JPH11351833A

JPH11351833A - 間隔測定装置

Info

Publication number: JPH11351833A
Application number: JP16402698A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Wakana; 伸一若菜
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】微小空隙を介して対向する固体間の間隔を測定
するための間隔測定装置、例えば、磁気ヘッドの浮上量
を模擬的に測定する間隔測定装置に関し、実際の磁気デ
ィスク装置の姿を反映した高精度の測定を行うことがで
きるようにする。【解決手段】シリコン基板８の上面にバッファ層９及び
光導波層１０を積層し、回折格子１１上の光導波層１０
にレーザ光２１を入射し、レーザ光２１の一部を光導波
層１０を伝搬するレーザ光２４とし、レーザ光２４の一
部を回折格子１２の部分から空間に放射されるレーザ光
２６とし、レーザ光２６の光量変化を測定することによ
り、磁気ヘッド１３の浮上量を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小空隙を介して
対向する固体間の間隔を測定するための間隔測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、磁気ディスク装置においては、
記録密度の向上に伴い、磁気ディスク回転時の磁気ヘッ
ドの浮上量は狭まってきており、磁気ディスク装置を設
計する場合には、磁気ディスク回転時の磁気ヘッドの浮
上量を高精度に測定することが必要不可欠とされてい
る。

【０００３】しかし、実際の磁気ディスク装置における
磁気ヘッドの浮上量を測定することは困難であることか
ら、実際の磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上
量を模擬的に測定する方法が提案されている。

【０００４】例えば、磁気ディスクの代わりに円形のガ
ラス板を使用し、ガラス板の裏面から光を入射し、ガラ
ス板と磁気ヘッドとの間で光を干渉させ、干渉光の強度
の変化から磁気ヘッドの浮上量を測定するという方法が
提案されている。

【０００５】しかし、この方法は、磁気ヘッドの浮上量
が、例えば、１００ｎｍ以下になると、干渉光の強度が
弱くなり、高精度の測定が困難になるという問題点を有
していた。

【０００６】そこで、また、同じく、磁気ディスクの代
わりに円形のガラス板を使用し、ガラス板と磁気ヘッド
との間に存在する空気層を一種の薄膜とみなし、ガラス
板の裏面から光を入射し、磁気ヘッドで反射されてくる
光の偏光の変化を解析し、ガラス板と磁気ヘッドとの間
に存在する空気層の厚みを測定することにより、磁気ヘ
ッドの浮上量を測定するという方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
磁気ディスクの代わりにガラス板を使用しているので、
磁気ディスクがシリコン円盤やアルミ円盤を基板として
いる場合には、表面の粗さ、うねり等の磁気ヘッドの浮
上量に影響を及ぼすと考えられる諸量が異なっているお
それがあり、このため、測定データが必ずしも、実際の
磁気ディスク装置の姿を反映していない可能性があると
いう問題点を有していた。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑み、微小空隙を介
して対向する固体間の間隔を高精度に測定することがで
き、これを、例えば、磁気ディスク装置における磁気ヘ
ッドの浮上量の模擬的測定に使用する場合には、実際の
磁気ディスク装置の姿を反映した高精度の測定を行うこ
とができるようにした間隔測定装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明中、第１の発明の
間隔測定装置は、微小空隙を介して対向する第１、第２
の固体間の間隔を測定する間隔測定装置であって、第１
又は第２の固体に光を入射する光入射手段と、光入射手
段により入射されて第１又は第２の固体内を伝搬して所
定の位置から空間に放射される光の電磁エネルギーを測
定する電磁エネルギー測定手段とを備えているというも
のである。

【００１０】例えば、第１の固体に光を入射すると、こ
の光は、電磁エネルギーの一部を第１の固体外に染み出
して第１の固体内を伝搬するが、電磁エネルギーが染み
出している領域に第２の固体が存在すると、電磁エネル
ギーの一部は、第２の固体に吸収され、また、電磁エネ
ルギーの他の一部は、空間に放射されるので、第１の固
体内を伝搬していく光の電磁エネルギーは減少する。

【００１１】ここに、第１、第２の固体間の間隔が大き
いほど、第２の固体に吸収される光の電磁エネルギー及
び第１の固体外に放射される光の電磁エネルギーは小さ
くなり、第１の固体内を伝搬していく光の電磁エネルギ
ーの減少は小さくなる。

【００１２】したがって、第１、第２の固体間の間隔
と、第１の固体内を伝搬する光の電磁エネルギー変化量
又は第２の固体の存在により空間に放射される光の電磁
エネルギー変化量との関係を予め測定しておくことによ
り、第１の固体内を伝搬して所定の位置から空間に放射
される光の電磁エネルギーを測定する場合には、第１、
第２の固体間の間隔を測定することができる。第２の固
体に光を入射する場合においても、第１の固体との関係
において、同様のことがいえる。

