JPH0648176B2 - 微小間隔測定方法 - Google Patents
微小間隔測定方法Info
- Publication number
- JPH0648176B2 JPH0648176B2 JP30150287A JP30150287A JPH0648176B2 JP H0648176 B2 JPH0648176 B2 JP H0648176B2 JP 30150287 A JP30150287 A JP 30150287A JP 30150287 A JP30150287 A JP 30150287A JP H0648176 B2 JPH0648176 B2 JP H0648176B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measuring
- phase shift
- interference
- magnetic tape
- minute
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、サブミクロン以下の微小な二面間の間隔分布
を測定する方法、特に、金属コーティング面など、誘電
体とみなせず、従って光反射において位相ずれが無視で
きない面を測定対象とするのに適する微小間隔測定に関
する。
を測定する方法、特に、金属コーティング面など、誘電
体とみなせず、従って光反射において位相ずれが無視で
きない面を測定対象とするのに適する微小間隔測定に関
する。
本発明に係る測定方法はビデオテープ（ＶＴＲ）及び磁
気ディスクと磁気ヘッドの間のスペーシング測定装置に
好適に適用できるものである。
気ディスクと磁気ヘッドの間のスペーシング測定装置に
好適に適用できるものである。
［従来の技術およびその問題点］ ＶＴＲや磁気ディスクにおけるスペーシングとは、走行
中のヘッドと媒体（ディスクフロッピー、テープ）との
間に生じるサブミクロン以下の微小な“すきま”のこと
をいい、ヘッド損失の原因であるとともにヘッドの摩耗
を防いでいる重要な因子である。
中のヘッドと媒体（ディスクフロッピー、テープ）との
間に生じるサブミクロン以下の微小な“すきま”のこと
をいい、ヘッド損失の原因であるとともにヘッドの摩耗
を防いでいる重要な因子である。
従来の面間隔分布の測定には、ニュートンリング法など
の、干渉測定がある。その原理は、(1) 式による。
の、干渉測定がある。その原理は、(1) 式による。
但し、Ｐλ：規格化された干渉光強度 ｄ：面間隔 λ：光の波長 φλ：位相ずれ 即ち、Ｐλ，λ，φλを測定し、ｄを算出するものであ
る。ところが、位相ずれφλは、物質及び光の波長に固
有であるためφλ＝πと近似したり、複数の波長を使用
し、複数の波長において全くφλが一定であるという近
似を行い、φλを消去して、面間隔ｄを算出していた。
しかしながら、上記スペーシングのように１ｎｍ程度の
分解能で評価するためには、この近似誤差は無視出来な
い為、ビデオ機器や、コンピュータ用ディスク機器にお
ける磁気ヘッドの浮動特性評価などで、誤差を生じてい
た。
る。ところが、位相ずれφλは、物質及び光の波長に固
有であるためφλ＝πと近似したり、複数の波長を使用
し、複数の波長において全くφλが一定であるという近
似を行い、φλを消去して、面間隔ｄを算出していた。
しかしながら、上記スペーシングのように１ｎｍ程度の
分解能で評価するためには、この近似誤差は無視出来な
い為、ビデオ機器や、コンピュータ用ディスク機器にお
ける磁気ヘッドの浮動特性評価などで、誤差を生じてい
た。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は位相ずれの補正について考察を行ない、その補
正方法を提供するものである。その説明の前に前記位相
ずれによる測定誤差の一例を簡単な概念図を用いて説明
する。
正方法を提供するものである。その説明の前に前記位相
ずれによる測定誤差の一例を簡単な概念図を用いて説明
する。
微小間隔の測定に、例えば第４図（ｂ）のような光学的
平面である磁気テープ５０を想定し、そのテープ５０に
透明な磁気ヘッド５１を接触させ、両者の間隔を磁気テ
ープ５０で反射する光５２と磁気テープ５１で反射する
光とを干渉させることにより、公知の方法を用いて両者
の間隔を測定する場合を考える。そのとき、その反射強
度を縦軸に、テープ５１上の位置を横軸にとると、その
干渉パターンは第４図（ａ）の実線５５のようになる。
なお、第４図（ａ）において、Ａは暗線の強度、Ｂは明
線の強度である。
平面である磁気テープ５０を想定し、そのテープ５０に
透明な磁気ヘッド５１を接触させ、両者の間隔を磁気テ
ープ５０で反射する光５２と磁気テープ５１で反射する
光とを干渉させることにより、公知の方法を用いて両者
