JPS60209103A - 距離測定装置および距離測定方法 - Google Patents
距離測定装置および距離測定方法Info
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- JPS60209103A JPS60209103A JP60052136A JP5213685A JPS60209103A JP S60209103 A JPS60209103 A JP S60209103A JP 60052136 A JP60052136 A JP 60052136A JP 5213685 A JP5213685 A JP 5213685A JP S60209103 A JPS60209103 A JP S60209103A
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
- G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
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- G01—MEASURING; TESTING
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、極めて小さなす法、又は距離を検出及び測定
する距離測定装置に関し、特に相対的に動作する複数個
の対象の検出及び測定に関する。
する距離測定装置に関し、特に相対的に動作する複数個
の対象の検出及び測定に関する。
される磁気トランスジューサ素子、又はスライダは予め
定められた極めて僅かな高さで（例えば、０．４ミクロ
ン）、横揺れ（ｒｏｌｌｉｎｇ ）又は、縦揺れ（ｐｉ
ｔｃｈｉｎｇ ）なしに、ディスク面上を浮上（ｆｌｙ
）しなければならない。本発明による距離測定装置は、
前記ディスクの操作時に浮−ヒの高さを測定することが
でき、スライダのディスクに対する、縦揺れ又は横揺れ
を検出することができる。
定められた極めて僅かな高さで（例えば、０．４ミクロ
ン）、横揺れ（ｒｏｌｌｉｎｇ ）又は、縦揺れ（ｐｉ
ｔｃｈｉｎｇ ）なしに、ディスク面上を浮上（ｆｌｙ
）しなければならない。本発明による距離測定装置は、
前記ディスクの操作時に浮−ヒの高さを測定することが
でき、スライダのディスクに対する、縦揺れ又は横揺れ
を検出することができる。
ヘテロダイン距離測定装置は、例えば、鏡の表面形状（
即ち、平坦さ）を決定する場合に使用される。その基本
的原理は、単色光ビームを生成し、異なる偏光と周波数
をそれぞれ有する２個の成分に、前記ビームを分割する
ことである。分割した一方は、測定表面に向けられ、最
終的には該表面で反射する。他方は、同様に、基準面で
反射する。
即ち、平坦さ）を決定する場合に使用される。その基本
的原理は、単色光ビームを生成し、異なる偏光と周波数
をそれぞれ有する２個の成分に、前記ビームを分割する
ことである。分割した一方は、測定表面に向けられ、最
終的には該表面で反射する。他方は、同様に、基準面で
反射する。
これら反射ビームを再結合することによって、測定、表
面の干渉パターン特性が得られる。各測定点における干
渉ンくターンの変化は、上記２１１Ｍ］の反この干渉パ
ターンは光ビート周波数として検出され、その位相は、
干渉計の検出（測定）領域と基準領域゛との光路差の変
化に比例して変化する。干渉パターンによる光学像内の
各点からの光は、通常、電気信号に変換し、これらの信
号は、測定面一ヒの他の測定点に対し、上記処理を繰返
すことによって得る後続の電気信号との比較のために記
憶する。これらの電気信号は、測定面の各点において偏
差（変動）が存在する場合、各測定点において異７する
光ビート周波数の特有７よ位相を供給すへ、測定面上の
測定点間に生じる位相差は、種々の点間の偏差の程度の
尺度であり、従って、表面形状（トポロジ４）を示す。
面の干渉パターン特性が得られる。各測定点における干
渉ンくターンの変化は、上記２１１Ｍ］の反この干渉パ
ターンは光ビート周波数として検出され、その位相は、
干渉計の検出（測定）領域と基準領域゛との光路差の変
化に比例して変化する。干渉パターンによる光学像内の
各点からの光は、通常、電気信号に変換し、これらの信
号は、測定面一ヒの他の測定点に対し、上記処理を繰返
すことによって得る後続の電気信号との比較のために記
憶する。これらの電気信号は、測定面の各点において偏
差（変動）が存在する場合、各測定点において異７する
光ビート周波数の特有７よ位相を供給すへ、測定面上の
測定点間に生じる位相差は、種々の点間の偏差の程度の
尺度であり、従って、表面形状（トポロジ４）を示す。
従来の距離測定装置は、米国特許第４．１８８，１２２
号と、第４．３４０，３０４号に説明されている。前記
装置は、複数個の反射面から最終的に得る光ビーム、又
は光学像を合わせ、−偏光面にする。それにより光学的
に干渉し合い、単一面内でスキャンする干渉パターンを