【００１３】そこで、第１の発明は、第１又は第２の固
体に光を入射する光入射手段と、光入射手段により入射
されて第１又は第２の固体内を伝搬して所定の位置から
空間に放射される光の電磁エネルギーを測定する電磁エ
ネルギー測定手段とを備えるとしている。したがって、
第１の発明によれば、微小空隙を介して対向する第１、
第２の固体間の間隔を測定することができる。

【００１４】本発明中、第２の発明の間隔測定装置は、
第１の発明において、光の波長は、第１、第２の固体の
うち、光が入射される固体の吸収端よりも長いというも
のである。

【００１５】本発明中、第２の発明によれば、入射され
た固体内を伝搬する光がその固体により吸収される割合
を極めて小さくすることができる。

【００１６】本発明中、第３の発明の間隔測定装置は、
第１の発明において、第１又は第２の固体は、基体の微
小空隙側に透明薄膜が形成されてなり、光入射手段は、
透明薄膜に光を入射するというものである。

【００１７】本発明中、第３の発明によれば、第１、第
２の固体間の間隔に基体の表面状態等が関係する場合
に、これを反映させることができる。

【００１８】本発明中、第４の発明の間隔測定装置は、
第３の発明において、光の波長は、基体の吸収端よりも
長いというものである。

【００１９】本発明中、第４の発明によれば、透明薄膜
を伝搬する光が基体で吸収されてしまう割合を極めて小
さくすることができる。

【００２０】本発明中、第５の発明の間隔測定装置は、
第３の発明において、透明薄膜と基体との間に、透明薄
膜及び基体よりも屈折率の小さいバッファ層を有してい
るというものである。

【００２１】本発明中、第５の発明によれば、透明薄膜
を伝搬する光がバッファ層によって基体に染み出す割合
を極めて小さくすることができる。

【００２２】本発明中、第６の発明の間隔測定装置は、
第１、第２、第３、第４又は第５の発明において、電磁
エネルギー測定手段は、光が入射されない方の固体の存
在に関係なく空間に放射される光の電磁エネルギーを測
定するというものである。

【００２３】本発明中、第７の発明の間隔測定装置は、
第１、第２、第３、第４又は第５の発明において、電磁
エネルギー測定手段は、光が入射されない方の固体の存
在により空間に放射される光の電磁エネルギーを測定す
るというものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１０を参照して、
本発明の第１実施形態〜第３実施形態について、本発明
を磁気ディスク回転時の磁気ヘッドの浮上量の模擬的測
定を行う場合に使用する間隔測定装置に適用した場合を
例にして説明する。

【００２５】第１実施形態・・図１〜図４図１は本発明の第１実施形態の概念図である。図１中、
１はベ−ス、２はベース１に搭載された昇降ステージ、
３は昇降ステージ２に搭載された模擬磁気ディスク回転
用のモータ、４はモータ３の回転軸である。

【００２６】また、５は回転軸４に嵌合させた模擬磁気
ディスク、６は模擬磁気ディスク５を保持するために回
転軸４に設けられたフランジ、７は模擬磁気ディスク５
をフランジ６に押し付けて固定するためのクランプであ
る。

【００２７】また、模擬磁気ディスク５において、８は
実際の磁気ディスクに使用される円盤状のシリコン基
板、９はシリコン基板８の上面に形成された二酸化シリ
コン層などからなるバッファ層、１０はバッファ層９の
上面に形成されたＰＭＭＡなどからなる光導波層であ
る。

【００２８】バッファ層９は、光導波層１０及びシリコ
ン基板８よりも屈折率を小とするものであり、光導波層
１０内を伝搬するレーザ光がシリコン基板８側に染み出
す割合を極めて小さくするためのものである。

【００２９】また、バッファ層９において、１１は上面
の周辺部側に円周方向に沿って同心円状に形成された溝
状の格子構造からなる回折格子、１２は上面の中央部側
に円周方向に沿って同心円状に形成された溝状の格子構
造からなる回折格子であり、図２は模擬磁気ディスク５
の模式的平面図である。

【００３０】また、１３は磁気ヘッド、１４はバネ１５
を介して磁気ヘッド１３を上下方向に移動可能に保持す
るピエゾ・アクチュエータ、１６はピエゾ・アクチュエ
ータ１４を保持して模擬磁気ディスク５の半径方向に移
動可能とされた可動ステージである。

【００３１】また、１７は可動ステージ１６内に配置さ
れ、磁気ヘッド１３の傾きを検出して磁気ヘッド１３の
模擬磁気ディスク５に対する接触を検出する接触検出用
光てこである。

【００３２】また、１８は模擬磁気ディスク５の光導波
層１０にレーザ光を入射するためのレーザ光入射手段で
あり、１９はレーザ光源、２０はレーザ光源１９から射
出されたレーザ光２１の光量をモニタする光量モニタ、
２２はレーザ光源１９から射出されたレーザ光２１を集
光するレンズである。

【００３３】また、２３はレーザ光２１の光導波層１０
に対する入射位置を観察するための入射位置観察用カメ
ラであり、レーザ光２１の光導波層１０に対する入射位
置が回折格子１１上となるように昇降ステージ２の昇降
量が制御される。