の間隔を測定する場合を考える。そのとき、その反射強
度を縦軸に、テープ５１上の位置を横軸にとると、その
干渉パターンは第４図（ａ）の実線５５のようになる。
なお、第４図（ａ）において、Ａは暗線の強度、Ｂは明
線の強度である。
ここで、磁気テープ５０はガラス等の誘電体とは違い、
位相のずれが単純にπというような値にならず、その物
体固有の位相ずれを持っている。従って、そのときの暗
線の強度はＡ′となり、干渉パターンも破線５６のよう
に変化する。よって単純に位相ずれがない状態の計算で
間隔の計算を行なうと暗線の基準強度が違ってくるため
に誤差を生じることになる。
位相のずれが単純にπというような値にならず、その物
体固有の位相ずれを持っている。従って、そのときの暗
線の強度はＡ′となり、干渉パターンも破線５６のよう
に変化する。よって単純に位相ずれがない状態の計算で
間隔の計算を行なうと暗線の基準強度が違ってくるため
に誤差を生じることになる。
本発明は、上記従来の測定における欠点を除去し、位相
ずれを測定し、その位相ずれを補正することによりサブ
ミクロン以下の微小な二面間の間隔分布を正確に測定す
る方法を提供することを目的とする。
ずれを測定し、その位相ずれを補正することによりサブ
ミクロン以下の微小な二面間の間隔分布を正確に測定す
る方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る微小間隔測定方法を好適に実施でき
るシステムを有する測定装置も提供することを目的とす
る。
るシステムを有する測定装置も提供することを目的とす
る。
前記第１の目的は、測定対象である２面の微小間隔を干
渉を利用して測る測定方法において、前記２面の一部を
接触状態にし、そのときの干渉縞位相から位相とびを計
測し、該位相とびから前記間隔の測定値を補正すること
を特徴とする微小間隔測定方法により達成される。
渉を利用して測る測定方法において、前記２面の一部を
接触状態にし、そのときの干渉縞位相から位相とびを計
測し、該位相とびから前記間隔の測定値を補正すること
を特徴とする微小間隔測定方法により達成される。
また、その方法を実施できる装置としては、 前記２面のすくなくとも１面を微小移動せしめる手段
と、該２面の間隔を干渉を利用して測定する手段と、前
記２面の一部が接触する時の干渉縞位相から位相とびを
計算する手段を有していることが望ましい。
と、該２面の間隔を干渉を利用して測定する手段と、前
記２面の一部が接触する時の干渉縞位相から位相とびを
計算する手段を有していることが望ましい。
［作用］ 本発明の微小間隔測定方法を磁気ディスクと磁気ヘッド
の間のスペーシング測定装置に適用すれば、磁気テープ
の表面物質によらず、その位相ずれを簡単に検出、補正
できるので、スペーシング解析が高精度に行なうことが
できる。
の間のスペーシング測定装置に適用すれば、磁気テープ
の表面物質によらず、その位相ずれを簡単に検出、補正
できるので、スペーシング解析が高精度に行なうことが
できる。
また、本発明の微小間隔測定方法は位相ずれが問題にな
るような高精度の微小間隔測定において、前記装置のよ
うな構成およびシステムを備えることで適用することが
できる。
るような高精度の微小間隔測定において、前記装置のよ
うな構成およびシステムを備えることで適用することが
できる。
［実施例］ 以下、本発明の微小間隔測定方法について具体的な実施
例に基づき詳細に説明する。
例に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明の微小間隔測定方法を使用した実施例の
１つであり、磁気ヘッドスペーシング測定装置に適用し
た実施例を示す概略構成図である。
１つであり、磁気ヘッドスペーシング測定装置に適用し
た実施例を示す概略構成図である。
同図において、１は、測定面駆動用のピエゾ素子、２は
測定面を後ろから押す研摩面、３は第一の測定面である
ところの反射面を有する磁気テープ、４は第二の測定面
であるところの反射面を有するガラス材（ダミーの磁気
ヘッド）、５は干渉像を拡大結像するためのレンズ、６
は照明光用半透鏡、７は干渉像入力装置であるところの
ＩＴＶカメラ、８は準単色光源であるところのランプ装
置、９はインターフェース、１０は制御用マイクロコン
ピュータである。
測定面を後ろから押す研摩面、３は第一の測定面である
ところの反射面を有する磁気テープ、４は第二の測定面
であるところの反射面を有するガラス材（ダミーの磁気
ヘッド）、５は干渉像を拡大結像するためのレンズ、６
は照明光用半透鏡、７は干渉像入力装置であるところの
ＩＴＶカメラ、８は準単色光源であるところのランプ装
置、９はインターフェース、１０は制御用マイクロコン
ピュータである。
このスペーシング測定装置は、磁気ヘッドのダミーであ
るガラス材４の表面近傍に実際に使用する磁気テープ３