生成する。その結果基準面に対する測定面の変化を示す
電気信号を得る。
号と、第４．３４０，３０４号に説明されている。前記
装置は、複数個の反射面から最終的に得る光ビーム、又
は光学像を合わせ、−偏光面にする。それにより光学的
に干渉し合い、単一面内でスキャンする干渉パターンを
生成する。その結果基準面に対する測定面の変化を示す
電気信号を得る。
従来の測定表面のトポグラフィは、各点における測定を
順々に行うことによって、決定する。この方法は、測定
表面がほぼ固定、又は静止状態である場合、またその表
面が動作中、もしくは変化中である場合では、その変化
速度が遅く、全ての実用的目的に対して、二つの測定時
刻期間中の動作、又は変化によって、測定表面に、顕著
な変化が発生しない場合に使用できる。このようなとび
とびの連続測定手段は、ここで定義する「静的」還境下
において有効である。測定表面が急速に変化する状態即
ち、ここでは、測定点間での状態変化速度が、測定間の
経過時間よりもはやいと定義する動的状態に於ては、各
点間における測定は順には行えず、はぼ同時に実行され
ねば７．Ｃらない。
順々に行うことによって、決定する。この方法は、測定
表面がほぼ固定、又は静止状態である場合、またその表
面が動作中、もしくは変化中である場合では、その変化
速度が遅く、全ての実用的目的に対して、二つの測定時
刻期間中の動作、又は変化によって、測定表面に、顕著
な変化が発生しない場合に使用できる。このようなとび
とびの連続測定手段は、ここで定義する「静的」還境下
において有効である。測定表面が急速に変化する状態即
ち、ここでは、測定点間での状態変化速度が、測定間の
経過時間よりもはやいと定義する動的状態に於ては、各
点間における測定は順には行えず、はぼ同時に実行され
ねば７．Ｃらない。
これは、磁気トランスシューブ・ヘッドが高速回転中の
ディスク表面上を浮上している時に、該ヘッドの前記浮
上の高さを決定する場合が考えられる。この浮上高度の
変化は非常に速く起るので、ヘッド上の測定は、記録用
ディスク上の測定と、はぼ同時に実行されねばならない
。本発明では、このような測定な、干渉装置な用いて実
行する手段と方法を提供する。
ディスク表面上を浮上している時に、該ヘッドの前記浮
上の高さを決定する場合が考えられる。この浮上高度の
変化は非常に速く起るので、ヘッド上の測定は、記録用
ディスク上の測定と、はぼ同時に実行されねばならない
。本発明では、このような測定な、干渉装置な用いて実
行する手段と方法を提供する。
する。次に各ビームを周波数シフトさせ、互いに異なる
周波数を与える。一方の偏光と周波数のビームは、トラ
ンスジューサ・ヘッドを設置する回転記録ディスク表面
に回ける。同時に、他方の偏光と周波数のビームは、基
草面に向ける。それぞれの表面より反射した２個のビー
ムは偏光器系を通過することによって、互いに相互作用
し、光ビート周波数を与える。次に、同じ元ビート周波
数の位相情報を含む２個り光学像が、光ファイバを配置
する別々の表面上に形成する。ディスクからの光な受光
するために設げられた光ファイバ、及びトランスジー−
ザーヘッドからの光を受光するために置かれた元ファイ
バは、各々が、受信した光学像を検出回路に伝送し、こ
こにおいて、光学像を、１工、電気１百号に菱換し、光
ビート周波数を電気的に検出する。回転ディスクとトラ
ンスジューサ・ヘッドの表面形状の変化、例えば、トラ
ンスジー−サ・ヘッドのディスク表面からの垂直方向距
離の変化は、光ビート周波数の位相シフトとして検出す
る。続いて、電気的位相検出回路の電圧出力は、トラン
スジー−サ拳ヘッドのディスクからの高さの尺度として
解釈され得る。トランスジューサ・ヘッド上の異なる点
で測定を行うことによって、ヘッドが縦振れ、又は、横
脹れ状態であるかをも決定できる。
周波数を与える。一方の偏光と周波数のビームは、トラ
ンスジューサ・ヘッドを設置する回転記録ディスク表面
に回ける。同時に、他方の偏光と周波数のビームは、基
草面に向ける。それぞれの表面より反射した２個のビー
ムは偏光器系を通過することによって、互いに相互作用
し、光ビート周波数を与える。次に、同じ元ビート周波
数の位相情報を含む２個り光学像が、光ファイバを配置
する別々の表面上に形成する。ディスクからの光な受光
するために設げられた光ファイバ、及びトランスジー−
ザーヘッドからの光を受光するために置かれた元ファイ
バは、各々が、受信した光学像を検出回路に伝送し、こ
こにおいて、光学像を、１工、電気１百号に菱換し、光
ビート周波数を電気的に検出する。回転ディスクとトラ
ンスジューサ・ヘッドの表面形状の変化、例えば、トラ
ンスジー−サ・ヘッドのディスク表面からの垂直方向距
離の変化は、光ビート周波数の位相シフトとして検出す
る。続いて、電気的位相検出回路の電圧出力は、トラン
スジー−サ拳ヘッドのディスクからの高さの尺度として
解釈され得る。トランスジューサ・ヘッド上の異なる点
で測定を行うことによって、ヘッドが縦振れ、又は、横
