JPH0733128Y2 - ヘッド姿勢計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、画像処理装置を用いたヘッド姿勢計測装置に
関する。

〔従来の技術〕

例えば、デジタル・オーディオ・テープレコーダ（以下
「DAT」という）では、回転ドラムの周面に２個の磁気
ヘッドを取り付け、この２個の磁気ヘッドが交互に磁気
テープを斜めにスキャンすることにより、デジタル変換
されたオーディオ信号を磁気テープに記録し再生する。
このような回転磁気ヘッドはビデオ・テープレコーダに
も用いられる。回転磁気ヘッドでは、各磁気ヘッドのギ
ャップが磁気テープに対して正しく摺接するように、正
しい姿勢になっていなければならない。たとえば、ギャ
ップの位置がドラム面から最も突出した位置に取り付け
られている。

回転磁気ヘッドにおける磁気ヘッドの姿勢計測には、画
像処理装置を用いたヘッド姿勢計測装置を用いることが
できる。いま、テレビカメラの撮像光学系に干渉対物レ
ンズを有する顕微鏡を用いてこれを磁気ヘッドに対して
光軸方向に移動させると、磁気ヘッドの画像と磁気ヘッ
ド面の最も突出した位置を中心に発生した干渉縞の画像
が表れる。第10図は磁気ヘッド27が正しい姿勢で取り付
けられている場合にテレビカメラを通じて得られる画像
信号の例を示すもので、磁気ヘッドのギャップ25の像が
表れる位置と干渉縞17が表れる位置とが画像信号上にお
いて一致している。第11図は磁気ヘッド27の姿勢が不適
当な場合で、磁気ヘッドのギャップ25が表れる位置と干
渉縞17が表れる位置がずれている。

第12図は、本考案者が本考案の前提として考えたヘッド
姿勢計測装置に用いられる干渉対物レンズを有する顕微
鏡の例を示す。第12図において、光源45からの照明光は
単色フィルター46を通り、ハーフミラー47で反射されて
干渉対物レンズ41に至る。光源45はタングステン電球が
用いられ、白色光が発せられる。白色光の一部分の波長
だけが単色フィルター46を通る。干渉対物レンズ41は、
倍率ｍの対物レンズ48と、光を反射光と透過光に二分割
するハーフミラー43と、ハーフミラー43からの反射光を
反射してハーフミラー43に戻すミラー44とを有してな
る。ハーフミラー43を透過した光は磁気ヘッド１に照射
される。磁気ヘッド１による反射光は、ハーフミラー4
3、対物レンズ48、ハーフミラー47を透過し、テレビカ
メラ５に至る。対物レンズ48による磁気ヘッド１の面の
結像点Ｆはテレビカメラ５の撮影面上にある。

干渉対物レンズ41のハーフミラー43で二分割された一方
の光は磁気ヘッド１の面で反射されてハーフミラー43に
戻り、ここにおいて両方の光が干渉しあい、対物レンズ
48の結像点Ｆに干渉縞が発生する。この結像点Ｆは、対
物レンズ48の設計上の基準となる結像点であって、この
結像点で像が結ばれる限りにおいては光学計の収差が補
正された状態になっている。

ハーフミラー43の中心点をＣ、ミラー44の中心点をＢ、
磁気ヘッド１の中心点をＡとしたとき、干渉縞が発生す
る範囲は光路CACと光路CBCとの差によって決まるもので
あり、この差があまり大きくなる干渉縞は発生しない。
干渉縞が発生する範囲を可干渉距離εといい、単色フィ
ルター46によって決定される。この可干渉距離εは、 ε≒λ^２／Δλ によって求められる。但し、λは単色フィルター46の中
心波長、Δλは単色フィルター46を通過する波長の帯域
である。

以上述べた干渉対物レンズ41を有する顕微鏡とテレビカ
メラ５を介して得られる画像は第10図、第11図に示すよ
うなヘッド面の画像の干渉縞の画像とが重なりあった画
像であり、これらの画像信号を画像処理装置に入力して
画像処理すことにより磁気ヘッドの姿勢を計測すること
ができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記ヘッド姿勢計測装置によれば、画像処理装置にはヘ
ッド面の画像と干渉縞の画像とが重なった状態の画像信
号が入力されるため、画像処理装置はヘッド面の像であ
るか干渉縞であるかを正確に判別することは困難であ
り、干渉縞がじゃましてギャップ25の位置を正確に検出
することができない。そこで、干渉光学系の光路の一部
を開閉して干渉縞の発生をオン・オフする機構が考えら
れている。