【００３４】ここに、レーザ光２１の光導波層１０に対
する入射位置を回折格子１１上とすると、回折格子１１
は反射型の回折格子として機能し、光導波層１０に入射
されたレーザ光２１は回折格子１１で回折され、その一
部は中央部に向かって伝搬するレーザ光２４となり、こ
のレーザ光２４の一部は回折格子１２で回折され、その
一部は空間に放射される。

【００３５】また、２５は回折格子１２の部分から空間
に放射されるレーザ光２６を受光するレーザ光受光手段
であり、２７はレーザ光２６を集光するためのレンズ、
２８はレーザ光２６と異なる波長の光を遮断するための
波長フィルタ、２９はレーザ光２６を受光するホトダイ
オード等からなる受光器である。

【００３６】また、３０は受光器２９から出力される受
光信号の平均化処理、デジタル信号への変換、後述する
校正曲線データの保持、デジタル受光信号と校正曲線デ
ータとの比較による磁気ヘッド１３の浮上量の算出、光
量モニタ２０により得られるレーザ光２１の光量変化か
ら受光光量の規格化などを行う信号処理回路、３１は装
置全体の制御を行う制御用計算機である。

【００３７】このように構成された本発明の第１実施形
態においては、まず、模擬磁気ディスク５と磁気ヘッド
１３との間隔と、受光器２９の受光光量との関係を校正
曲線として取得し、これを信号処理回路３０に保持させ
る必要がある。

【００３８】校正曲線の取得は、模擬磁気ディスク５を
静止させた状態で、レーザ光２１を回折格子１１上の光
導波層１０に入射すると共に、ピエゾ・アクチュエータ
１４を制御して、磁気ヘッド１３を上下方向に移動さ
せ、受光器２９の受光光量を測定することにより行われ
る。

【００３９】図３は光導波層１０を伝搬するレーザ光２
４の様子を示す模式図であり、図３中、３２は光導波層
１０を伝搬するレーザ光２４の電磁エネルギーの分布、
３３は磁気ヘッド１３に吸収されたレーザ光の電磁エネ
ルギーの分布、３４は磁気ヘッド１３の存在により空間
に放射されたレーザ光２６の電磁エネルギー分布を示し
ている。

【００４０】即ち、光導波層１０を伝搬するレーザ光２
４は、電磁エネルギーの一部を光導波層１０の外部に染
み出して光導波層１０内を伝搬することになるが、電磁
エネルギーが染み出している領域に磁気ヘッド１３が存
在すると、電磁エネルギーの一部は、磁気ヘッド１３に
吸収され、また、電磁エネルギーの他の一部は、空間に
放射されるので、光導波層１０を伝搬するレーザ光２４
の電磁エネルギーは減少することになる。

【００４１】なお、磁気ヘッド１３が模擬磁気ディスク
５に接触している場合、磁気ヘッド１３に吸収されるレ
ーザ光及び空間に放射されるレーザ光２６の電磁エネル
ギーは最も大きくなり、光導波層１０を伝搬するレーザ
光２４の電磁エネルギーの減少は最も大きくなる。

【００４２】そして、磁気ヘッド１３と模擬磁気ディス
ク５との間隔が大きくなるほど、磁気ヘッド１３に吸収
されるレーザ光及び空間に放射されるレーザ光２６の電
磁エネルギーは小さくなり、光導波層１０を伝搬するレ
ーザ光２４の電磁エネルギーの減少は小さくなる。

【００４３】したがって、受光器２９の受光光量は、磁
気ヘッド１３が模擬磁気ディスク５に接触している場合
に最も小さくなり、磁気ヘッド１３が模擬磁気ディスク
５から離れるほど、大きくなるので、校正曲線として、
図４に示すような校正曲線を得ることができる。

【００４４】このようにして校正曲線を得た後に、モー
タ３によって模擬磁気ディスク５を回転させ、磁気ヘッ
ド１３を浮上させた状態で、レーザ光２１を回折格子１
１上の光導波層１０に入射し、受光器２９の受光光量を
測定すると、校正曲線から磁気ヘッド１３の浮上量を算
出することができる。

【００４５】なお、レーザ光２１の光量変動や、シリコ
ン基板８の表面状態や、磁気ヘッド１３の表面状態など
により受光器２９の受光光量は変動するので、受光光量
の測定は、模擬磁気ディスク５の１回転以上に渡って、
かつ、１回転あたり複数回に渡って行い、取得した複数
の受光光量測定値を平均した値を最終的な受光光量とす
ることが好ましい。

【００４６】この場合、平均する前の複数の受光光量測
定値の中に著しく乖離した受光光量測定値が含まれてい
る場合には、この著しく乖離した受光光量測定値を除外
して平均化すべきである。

【００４７】このように、本発明の第１実施形態によれ
ば、回折格子１１上の光導波層１０にレーザ光２１を入
射し、光導波層１０を伝搬して回折格子１２の部分から
空間に放射されるレーザ光２６の光量を測定することに
より、磁気ヘッド１３の浮上量を測定するとしている
が、ピエゾ・アクチュエータ１４の変位は１ｎｍ程度の
精度で制御することができるので、高精度の校正曲線を
得ることができると共に、レーザ光２６の光量を高精度
に測定することができるので、磁気ヘッド１３の浮上量
を高精度に測定することができる。

