DE3035719C2

DE3035719C2 -

Info

Publication number: DE3035719C2
Application number: DE3035719A
Authority: DE
Inventors: Jacobus Petrus Josephus Heemskerk; Hendrik Renes; Carel Arthur Jan Eindhoven Nl Simons
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1980-09-22
Publication date: 1989-03-09
Also published as: GB2059057A; US4358200A; ES8105876A1; JPS5657013A; IT1132757B; DE3035719A1; FR2466787A1; CA1144792A; FR2466787B1; NL7907216A; AU6270980A; GB2059057B; JPH028379B2; ES495326A0; IT8024923A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Fokusfehlerdetektionssystem zur Bestimmung von Abweichungen zwischen der Abbildungsfläche eines Objektivsystems in einem optischen System und einer strahlungsreflektierenden Fläche in diesem System, auf der abgebildet werden muß, wobei dieses Fokusfehlerdetektionssystem enthält: eine Strahlungsquelle, das Objektivsystem, ein Bündelablenkelement zur Trennung der von der strahlungsreflektierenden Fläche reflektierten Strahlung von einem von der Strahlungsquelle emittierten Strahlungsbündel, ein Astigmatismus einführendes Element und einen aus vier Teildetektoren zusammengesetzten strahlungsempfindlichen Detektor.

Ein derartiges Fokusfehlerdetektionssystem kann dazu benutzt werden, in einer Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers mit einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden Informationsstruktur das Auslesebündel stets auf der Informationsstruktur fokussiert zu halten.

Eine derartige Vorrichtung ist u. a. aus der DE-OS 28 10 616 bekannt. Diese Vorrichtung wird z. B. zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers verwendet, auf dem ein Videoprogramm oder ein Audioprogramm gespeichert ist. Die Informationsstruktur besteht dann aus einer Vielzahl von Informationsgebieten, die in der Spurrichtung mit Zwischengebieten abgewechselt werden. Die genannten Gebiete können z. B. gemäß einer spiralförmigen Spur angeordnet sein. Die Informationsgebiete üben einen anderen Einfluß auf ein Auslesebündel als die Zwischengebiete aus. Die Information kann in der Frequenz der Informationsgebiete und/oder in dem Verhältnis zwischen der Länge dieser Gebiete und der Länge der Zwischengebiete kodiert sein. Die Information kann auch in digitaler Form kodiert sein. Außer Video- und Audioinformation kann auf dem Aufzeichnungsträger auch digitale Information, z. B. von und für eine Rechenmaschine, gespeichert sein.

Für eine genügend lange Spieldauer des Aufzeichnungsträgers werden bei beschränkten Abmessungen dieses Trägers die Details der Informationsstruktur sehr klein sein. So wird z. B., wenn ein Videoprogramm von 30 Minuten auf einer Seite eines rundenscheibenförmigen Aufzeichnungsträgers in einem ringförmigen Gebiet mit einem Außenradius von etwa 15 cm und einem Innenradius von etwa 6 cm gespeichert ist, die Breite der Spuren etwa 0,6 µm sein und die mittlere Länge der Informationsgebiete in der Nähe von 1 µm liegen.

Um diese kleinen Details auslesen zu können, muß ein Objektivsystem mit einer verhältnismäßig großen numerischen Apertur verwendet werden. Die Tiefenschärfe eines derartigen Objektivsystems ist jedoch gering. Da in der Auslesevorrichtung Änderungen im Abstand zwischen der Fläche der Informationsstruktur und dem Objektivsystem auftreten können, die größer als die Tiefenschärfe sind, müssen Maßnahmen getroffen werden, um diese Änderungen detektieren und an Hand dieser Detektion die Fokussierung nachregeln zu können.

Wie in der DE-OS 28 10 616 beschrieben ist, kann dazu das von dem Aufzeichnungsträger herrührende Auslesebündel mit Hilfe z. B. einer Zylinderlinse astigmatisch gemacht werden. Zwischen den Brennlinien des astigmatischen Systems, das durch das Objektivsystem und die Zylinderlinse gebildet wird, ist ein aus vier Teildetektoren zusammengesetzter strahlungsempfindlicher Detektor angeordnet. Bei Änderung der Lage der Fläche der Informationsstruktur in bezug auf das Objektivsystem ändert sich die Form des auf dem zusammengesetzten Detektor erzeugten Bildflecks. Diese Formänderung kann dadurch detektiert werden, daß die Ausgangssignale der Teildetektoren auf die richtige Weise kombiniert werden.