しかしながら、干渉縞のオン・オフ機構を有する干渉対
物レンズは高価であるし、また、一般の干渉縞のオン・
オフ機構は手動操作によるものであり、これを自動操作
に改造しようとするとますます高価なものになる。さら
に、自動的なオン・オフ機構とするにしても、機構的な
構成になるため、振動が問題となり、応答時間も遅いと
いう問題がある。

本考案は、かかる問題点を解消するためになされたもの
で、干渉対物レンズ光学系を有する顕微鏡を用い、か
つ、画像処理装置を用いたヘッド姿勢計測装置いおい
て、干渉対物レンズによる干渉縞の発生及びその消去を
極めて簡単に行うことができるようにし、もって、計測
の自動化を容易に行うことができ、安いコストで、振動
も少なく、応答性のよい姿勢測定装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、干渉対物レンズを有する顕微鏡と、この顕微
鏡を通して画像信号を得るテレビカメラと、このテレビ
カメラによって得られるヘッド面の画像及び干渉縞の画
像を処理してヘッドの姿勢を計測する装置において、上
記テレビカメラとヘッド面との間隔は、少なくともヘッ
ド面への合焦位置から干渉縞への合焦位置までの範囲に
おいて上記干渉対物レンズの光軸上で変更可能であるこ
とを特徴とする。

〔作用〕

テレビカメラとヘッド面との間隔を光軸上で変更するこ
とにより、ヘッド面に合焦した状態と、ヘッド面に発生
する干渉縞に合焦した状態とを作り出すことができ、ヘ
ッド面と干渉縞とを別個に観察することができる。個別
に観察することができるヘッド面の画像と干渉縞の画像
を画像処理することによりヘッドの姿勢を計測すること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本考案にかかるヘッド姿勢計
測装置の実施例について説明する。

図示の実施例では、DATに用いられる回転ドラムにおけ
る磁気ヘッドの位置計測及び姿勢計測装置として構成さ
れているので、実施例の説明の前にDATにおける磁気ヘ
ッドの位置計測及び姿勢計測の概略について説明してお
く。

第７図は、テレビカメラから入力される磁気ヘッド27の
入力画像を示す。磁気ヘッド27は、ヘッドギャップ25を
挟んで配置されたセンダスト23,23と、各センダスト23,
23の各一側に配置されたフェライトコア22,22と、ヘッ
ドギャップ25の各一端を一つの頂点としてセンダスト23
とウェライトコア22で囲まれた三角形の空間に配置され
たガラス24,24とを有してなる。テレビカメラからの上
記磁気ヘッドの画像信号は画像処理装置に入力され、ヘ
ッドギャップ25の位置が一定の点を基準としてＸ−Ｘ座
標上の位置として計測される。

DATの回転ドラムには、２個の磁気ヘッドがドラムの外
周部に180度の間隔で取り付けられている。従って、ド
ラムが180度回転したとき、２個の磁気ヘッドの位置が
それぞれ正しい位置にあり、相互に合致していなければ
ならない。２個の磁気ヘッドの位置がそれぞれ正しい位
置にあるかどうか、かつ、相互に合致しているかどうか
は、一つの磁気ヘッドの画像信号をテレビカメラにより
入力して位置計測を行った後、ドラムを180度回転して
他方の磁気ヘッドの画像信号をテレビカメラより入力し
て位置計測を行うことにより判断することができる。ま
た、２個の磁気ヘッドのテープとの摺接面は、テープと
の良好な摺接関係を得るために、ドラムの外周面から適
宜の量だけ突出させる必要があり、かつ、２個の磁気ヘ
ッドの突出量が一致していなければならない。さらに、
ギャップ25をテープに正しく摺接させるためには、磁気
ヘッド27が正しい姿勢に取り付けられている。本実施例
ではギャップ25の位置がドラム面から最も突出した位置
に取り付けられている。

この磁気ヘッド27の姿勢の計測は、干渉対物レンズを有
するテレビカメラのオートフォーカス装置を利用するこ
とができる。第２図ないし第４図は、磁気ヘッド27の姿
勢計測に適用可能なオートフォーカス装置の例を示す。

磁気ヘッドに対しテレビカメラのレンズを光軸方向に相
対移動させることにより、第２図に示すように出力電圧
に二つのピークa,bが表れる。

ピークａは磁気ヘッドに合焦したときのピークであり、
ピークｂは干渉縞の発生によるピークであるが、オート
フォーカス装置では、いずれが磁気ヘッドに合焦したと
きのピークかはわからない。各ピークa,b間には干渉対
物レンズ光学系の構成によって決まる一定の距離Ｄがあ
る。磁気ヘッドがドラムに挿入されるときのばらつきは
あらかじめわかっており、これをレンジＷとする、合焦
のためのスキャン幅ＳはレンジＷよりも大きい。ピーク
ａにおける出力電圧Vaとピークｂにおける出力電圧Vbは
どちらが大きいか不定であるが、第２図の例ではVa＞Vb
となっている。そこで、第５図にも示すように、まず、
テレビカメラを取り付けたステージをスキャン幅Ｓの近
点側の範囲外である基準点Ｃまで移動し、この基準点Ｃ
における出力電圧Vcにαを付加してなる電圧Vfを基準電
圧としてメモリする。次にステージをスキャン幅Ｓの遠
点側まで移動させ、その間に表れるピークの最大値とき
の位置を求め、最大値の位置（第２図の例ではピークａ
の位置）までステージを移動させる。次に、この位置か
ら距離Ｄだけ遠点の方に離れた位置にステージを移動
し、この移動後の出力Veをメモリから取り出す第２図の
場合Ve＝Vbである。そこで、VeとVfを比較する。第２図
ではVe＞Vfのため、ステージを最大値の位置、すなわち
ピークａの位置まで移動させて停止させ、この位置を目
的の合焦位置とする。第２図においては上記ステ
ージの移動を示す。

ところで、場合によっては第３図に示すように干渉縞の
ピークｂの出力電圧Vbが磁気ヘッドに合焦したときのピ
ークａの出力電圧Vaよりも大きい場合がある。この場
合、第５図のVeとVfの比較においてVb＜Vfとなって電圧
Veの位置は磁気ヘッドに対する焦点位置ではなく、干渉
縞に対する焦点位置であることがわかるため、第４図に
鎖線の枠で示すように、Vb周辺のあらかじめ設定された
範囲、すなわち干渉縞によるピークが表れる前後の範囲
のデータを０として再び最大値及び最大値の位置を求め
るステップに進む。この最大値及び最大値の位置を求め
るステップでは、磁気ヘッドに合焦することによって表
れるピークａの位置を求める合焦位置となり、この位置
でステージが停止する。以下、第５図のフローに従って
動作し、干渉縞に対するピーク位置ｂも検出される。

こうして、磁気ヘッドに合焦した位置と干渉縞が発生す
る位置とを検出することができ、それぞれの合焦位置に
おいて表れる画像を処理することによって磁気ヘッドの
ギャップが回転ドラム面から最も突出した位置にあるか
どうす、すなわち磁気ヘッドが正しい姿勢で取り付けら
れているかどうす計測することができる。

ここで、基準点Ｃの電圧Vcの値とａ又はｂ点の電圧とを
比較するようにしたのは、ヘッド面の状態によって出力
線圧が異なるため、初めからVcを一定にしておくとａ又
はｂ点の電圧がVcよりも低くなる場合が生じて合焦点を
検出することができない場合があるからである。従っ
て、その都度基準点Ｃの電圧Vcを求めて比較するように
している。また、Vc＋ａ＝Vfとしたのは、Vcだけでは電
圧が低く、Veがあまり高くなくてもVe＞Vcが成立して合
焦位置を間違うことがであるからである。

次に、上記ヘッド姿勢計測装置を利用したDAT用磁気ヘ
ッドの自動組み立て装置の例について説明する。

第１図において、DATの回転ドラム３の外周部には180度
間隔で磁気ヘッド1,2がねじ止めされている。ドラム３
は、モータ14によって回転駆動される治具12に磁気ヘッ
ド1,2側を上にして取り付けられている。ドラム３はテ
ープレコーダに組み込まれる場合は磁気ヘッド1,2側を
下にして固定ドラムに対して回転可能に取付けられる。

治具12上のドラム３の上記磁気ヘッドの一つに対向させ
て顕微鏡４が配置されている。顕微鏡４はその干渉対物
レンズ41の光軸42が上記磁気ヘッドの略中心部に位置す
るように精密なステージ６に取り付けられている。顕微
鏡４で拡大して見る試料は磁気ヘッド1,2であり、サブ
ミクロンオーダーの精度で計測することができる。ステ
ージ６にはまた顕微鏡４の結像位置にテレビカメラ５が
取り付けられている。ステージ６はモータ13により前記
光軸42方向に駆動される。

