサより得た画像に対して適用す
る。

【００３２】ステツプＳ４０〜ステツプＳ４６は、上記
チルト調整とアジマス角調整のために、原点Ｏからずれ
てしまったギャツプ中心１ａを原点に戻すためのＸＹ方
向の調整であり、その内容はステツプＳ２乃至ステツプ
Ｓ１０と実質的に同じである。

【００３３】かくして、ヘツド１は正規の姿勢を得た。 そこで、ステツプＳ４８で、接着剤を塗布されたキヤリ
ツジをホルダ１１に取付け、ステツプＳ５０では、モー
タ６を駆動して、キヤリツジ１１をヘツド１の保持位置
に移動する。そして、ステツプＳ５２で紫外線を照射し
て接着剤を硬化させる。

【００３４】一般に、６軸の自由度を有するものを固定
することは極めて困難であるが、接着剤を使用して固定
することにより容易となる。更には、三次元方向におけ
る位置姿勢の調整が自動化される。〈干渉縞中心の測定
〉第９Ａ図のステツプＳ１６における干渉縞中心の測定
の詳細について説明する。

【００３５】前述したように、ヘツド１の表面は略球状
の表面を有している。第８図の（ｃ）に関連して説明し
たように、球状表面を有する物体の干渉縞の中心は干渉
光の光路方向の頂上に一致する。従って、チルト角の測
定には干渉縞中心の正確な測定が不可欠である。第９Ｃ
図は、ステツプＳ１６の測定処理の手順を更に詳細に示
したフローチヤートである。この第９Ｃ図に従って干渉
縞中心の測定について説明する。

【００３６】ステツプＳ７０では、ステツプＳ１４で取
り込んだ干渉縞画像を二値化する。第１０図は、デジタ
ル化された干渉縞画像のアドレッシングを説明するもの
である。即ち、各画素はＩＰｉ（ｉ，ｊ）で表わされる
。二値化処理は、 　　ＩＰ２（ｉ，ｊ）＝０（ＩＰ１　（ｉ，ｊ）　＜δ
）　　ＩＰ２（ｉ，ｊ）＝１（ＩＰ１　（ｉ，ｊ）　≧
δ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥（
４）に従って行なわれる。次にステツプＳ７２でエッジ
像を作成する。二値化処理で得られた画素ＩＰ２　（ｉ
，ｊ）　の『８近傍』の画素を、第１１図に示すように
、Ｎ１　（ｉ，ｊ）　〜Ｎ８　（ｉ，ｊ）　とすると、
エッジ画像ＩＰ３　（ｉ，ｊ）　は、ＩＰ３　（ｉ，ｊ
）　＝１ ＩＰ２　（ｉ，ｊ）　＝１、且つ Ｎｍ≠Ｎｎ（但し、ｍ，ｎ＝１　〜で　ｎ≠ｍ）　　Ｉ
Ｐ３（ｉ，ｊ）＝０ 　　　　　　　　　　（上記以外に対して）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥（５）で計算する
。次に、ステツプＳ７４で、ラベル付け処理を行なう。 このラベル付けは、例えば、“１”ビツトを有する連続
したドットの集団に対して１つのラベルを付するという
形で行なう。ステツプＳ７６では各ラベルに対して特徴
抽出処理を行なう。

【００３７】本実施例では特徴量をモーメント及び面積
で表現する。ラベルＬについての０次〜２次のモーメン
ト値Ｍｐｑ（Ｌ）（但し、０≦ｐ，ｑ≦２であり、且つ
、０≦ｐ＋ｑ≦２）は、 　　Ｍｐｑ（Ｌ）＝Σｉ　Σｊ　ｆ（ｉ，ｊ）・ｉｐ・
ｊｑ　　　　　　　　　　　…（６）である。但し、ｆ
（ｉ，ｊ）　は、 ｆ（ｉ，ｊ）　＝１（ＩＰ（ｉ，ｊ）　＝Ｌの場合）＝
０（ＩＰ（ｉ，ｊ）　≠Ｌの場合） である。二次モーメントについては、主軸回りのモーメ
ントＭ２０＊，Ｍ０２＊も求める。但し、対象像が対称
の場合は主軸回りのモーメントが求まらないため重心回
りのモーメントで代用する。またエッジ像の面積はその
ドット数で表わす。