を配置（あるいは走査）させ、その配置におけるスペー
シングをガラス材の位置（あるいは、走査速度、磁気テ
ープの張力等）の関数として求めるために構成されたも
のである。
るガラス材４の表面近傍に実際に使用する磁気テープ３
を配置（あるいは走査）させ、その配置におけるスペー
シングをガラス材の位置（あるいは、走査速度、磁気テ
ープの張力等）の関数として求めるために構成されたも
のである。
この磁気ヘッドスペーシング測定装置において、磁気テ
ープ３の位相ずれを検出し、そのデータからスペーシン
グの間隔を補正するシステムについて説明する。
ープ３の位相ずれを検出し、そのデータからスペーシン
グの間隔を補正するシステムについて説明する。
第２図に典型的な処理における本装置の位相ずれ検出の
フローチャートを示す。
フローチャートを示す。
本実施例においては、全ての指令はマイコン１０よりイ
ンタフェース９を通じて行なわれる。
ンタフェース９を通じて行なわれる。
まず、磁気テープ３を所定位置に配置した後、光源８
を点灯する（第２のステップＳ１）。光源８から出た準
単色光は、半透鏡６で反射し、レンズ５を通り一部ガラ
ス材４の表面で反射し、一部は透過し、磁気テープ３の
表面で反射する。それら反射光は、レンズ５で拡大さ
れ、ＩＴＶカメラ７上に干渉縞が結像される。その干渉
強度はＩＴＶ７よりインターフェース９を介してマイコ
ン１０に取り込まれる（ステップＳ２）。
を点灯する（第２のステップＳ１）。光源８から出た準
単色光は、半透鏡６で反射し、レンズ５を通り一部ガラ
ス材４の表面で反射し、一部は透過し、磁気テープ３の
表面で反射する。それら反射光は、レンズ５で拡大さ
れ、ＩＴＶカメラ７上に干渉縞が結像される。その干渉
強度はＩＴＶ７よりインターフェース９を介してマイコ
ン１０に取り込まれる（ステップＳ２）。
この状態で（換言すれば、常に干渉強度を監視しなが
ら）、ピエゾ素子１への印加電圧を徐々に増加させる
と、研磨面２が、磁気テープ３を押し、磁気テープ３と
ガラス材４の間隔が変化する（ステップＳ３）。その間
隔の変化に応じて前記干渉強度のパターンは変化する。
研磨面２の駆動を続けると、ついに、磁気テープ３の表
面と、ガラス材４の表面の先端が接触する。その状態を
第３図に示した。この接触時の検出は干渉縞強度のガラ
ス材４先端部での変化率が、あるしきい値以下になった
ときで検出する（ステップＳ４）。そのとき（ステップ
Ｓ４のＹＥＳ）、ピエゾ素子１への印加電圧の増加を止
めるとともに（ステップＳ５）、この時の干渉強度から
マイコン１０により、ガラス材４の先端部での位相を計
算し、その値を位相ずれφλとする（ステップＳ６）。
ら）、ピエゾ素子１への印加電圧を徐々に増加させる
と、研磨面２が、磁気テープ３を押し、磁気テープ３と
ガラス材４の間隔が変化する（ステップＳ３）。その間
隔の変化に応じて前記干渉強度のパターンは変化する。
研磨面２の駆動を続けると、ついに、磁気テープ３の表
面と、ガラス材４の表面の先端が接触する。その状態を
第３図に示した。この接触時の検出は干渉縞強度のガラ
ス材４先端部での変化率が、あるしきい値以下になった
ときで検出する（ステップＳ４）。そのとき（ステップ
Ｓ４のＹＥＳ）、ピエゾ素子１への印加電圧の増加を止
めるとともに（ステップＳ５）、この時の干渉強度から
マイコン１０により、ガラス材４の先端部での位相を計
算し、その値を位相ずれφλとする（ステップＳ６）。
次に、ピエゾ素子１への印加電圧を減少させ、研磨面
２を磁気テープ３より離し、磁気テープ３を可動とす
る。その後、図示されていないテープ走行操作置によ
り、磁気テープ３を紙面に平行方向へ走行させ、と同
じ操作作を行い、マイコン１０の記憶装置にガラス材４
表面全体の干渉縞を取り込む、取り込まれたデータをマ
イコン１０により式(1) を用いて解析すれば、ガラス材
４上の任意の位置における面間隔が求まり、テープ走行
時の磁気テープ面とガラス材面の面間隔分布が解析でき
る。
２を磁気テープ３より離し、磁気テープ３を可動とす
る。その後、図示されていないテープ走行操作置によ
り、磁気テープ３を紙面に平行方向へ走行させ、と同
じ操作作を行い、マイコン１０の記憶装置にガラス材４
表面全体の干渉縞を取り込む、取り込まれたデータをマ
イコン１０により式(1) を用いて解析すれば、ガラス材
４上の任意の位置における面間隔が求まり、テープ走行
時の磁気テープ面とガラス材面の面間隔分布が解析でき
る。
本実施例は上述の記述に限らず種々の変形が可能であ
る。
る。
例えば、テープをピエゾで動かす代りに、ガラス材４を
ピエゾ素子で動かしてもよい。この場合、テープ３の微
小なゆがみ等の問題が解決出来る。この場合、実機でガ
ラス材を動かすシステムを結ぶことはかなり難かしく、
装置が複雑、大型化するのは避けられない。