テレビカメラ５によって得られる磁気ヘッドの画像信号
は、モニタ８に入力されて磁気ヘッドの画像が映しださ
れると共に、オートフォーカス装置７に入力される。オ
ートフォーカス装置７は、テレビカメラ５からの画像信
号を効率よく、かつ、他からの干渉を受けることなく画
像処理装置９に送るためのバッファ77と、撮像画面中の
合焦させたい部分、即ち本実施例ではヘッド面のデータ
だけを取り出すために必要な部分を設定する検出域及び
走査線設定部73と、この検出及び走査線設定部73で設定
された範囲の画像信号のみを通すためのゲート72と、こ
のゲート72からの画像信号の中から高周波成分を取り出
すためのハイパスフィルター74と、このハイパスフィル
ター74からの出力信号を図示しないA/D変換器により、
アナログ信号よりデジタル信号に変換させ、このデジタ
ル信号のデータを記憶させるメモリ75と、このメモリ75
の記憶データから合焦点を求め、ステージ６を移動させ
るための信号を出力させるオートフォーカス用制御部76
とを有してなる。オートフォーカス装置７による合焦方
式はコントラスト法である。

前記オートフォーカス用制御部76は、テレビカメラ５の
移動と共に各カメラ位置でのデータをメモリ75から取り
込む。このデータは第２図又は第３図に示すように変化
するため、この出力電圧特性から合焦点を検出し、この
検出信号を、モータ13へ送り、モータ13を駆動してステ
ージ６を対物レンズ41の光軸42方向に移動させる。ステ
ージ６には顕微鏡４とテレビカメラ５が取り付けられて
いるため、ステージ６の移動と共に合焦位置が変わる。
オートフォーカス用制御部76は顕微鏡４が磁気ヘッドへ
の合焦点に達するまでモータ13を駆動してスージ６を移
動させることができる。

前記画像処理装置９は、第７図に示すような画像信号か
ら、フェライトコア22、ガラス24及びセンダスト23と交
差するヘッドギャップ25の一方の交点の位置を計測す
る。この計測は、例えば、面枠20の左隅を原点Ｏとして
横軸をＸ、縦軸をＹとしたとき、このＸ−Ｙ座標上で上
記ヘッドギャップの交点位置を計測することによって行
うことができる。また、画像処理装置９は、一方の磁気
ヘッド１のギャップ位置データをX₁，Y₁で、他方の磁気
ヘッド２のギャップ位置データをX₂，Y₂で表し、これを
次に説明するシステム制御部10の中に設けられたメモリ
に記憶させる。

システム制御部10は、治具12やオートフォーカス装置７
や画像処理装置９等を含む磁気ヘッド組み立て装置全体
の制御を行うもので、２個の磁気ヘッド1,2のギャップ
位置X₁，Y₁とX₂，Y₂、ドラム３からの突出量t₁，t₂及び
ドラム３に対する磁気ヘッド1,2の姿勢を計測し、これ
らが許容範囲内にあるかどうかを判断する。具体的に
は、まず、ドラム３を少し回転させ、このドラム３の外
周面までの距離Z_D1，Z_D2（図示せず）を求め、次に、磁
気ヘッド１に合焦したときのステージ６の位置Z₁と、磁
気ヘッド２に合焦したときのステージ６の位置Z₂を求
め、磁気ヘッド１の突出量t₁をt₁＝（Z_D1−Z₁）により
求める。同様にして、磁気ヘッド２の突出量t₂をt₂＝
（Z_D2−Z₂）により求める。または、磁気ヘッド1,2を取
り付けたドラム３に代えてマスターワークを取り付け、
マスターワークの磁気ヘッドに該当する部分に合焦した
ときのステージ６の位置Z,Z₀から上記磁気ヘッドに該当
する部分の突出量t,t₀を求めると共に、マスターワーク
の上記磁気ヘッドに該当する部分のヘッドギャップ位置
X,Y,X₀，Y₀を求める。そして、ワークとしてのドラム３
上の磁気ヘッド1,2の上記各データと、マスターワーク
の各データとをそれぞれ比較し、それぞれの差、すなわ
ち、（t₁−ｔ），（t₂−t₀），（X₁−Ｘ），（X₂−
X₀），（Y₁−Ｙ），（Y₂−Y₀）を求める。さらに、オー
トフォーカス装置７によって磁気ヘッド面と干渉縞発生
位置とに合焦したときの画像の位置ずれから磁気ヘッド
のドラム３に対する姿勢を計測する。このようにして求
められた値が、予め設定された許容範囲内にあるとき
は、治具12からドラム３を取り外し、次のドラムを治具
12に取り付ける。もし、求められた値が上記の許容範囲
から外れているときは、ヘッド位置補正装置11に信号を
送る。システム制御10はまた、一つの磁気ヘッドの計測
が終了したとき、他方の磁気ヘッドの計測を行うため
に、モータ14を駆動して治具12を180度回転させる。