【００３８】ステツプＳ７６ではエッジ像の選択を行な
う。干渉縞画像は、通常、複数個現われるので、エッジ
画像も複数個ラベル化される。この選択処理は、複数の
エッジ画像の中から、ヘツド球面の頂上に対応する干渉
縞のエッジ画像の中心を決定するのに最適なものを選択
するのであり、その概略は第１２図に示され、その詳細
な手順は第１３図に示される。第１２図に示されている
ように、エッジ画像の探索は、８つの探索路Ｓ１　乃至
Ｓ８　の順で行なう。探索路上でエッジ画像が見付かっ
たならば、そのエッジ画像の特徴、即ち、前述の面積及
びモーメントが基準内であるものを候補とする。複数の
候補のうち、基準点（原点Ｏ）から最短位置にあるもの
を『頂上』位置の計算対象のエッジ画像（リング）とす
る。頂上位置の計算は、上記干渉縞が円形をなしている
と近似し、更に、円の方程式に最小自乗法を適用する。

【００３９】第１３図のステツプＳ１００において、先
ず、変数Ｌｍｉｎを初期化する。このＬｍｉｎ　は、基
準位置（原点）とエッジ画像間の距離Ｌｎ　のなかで最
小のものを格納する。ステツプＳ１０２→ステツプＳ１
０４→ステツプＳ１２０→ステツプＳ１０２のループで
は、ある探索路Ｓｎ　に沿ってエッジを探索するという
動作を画像端に到達するまで繰返す。１つの探索路Ｓｎ
　上にエッジが存在しなければステツプＳ１２４で探索
路を変更する。

【００４０】ある探索路Ｓｎ　でエッジ像が見付かれば
、ステツプＳ１０６に進む。ここで、その見付かったエ
ッジ像（ラベルＬ）のモーメントＭｐｑ（Ｌ）が、Ｍ２
０＊（Ｌ）−Ｍ０　＞０、または、　　Ｍ０２＊（Ｌ）
−Ｍ０　＞０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　‥‥‥（７）であって（Ｍ０　は所定の閾値）、
エッジ部分の面積Ａ（Ｌ）が、 　　Ａ（Ｌ）−Ａ０　＞０　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　‥‥‥（８）である（Ａ０　は
所定の閾値）ときは、当該ラベルＬのエッジ画像を候補
とする。そして、ステツプＳ１０８に進んで、そのエッ
ジ画像の各画素（ｉ，ｊ）　と基準位置（原点）とを結
ぶ距離ＬＬ（ｉ，ｊ）を計算し、その中で、最小距離の
ものを、ラベルＬのエッジ画像の基準位置（原点）から
の距離ＬＬ　とする。ステツプＳ１１０では、この計算
されたエッジ画像の原点からのＬＬ　を前記変数Ｌｍｉ
ｎ　と比較し、 　　ＬＬ　＜Ｌｍｉｎ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥（９）ならば
、ステツプＳ１１２で、 　　Ｌｍｉｎ　＝ＬＬ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥（１０）としてＬ
Ｌ　を更新するとともに、ラベルＬを記憶することによ
り、このエッジ画像を、現時点での最適候補とする。原
点からの距離が最短のエッジ画像を最適エッジ画像とし
たのは、最短のものであれば、そのエッジ画像は干渉リ
ングの全周の画素がメモリに取り込まれている筈であり
、そのような画像は円近似に最適であるからである。距
離ＬＬ　が最短のものであっても、そのような画像はス
テツプＳ１０６による判定により、円近似計算に適した
ひろがりを有していることが保証されている。

【００４１】第１２図に示したように、ｌ１　，ｌ２　
，ｌ３　の干渉リングがメモリ内にある場合には、ｌ２
　はモーメントに対する適合条件により不適切と判断さ
れる。また、ｌ３　は面積Ａに対する適合条件により不
適切と判断される。そして、ｌ１　が最適切と判断され
るであろう。