Das in der DE-OS 28 10 616 beschriebene Fokusfehlerdetektionssystem kann nicht nur in Vorrichtungen zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers, sondern im allgemeinen in optischen Systemen verwendet werden, in denen Abweichungen zwischen der Soll- und der Istlage einer strahlungsreflektierenden Fläche, auf der abgebildet werden muß, detektiert werden müssen. Dabei ist an Mikroskope, an bei der Herstellung integrierter Schaltungen verwendete Systeme zum Projizieren einer Maske auf ein Substrat usw. zu denken.

In einem derartigen Fokusfehlerdektionssystem muß die von der strahlungsreflektierenden Fläche reflektierte Strahlung, nachdem sie das Objektivsystem durchlaufen hat, zu einem strahlungsempfindlichen Detektor hin gerichtet werden. In dem bekannten Detektionssystem wird dazu ein gesonderter Bündelteiler, wie ein halbdurchlässiger Spiegel oder ein polarisationsempfindliches Teilprisma, verwendet.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Fokusfehlerdetektionssystem zu schaffen, das möglichst gedrängt ist und möglichst wenig optische Einzelteile enthält. Das Fokusfehlerdetektionssystem nach der Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlungsweg zwischen der Strahlungsquelle und dem Objektivsystem ein optisches Element angeordnet ist, das nur in das von der strahlungsreflektierenden Fläche reflektierte Strahlungsbündel Astigmatismus einführt und zugleich dieses Bündel aus dem genannten Strahlungsweg und zu dem Detektor hin reflektiert.

Aus der DE-PS 7 36 396 ist ein Strahlteilerprisma bekannt, dessen Ein-/Austrittsfläche eine gekrümmte, linsenförmige Oberfläche aufweist, so daß dieses Prisma einen Strahl zu einem bestimmten Ort reflektieren und gleichzeitig diesen Strahl optisch transformieren kann. Die gekrümmte Oberfläche des bekannten Prismas bildet aber keine astigmatischen Elemente, und außerdem befaßt sich die DE-PS 7 36 396 nicht mit der Fokusfehlerdetektion.

Eine erste Ausführungsform des Detektionssystems nach der Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß das genannte optische Element durch ein Beugungsraster mit einer sich linear ändernden Rasterperiode gebildet wird.

Eine zweite Ausführungsform des Detektionssystems nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das genannte optische Element aus einer Platte aus durchsichtigem Material besteht, deren zwei Oberflächen in bezug auf die Hauptachse des Auslesebündels schräg angeordnet sind und von der die Oberfläche, die der Strahlungsquelle am nächsten liegt, teilweise reflektierend ist. Die zwei Oberflächen der Platte sind diejenigen Oberflächen, mit denen das Strahlungsbündel in Kontakt kommt.

Das Strahlungsbündel ist ein nichtparalleles Bündel. Das Substrat der Platte bildet für dieses Bündel ein astigmatisches Element.

Die Platte kann eine planparallele Platte sein. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung ist aber dadurch gekennzeichnet, daß die Platte keilförmig ist.