ヘッド位置補正装置11は、システム制御部10から信号を
受けて磁気ヘッド１又は磁気ヘッド２の取付けねじを弛
めて調整の対象となる磁気ヘッドの位置を調整し、また
上記取り付けねじを締め付けてドラム３に上記磁気ヘッ
ドを再び取り付ける装置である。このヘッド位置補正装
置11は本考案には直接的な関係はないので詳細な説明は
省略する。

次に、上記自動組み立て装置の動作を第９図のフローチ
ャートを参照しながら説明する。

まず、手作業又は図示されないドラム移動用アーム等を
用いて、マスターワークとしてのドラムを治具12上に設
置する。マスターワークの磁気ヘッド面は干渉対物レン
ズ41の光軸42上に位置し、マスターワークの磁気ヘッド
の画像がモニタ８に映し出される。ただし、顕微鏡４の
焦点が磁気ヘッドに合っていない場合が普通であるか
ら、モニタ８に映し出される画像はぼけているのが普通
である。

ここで、マスターワークの２個の磁気ヘッド及びドラム
３の２個の磁気ヘッドの一方をＲチャンネルヘッド、他
方をＬチャンネルヘッドとする。そこでまず、上記マス
ターワークのＲチャンネルヘッドの面に合焦させる。そ
のためにまずマスターワークとしてのドラムが設置され
たことを図示されないセンサにより感知し、この感知信
号に基づいてシステム制御部10からオートフォーカス装
置７に信号を送る。オートフォーカス装置７はモータ13
を駆動してステージ６をその移動ストロークの全範囲に
わたって移動させ、この移動に伴う上記磁気ヘッドの画
像のコントラストの変化のデータをメモリ75に記憶させ
る。この記憶データは第２図、第３図に示すようなデー
タである。オートフォーカス装置７はまた、メモリ75に
記憶されたデータからヘッド面への合焦位置及び干渉縞
発生位置を検出し、モータ13を駆動して、検出された上
記合焦位置と、干渉縞発生位置までステージ６及びこれ
と一体の顕微鏡４、テレビカメラ５を移動させる。

上記オートフォーカス装置７の動作をより具体的に説明
すると、顕微鏡４で拡大されテレビカメラ５から出力さ
れる試料としての磁気ヘッドの画像信号は、ゲート72に
おいて、検出域及び走査線設定部73からの信号により画
像信号の中から特定の走査線部分を選び、ハイパスフィ
ルター74でその高周波成分を取り出し、図示しないA/D
変換器によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、こ
のデジタル信号をメモリ75に記憶させる。この記憶デー
タはオートフォーカス用制御部76に入力される。オート
フォーカス用制御部76は、まずモータ13を駆動してステ
ージ６及びこれに取り付けられた顕微鏡４とテレビカメ
ラ５をその移動ストロークの全範囲にわたり移動させ、
このときのハイパスフィルター74からの出力信号である
オートフォーカス信号の変化をメモリ75に記憶させる。
次に、オートフォーカス用制御部76は、上記メモリ75の
記憶データに基づいてモータ13を制御し、ステージ６を
移動させてテレビカメラ５の撮影面に磁気ヘッド面が結
像するように、また、干渉縞が発生するようにピント合
わせを行う。上記メモリ75に記憶されているデータは、
第２図、第３図に示すような特性をもったグラフであ
り、この出力特性の中から第５図について説明したよう
に、磁気ヘッド面への合焦点までステージ６が移動する
ようにモータ13を駆動する。合焦位置においてモニタ８
に映し出される磁気ヘッドの画像は第７図のような画像
となる。