【００４８】また、模擬磁気ディスクとして、シリコン
基板８の上面にバッファ層９及び光導波層１０を形成し
てなる模擬磁気ディスク５を使用するとしたことによ
り、シリコン基板８の表面の粗さや、うねり等の磁気ヘ
ッド１３の浮上量に影響を及ぼすと考えられる諸量を反
映させることができるので、シリコン基板を使用して構
成される磁気ディスクを有する磁気ディスク装置の姿を
反映した高精度の測定を行うことができる。

【００４９】また、光導波層１０の下層に、光導波層１
０及びシリコン基板８よりも屈折率を小とするバッファ
層９を形成するとしたことにより、光導波層１０を伝搬
するレーザ光２４がシリコン基板８側に染み出る割合を
極めて小さくすることができるので、光導波層１０を伝
搬するレーザ光２４がシリコン基板８により減衰する割
合を極めて小さくすることができ、この点からも高精度
の測定を行うことができる。

【００５０】なお、本発明の第１実施形態においては、
回折格子１１をバッファ層９の上面に設けるようにした
場合について説明したが、この代わりに、回折格子１１
を光導波層１０の表面に設けるようにしても良く、この
ようにした場合には、回折格子１１は、透過型の回折格
子として機能することになる。回折格子１２について
も、同様である。

【００５１】また、本発明の第１実施形態においては、
回折格子として、溝状の格子構造からなる回折格子１
１、１２を形成するようにした場合について説明した
が、この代わりに、円周方向に沿って屈折率の異なる２
個の同心円層が交互に配列された屈折率分布構造の回折
格子を形成するようにしても良い。

【００５２】また、本発明の第１実施形態においては、
回折格子１１を設けるようにした場合について説明した
が、回折格子１１を設けず、光導波層１０の端面からレ
ーザ光２１を入射するようにしても良い。

【００５３】第２実施形態・・図５〜図７図５は本発明の第２実施形態の概念図である。図５中、
３６はベ−ス、３７はベース３６に搭載された昇降ステ
ージ、３８は昇降ステージ３７に搭載された模擬磁気デ
ィスク回転用のモータ、３９はモータ３８の回転軸であ
る。

【００５４】また、４０は回転軸３９に嵌合させた模擬
磁気ディスク、４１は模擬磁気ディスク４０を保持する
ために回転軸３９に設けられたフランジ、４２は模擬磁
気ディスク４０をフランジ４１に押し付けて固定するた
めのクランプである。

【００５５】また、模擬磁気ディスク４０において、４
３は実際の磁気ディスクに使用される円盤状のシリコン
基板、４４はシリコン基板４３の上面に形成された二酸
化シリコン層などからなるバッファ層、４５はバッファ
層４４の上面に形成されたＰＭＭＡなどからなる光導波
層である。

【００５６】バッファ層４４は、光導波層４５及びシリ
コン基板４３よりも屈折率を小とするものであり、光導
波層４５を伝搬するレーザ光がシリコン基板４３側に染
み出す割合を極めて小さくするためのものである。

【００５７】また、バッファ層４４において、４６は上
面の周辺部側に円周方向に沿って同心円状に形成された
溝状の格子構造からなる回折格子であり、図６は模擬磁
気ディスク４０の模式的平面図である。

【００５８】また、４７は磁気ヘッド、４８はバネ４９
を介して磁気ヘッド４７を上下方向に移動可能に保持す
るピエゾ・アクチュエータ、５０はピエゾ・アクチュエ
ータ４８を保持して模擬磁気ディスク４０の半径方向に
移動可能とされた可動ステージである。

【００５９】また、５１は可動ステージ５０内に配置さ
れ、磁気ヘッド４７の傾きを検出して磁気ヘッド４７の
模擬磁気ディスク４０に対する接触を検出する接触検出
用光てこである。

【００６０】また、５２は模擬磁気ディスク４０の光導
波層４５にレーザ光を入射するためのレーザ光入射手段
であり、５３はレーザ光源、５４はレーザ光源５３から
射出されたレーザ光５５の光量をモニタする光量モニ
タ、５６はレーザ光源５３から射出されたレーザ光５５
を集光するレンズである。

【００６１】また、５７はレーザ光５５の光導波層４５
に対する入射位置を観察するための入射位置観察用カメ
ラであり、レーザ光５５の光導波層４５に対する入射位
置が回折格子４６上となるように昇降ステージ３７の昇
降量が制御される。

【００６２】ここに、レーザ光５５の光導波層４５に対
する入射位置を回折格子４６上とすると、レーザ光５５
は回折格子４６で回折して光導波層４５を中央部に向か
って伝搬するレーザ光５８が生じ、このレーザ光５８の
一部は磁気ヘッド４７の存在により、磁気ヘッド４７の
下方の光導波層４５の所定の位置から空間に放射され
る。