Dann kann durch passende Wahl des Keilwinkels die Größe des Astigmatismus, aber, was wichtiger ist, auch die Orientation desselben eingestellt werden. Die Orientation des Astigmatismus kann derart gewählt werden, daß die Richtungen der astigmatischen Brennlinien unter Winkeln von 45° zu der effektiven Spurrichtung stehen. Die effektive Spurrichtung ist die Richtung der auf dem zusammengesetzten Detektor abgebildeten augenblicklich abgetasteten Informationsspur. In diesem Falle wird das Fokusfehlersignal nahezu nicht durch Verschiebungen des Ausleseflecks in einer Richtung quer zu der Spurrichtung beeinflußt. In einem Fokusfehlerdetektionssystem, in dem die von der strahlungsreflektierenden Fläche reflektierte Strahlung durch die zweite Oberfläche der Platte hindurchgehen muß, kann durch Anwendung der Keilform außerdem erreicht werden, daß unabsichtliche Reflexionen an der zweiten Oberfläche nicht störend sind.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann weiter dadurch gekennzeichnet sein, daß die zweite Oberfläche der genannten Platte strahlungsreflektierend ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß die Toleranz in bezug auf das Kippen der Platte erheblich größer ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann weiter dadurch gekennzeichnet sein, daß die teilweise reflektierende Oberfläche der Platte ein polarisationsempfindlicher Teilspiegel ist. In dieser Ausführungsform wird die verfügbare Strahlungsintensität maximal ausgenutzt, während die Strahlungsmenge die nach Reflexion von der strahlungsreflektierenden Fläche zu der Quelle zurückkehrt, minimal ist. Letzteres kann in einer Vorrichtung zum Auslesen eines optischen Aufzeichnungsträgers von Bedeutung sein.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Auslesevorrichtung nach der Erfindung mit einer einseitig reflektierenden planparallelen Platte,

Fig. 2a, 2b und 2c die Formänderung des Bildflecks auf dem zusammengesetzten Detektor als Funktion der Fokussierung,

Fig. 3 einen Teil einer Ausführungsform einer Auslesevorrichtung mit einer zweiseitig reflektierenden planparallelen Platte,

Fig. 4 einen Teil einer Ausführungsform einer Auslesevorrichtung mit einer keilförmigen Platte, und

Fig. 5 einen Teil einer Ausführungsform einer Auslesevorrichtung mit einem Beugungsraster.

In diesen Figuren sind dieselben Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 1 ist ein runder scheibenförmiger Aufzeichnungsträger 1 in radialem Schnitt dargestellt. Die Informationsstruktur ist durch die Informationsspuren 2 dargestellt. Der Aufzeichnungsträger wird von einem Auslesebündel 8 belichtet, das von der Strahlungsquelle 7 herrührt. Diese Strahlungsquelle kann ein Laser, z. B. ein Gaslaser, wie ein He-Ne-Laser, oder ein Halbleiterdiodenlaser, wie ein AlGaAs-Laser sein. Ein Objektivsystem, das der Einfachheit halber durch eine einzige Linse 16 dargestellt ist, fokussiert das Auslesebündel zu einem Auslesefleck V in der Ebene der Informationsspuren 2. Die Brennweite einer gegebenenfalls vorhandenen Hilfslinse 9 ist derart gewählt, daß die Pupille des Objektivsystems ausreichend gefüllt wird, so daß der Auslesefleck die zu der numerischen Apertur des Objektivsystems gehörige beugungsbegrenzte Abmessung aufweist. Das Auslesebündel wird vom Aufzeichnungsträger reflektiert und, wenn der Aufzeichnungsträger mit Hilfe des vom Motor 6 angetriebenen Drehtellers 5 gedreht wird, entsprechend der Information moduliert, die in einem auszulesenden Spurteil gespeichert ist.

Zur Trennung des hinlaufenden unmodulierten Bündels von dem reflektierten modulierten Bündels muß im Strahlungsweg ein Bündelteiler, z. B. in Form eines halbdurchlässigen Spiegels 11, angeordnet sein. Dieser Bündelteiler reflektiert einen Teil der von der Quelle emittierten Strahlung zu dem Aufzeichnungsträger und läßt einen Teil der vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung zu einem strahlungsempfindlichen Informationsdetektor 13 durch. Dieser Detektor ist mit einer elektronischen Schaltung 14 verbunden, in der auf bekannte und hier nicht näher zu erörternde Weise ein Hochfrequenzinformationssignal Si und, wie nachstehend näher auseinandergesetzt werden wird, ein niederfrequenteres Fokusfehlersignal Sf und gegebenenfalls ein ebenfalls niederfrequenteres Spurfolgesignal abgeleitet werden. Um das Fokusfehlersignal zu erhalten, muß das von der Informationsstruktur reflektierte Bündel astigmatisch gemacht werden.

