ヘッド媒体インタフェースにおけるナノメートルすきまの三次元画像計測に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450159
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 三矢 保永 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10200065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 康司 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (60293651)
• Keywords: レーザ応用計測 / マイケルソン干渉 / 干渉縞 / アクティブセンシング / ヘッドディスク / 尾根線検出 / 浮動ヘッドスライダ / PSD

Research Abstract

マイケルソン干渉法に基づいて高品質の干渉縞画像を得るために,まず偏光光路系を構成して画像品質を評価し,その結果に基づいて偏光光学系の構成法を決定した.つぎに,アクティブセンシングの第一段階としてディスク面振れの一次元フィードバック系を構成して有効性を確認した.また,画像処理による縞パラメータ同定の高精度化の研究を進めた.
1. 直交偏光光路系の構成:直線偏光のレーザ光源と偏光ビームスプリツタにより構成した直交偏光光路系を用いて,干渉縞パターンの縞画像品質を評価したところ,必ずしも予期した性能に達しなかった.一方,ランダム偏光光源で偏光フィルタを調整することによって,最大のコントラストが得られる条件が存在することを実験的に確認したので,より簡単な直線偏光系で構成することとした.
2. アクティブセンシング系の構成:2分割した干渉光の一方をPSDに導入して縞の位置を検出する縞位置検出系と,ディスク面の振れに追従して参照ミラーを駆動するフィードバック駆動系から成るアクティブセンシング系を構成した.まず,位置出力を最大にするためにPSDとCCDとの適正な光量配分比・倍率比などの条件を明らかにした.つぎにフィードバック制御系を構成して,増幅器・積分器のパラメータ調整により,縞位置を観測画面に安定に固定することに成功した.また,実際にすきま変動の測定実験を行い,縞位置固定により,測定の再現性が大幅に向上する(標準偏差<0.5nm)ことを確認した.
3. 縞画像処理の高精度化:縞パターンから尾根線を抽出する画像処理として,尾根線近傍の画像のみを用いて最小二乗法により,(a) 一次元分布階調を一次元的な放物線に回帰する,(b) 二次元分布階調を放物中面柱面に回帰する方法により,尾根線を同定するアルゴリズムを定式化するとともに,実際の測定に応用してその有効性を確認した.