【００６３】また、５９は磁気ヘッド４７の下方の光導
波層４５の所定の位置から空間に放射されるレーザ光６
０を受光するレーザ光受光手段であり、６１はレーザ光
６０を集光するレンズ、６２はレーザ光６０と異なる波
長の光を遮断するための波長フィルタである。

【００６４】また、６３は磁気ヘッド４７の下方の光導
波層４５の所定の位置から空間に放射されたレーザ光６
０のみを通過させる空間フィルタ、６４は空間フィルタ
６３を通過したレーザ光６０を受光するホトダイオード
等からなる受光器である。

【００６５】また、６５は受光器６４から出力される受
光信号の平均化処理、デジタル信号への変換、後述する
校正曲線データの保持、デジタル受光信号と校正曲線デ
ータとの比較による磁気ヘッド４７の浮上量の算出、光
量モニタ５４により得られるレーザ光５５の光量変化か
ら受光光量の規格化などを行う信号処理回路、６６は装
置全体の制御を行う制御用計算機である。

【００６６】このように構成された本発明の第２実施形
態においては、まず、模擬磁気ディスク４０と磁気ヘッ
ド４７との間隔と、受光器６４の受光光量との関係を校
正曲線として取得し、これを信号処理回路６５に保持さ
せる必要がある。

【００６７】校正曲線の取得は、模擬磁気ディスク４０
を静止させた状態で、レーザ光５５を回折格子４６上の
光導波層４５に入射すると共に、ピエゾ・アクチュエー
タ４８を制御して、磁気ヘッド４７を上下方向に移動さ
せ、受光器６４の受光光量を測定することにより行われ
る。

【００６８】ここに、空間に放射されるレーザ光６０の
光量は、磁気ヘッド４７が模擬磁気ディスク４０に接触
している場合に最も大きくなり、磁気ヘッド４７が模擬
磁気ディスク４０から離れるほど、小さくなるので、校
正曲線として、図７に示すような校正曲線を得ることが
できる。

【００６９】このようにして校正曲線を得た後に、モー
タ３８により模擬磁気ディスク４０を回転させ、磁気ヘ
ッド４７を浮上させた状態で、レーザ光５５を回折格子
４６上の光導波層４５に入射し、受光器６４の受光光量
を測定すると、校正曲線から磁気ヘッド４７の浮上量を
算出することができる。

【００７０】なお、レーザ光５５の光量変動や、シリコ
ン基板４３の表面状態や、磁気ヘッド４７の表面状態な
どにより、受光器６４の受光光量は変動するので、受光
光量の測定は、模擬磁気ディスク４０の１回転以上に渡
って、かつ、１回転あたり複数回に渡って行い、取得し
た複数の受光光量測定値を平均した値を最終的な受光光
量とすることが好ましい。

【００７１】この場合、平均する前の複数の受光光量測
定値の中に著しく乖離した受光光量測定値が含まれてい
る場合には、この著しく乖離した受光光量測定値を除外
して平均化すべきである。

【００７２】このように、本発明の第２実施形態によれ
ば、回折格子４６上の光導波層４５にレーザ光５５を入
射し、光導波層４５内を伝搬して磁気ヘッド４７の下方
の所定の部分から空間に放射されるレーザ光６０の光量
を測定することにより、磁気ヘッド４７の浮上量を測定
するとしているが、ピエゾ・アクチュエータ４８の変位
は１ｎｍ程度の精度で制御することができるので、高精
度の校正曲線を得ることができると共に、レーザ光６０
の光量の測定を高精度に行うことができるので、磁気ヘ
ッド４７の浮上量を高精度で測定することができる。

【００７３】また、模擬磁気ディスクとして、シリコン
基板４３の上面にバッファ層４４及び光導波層４５を形
成してなる模擬磁気ディスク４０を使用するとしたこと
により、シリコン基板４３の表面の粗さや、うねり等の
磁気ヘッド４７の浮上量に影響を及ぼすと考えられる諸
量を反映させることができるので、シリコン基板を使用
して構成される磁気ディスクを有する磁気ディスク装置
の姿を反映した高精度の測定を行うことができる。

【００７４】また、光導波層４５の下層に、光導波層４
５及びシリコン基板４３よりも屈折率を小とするバッフ
ァ層４４を形成するとしたことにより、光導波層４５を
伝搬するレーザ光５８が基板４３側に染み出る割合を極
めて小さくすることができるので、光導波層４５を伝搬
するレーザ光５８がシリコン基板４３により減衰する割
合を極めて小さくすることができ、この点からも高精度
の測定を行うことができる。

【００７５】なお、本発明の第２実施形態においては、
回折格子４６をバッファ層４４の上面に設けるようにし
た場合について説明したが、この代わりに、回折格子４
６を光導波層４５の表面に設けるようにしても良く、こ
のようにした場合には、回折格子４６は、透過型の回折
格子として機能することになる。

【００７６】また、本発明の第１実施形態においては、
回折格子として、溝状の格子構造からなる回折格子４６
を形成するようにした場合について説明したが、この代
わりに、円周方向に沿って屈折率の異なる２個の同心円
層が交互に配列された屈折率分布構造の回折格子を形成
するようにしても良い。

【００７７】また、本発明の第２実施形態においては、
回折格子４６を設けるようにした場合について説明した
が、回折格子４６を設けず、光導波層４５の端面からレ
ーザ光５５を入射するようにしても良い。

【００７８】第３実施形態・・図８〜図１０図８は本発明の第３実施形態の概念図である。図８中、
６８はベ−ス、６９はベース６８に搭載された昇降ステ
ージ、７０は昇降ステージ６９に搭載された模擬磁気デ
ィスク回転用のモータ、７１はモータ７０の回転軸であ
る。

【００７９】また、７２は回転軸７１に嵌合させた磁気
ディスク、７３は磁気ディスク７２を保持するために回
転軸７１に設けられたフランジ、７４は磁気ディスク７
２をフランジ７３に押し付けて固定するためのクランプ
である。

【００８０】また、７５は磁気ヘッド、７６はバネ７７
を介して磁気ヘッド７５を上下方向に移動可能に保持す
るピエゾ・アクチュエータ、７８はピエゾ・アクチュエ
ータ７６を保持して磁気ディスク７５の半径方向に移動
可能とされた可動ステージである。

【００８１】また、７９は可動ステージ７８内に配置さ
れ、磁気ヘッド７５の傾きを検出して磁気ヘッド７５の
磁気ディスク７２に対する接触を検出する接触検出用光
てこである。

【００８２】図９は磁気ヘッド７５の拡大図である。図
９中、８０はシリコンなどからなる磁気ヘッド基材、８
１は磁気ヘッド基材８０の下面に形成された二酸化シリ
コンなどからなるバッファ層、８２はバッファ層８１の
下面に形成されたＰＭＭＡなどからなる光導波層であ
る。

【００８３】バッファ層８１は、光導波層８２及び磁気
ヘッド基材８０よりも屈折率を小とするものであり、光
導波層８２を伝搬するレーザ光が磁気ヘッド基材８０側
に染み出る割合を極めて小さくするためのものである。

【００８４】また、８３は磁気ヘッド７５の光導波層８
２にレーザ光を入射するレーザ光入射手段であり、８４
はレーザ光源、８５はレーザ光源８４から射出されたレ
ーザ光８６を集光するレンズ、８７はレーザ光８６の光
量をモニタする光量モニタである。

【００８５】また、８８はレーザ光８６の光導波層８２
に対する入射位置を観察するための入射位置観察用カメ
ラであり、レーザ光８６の光導波層８２に対する入射位
置が光導波層８２の端面８２Ａとなるようにレーザ光入
射手段８３の上下位置が制御される。

【００８６】このように、レーザ光８６の光導波層８２
に対する入射位置を光導波層８２の端面８２Ａとする
と、レーザ光８６は光導波層８２を伝搬して光導波層８
２の端面８２Ａと対向する端面８２Ｂから空間に放射さ
れる。

【００８７】また、８９は光導波層８２から空間に放射
されるレーザ光９０を受光するためのレーザ光受光手段
であり、９１はレーザ光９０を集光するためのレンズ、
９２はレーザ光９０と異なる波長の光を遮断する波長フ
ィルタである。

【００８８】また、９３は光導波層８２の端面８２Ｂか
ら放射されたレーザ光９０のみを通過させる空間フィル
タ、９４は空間フィルタ９３を通過したレーザ光９０を
受光するホトダイオード等からなる受光器である。

【００８９】また、９５は受光器９４から出力される受
光信号の平均化処理、デジタル信号への変換、後述する
校正曲線データの保持、デジタル受光信号と校正曲線デ
ータとの比較による磁気ヘッド７５の浮上量の算出、光
量モニタ８７により得られるレーザ光８６の光量変化か
ら受光光量の規格化などを行う信号処理回路、９６は装
置全体の制御を行う制御用計算機である。

【００９０】このように構成された本発明の第３実施形
態においては、まず、磁気ディスク７２と磁気ヘッド７
５との間隔と、受光器９４の受光光量との関係を校正曲
線として取得し、これを信号処理回路９５に保持させる
必要がある。

【００９１】校正曲線の取得は、磁気ディスク７２を静
止させた状態で、レーザ光８６を光導波層８２に入射す
ると共に、ピエゾ・アクチュエータ７６を制御し、磁気
ヘッド７５を上下方向に移動させ、受光器９４の受光光
量を測定することにより行われる。

【００９２】ここに、光導波層８２から空間に放射され
るレーザ光９０の電磁エネルギーは、磁気ヘッド７５が
磁気ディスク７２に接触している場合に最も小さくな
り、磁気ヘッド７５が磁気ディスク７２から離れるほ
ど、大きくなるので、校正曲線として、図１０に示すよ
うな校正曲線を得ることができる。