Nach der Erfindung werden die Funktionen des Bündelteilers und des Astigmatismus einführenden Elements durch ein einziges Element erfüllt. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann dieses Element die Form einer planparallelen Platte 10 aufweisen, deren Oberfläche 11 ein halbdurchlässiger Spiegel ist. Da die Platte schräg im Auslesebündel angeordnet ist, bildet sie für das konvergierende vom Aufzeichnungsträger reflektierte Auslesebündel ein astigmatisches Element, das den Querschnitt dieses Auslesebündels ändert. Das zu dem Aufzeichnungsträger hin gerichtete Bündel ist nicht durch die Platte 10 hindurchgegangen und dadurch nicht astigmatisch gemacht. Die Qualität des Ausleseflecks V auf der Informationsstruktur wird also nicht von der Platte 10 beeinflußt.

Von dem astigmatischen System, das durch das Objektivsystem 16 und die Platte 10 gebildet wird, wird der Auslesefleck V in zwei astigmatischen Brennlinien abgebildet, von denen eine in der Zeichnungsebene liegt und die zweite zu dieser Ebene senkrecht ist. Der Abstand zwischen den Brennlinien wird durch die Brechungszahl n und die Dicke d des Substrats der Platte 10 und durch den Einfallswinkel i des Hauptstrahls des Auslesebündels bestimmt. Der strahlungsempfindliche Detektor 13 ist in einer Ebene angeordnet, die, längs der optischen Achse gesehen, zwischen den Brennlinien und vorzugsweise an der Stelle liegt, an der die Abmessungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen des dem Auslesefleck V zugeordneten Bildflecks V′ bei einer korrekten Fokussierung einander möglichst gleich sind.

Um die Form des Bildflecks V′ und damit das Ausmaß der Fokussierung bestimmen zu können, ist der Detektor 13 aus vier Teildetektoren zusammengesetzt, die in den vier Quadranten eines X-Y-Koordinatensystems angeordnet sind. In den Fig. 2a, 2b und 2c ist eine Ansicht längs der Linie I-II′ in Fig. 1 der vier Teildetektoren A, B, C und D dargestellt, auf die die verschiedenen Formen projiziert sind, die der Bildfleck V′ bei verschiedenen Werten des Abstandes zwischen dem Objektivsystem und der Ebene der Informationsspuren aufweist. Die X- und die Y-Achse stehen unter einem Winkel von 45° zu der Richtung der astigmatischen Brennlinien.

In Fig. 2a ist der Fall dargestellt, in dem der Abstand zwischen dem Objektivsystem und der Ebene der Spuren richtig ist. Wenn jedoch dieser Abstand zu groß ist, liegen die Brennlinien der Platte 10 näher. Der Detektor 13 liegt dann einer ersten Brennlinie näher als der zweiten Brennlinie. Der Bildfleck V′ weist dann die in Fig. 2b dargestellte Form auf. Wenn dagegen der Abstand zwischen dem Objektivsystem und der Ebene der Spuren zu klein ist, liegen die Brennlinien weiter von der Platte 10 entfernt und liegt die zweite Brennlinie dem Detektor 13 näher als die erste Brennlinie. Der Bildfleck V′ weist dann die in Fig. 2c dargestellte Form auf.

Wenn die Signale, die von den Teildetektoren A, B, C und D geliefert werden, durch S _A, S _B, S _C bzw. S _D dargestellt werden, wird das Fokusfehlersignal Sf gegeben durch:

Sf = (S _A + S _C) - (S _B + S _D).

Es ist einleuchtend, daß in der Situation nach Fig. 2a S _A + S _C = S _B + S _D ist und also Sf = 0 ist. Für die Situation nach Fig. 2b bzw. Fig. 2c ist Sf negativ bzw. positiv. Dadurch, daß die Signale S _A und S _C, gleich wie die Signale S _B und S _D, zueinander addiert und die so erhaltenen Summensignale voneinander subtrahiert werden, wird ein eindeutiges Fokusfehlersignal erhalten. Dieses Signal kann elektronisch auf an sich bekannte Weise zu einem Fokusregelsignal verarbeitet werden, mit dem die Fokussierung des Objektivsystems nachgeregelt werden kann, z. B. dadurch, daß das Objektivsystem mit Hilfe eines Magnetsystems, wie z. B. einer Lautsprecherspule, in bezug auf die Ebene der Informationsstruktur verschoben wird.