脹れ状態であるかをも決定できる。
第１図は、本発明にかかる異なる周波数と偏光を有する
２つ０成分よシなる合成ビームの生成手段を含む距離測
定装置を示す。Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源２より単一の波長
、６３２．８朋を有する平行な、高質の単色光ビームを
発生する。この光ビームは、先ず、光ビームの２個の成
分の強度をバランスさせる回転ＤＪ能なｌ／２波長板４
に向けられ、ここを通過する。レーザの元々の出方は、
任意の面内で直線偏光する。図中では、光ビームの各種
偏光面を示すために以下の符号が使用される。これら紙
面と同一である場合の元ビームの軸に対する光ビームの
偏光の角方向を示す。光ビーム上の丸印は、その光ビー
ムの偏光面が紙面に垂直であることを示す。従って、図
示したように、Ｌ ／ ２波長板４からの光ビームの偏
光面は、４５°の角度である。ｌ ／ ２波長板４は、
レーザの偏光面を、上述のように図示する面に対して４
５°の方向に調整す、ることかできる。
２つ０成分よシなる合成ビームの生成手段を含む距離測
定装置を示す。Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源２より単一の波長
、６３２．８朋を有する平行な、高質の単色光ビームを
発生する。この光ビームは、先ず、光ビームの２個の成
分の強度をバランスさせる回転ＤＪ能なｌ／２波長板４
に向けられ、ここを通過する。レーザの元々の出方は、
任意の面内で直線偏光する。図中では、光ビームの各種
偏光面を示すために以下の符号が使用される。これら紙
面と同一である場合の元ビームの軸に対する光ビームの
偏光の角方向を示す。光ビーム上の丸印は、その光ビー
ムの偏光面が紙面に垂直であることを示す。従って、図
示したように、Ｌ ／ ２波長板４からの光ビームの偏
光面は、４５°の角度である。ｌ ／ ２波長板４は、
レーザの偏光面を、上述のように図示する面に対して４
５°の方向に調整す、ることかできる。
次に、前記光ビームを２個の成分に分離又は分割して、
各光成分がそれぞれに異なる偏光と周波数で独自に動作
できるようにする。従って、前記光ビームは、偏光ビー
ム・スプリッタ６を通過することによって、ビームは２
個の成分に分割され、図示するようにビーム・スプリッ
タ６から、異なる２万回に放射する。各成分はまだ同じ
周波数を有するが、各々の・偏光は、分離前の光ビーム
の有する初期偏光から、変化している。従って、一方の
ビームは、図面に垂直な偏光面を有し、他方は図面に平
行な偏光面をまだ有ｌ−でいるが、ビームの伝搬軸に対
して垂直方向である。
各光成分がそれぞれに異なる偏光と周波数で独自に動作
できるようにする。従って、前記光ビームは、偏光ビー
ム・スプリッタ６を通過することによって、ビームは２
個の成分に分割され、図示するようにビーム・スプリッ
タ６から、異なる２万回に放射する。各成分はまだ同じ
周波数を有するが、各々の・偏光は、分離前の光ビーム
の有する初期偏光から、変化している。従って、一方の
ビームは、図面に垂直な偏光面を有し、他方は図面に平
行な偏光面をまだ有ｌ−でいるが、ビームの伝搬軸に対
して垂直方向である。
各成分を次に、各々に設置する音響−光変換で構成する
光周波数シフタ８、ｌＯに於て周波数シフトする。この
ような光周波数シフタは従来技術光ビームは、４．７５
ＸｌＯ”Ｈｚ ＋ ｆＩ （ｆＩ は、例えば、４０
ＭＨｚ ）、一方、光周波数シフタ８からのビームは、
４．７５ＸＩＯ”Ｈ２−＋−ｆ２ （ここでｆ２は、例
えば、４２ ＭＨｚ ） の周波数を有する。
光周波数シフタ８、ｌＯに於て周波数シフトする。この
ような光周波数シフタは従来技術光ビームは、４．７５
ＸｌＯ”Ｈｚ ＋ ｆＩ （ｆＩ は、例えば、４０
ＭＨｚ ）、一方、光周波数シフタ８からのビームは、
４．７５ＸＩＯ”Ｈ２−＋−ｆ２ （ここでｆ２は、例
えば、４２ ＭＨｚ ） の周波数を有する。
次に、これら２つのビームを合わせ各々が異なる偏光と
周波数を有する一ヒ述した２ ｊ［ｉ！ｉｆの成分の合
成ビームを形成する。ビーム合成器１６にこれらの２個
のビームを入射するためには、図示するように、適確に
設置する方同変換鏡９及び１２を用いて、２個の成分の
各伝搬路を９００Ｘ’方同変換する必要がある。ビーム
合成器１６は、ビーム、−スプリッタ６と実質上はぼ同
一である。ビーム合成器１６の特定な配向性の故に、一
方のビームに成分は９０°で反射され、他方の成分は合
成器１６を通過し、これによって、合成ビームを得るこ
とができる。この合成ビームは、異なる周波数を有し、
また、識別できる異なる偏光をもっ２個の成分により構
成する。それらの直交に配回する偏光によって、これら
の２成分は、互いに干渉し合うことはない。
周波数を有する一ヒ述した２ ｊ［ｉ！ｉｆの成分の合
成ビームを形成する。ビーム合成器１６にこれらの２個
のビームを入射するためには、図示するように、適確に