【００９３】このようにして校正曲線を得た後に、モー
タ７０により磁気ディスク７２を回転させ、磁気ヘッド
７５を浮上させた状態で、レーザ光８６を光導波層８２
に入射し、受光器９４の受光光量を測定すると、校正曲
線から磁気ヘッド７５の浮上量を算出することができ
る。

【００９４】なお、レーザ光８６の光量変動や、磁気デ
ィスク７２の表面状態や、磁気ヘッド７５の表面状態な
どにより受光器９４の受光光量は変動するので、受光光
量の測定は、磁気ディスク７２の１回転以上に渡って、
かつ、１回転あたり複数回に渡って行い、取得した複数
の受光光量測定値を平均した値を最終的な受光光量とす
ることが好ましい。

【００９５】この場合、平均する前の複数の受光光量測
定値の中に著しく乖離した受光光量測定値が含まれてい
る場合には、この著しく乖離した受光光量測定値を除外
して平均化すべきである。

【００９６】このように、本発明の第３実施形態によれ
ば、磁気ヘッド７５に形成した光導波層８２にレーザ光
を入射し、光導波層８２を伝搬して空間に放射されるレ
ーザ光９０の光量を測定することにより、磁気ヘッド７
５の浮上量を測定するとしているが、ピエゾ・アクチュ
エータ７６の変位は１ｎｍ程度の精度で制御することが
できるので、高精度の校正曲線を得ることができると共
に、光導波層８２から空間に放射されるレーザ光９０の
光量の測定を高精度に行うことができるので、磁気ヘッ
ド７５の浮上量を高精度で測定することができる。

【００９７】また、実際の磁気ディスク７２を使用する
としたことにより、磁気ディスク７２の表面の粗さや、
うねり等の磁気ヘッドの浮上量に影響を及ぼすと考えら
れる諸量を一致させることができるので、実際の磁気デ
ィスク装置の姿を反映した高精度の測定を行うことがで
きる。

【００９８】また、光導波層８２の上層に、光導波層８
２及び磁気ヘッド基材８０よりも屈折率を小とするバッ
ファ層８１を形成したことにより、光導波層８２を伝搬
するレーザ光８６が磁気ヘッド基材８０側に染み出る割
合を極めて小さくすることができるので、光導波層８２
を伝搬するレーザ光８６が磁気ヘッド基材８０により減
衰する割合を極めて小さくすることができ、この点から
も高精度の測定を行うことができる。

【００９９】なお、本発明の第３実施形態においては、
バッファ層８１及び光導波層８２を設けるようにした場
合について説明したが、磁気ヘッド基材８０がシリコン
のように光透過性を有するものである場合には、これら
バッファ層８１及び光導波層８２を設けずに、磁気ヘッ
ド基材８０にレーザ光８６を入射するようにしても良
い。

【０１００】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１又
は第２の固体に光を入射する光入射手段と、光入射手段
により入射されて第１又は第２の固体内を伝搬して所定
の位置から空間に放射される光の電磁エネルギーを測定
する電磁エネルギー測定手段とを備えることにより、第
１、第２の固体間の間隔を測定するとしているが、電磁
エネルギーの測定を高精度に行うことができるので、微
小間隔を介して対向する第１、第２の固体間の間隔を高
精度に測定することができ、これを、例えば、磁気ディ
スク装置における磁気ヘッドの浮上量の模擬的測定に使
用する場合には、実際の磁気ディスク装置の姿を反映し
た高精度の測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の概念図である。

【図２】本発明の第１実施形態が備える模擬磁気ディス
クの模式的平面図である。

【図３】本発明の第１実施形態が備える模擬磁気ディス
クの光導波層を伝搬するレーザ光の様子を示す模式図で
ある。

【図４】本発明の第１実施形態において得られる校正曲
線を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態の概念図である。