Das Informationssignal Si kann mit Hilfe derselben Teildetektoren A, B, C und D erhalten werden, z. B. dadurch, daß die Signale der vier Teildetektoren zueinander addiert werden.

Die Detektoren A, B, C und D können auch dazu benutzt werden, ein Spurfolgesignal, d. h. ein Signal, das eine Anzeige über die Lage der Mitte des Ausleseflecks V in bezug auf die Mitte einer auszulesenden Informationsspur gibt, abzuleiten. Das Spurfolgesignal Sr wird dann z. B. gegeben durch:

S _r = (S _A + S _B) - (S _C + S _D).

Statt mit dem Fokusdetektionsbündel und dem zusammengesetzten Detektor 13 kann die Information auch mit Hilfe eines gesonderten Auslesebündels und eines gesonderten strahlungsempfindlichen Informationsdetektoren ausgelesen werden.

Es sei bemerkt, daß, je nach der Ausführungsform dem Aufzeichnungsträger, zwischen der Platte 10 und dem Objektivsystem 16 noch andere optische Elemente, z. B. eine positive Linse, mit der das Bündel 8 parallel gemacht werden kann, angeordnet werden können.

Auf der Oberfläche 12 des Aufzeichnungsträgers 10 kann auch eine reflektierende Schicht 18 erzeugt sein, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Dann durchläuft das Auslesebündel 8 zweimal das Substrat der Platte 10. Die Vorrichtung nach Fig. 3 ist gedrängter als die nach Fig. 1 und weist den großen Vorteil auf, daß sie für das Kippen der Platte 10 weniger empfindlich ist. In Fig. 3 und den folgenden Fig. sind nur die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.

Wenn die Intensität des Auslesebündels genügend hoch ist, kann in der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 3 die Oberfläche 11 der Platte 10 ein halbdurchlässiger Spiegel sein. Eine Herabsetzung der Rückkopplung über den Spiegel 11 des modulierten Auslesebündels auf die Strahlungsquelle wird erreicht, wenn für den Reflexionskoeffizienten R des Spiegels statt des Wertes 0,5 z. B. der Wert 0,3 gewählt wird. Dann kann, abgesehen von den Reflexions- und Absorptionsverlusten, an den anderen optischen Komponenten im Strahlungsweg nur 9% der von der Quelle 7 emittierenden Strahlung zu dieser Quelle reflektiert werden, während 21% der von der Quelle emittierten Strahlung den Detektor 13 erreicht.

Wenn die Oberfläche der Platte 10 statt des Teilspiegels 11 einen polarisationsempfindlichen Teilspiegel 19 trägt, wird erreicht, daß die Strahlungsintensität auf dem Detektor 13 maximal ist, während die Rückkopplung der vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung auf die Strahlungsquelle minimal ist. Dann muß zwischen dem polarisationsempfindlichen Teilspiegel 19 und dem Objektivsystem 16 eine λ/4-Platte 20 angeordnet sein (wobei λ die Wellenlänge des Strahlungsbündels 8 ist), wie in Fig. 3 angegeben ist, und muß die Strahlungsquelle ein linear polarisiertes Strahlungsbündel emittieren. Der elektrische Feldvektor - der E-Vektor - dieses Bündels ist zu der Einfallsebene, d. h. der Zeichnungsebene, senkrecht, so daß das Bündel von der Oberfläche 19 reflektiert wird, um dann zum ersten Mal die λ/4-Platte zu durchlaufen. Nach Reflexion durch die Informationsstruktur durchläuft das Auslesebündel die λ/4-Platte zum zweiten Mal, so daß der E-Vektor des reflektierten Bündels 8′ zu der Einfallsebene parallel ist. Das Bündel geht dann durch den Spiegel 19 hindurch, um von der Schicht 18 zu dem Detektor 13 reflektiert zu werden.

Für den Abstand Δ zwischen den Hauptstrahlen des hinlaufenden Bündels 8 und des zurückkehrenden Bündels 8′ gilt:

Δ = 2 · d · tg(i′) · cos (i)

wobei d die Dicke des Substrats 10, i der Einfallswinkel des Bündels 8 auf die Oberfläche 19 und i′ der Brechungswinkel des Hauptstrahls des Bündels 8′ im Substrat 10 sind. Die Änderung wΔ infolge der Änderung δ i in i ist dann:

δΔ = 2 · d · tg(i′) · δ i.

In einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. 3 ist i gleich 45°, die Brechungszahl n des Substrats 10 gleich 1,5 und d gleich 3 mm. Für ein δ i infolge von Montageungenauigkeiten und/oder Änderung mit der Zeit ist dann die Änderung δΔ etwa 6 µm. Diese Änderung ist von dem Abstand zwischen der Strahlungsquelle 7 und dem Spiegel 19 unabhängig.

Dadurch, daß das zurückkehrende Bündel 8′ durch eine planparallele Platte hindurchgeht, wird dieses Bündel einem paraxialen oder longitudinalen Vorschub L unterworfen, der gegeben wird durch:

Es ist möglich, L gleich Δ zu machen. Dann können die Strahlungsquelle in Form eines Diodenlasers und der Detektor 13 auf einem einzigen Träger angeordnet werden, der unter einem Winkel von 45° zu den Hauptstrahlen der Bündel 8 und 8′ angeordnet werden kann.

Statt einer planparallelen Platte 10 kann in den Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 3 auch eine keilförmige Platte 21 verwendet werden. Eine derartige Platte ist in Fig. 4 dargestellt. Für den Fall, daß das von Aufzeichnungsträger reflektierte Auslesebündel durch die Platte hindurchgeht, (vgl. Fig. 1) bietet die Keilform den Vorteil, daß etwaige Reflexionen an der nicht als Spiegel beabsichtigten Rückseite (12 in Fig. 1) nicht störend werden können, weil diejenigen Strahlungsteile, die an dieser Rückseite reflektiert werden, sowohl zu dem Aufzeichnungsträger als auch zu dem Detektor hin genügend weit von der nützlichen für die Fokusdetektion und gegebenenfalls die Informationsauslesung verwendeten Strahlung abgelenkt werden. Zum Einführen desselben Astigmatismus ist die mittlere Dicke des Keiles kleiner als die Dicke einer planparallelen Platte.

Ein großer Vorteil eines Keiles in bezug auf eine planparallele Platte ist, daß die Richtung des Astigmatismus besser eingestellt und dem verwendeten zusammengesetzten Detektor 13 angepaßt werden kann.

In einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. 4, für die gilt, daß der Abstand zwischen den astigmatischen Brennlinien etwa 10 mm ist, der Einfallswinkel i gleich 45° ist, die mittlere Dicke d des Substrats etwa 3 mm ist, die Brechungszahl n des Substrats etwa 1,5 ist und der Abstand zwischen der Oberfläche 23 des Keiles 21 und dem Detektor 13 etwa gleich 10 mm ist, ist der Keilwinkel α etwa gleich 10,5°.

Für einen Keilwinkel α in dieser Größenordnung oder größer kann auch, wenn die Oberfläche 23 durch einen halbdurchlässigen Spiegel gebildet wird, eine befriedigende Trennung zwischen dem hinlaufenden Bündel 8 und dem zurückkehrenden Bündel 8′ erhalten werden, so daß dann keine teuereren Polarisationsmittel in Form eines polarisationsempfindlichen Teilspiegels und einer λ/4-Platte verwendet zu werden brauchen. Für kleinere Keilwinkel müssen zum Erhalten einer befriedigenden Trennung zwischen dem Bündel 8 und dem Bündel 8′ wohl diese Polarisationsmittel angewandt werden.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung dargestellt, in der das bündelablenkende und Astigmatismus einführende Element durch ein Beugungsraster 25 gebildet wird. Bekanntlich wird ein Beugungsraster mit geraden Nuten ein darauf einfallendes Strahlungsbündel in ein Teilbündel nullter Ordnung, zwei Teilbündel erster Ordnung und eine Anzahl von Teilbündeln höherer Ordnungen spalten. Das Raster 25 kann derart ausgebildet sein, daß ein verhältnismäßig großer Teil, z. B. 40%, der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlungsintensität in ein Bündel erster Ordnung 8′′ gelangt. Der Detektor 13 ist im Wege dieses Teilbündels angeordnet.