設置する方同変換鏡９及び１２を用いて、２個の成分の
各伝搬路を９００Ｘ’方同変換する必要がある。ビーム
合成器１６は、ビーム、−スプリッタ６と実質上はぼ同
一である。ビーム合成器１６の特定な配向性の故に、一
方のビームに成分は９０°で反射され、他方の成分は合
成器１６を通過し、これによって、合成ビームを得るこ
とができる。この合成ビームは、異なる周波数を有し、
また、識別できる異なる偏光をもっ２個の成分により構
成する。それらの直交に配回する偏光によって、これら
の２成分は、互いに干渉し合うことはない。
ビーム合成器１６の一方の入力側には、入力するビーム
の一方の成分を遮断し、他方を合成器に通す可動シール
ド１４を備える。合成器１６の出力側には、可動１ ／
２波長板１８が設置される。
の一方の成分を遮断し、他方を合成器に通す可動シール
ド１４を備える。合成器１６の出力側には、可動１ ／
２波長板１８が設置される。
初期設定操作として、一方の入力ビームを、可動シール
ド１４を適確な動作位置に配置することによって遮蔽す
る。同様に、ｌ ／ ２波長板１８は、ビームの偏光面
の回転を４５°方回にするように設−サ・ヘッド又はス
ライダ（２６）及びディスク（２８）の表面と平行に調
整する。トランスジー−サ・ヘッド又はスライダ（２６
）及びディスク（２８）を以下に詳述する。
ド１４を適確な動作位置に配置することによって遮蔽す
る。同様に、ｌ ／ ２波長板１８は、ビームの偏光面
の回転を４５°方回にするように設−サ・ヘッド又はス
ライダ（２６）及びディスク（２８）の表面と平行に調
整する。トランスジー−サ・ヘッド又はスライダ（２６
）及びディスク（２８）を以下に詳述する。
ビーム合成器１６から出る合成ビームは、比較的に小さ
な直径（例えば、Ｑ、 ｇ ｍｕ ） ７よので、測定
対象中の測定点又は領域を十分に包含する、もしくは覆
うことができるように、その断面積を拡大する必要があ
る。従って、合成ビームは、直径を約１５ｍｍに拡げる
ビーム拡大器２ｏを通過する。
な直径（例えば、Ｑ、 ｇ ｍｕ ） ７よので、測定
対象中の測定点又は領域を十分に包含する、もしくは覆
うことができるように、その断面積を拡大する必要があ
る。従って、合成ビームは、直径を約１５ｍｍに拡げる
ビーム拡大器２ｏを通過する。
拡大した後、合成ビーム−は、測定対象物の測定を行う
上、使用可能な状態となる。この故に、ビームハ偏光ヒ
ーム・スプリッタ２２に回けられ、ここで、合成ビーム
は各々の偏光に従って２個のビーム成分に分離する。よ
って、一方のビーム（以降、基準ビームと称する９はス
プリッタ２２から出て、基準面３２に投射する。この基
準面３２は、非常に高い反射度を持つ鏡面でよい。他方
のビーム（測定ビーム）は、測定対象物２６及び２８に
当るように向けられる。測定対象物２６は、磁気トラン
スジューサ・ヘッドあるいは、スライダであシ、これら
は、高速回転中の記録ディスクのような測定対象物２８
０表面上に位置する。前記スライダ構成は、前記ディス
クの回転によるディスク上の空気の動きによって、記録
ディスクの表面上に浮上するように設計されてる。磁気
ディスク上の磁気情報の記録、又は読出しめ効率は、デ
ィスク上のスライダ構成の浮上高度に太き（依存するの
で、この浮上高度及びスライダ構成の縦林れ及び又は、
横橡れ状態を精密に決定することが望ましい。以下に説
明するように、得られた２個のフリンジーバタ＝ｙ’
（ｆｒｉｎｇｅ ｐａｔｔｅｒｎ ）の差は、トランス
ジー−サ・ヘッド上の測定点と記録ディスク上の測定点
との空間的距離を計算するために使用される。
上、使用可能な状態となる。この故に、ビームハ偏光ヒ
ーム・スプリッタ２２に回けられ、ここで、合成ビーム
は各々の偏光に従って２個のビーム成分に分離する。よ
って、一方のビーム（以降、基準ビームと称する９はス
プリッタ２２から出て、基準面３２に投射する。この基
準面３２は、非常に高い反射度を持つ鏡面でよい。他方
のビーム（測定ビーム）は、測定対象物２６及び２８に
当るように向けられる。測定対象物２６は、磁気トラン
スジューサ・ヘッドあるいは、スライダであシ、これら
は、高速回転中の記録ディスクのような測定対象物２８
０表面上に位置する。前記スライダ構成は、前記ディス
クの回転によるディスク上の空気の動きによって、記録
ディスクの表面上に浮上するように設計されてる。磁気
ディスク上の磁気情報の記録、又は読出しめ効率は、デ
ィスク上のスライダ構成の浮上高度に太き（依存するの
で、この浮上高度及びスライダ構成の縦林れ及び又は、
横橡れ状態を精密に決定することが望ましい。以下に説
明するように、得られた２個のフリンジーバタ＝ｙ’
（ｆｒｉｎｇｅ ｐａｔｔｅｒｎ ）の差は、トランス
ジー−サ・ヘッド上の測定点と記録ディスク上の測定点
との空間的距離を計算するために使用される。
ビーム・スプリッタ２２と、測定対象物２６．２８との
間またビーム・スプリッタ２２と基準面３２との間には
、１／４波長板２４と３０を設置する。ｌ ／ ４波長
板２４．３００目的は、螺旋偏光（ｈｅ ）を生成する
ことであっ て、これは各表面上で反射後、その螺旋偏光を反転され
る。そして復路でｌ／４波長板を通過する時、元来の直
線偏光を、本来のビームに垂直な直線偏光に変換する。
間またビーム・スプリッタ２２と基準面３２との間には
、１／４波長板２４と３０を設置する。ｌ ／ ４波長
板２４．３００目的は、螺旋偏光（ｈｅ ）を生成する
ことであっ て、これは各表面上で反射後、その螺旋偏光を反転され
る。そして復路でｌ／４波長板を通過する時、元来の直
線偏光を、本来のビームに垂直な直線偏光に変換する。
反射したビームはビーム・スプリッタ２２を通るが、こ
こにおけるビーム・スプリッタ２２はビーム合成器とし
て動作し、合成されたビームのビーム・スプリッタ２２
への最初の入力方向に対してほぼ直角の方向に、ビーム
・スプリッタ２２より合成されたビームが放射する。
こにおけるビーム・スプリッタ２２はビーム合成器とし
て動作し、合成されたビームのビーム・スプリッタ２２
への最初の入力方向に対してほぼ直角の方向に、ビーム
・スプリッタ２２より合成されたビームが放射する。
これは、２つのビームに与えられた螺旋偏光が、ｌ／４
波長板２４．３０を通過する前に、各ビームの面偏光？
、ビームの偏光面に対して９０’シフトすることで説明
できる。偏光面が９０’シフトしないと、２つの反射し
たビームは、ビーム・スプリッタ２２から入射時と同じ
経路を通過することになる。
波長板２４．３０を通過する前に、各ビームの面偏光？
、ビームの偏光面に対して９０’シフトすることで説明
できる。偏光面が９０’シフトしないと、２つの反射し
たビームは、ビーム・スプリッタ２２から入射時と同じ
経路を通過することになる。
合成された反射ビームは、ビー４・スプリッタ（ビーム
合成器）２２０通過後、ｌ／２波長板３４を通り、ここ
で２つの成分は４５°回転し、偏光ビーム・スプリッタ
（３８）を通る際、干渉し、上述の元ビート・バター７
を生成することかできる。
合成器）２２０通過後、ｌ／２波長板３４を通り、ここ
で２つの成分は４５°回転し、偏光ビーム・スプリッタ
（３８）を通る際、干渉し、上述の元ビート・バター７
を生成することかできる。
しかし、測定対象及び基阜対象物からの反射像を合成さ
れた反射ビームは、ビーム−スプリッタ３８で、光像表
面３９と４１上に同一の光像を作成する２つのビームに
分離される。光ファイバ４０゜４２は、ファイバ４０が
トランスジューサ・ヘッド（２６）の干渉パターン特性
の光を得るよう、左よび、ファイバ４２が隣接するディ
スク（２８）の干渉パターン特性の光を得るように設置
する。以下の説明において、光ファイバ線４２とそれ以
降の接続する回路は、「チャンネルｌ」と称する第１チ
ヤンネルを構成し、他の光ファイバ線４０と以降の接続
回路を「チャンネル２」と呼ぶ。
れた反射ビームは、ビーム−スプリッタ３８で、光像表
面３９と４１上に同一の光像を作成する２つのビームに
分離される。光ファイバ４０゜４２は、ファイバ４０が
トランスジューサ・ヘッド（２６）の干渉パターン特性
の光を得るよう、左よび、ファイバ４２が隣接するディ
スク（２８）の干渉パターン特性の光を得るように設置
する。以下の説明において、光ファイバ線４２とそれ以
降の接続する回路は、「チャンネルｌ」と称する第１チ
ヤンネルを構成し、他の光ファイバ線４０と以降の接続
回路を「チャンネル２」と呼ぶ。
第２図では、位相検出及び比較回路を示す。この比較回
路の目的は、測定対象物（゛トランスジューサ・ヘッド
又はスライダと、記録ディスク）からの反射ビームの干
渉パターン特性である光ビート周波数を電気的に検出す
ることである。位相検出／増幅装置は、トランスジュー
サ・ヘッド及び基準面よシ得た干渉パターンである光ビ
ート周波数を、２個の光学像間の光ビートを電圧に変換
する。同様に、記録ディスク及び基準面からの光学像間
の光ビートを第２の電圧として、第２チヤンネルより変
換する。これらの電圧は、次に位相検出器内で比較され
、この比較器の出力は、トランスジューサ・−・ラドと
記録ディスク間の相対動作として解釈する。これらの位
相差は、例えば、チーｐ”ｆ、 Ａ／ ２の対応する光
学像を処理中に、同時に、チャ／ネルｌの測定対象物か
らの光学像を並行処理することによって得られる。
路の目的は、測定対象物（゛トランスジューサ・ヘッド
又はスライダと、記録ディスク）からの反射ビームの干
渉パターン特性である光ビート周波数を電気的に検出す
ることである。位相検出／増幅装置は、トランスジュー
サ・ヘッド及び基準面よシ得た干渉パターンである光ビ
ート周波数を、２個の光学像間の光ビートを電圧に変換
する。同様に、記録ディスク及び基準面からの光学像間
の光ビートを第２の電圧として、第２チヤンネルより変
換する。これらの電圧は、次に位相検出器内で比較され
、この比較器の出力は、トランスジューサ・−・ラドと
記録ディスク間の相対動作として解釈する。これらの位