ピエゾ素子で動かしてもよい。この場合、テープ３の微
小なゆがみ等の問題が解決出来る。この場合、実機でガ
ラス材を動かすシステムを結ぶことはかなり難かしく、
装置が複雑、大型化するのは避けられない。
また、テープ３をピエゾ素子で動かす途中に、ガラス材
４の先端部だけでなくガラス材４全体のデータを取りこ
むことにより、照明強度、照明ムラなどを補正すること
が可能であり、さらに誤差を減少させることもできる。
４の先端部だけでなくガラス材４全体のデータを取りこ
むことにより、照明強度、照明ムラなどを補正すること
が可能であり、さらに誤差を減少させることもできる。
［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明の微小間隔測定方法によ
れば、測定面のすくなくとも１面を微小駆動させ、測定
面どうしの一部を接触させ、そこでの干渉縞位相を位相
ずれとすることで、従来、補正できなかった位相ずれに
よる干渉計測の絶対誤差を補正でき、微小な間隔を絶対
計測することが可能になった。
れば、測定面のすくなくとも１面を微小駆動させ、測定
面どうしの一部を接触させ、そこでの干渉縞位相を位相
ずれとすることで、従来、補正できなかった位相ずれに
よる干渉計測の絶対誤差を補正でき、微小な間隔を絶対
計測することが可能になった。
第１図は本発明の微小間隔測定方法を使用した実施例の
１つであり、磁気ヘッドスペーシング測定装置を示す概
略構成図である。 第２図は本発明の実施例における位相ずれ検出のフロー
チャートの一例である。 第３図は２つの測定面が接触した状態を示す図である。 第４図は位相ずれによる測定誤差の一例を示す概念図で
ある。 １：ピエゾ素子 ２：研磨面 ３：磁気テープ ４：ガラス材（ダミー磁気ヘッド） ５：拡大レンズ ６：半透鏡 ７：ＩＶＴカメラ ８：準単色光源 ９：インターフェース １０：マイクロコンピュータ
１つであり、磁気ヘッドスペーシング測定装置を示す概
略構成図である。 第２図は本発明の実施例における位相ずれ検出のフロー
チャートの一例である。 第３図は２つの測定面が接触した状態を示す図である。 第４図は位相ずれによる測定誤差の一例を示す概念図で
ある。 １：ピエゾ素子 ２：研磨面 ３：磁気テープ ４：ガラス材（ダミー磁気ヘッド） ５：拡大レンズ ６：半透鏡 ７：ＩＶＴカメラ ８：準単色光源 ９：インターフェース １０：マイクロコンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】測定対象である２面の微小間隔を干渉を利
用して測る測定方法において、 前記２面の一部を接触状態にし、そのときの干渉縞位相
から位相とびを計測し、該位相とびから前記間隔の測定
値を補正することを特徴とする微小間隔測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30150287A JPH0648176B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 微小間隔測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30150287A JPH0648176B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 微小間隔測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145506A JPH01145506A (ja) | 1989-06-07 |
| JPH0648176B2 true JPH0648176B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17897685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30150287A Expired - Fee Related JPH0648176B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 微小間隔測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648176B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-01 JP JP30150287A patent/JPH0648176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01145506A (ja) | 1989-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |