[发明专利]磁盘驱动器的磁头磁极宽度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微观物体边缘检测方法，尤其涉及一种利用图像边缘检测技术对微观物体边缘检测的方法，更具体地，本发明涉及一种利用上述技术对信息记录装置如磁盘驱动器的磁头的磁极宽度测量的方法。

背景技术

磁盘驱动器为一种常见的信息记录设备。图1a展示了一种磁盘驱动器200，其包括高速旋转的磁盘201及具有磁头203的磁头折片组合100。所述磁头203上具有读写元件。通过磁头折片组合100在磁盘201上的径向移动，实现磁头203在磁盘201表面磁道的移动，最终实现磁头203的读写元件在磁盘201上数据的读写。

图1b展示了图1a所示磁头从底部观察的立体图。该磁头203的一个侧边上形成磁性读/写元件216，用于实现磁头相对于磁盘201的数据读写操作。所述磁头203还具有面向磁盘201的空气承载面217。当磁盘驱动器运行时，所述空气承载面217与旋转的磁盘201之间产生空气动力学接触，从而使磁头203动态地悬浮于磁盘201上方而实现数据读写操作。

图1c展示了图1b所示磁头的磁性读/写元件的放大结构图。磁性读/写元件216主要由多种功能材料层(比如导磁材料、导电材料等)通过积淀工艺(deposition)而形成于磁头的侧面。所述磁性读/写元件216包括用于实现数据读操作的读元件226(通常为磁阻元件)及相关电路(图未示)、用于实现数据写操作的写元件。该写元件主要包括线圈228、第一感应写磁极221、与该第一感应写磁极221相对的第二感应写磁极220及相关电路(图未示)。当将数据写入磁盘时，上述线圈228内形成电流，该电流产生磁场并导致上述感应磁极221、220被磁化，从而将磁盘的相应磁道磁化，最终实现数据写入。

所述第一感应写磁极221具有一定的宽度，通常称为磁极宽度(pole width)。该磁极宽度W的尺寸精度对于准确实现数据写操作具有重要意义，因为该尺寸精度越高，数据写入误差越小。这种尺寸精度通过将实际测量的磁极宽度与设计情况下的磁极宽度进行比较而获得。业界采用图像边缘检测技术来测量实际加工形成的磁极宽度。下面简单介绍传统的磁极宽度检测方法。

如图2所示，传统磁极宽度检测方法包括如下步骤：获取待测物体表面(磁极)的原始图像(步骤301)；计算原始图像的光强分布轮廓，确定轮廓的最大及最小光强数据点(步骤302)；将最大光强数据点与最小光强数据点的均值设定为阈值(步骤303)；计算阈值与轮廓之间的交点光强数据(步骤304)；对交点光强数据进行二次微分，获得二次微分渐近线(步骤305)；计算二次微分渐近线与阈值的交点(步骤306)；计算交点之间的距离，从而获得边缘之间的距离(步骤307)。图3a-3b对上述方法的部分步骤进行了解释。如图所示，钟形曲线342表示原始图像的光强分布轮廓。两条竖直平行线341表示理想情况下的磁极边缘位置。阈值曲线343位于最大光强数据点344与最小光强数据点345之间，并且为两者的均值，另外，阈值曲线343与钟形曲线(光强分布轮廓曲线)342之间形成两个检测点(交点)346。

在上述方法中，通过高放大倍数的光学透镜系统获得原始图像。然而，由于光线在传播过程中产生衍射现象，该衍射现象导致实际获得的原始图像(放大状态)相对于理想图像产生一定程度的失真。这种失真降低了测试精度。下面通过对衍射现象的解释来分析测试精度降低的原因。

图4a解释了光的衍射现象。如图所示，当光源301通过障碍302上的一条缝隙303，将形成一条亮线。当缝隙303减小时，亮线宽度也随之减小，当缝隙303减小至一个极限尺寸(与光的波长相当)时，光线通过缝隙303后就明显地偏离了直线传播的方向，照到屏幕上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹，而且条纹边缘变得模糊。图4b展示了理想状态的光学透镜系统。假定光学透镜系统无失常，则点光源通过透镜形成的点图像与点光源大小相同。然而，由于光学透镜系统的制造误差无法避免，同时由于衍射现象的存在，因此经过透镜实际形成的图像并不是点图像，而是衍射光斑。类似地，可以将面光源(比如磁极宽度)通过透镜形成的原始图像看成无数衍射光斑的集合。因此，通过对衍射光斑进行数学分析即可知道衍射现象对测量精度的影响程度。