第６図に戻って、合焦動作が終了したら、この合焦した
ときの磁気ヘッド面からステージ６までの距離をステー
ジ６の位置Ｚとしてこれを計測する。マスターワークの
磁気ヘッドの突出量ｔは予め一定の量、例えば20μｍに
設定してあるので、これらの値を基準として、計測した
データをシステム制御部10の中のメモリに記憶させる。
上記ステージ６の位置Ｚの計測は、例えばモータ13をパ
ルスモータとし、同モータの原点からの駆動パルス数を
計測し、既知の１パルス分のステージ６の移動距離を上
記駆動パルス数に掛けることにより求めることができ
る。

次に、第７図に示すような画像信号から、ヘッドギャッ
プ25の、フェライトコア22、ガラス24及びセンダスト23
との交点のうちの一方の位置を画像処理により計測し、
磁気ヘッドのギャップ位置を求める。これは、例えば第
７図に示すような画像の左隅を原点Ｏ、横軸をＸ、縦軸
をＹとし、磁気ヘッドのギャップ位置をＸ、Ｙ座標上で
計測することによって求めることができる。求められた
ギャップ位置データはシステム制御部10内のメモリに記
憶される。

さらに、前に詳細に説明した手順にわりヘッドの姿勢を
計測してメモリに記憶する。

次に、システム制御部10からの信号によりモータ14の駆
動のもとに治具12を180度回転させる。これにより治具1
2に取り付けられているマスターワークも一体回転し、
マスターワークに取り付けられているＬチャンネルの磁
気ヘッドが顕微鏡４の光軸42上にもたらされる。このマ
スターワークのＬチャンネル磁気ヘッドについても、前
述のＲチャンネル磁気ヘッドの場合と同様にして、ヘッ
ド面に合焦させたときのステージ６の位置Z₀を計測す
る。Ｌチャンネル磁気ヘッドの突出量も基準値t₀として
設定してあり、この基準値t₀に対する上記ステージ６の
位置Z₀を基準値としてメモリに記憶させておく。さら
に、画像処理によりＬチャンネルの磁気ヘッドのギャッ
プ位置をX,Yの値で計測し、その計測データX₀、Y₀をメ
モリに記憶させておく。また、Ｌチャンネルヘッドの姿
勢も計測してメモリに記憶させる。

次に、マスターワークを治具12から取り外し、代りに試
料のドラム３を治具12に取り付ける。そして、マスター
ワークについての計測と同様に、そのときのステージ６
の位置Z₁を計測し、この計測値からＲチャンネル磁気ヘ
ッドの突出量t₁を計算してメモリに記憶させる。また、
マスターワークの場合と同様に、試料のＲチャネル磁気
ヘッドのギャップの位置をX,Y座標上で求め、その計測
値X₁，Y₁をメモリに記憶させる。さらに、上記磁記ヘッ
ドの姿勢を計測してメモリに記憶させる。

次に、システム制御部10内にメモリされた基準値として
の突出量ｔと計測値である試料の突出量t₁とを比較して
両者の差をとる。また、ギャップの位置についても同様
にして基準値X,Yと計測値X₁，Y₁とを比較し、両者の差
をとる。さらに、磁気ヘッドの姿勢についても、マスタ
ーワークのＲチャンネルの値との差をとる。これらの差
が許容範囲内であればＬチャンネル磁気ヘッドの計測ス
テップに進むが、許容範囲を越えているときは、システ
ム制御部10からヘッド位置補正装置11に指令信号が送ら
れ、Ｒチャンネル磁気ヘッドの位置調整が行われ、再び
計測が行われる。計測の結果、許容範囲内に入っていれ
ば次のＬチャンネル磁気ヘッドの計測に進む。

Ｌチャンネル磁気ヘッドの計測は、まず、治具12を180
度回転させて顕微鏡４の光軸上にＬチャンネル磁気ヘッ
ドを位置させ、前述の場合と同様にヘッド面に合焦させ
てそのときのステージ６の位置を計測し、その計測結果
から磁気ヘッドの突出量t₂を計算する。また、X,Y座標
上でのギャップの位置X₂，Y₂を計測し、これらの値をメ
モリする。磁気ヘッドの姿勢についても計測し、その値
をメモリする。そして、これらの計測値をマスターワー
クのＬチャンネルヘッドの計測値である基準値と比較し
て差を求め、この差が許容値内にあるかどうすを判断
し、許容値を越えているものについては前述のように位
置調整を行う。許容値内にある場合は試料を治具12から
取り外し、次の試料について同様に計測する。