Dadurch, daß bewirkt wird, daß sich die Rasterperiode des Rasters 25 linear ändert, erhält das Raster eine astigmatische Wirkung. Dann wird ja ein Bündelteil, der durch einen Rasterteil mit größerer Rasterperiode hindurchgeht, über einen kleineren Winkel als ein Bündelteil abgelenkt, der durch einen Rasterteil mit kleinerer Rasterperiode hindurchgeht.

Die Periode des Rasters 25 ist weiter derart gewählt, daß die beim ersten Durchgang des Bündels 8 durch das Raster abgelenkten Teilbündel genügend weiter von dem Teilbündel nullter Ordnung liegen, so daß diese abgelenkten Teilbündel nach Reflexion am Aufzeichnungsträger nicht auf den Detektor 13 oder auf die Strahlungsquelle 7 gelangen können. Ein Vorteil des Rasters ist, daß es für Kippen unempfindlich ist.

In einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. 5, in der ein Diodenlaser mit einer Wellenlänge von etwa 800 nm als Strahlungsquelle verwendet wird, ist der Abstand zwischen dem Diodenlaser und dem Raster 25 etwa 20 mm. Das Raster weist eine sich linear ändernde Periode von 3,9 bis 4,1 µm auf. Der Abstand zwischen dem Diodenlaser und dem Detektor 13 ist etwa 2 mm, während der Abstand zwischen den astigmatischen Brennlinien etwa 2 mm beträgt. Die Größe des Bildflecks V′ auf dem Detektor 13 ist dann etwa 0,2 mm.

Bei Anwendung des Fokusfehlerdetektionssystems in anderen Vorrichtungen als Auslesevorrichtungen, z. B. in Mikroskopen oder in Projektionssystemen für die Herstellung integrierter Schaltungen, wirkt dieses System auf gleiche Weise wie oben für Auslesevorrichtungen beschrieben ist.

Claims

1. Optisches Fokusfehlerdetektionssystem zur Bestimmung von Abweichungen zwischen der Abbildungsfläche eines Objektivsystems in einem optischen System und einer strahlungsreflektierenden Fläche in diesem System, auf der abgebildet werden muß, wobei dieses Fokusfehlerdetektionssystem enthält: eine Strahlungsquelle, das Objektivsystem, ein Bündelablenkelement zur Trennung der von der strahlungsreflektierenden Fläche reflektierten Strahlung von einem von der Strahlungsquelle emittierten Strahlungsbündel, ein Astigmatismus einführendes Element und einen aus vier Teildetektoren zusammengesetzten strahlungsempfindlichen Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlungsweg zwischen der Strahlungsquelle und dem Objektivsystem ein optisches Element angeordnet ist, das nur in das von der strahlungsreflektierenden Fläche reflektierte Strahlungsbündel Astigmatismus einführt und zugleich dieses Bündel aus dem genannten Strahlungsweg und zu dem Detektor hin reflektiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte optische Element durch ein Beugungsraster mit einer sich linear ändernden Rasterperiode gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte optische Element aus einer Platte aus durchsichtigem Material besteht, deren zwei Oberflächen schräg in bezug auf die Hauptachse des Auslesebündels angeordnet sind und von der die Oberfläche, die der Strahlungsquelle am nächsten liegt, teilweise reflektierend ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte keilförmig ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Oberfläche der Platte strahlungsreflektierend ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise reflektierende Oberfläche der Platte ein polarisationsempfindlicher Teilspiegel ist.

7. Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers mit einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden Informationsstruktur, wobei diese Vorrichtung eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle, ein Ausleseobjektivsystem, einen strahlungsempfindlichen Informationsdetektor und einen Bündelteiler zur Trennung der von der Informationsstruktur modulierten Auslesestrahlung von der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung enthält, und wobei diese Vorrichtung mit einem Fokusfehlerdetektionssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Bestimmung von Abweichungen zwischen der Fläche der Informationsstruktur und der Fokussierungsfläche des Ausleseobjektivsystems versehen ist, wobei das Astigmatismus einführende Element durch den genannten Bündelteiler der Auslesevorrichtung gebildet wird.