相差は、例えば、チーｐ”ｆ、 Ａ／ ２の対応する光
学像を処理中に、同時に、チャ／ネルｌの測定対象物か
らの光学像を並行処理することによって得られる。
光ファイバ線４０と４２の光信号は、各線からの光を、
チャンネルｌと２のアバランシホトダイオード検出器４
３と４４に入力し、先ず電気信号に変換する。２個のチ
ャンネルは、機能、動作が同一であるので、ここでは、
一方（チャンネルｌ）のみを説明する。位相検出器で、
結合するこれら２個のチャンネルの主目的は、それらの
間の位相差に比例する出力電圧を、つまり干渉装置によ
って得た干渉フリンジ・パターンを表わす出力電圧を提
供１−ることである。光検出器４４で得た電気信号は、
先ず増幅器４６で増幅され、続いて、チャンネルの周波
数応答を、チャンネルの動作に必要な最小値に減少させ
るために低域フィルタ４８で濾過される。典型的な低域
フィルタは、例えば、５ＭＨｚ未満を除く全ての周波数
を遮断する。従って、チャンネルの帯域幅を減少させ、
装置内の信号対雑音レベルを改善する。低域フィルタ４
８の出力は、最初の増幅器４６の一部である自動利得制
御回路（別個には示さず）によって反末される追加の利
得を供給するため、固定利得増幅器５０によって増幅す
る。固定利得増幅器５０からの出力信号を整流したサン
プルは、増幅器５０からの信号の賑幅に比例する直流信
号を得るため、次に、積分器５２で積分する。この直流
・１ｄ号は、積分器５２の出力レベルを、増幅器４６の
利得を設定、又は調整する非゛仄に必要な値に調整する
増幅器５４に印加する。増幅器５０の正弦波出力は、増
幅器５０の出力が後続の位相検出回路で処理されるため
に、ゼロ交差検出器５６によって矩形波信号に変換する
。矩形波出力の状態は、増幅器５０の出力がゼロを横切
るときに変化する。続いて、ゼロ交差検出器５６の矩形
波信号出力は、光検出器４４と位相検出器６０の間の信
号を搬送する信号バスを駆動するＴＴＬライン・ドライ
バ５８に送られる。チャンネルｌと２の出力を受ける位
相検出器６０は各チャンネルからの信号の相対的位相を
比較し、これらの信号を、位相差に比例するアナログ電
圧に変換する。従って、このアナログ電圧は、トランス
ジューサ・ヘッド２６上の測定点（＃ｌ）と、ディスク
（２８）上の測定点（＃２）の間の相対動作を表わす（
第３図参照）。この位相差を示すアナログ電圧は、演算
制御装置６４による処理のために、次にディジタル信号
（即ち、数値）に変換される。演算制御装置６４は、記
録ディスク上のトランスジューサ・ヘッドの動作を直接
に示す、表示、及び／又は、印字出力によって、出力を
提供する。
チャンネルｌと２のアバランシホトダイオード検出器４
３と４４に入力し、先ず電気信号に変換する。２個のチ
ャンネルは、機能、動作が同一であるので、ここでは、
一方（チャンネルｌ）のみを説明する。位相検出器で、
結合するこれら２個のチャンネルの主目的は、それらの
間の位相差に比例する出力電圧を、つまり干渉装置によ
って得た干渉フリンジ・パターンを表わす出力電圧を提
供１−ることである。光検出器４４で得た電気信号は、
先ず増幅器４６で増幅され、続いて、チャンネルの周波
数応答を、チャンネルの動作に必要な最小値に減少させ
るために低域フィルタ４８で濾過される。典型的な低域
フィルタは、例えば、５ＭＨｚ未満を除く全ての周波数
を遮断する。従って、チャンネルの帯域幅を減少させ、
装置内の信号対雑音レベルを改善する。低域フィルタ４
８の出力は、最初の増幅器４６の一部である自動利得制
御回路（別個には示さず）によって反末される追加の利
得を供給するため、固定利得増幅器５０によって増幅す
る。固定利得増幅器５０からの出力信号を整流したサン
プルは、増幅器５０からの信号の賑幅に比例する直流信
号を得るため、次に、積分器５２で積分する。この直流
・１ｄ号は、積分器５２の出力レベルを、増幅器４６の
利得を設定、又は調整する非゛仄に必要な値に調整する
増幅器５４に印加する。増幅器５０の正弦波出力は、増
幅器５０の出力が後続の位相検出回路で処理されるため
に、ゼロ交差検出器５６によって矩形波信号に変換する
。矩形波出力の状態は、増幅器５０の出力がゼロを横切
るときに変化する。続いて、ゼロ交差検出器５６の矩形
波信号出力は、光検出器４４と位相検出器６０の間の信
号を搬送する信号バスを駆動するＴＴＬライン・ドライ
バ５８に送られる。チャンネルｌと２の出力を受ける位
相検出器６０は各チャンネルからの信号の相対的位相を
比較し、これらの信号を、位相差に比例するアナログ電
圧に変換する。従って、このアナログ電圧は、トランス
ジューサ・ヘッド２６上の測定点（＃ｌ）と、ディスク
（２８）上の測定点（＃２）の間の相対動作を表わす（
第３図参照）。この位相差を示すアナログ電圧は、演算
制御装置６４による処理のために、次にディジタル信号
（即ち、数値）に変換される。演算制御装置６４は、記
録ディスク上のトランスジューサ・ヘッドの動作を直接
に示す、表示、及び／又は、印字出力によって、出力を