【００４２】第９Ｃ図のステツプＳ８０では、選択され
た干渉縞を円近似する。近似される円の中心座標位置を
（ｘ０　，ｙ０　）とすると、半径Ｒの円を表わす式は
、　　（ｘ−ｘ０）２　＋（ｙ−ｙ０）２　＝Ｒ２　　
　　　　　　　　　　　　　‥‥‥（１２）となる。（
１２）式を展開した式 　　２ｘ０・ｘ＋２ｙ０・ｙ＋（Ｒ２　−ｘ０２−ｙ０
２）＝ｘ２　＋ｙ２　を用い、

【００４３】

【数１】 を導入すると、正規方程式 　　［Ｘ］［Ａ］＝［Ｙ］　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　‥‥‥（１３）が得られる。

【００４４】 　　［Ａ］＝［Ｘ］−１［Ｙ］　　　　　　　　　　　
　　　　　　　‥‥‥（１４）より中心位置（ｘ０　，
ｙ０　）及び半径Ｒを求める。

【００４５】こうして、干渉リングの中心位置が求めら
れるので、その位置をヘツド１の頂上とする。そして、
更に、その頂上位置とヘツドギャツプ中心１ａの画像位
置とに基づいてチルト角を演算するのは前述した通りで
ある。 〈実施例の効果〉以上説明した実施例によると、■：ワ
ーク表面のギヤツプ中心と干渉縞中心を別々に観測する
ために、参照鏡の前のシヤツターを切り替える必要がな
いため、観測，調整の基準となる光学系に位置ズレ，振
動等が発生しない。又、ミロー型干渉縞対物レンズも使
用できるため小型化できる。干渉光学系においては、焦
点深度内にワークを位置決めするための光軸方向に移動
させる移動手段が必要なため、本方式において特に装置
類が追加されることはない。■：又、従来例と較べて、
ワーク表面にできた干渉縞像と原画像（ワーク表面）と
の差分をとつたときには干渉縞像を２値するときに非常
に有利となる。

【００４６】即ち、ワークからの反射光強度をＡ、参照
鏡からの反射光強度をＢ、位相差をθとする。従来のシ
ャッタ切り替え方式をマイケルソン型対物レンズに適用
すると、 　　ワーク表面の光学像　　　　　　　　　　　　：　
　Ａ　　ワーク表面の光学像と干渉縞像　　：Ａ＋Ｂ＋
２（ＡＢ）１／２・ＣＯＳθ　　差（干渉縞像のみ）　
　　　　　　　　　　　：Ｂ＋２（ＡＢ）１／２・ＣＯ
Ｓθとなる。このように、従来方式では、干渉縞像を測
定するときは、２（ＡＢ）１／２・ＣＯＳθの値は小さ
いものの、Ｂの寄与が大きいので、Ｂを測定しなければ
ならないという不都合がある。

【００４７】一方、マイケルソン型若しくはミロー型に
本方式を適用すると、 　　ワーク表面の光学像　　　　　　　　　　　　：　
　Ａ＋Ｂ　　ワーク表面の光学像と干渉縞像　　：Ａ＋
Ｂ＋２（ＡＢ）１／２・ＣＯＳθ　　差（干渉縞像のみ
）　　　　　　　　　　　　：２（ＡＢ）１／２・ＣＯ
Ｓθとなる。従つて、本方式によれば、差分が２（ＡＢ
）１／２・ＣＯＳθとなり、ＣＯＳカーブとなるために
、２値化するためのスライスレベルが一義的に０で安定
的に定まる。■：ヘツド表面の干渉縞を画像処理してエ
ッジ画像を抽出し、その特徴（モーメント、面積）等に
基づいて最適な干渉縞画像を判定している。そして、選
択された干渉縞の画像の中心位置を特定することにより
、ヘツド表面の頂上とヘツドギャツプ中心との位置ずれ
、即ち、チルト角を計算している。即ち、このようにチ
ルト角の計算が自動化されたことで、ヘツドの位置姿勢
調整の全工程の自動化が可能になった。■：Ｘ，Ｙ，Ｚ
，θ，チルトという６軸の位置調整後においても、接着
により、ヘツドの容易確実な固定が可能となった。 〈変形〉本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。

【００４８】例えば、上記実施例は、スチルビデオ信号
を記録するためのヘツドの姿勢検出に適用したものであ
ったが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明は
、その表面が略球面、更には、曲面形状を有する物体で
あれば、干渉縞を得ることができるので、適用可能であ
る。