以上述べた実施例によれば、テレビカメラとヘッド面と
の間隔を干渉対物レンズを有する顕微鏡の光軸方向に変
更してヘッド面の画像とヘッド面に発生する干渉縞の画
像とにそれぞれ個別に合焦することができ、ヘッド面の
画像信号を干渉縞にじゃまされることなく得ることがで
きるため、ヘッド面の画像と干渉縞の画像の双方のずれ
から磁気ヘッドの姿勢を計測することができる。また、
画像処理装置が有しているオートフォーカス装置を利用
しているため、装置の構成の複雑化を回避できるという
効果もある。さらに、顕微鏡を用いることにより、サブ
ミクロンオーダーの精度での計測が可能であり、DATヘ
ッドのような極めて小さな対象物についても精度よく計
測することができる。

次に、第２図から第４図に示すような出力特性を得るこ
とができるオートフォーカス装置に適用可能な干渉対物
レンズを有する顕微鏡光学系の例について説明する。

第８図は、本考案に適用可能な顕微鏡光学系の例を示す
ものであるが、顕微鏡を構成する光学部品は第12図に示
した従来例と変わりがないので、共通の部品には共通の
符号を付し、異なる構成部分について重点的に説明す
る。

第８図において、顕微鏡４の干渉対物レンズ41を構成す
る対物レンズ48の設計上の結像点をＦとすると、この設
計上の結像点Ｆよりもさらに光軸上においてΔＬだけ遠
くずらした位置Ｆ′に画像処理装置５の撮像面が配置さ
れ、対物レンズ48の像点距離Ｌ′は設計上の像点距離Ｌ
にΔＬを加えたものとなっている。設計上の像点距離Ｌ
にΔＬを加えたことにより、物点距離ｌ′も設計上の物
点距離ｌに対してΔｌだけ変化する。ここで、対物レン
ズ42の倍率をｍとすると、変化分ΔＬは、 ΔＬ＝Δｌ×m² で求められる。そして、ハーフミラー43とミラー44を付
加することによって構成される干渉対物レンズ41は、試
料としての磁気ヘッド１の面が対物レンズ48から設計上
の物点距離ｌだけ離れた点Ａにあるとき、光路CACと光
路CBCが一致して干渉し、位置Ｆ′の位置に配置された
テレビカメラ５の画像面に磁気ヘッド面に発生する干渉
縞が結像され、テレビカメラ５に接続されたモニタによ
り干渉縞は観察することができる。即ち、干渉縞の空間
周波数が低いことにより、テレビカメラ５側の焦点深度
は深くなるので、位置Ｆ′の位置に配置されたテレビカ
メラ５の撮像面にこの干渉縞の像が結像される。

いま、磁気ヘッド１と顕微鏡４との相対移動によって磁
気ヘッド１の面が設計上の像点距離ｌよりも対象レンズ
48側にΔｌだけ移動して第８図に示すＡ′の位置にある
場合は、上記Ｆ′の位置に配置されたテレビカメラ５の
撮像面に磁気ヘッド１の面が結像され、テレビカメラ５
に接続されたモニタに磁気ヘッド１の面が鮮明に映しだ
される。これは、磁気ヘッド１の面にテレビカメラ５が
合焦した状態である。しかし、このときには、光路CA′
Ｃと光路CBCとの差が可干渉距離の範囲外となってお
り、干渉縞は発生しない。

次に、磁気ヘッド１と顕微鏡４とを距離Δｌだけ光軸方
向に相対移動させて磁気ヘッド１の面が点Ａ上に位置す
るようにすると、光路CACと光路CBCとの差が可干渉距離
範囲内に入り、干渉縞が発生する。このときはテレビカ
メラ５の撮像面上の磁気ヘッド１の像はぼけている。

以上のことは、干渉縞の像側焦点深度が深く、試料の像
側焦点深度が浅いためにおこるものである。

上記顕微鏡光学系は前記実施例と同様にテレビカメラに
取り付けることができ、このテレビカメラを通じてヘッ
ド面の画像信号と干渉縞の画像信号とを個別に画像処理
装置に入力することができ、これによってヘッドの姿勢
計測及びその他の計測を行うことができる。