提供する。
したがって、本発明にかかる距離測定装置は一表面、も
しくは、複数表著上の複数の測定点を同時測定でき、特
に各点における測定が連続的に実行できないように測定
表面が高速変化状態にある場合に、非常に効果的である
。
しくは、複数表著上の複数の測定点を同時測定でき、特
に各点における測定が連続的に実行できないように測定
表面が高速変化状態にある場合に、非常に効果的である
。
第１図は、本発明に、かかる距離測定装置の一実施例の
光学系を示すブロック図っ 第２図は、前記装置の位相検出系のブロック図。 第３図は、前記装置を用いて磁気ディスクとトランスジ
ューサ・ヘッド間の測定を行う場合の基準面、磁気ディ
スク、トランスジューサ・ヘッドの位置関係を示す部分
平面図である。 器、２０：ビーム拡大器、２２：ビームスプリッタ、２
４．３０ ： ｌ／４波長板、２６：トランスジューサ
・ヘッド、２８：ディスク、３２：基準面、３４：ｌ／
２波長板、３８： ビ７ム・スプリッタ、３９．４１
：光学像、４０．４１ ：光ファイバ線、４５．４６，
５０，５１，５４．５５ ：増幅器、４７．４８ ：低
域フィルタ、５２，５３ ：積分器、５６．５７ ：
セｏ交差検出器、５８，５９ ： ＴＴＬ ライン・ド
ライバ、６０：位相検出器、 ゝ６２ ： Ａ／Ｄ変換
器、６４：演算制御装置。 出願人 横河叱−−レット。バッカード株式会社代理人
弁理士 長 谷 川 次 男
光学系を示すブロック図っ 第２図は、前記装置の位相検出系のブロック図。 第３図は、前記装置を用いて磁気ディスクとトランスジ
ューサ・ヘッド間の測定を行う場合の基準面、磁気ディ
スク、トランスジューサ・ヘッドの位置関係を示す部分
平面図である。 器、２０：ビーム拡大器、２２：ビームスプリッタ、２
４．３０ ： ｌ／４波長板、２６：トランスジューサ
・ヘッド、２８：ディスク、３２：基準面、３４：ｌ／
２波長板、３８： ビ７ム・スプリッタ、３９．４１
：光学像、４０．４１ ：光ファイバ線、４５．４６，
５０，５１，５４．５５ ：増幅器、４７．４８ ：低
域フィルタ、５２，５３ ：積分器、５６．５７ ：
セｏ交差検出器、５８，５９ ： ＴＴＬ ライン・ド
ライバ、６０：位相検出器、 ゝ６２ ： Ａ／Ｄ変換
器、６４：演算制御装置。 出願人 横河叱−−レット。バッカード株式会社代理人
弁理士 長 谷 川 次 男
Claims (1)
- 各別の周波数値および偏光状態を有する２個の光成分を
もつ光線を発生するレーザ光源と、少なくとも２個の測
定点を含む被測定面および基準面に前記光ａな投射する
手段と、前記被測定面および基準面から反射された光線
を再結合し２個の光学像を形成する手段と、前記一方の
測定点に関連する前記光学像と前記他方の測定点に関連
する前、記光学像とを分離する手段と、前記光学像をそ
れぞれ電気信号に変換すると共に、該２個の電気信号の
位相差を測定して前記２個の測定点間の距離を測定する
手段とより成る距離測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59110084A | 1984-03-16 | 1984-03-16 | |
| US591100 | 1984-03-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60209103A true JPS60209103A (ja) | 1985-10-21 |
| JPH0569161B2 JPH0569161B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=24365063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60052136A Granted JPS60209103A (ja) | 1984-03-16 | 1985-03-15 | 距離測定装置および距離測定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0157227A3 (ja) |
| JP (1) | JPS60209103A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178221A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-05 | Hoya Corp | 光周波数シフタ |
| JPH01209431A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-23 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 偏波ダイバーシティ光受信方式 |
| JPH02259407A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Agency Of Ind Science & Technol | ２周波偏光ヘテロダイン干渉測定における信号光ビート検出装置 |