【００４９】干渉縞中心を求めるとき、ワーク表面との
コントラストが良くない場合には、ワーク表面＋干渉縞
像とワーク表面の差分を取ることにより、干渉縞のみを
抽出しても良い。

【００５０】

【発明の効果】上記課題を達成するための本発明の干渉
光学装置は、干渉現象を用いて物体を測定する干渉光学
装置において、該物体の光学系についての位置を測定す
る測定手段と、光学系の焦点深度内で、干渉縞の観測位
置とワーク表面の観測位置とが異なるように、前記測定
された該物体の光学系についての位置に基づいて、該物
体と光学系との相対位置を光軸方向に移動する移動手段
とを具備したことを特徴とする。

【００５１】即ち、干渉縞の測定範囲は光学系の焦点深
度に対して狭い。従って、物体の表面の物体像を例えあ
合焦位置で取るようにすれば、その物体像には干渉縞像
は含まれなくなる。即ち、同じ光軸上に従来のようなシ
ャッタ等を配さなくとも、物体像と干渉縞とを互いの影
響を除去した状態で得る分離して取出すことが可能とな
る。

【００５２】本発明の好適な実施態様によると、光源に
白色光を用いる事を特徴とする。

【００５３】本発明の好適な実施態様によると、干渉縞
画像の強度は、干渉縞の観測位置で得た画像からワーク
表面の観測位置で得た画像の差分を演算することにより
求める。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る測定装置１００の
ブロツク図、

【図２】本実施例の装置により姿勢測定され、キヤリツ
ジに固定されたヘツドのヘツドアツセンブリの側面図、

【図３】第１図装置の位置決め装置５０の拡大図、

【図
４】第１図装置１００の光学システムの正面図、

【図５
】画像処理装置２３の内部のブロツク図、

【図６】本実
施例に用いられるヘツドのギャツプを説明する図、

【図７】本実施例におけるアジマス角測定の原理を説明
する図、

【図８】本実施例におけるチルト角調整の原理を説明す
る図、

【図９Ａ】本実施例における姿勢調整装置１００の操作
手順を説明するフローチヤート、

【図９Ｂ】本実施例における姿勢調整装置１００の操作
手順を説明するフローチヤート、

【図９Ｃ】本実施例における姿勢調整装置１００の操作
手順を説明するフローチヤート、

【図１０】入力された干渉縞画像のアドレッシングを説
明する図、

【図１１】エッジ抽出のための８近傍画素を説明する図
、

【図１２】エッジ画像選択のための探索路を説明する図
、

【図１３】エッジ選択処理の手順を説明するフローチヤ
ート、

【図１４】干渉縞と光学像の位置関係を説明する図であ
る。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】干渉現象を用いて物体を測定する干渉光学
   装置において、該物体の光学系についての位置を測定す
   る測定手段と、光学系の焦点深度内で、干渉縞の観測位
   置とワーク表面の観測位置とが異なるように、前記測定
   された該物体の光学系についての位置に基づいて、該物
   体と光学系との相対位置を光軸方向に移動する移動手段
   とを具備したことを特徴とする干渉光学装置。
2. 【請求項２】前記移動手段は、前記光学系を固定して、
   前記物体を移動することを特徴とする請求項の第１項に
   記載の干渉光学装置。
3. 【請求項３】この干渉光学装置の光源は白色光源である
   ことを特徴とする請求項の第１項に記載の干渉光学装置
   。
4. 【請求項４】この干渉光学装置はマイケルソン型対物レ
   ンズを有することを特徴とする請求項の第１項に記載の
   干渉光学装置。
5. 【請求項５】この干渉光学装置はミロー型対物レンズを
   有することを特徴とする請求項の第１項に記載の干渉光
   学装置。
6. 【請求項６】ワーク表面の観測位置は合焦位置であるこ
   とを特徴とする請求項の第１項に記載の干渉光学装置。
7. 【請求項７】前記干渉縞の観測位置で得た画像から、前
   記合焦位置で得た画像の差分を、干渉縞画像として演算
   する手段を更に具備したことを特徴とする請求項の第６
   項に記載の干渉光学装置。