第９図は上記顕微鏡光学系を用いたヘッドの姿勢計測動
作の具体例を示す。ヘッド面に合焦してギャップ位置デ
ータを記憶すると、次にシステム制御部から信号が入力
され、これによりステージをΔｌだけ移動させて干渉縞
に合焦させる。この合焦された干渉縞の画像データをメ
モリし、この干渉縞の画像データからヘッド面の画像デ
ータをひいて干渉縞だけのデータを取り出し、これを二
値化する。二値化されたデータから干渉縞の重心位置を
求め、これをシステム制御部に送る。システム制御部で
は、この干渉縞の重心位置データと前記ギャップ位置と
を比較し、これによりヘッドの姿勢を計測することがで
きる。

このように、上記顕微鏡光学系によれば、干渉対物レン
ズ41を有する顕微鏡において、上記干渉対物レンズ41の
設計上の結像点Ｆよりずらした位置にテレビカメラ５を
配置し、磁気ヘッド１と顕微鏡４とを相対移動させるこ
とにより、磁気ヘッド１の面と磁気ヘッド１の面上に発
生する干渉縞とにそれぞれ焦点を合わせることができる
ようにしたため、干渉縞の発生と消去とを機構的にオン
・オフする必要がない。従って、磁気ヘッド１の面への
合焦と干渉縞の発生とを自動的に切り換える場合に、磁
気ヘッド１と顕微鏡とを光軸方向に相対移動させるだけ
でよいから特別の機構を付加する必要がなく、安いコス
トで、振動もなく、応答性に優れた顕微鏡を得ることが
できる。

〔考案の効果〕 本考案によれば、ヘッド面とテレビカメラとを光軸方向
に相対移動させることよって、ヘッド面への合焦状態
と、ヘッド面に発生する干渉縞への合焦状態を個別に作
るようにし、これらヘッド面の画像と干渉縞の画像の双
方のずれを計測することによってヘッドの姿勢を計測す
るようにしたため、ヘッド面の画像と干渉縞の画像とを
明確に区別することができ、干渉縞がじゃましてヘッド
の姿勢を正確に計測することができないというような不
具合を解消することができる。また、ヘッド面とテレビ
カメラとを光軸方向に相対移動させる機構は比較的簡単
な機構であり、高価で複雑な機構を特別に付加する必要
はないし、特に、オートフォーカスのためのステージを
利用することができるので効果的である。さらに、干渉
縞の発生をオン・オフする機構を付加する必要もないの
で、振動がなく、応答性にも優れたヘッド姿勢計測装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるヘッド姿勢計測装置を利用した
磁気ヘッド自動組み立て装置の例を示すブロック図、第
２図は本考案に適用可能なオートフォーカス装置の例を
説明するための特性線図、第３図は同上オートフォーカ
ス装置の別の特性線図、第４図は同上特性の一部のデー
タを０にすることを示す線図、第５図は上記オートフォ
ーカス装置の動作を示すフローチャート、第６図は上記
磁気ヘッド自動組み立て装置の動作を示すフローチャー
ト、第７図はテレビカメラを通して得られるヘッド面の
画像の例を示す正面図、第８図は本考案に適用可能な顕
微鏡光学系の例を示す光学配置図、第９図は同上顕微鏡
光学系を用いたヘッド姿勢計測動作の例を示すフローチ
ャート、第10図はヘッド姿勢計測の原理を概略的に示す
説明図、第11図はヘッドの異なる姿勢での上記計測原理
を示す説明図、第12図は本考案の前提として考えたヘッ
ド姿勢計測に用いることができる顕微鏡光学系の例を示
す光学配置図である。 1,2……ヘッド、４……顕微鏡、５……テレビカメラ、1
7……干渉縞、41……干渉対物レンズ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】干渉対物レンズを有する顕微鏡を通して画
   像信号を得るテレビカメラを用い、上記干渉対物レンズ
   の光軸上にあるヘッド面の画像信号と上記干渉対物レン
   ズによりヘッド面に発生した干渉縞の画像信号とを上記
   テレビカメラから画像処理装置に入力し、上記ヘッド面
   及び干渉縞の画像信号を画像処理することによりヘッド
   の姿勢を計測するヘッド姿勢計測装置であって、上記テ
   レビカメラとヘッド面との間隔は、少なくともヘッド面
   への合焦位置から干渉縞への合焦位置までの範囲におい
   て上記干渉対物レンズの光軸上で変更可能であり、テレ
   ビカメラを通じて入力される上記ヘッド面の画像信号と
   干渉縞の画像信号とを画像処理してヘッドの姿勢を計測
   することを特徴とするヘッド姿勢計測装置。