| JP2008180708A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Kobe Steel Ltd | 形状測定装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4688940A (en) * | 1985-03-12 | 1987-08-25 | Zygo Corporation | Heterodyne interferometer system |
| JP2808136B2 (ja) * | 1989-06-07 | 1998-10-08 | キヤノン株式会社 | 測長方法及び装置 |
| DE59006437D1 (de) * | 1990-03-27 | 1994-08-18 | Sohler Wolfgang | Integriertes akusto-optisches Heterodyninterferometer. |
| CA2432017A1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-06-27 | Xonen Research Limited | Production of master recording media |
| EP1970666B8 (en) * | 2007-03-14 | 2013-01-09 | Thales Alenia Space Italia S.p.A. | Interferometer |
| CN105806306B (zh) * | 2016-03-29 | 2018-03-16 | 中国科学院国家天文台 | 测量空间距离变化的激光干涉仪 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4340304A (en) * | 1978-08-11 | 1982-07-20 | Rockwell International Corporation | Interferometric method and system |
| JPS5946502A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-15 | Hitachi Cable Ltd | 干渉光の位相検出器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3767307A (en) * | 1971-08-30 | 1973-10-23 | Itek Corp | Real time interferometer |
| US4188122A (en) * | 1978-03-27 | 1980-02-12 | Rockwell International Corporation | Interferometer |
-
1985
- 1985-03-09 EP EP85102703A patent/EP0157227A3/en not_active Withdrawn
- 1985-03-15 JP JP60052136A patent/JPS60209103A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4340304A (en) * | 1978-08-11 | 1982-07-20 | Rockwell International Corporation | Interferometric method and system |
| JPS5946502A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-15 | Hitachi Cable Ltd | 干渉光の位相検出器 |
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| JPH02259407A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Agency Of Ind Science & Technol | ２周波偏光ヘテロダイン干渉測定における信号光ビート検出装置 |
| JP2008180708A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Kobe Steel Ltd | 形状測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0157227A2 (en) | 1985-10-09 |
| EP0157227A3 (en) | 1987-02-25 |
| JPH0569161B2 (ja) | 1993-09-30 |
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