【図６】本発明の第２実施形態が備える模擬磁気ディス
クの模式的平面図である。

【図７】本発明の第２実施形態において得られる校正曲
線を示す図である。

【図８】本発明の第３実施形態の概念図である。

【図９】本発明の第３実施形態が備える磁気ヘッドの拡
大図である。

【図１０】本発明の第３実施形態において得られる校正
曲線を示す図である。

【符号の説明】

（図１）１１、１２回折格子１８レーザ光入射手段２５レーザ光受光手段（図５）４６回折格子４７磁気ヘッド５２レーザ光入射手段５９レーザ光受光手段（図８）７５磁気ヘッド８３レーザ光入射手段８９レーザ光受光手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小空隙を介して対向する第１、第２の固
体間の間隔を測定する間隔測定装置であって、前記第１又は第２の固体に光を入射する光入射手段と、前記光入射手段により入射されて前記第１又は第２の固
体内を伝搬して所定の位置から空間に放射される光の電
磁エネルギーを測定する電磁エネルギー測定手段とを備
えていることを特徴とする間隔測定装置。
【請求項２】前記光の波長は、前記光が入射される固体
の吸収端よりも長いことを特徴とする請求項１記載の間
隔測定装置。
【請求項３】前記第１又は第２の固体は、基体の前記微
小空隙側に透明薄膜が形成されてなり、前記光入射手段は、前記透明薄膜に前記光を入射するこ
とを特徴とする請求項１記載の間隔測定装置。
【請求項４】前記光の波長は、前記基体の吸収端よりも
長いことを特徴とする請求項３記載の間隔測定装置。
【請求項５】前記透明薄膜と前記基体との間に、前記透
明薄膜及び前記基体よりも屈折率の小さいバッファ層を
有していることを特徴とする請求項３記載の間隔測定装
置。
【請求項６】前記電磁エネルギー測定手段は、前記光が
入射されない方の固体の存在に関係なく空間に放射され
る光の電磁エネルギーを測定することを特徴とする請求
項１、２、３、４又は５記載の間隔測定装置。
【請求項７】前記電磁エネルギー測定手段は、前記光が
入射されない方の固体の存在により空間に放射される光
の電磁エネルギーを測定することを特徴とする請求項
１、２、３、４又は５記載の間隔測定装置。
【請求項８】前記第１の固体は、磁気ディスク基板の上
面側に透明薄膜を有し、回転手段により回転するように
された模擬磁気ディスクであり、前記第２の固体は、前記模擬磁気ディスクの回転により
浮上するようにされた磁気ヘッド又は模擬磁気ヘッドで
あり、前記光入射手段は、前記透明薄膜に光を入射することを
特徴とする請求項１記載の間隔測定装置。
【請求項９】前記光の波長は、前記磁気ディスク基板の
吸収端よりも長いことを特徴とする請求項８記載の間隔
測定装置。
【請求項１０】前記模擬磁気ディスクは、前記透明薄膜
と前記磁気ディスク基板との間に、前記透明薄膜及び前
記磁気ディスク基板よりも屈折率の小さいバッファ層を
有していることを特徴とする請求項８記載の間隔測定装
置。
【請求項１１】前記模擬磁気ディスクは、前記透明薄膜
の上面側から入射される光の一部を前記透明薄膜内を伝
搬する光とするために、前記透明薄膜の上面又は前記透
明薄膜の下層に、円周方向に沿って同心円状に形成され
た溝状の格子構造からなる回折格子を有していることを
特徴とする請求項８、９又は１０記載の間隔測定装置。
【請求項１２】前記模擬磁気ディスクは、前記透明薄膜
内を伝搬してくる伝搬光の一部を空間に放射させるため
に、前記透明薄膜の上面又は前記透明薄膜の下層に、円
周方向に沿って同心円状に形成された溝状の格子構造か
らなる回折格子を有していることを特徴とする請求項１
１記載の間隔測定装置。
【請求項１３】前記模擬磁気ディスクは、上下方向に移
動可能とされていることを特徴とする請求項８、９、１
０、１１又は１２記載の間隔測定装置。
【請求項１４】前記第１の固体は、回転手段により回転
するようにされた磁気ディスク又は模擬磁気ディスクで
あり、前記第２の固体は、磁気ヘッド基材の下面側に透明薄膜
を有し、前記磁気ディスク又は前記模擬磁気ディスクの
回転により浮上するようにされた磁気ヘッド又は模擬磁
気ヘッドであり、前記光入射手段は、前記透明薄膜に光を入射することを
特徴とする請求項１記載の間隔測定装置。
【請求項１５】前記光の波長は、前記磁気ヘッド基材の
吸収端よりも長いことを特徴とする請求項１４記載の間
隔測定装置。
【請求項１６】前記磁気ヘッド又は前記模擬磁気ヘッド
は、前記透明薄膜と前記磁気ヘッド基材との間に、前記
透明薄膜及び前記磁気ヘッド基材よりも屈折率の小さい
バッファ層を有していることを特徴とする請求項１４記
載の間隔測定装置。
【請求項１７】前記第１の固体は、回転手段により回転
するようにされた磁気ディスク又は模擬磁気ディスクで
あり、前記第２の固体は、前記磁気ディスク又は前記模擬磁気
ディスクの回転により浮上するようにされた磁気ヘッド
又は模擬磁気ヘッドであり、前記光入射手段は、前記磁気ヘッド又は前記模擬磁気ヘ
ッドの磁気ヘッド基材に光を入射することを特徴とする
請求項１記載の間隔測定装置。
【請求項１８】前記電磁エネルギー測定手段は、前記磁
気ディスク又は前記模擬磁気ディスクの１回転以上に渡
って、かつ、１回転あたり複数回の電磁エネルギー測定
を行い、取得した複数の電磁エネルギー測定値を平均し
た値を最終的な電磁エネルギー測定値とすることを特徴
とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、
１５、１６又は１７記載の間隔測定装置。
【請求項１９】前記電磁エネルギー測定手段は、前記複
数の電磁エネルギー測定値の中に著しく乖離した電磁エ
ネルギー測定値が含まれている場合には、前記著しく乖
離した電磁エネルギー測定値を除外して、前記複数の電
磁エネルギー測定値を平均することを特徴とする請求項
１８記載の間隔測定装置。