DE2333281C3 - Verfahren zur Ermittlung der Fokussierung eines auf ein Objekt ausgesandten kohärenten Lichtstrahls - Google Patents

Description

Kerrzelle mit einem Videosignal amplitudenmodulierter kohärenter Lichtstrahl auf ein bewegliches lichtempfindliches Objekt aufgezeichnet werden soll oder bei denen ein entsprechend beispielsweise einem Videosignal abgelenkter kohärenter Lichtstrahl auf einem leichtempfindlichen Objekt aufgezeichnet werden soll. Bei diesen Anwendungsfällen ist eine exakte Fokussierung des modulierten Lichtstrahls auf dem Objekt unerläßliche Voraussetzung für eine rauschfreie Aufzeichnjng.

Die Erfindung wird irn folgenden an Hand von 14 Figuren näher erläutert.

F i g. 1 bis 3 sind Ansichten zum Erläutern eines Interferometers, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden kann;

Fig.4(a) und 4(b) dienen zu> Erläuterung eines anderen erfindungsgemäß verwendbaren Interferometers;

F i g. 5 bis 7 zeigen eine Einrichtung zum Zerlegen eines Lichtstrahls, die in Verbindung mit der Einrichtung von Fig.4(a) benutzt wird;

F ί g. 8 zeigt eine erste Ausführungsforni der Erfindung;

F i g. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform zu Fig.8;

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 zeigt eine Ansicht ähnlich zu derjenigen von Fig. 10, wobei jedoch ein Planspiegel an Stelle eines Prisma verwendet wird;

Fig. 12 bis 14 zeigen Detailansichten mit dem Aufzeichnungsgerät, das mit dem erfindungsgemäßen optischen System ausgestattet ist.

F i g. 1 zeigt ein Interferometer, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung anwendbar ist. Bei diesem Interferometer handelt es sich um ein solches nach dem Prinzip eines an sich bekannten Twyman-Linsen-Interferenzmeßinstruments.

Das in F i g. 1 gezeigte optische Kondensorsystem 1 dient dazu, kohärente parallele Lichtstrahlen 2, etwa Laserstrahlen od. dgl., auf einem kleinen Fleck 4 auf einem Objekt oder Aufzeichnungsmaterial 3 zu bündeln bzw. fokussieren. Hierbei werden Lichtstrahlen vom Aufzeichnungsmaterial 3 reflektiert. Die Justierung des optischen Kondensorsystems zur Erreichung dieser Fokussierung kann erfindungsgemäß unter Ausnutzung dieser reflektierten Lichtstrahlen vorgenommen werden. Das bedeutet, daß die von dem Aufzeichnungsmaterial 3 reflektierten Lichtstrahlen wieder auf das optische Kondensorsystem 1 (im folgenden vereinfacht auch als Linse 1 bezeichnet) fallen. Wenn der .Sammelpunkt 4 genau auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials3 liegt, werden sich die Lichstrahlcn, die von der Oberfläche des Aufzeichnungsmatcrials3 reflektiert werden, vollständig auf dem Lichtweg zurückbewegen, auf dem sie gekommen sind. Nachdem das Licht die Linse 1 in umgekehrter Richtung passiert hat, wird als Ergebnis genau der gleiche Lichtstrahl wie der ursprüngliche Lichtstrahl 2 erhalten, d.h., daß in diesem Falle parallele Lichtsifiililen erhalten werden. Jedoch wird die in um= gekehrter Richtung von der Linse 1 ausgehende WcKc eine sphärische Welle bzw. ein konvergierender oder divergierender Lichtstrahl sein, wenn der Samnicl- oder Brennpunkt 4 nicht auf der Oberfläche des Objekts bzw Aufv.eichniiiigsmalcrials 3 liegt. Der Krümmungsradius R dieser sphärischen Welle wird durch die Brennweite / der Linse 1 und die Verschiebung d des Sammelpunktes 4 von der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 bestimmt. Dies ergibt:

R =P/2d.

Es ist daher ersichtlich, daß die Justierung des Brennnpunkts des optischen Systems 1 durch Überprüfen der Form der Wellen des reflektierten Lichtstrahls erfolgen kann, der von der Linse 1 in umgekehrter Richtung ausgeht. Gemäß der Erfindung wird ein Interferometer mit der Linse 1 kombiniert, um die Form der Welle bzw. des Lichtstrahls, die von der Linse 1 in umgekehrter Richtung ausgeht, zur Justierung bzw. Fokussierung des Brennpunkts des opti-

sehen Systems 1 auszunutzen. Für eine derartige Kombination können zwei Arten von Interferometern benutzt werden, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Bei einem dieser Interferometer werden der reflektierte in umgekehrter Richtung von der Linse 1 ausgehende Lichtstrahl und ein anderer ebener oder sphärischer Bezugsstrahl überlagert jm Interferenzstreifen zu bilden. In dem Fa!!, wo der Brennpunkt des optischen Systems richtig justiert ist bzw. der Lichtstrahl fokussiert ist, werden die Interferenzstreifen im gesamten Gesichtsfeld, wie in F i g. 2 gezeigt ist, gleichmäßig, während im Falle falscher Justierung die Interferenzstreifen konzentrisch auftreten, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Dementsprechend kann das Justieren des Brennpunktes des optischen Systems durch Justieren der relativen Lage zwischen der Linse 1 und dem Aufzeichnungsmaterial 3 erreicht werden, bis gleichmäßige Interferenzstreifen über das gesamte Gesichtsfeld auftreten. In diesem Falle wird die Feineinstellung des Brennpunktes in folgender Weise erhalten. Die verschobene Länge ο des Lichtwegs der sphärischen Lichtwelle mit dem Krümmungsradius /?, die von der Linse 1 von der ebenen Lichtwelle am Rand der Linse 1 mit dem Radiusa ausgeht, ist gegeben durch

IR

(2)

Wenn die Brennweite der Linse 1 gleich / ist.während die numerische Apertur F ist, folgt

Ia

(3)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) folgt

if = 4F2o. (4)

Ninrr.t man an, daß die Beobachtung der Lage des Brennpunktes durchgeführt werden kann, bis Interferenzstreifen eine.; halben Streifens am Piand der Linse in Form von Interferenzstreifen erscheinen, erhält man folgendos:

O = J, (5)

wobei A eine Wellenlänge ist.

Durch Substituieren mit Gleichung (4) kann diese Gleichung in folgender Form geschrieben werden:

d = 2\F*. (6)

Wenn beispielsweise /. — 5000 A und F — 0.52 ist, beträgt die Einstellgenauigkeit des Brennpunktes

0,27 μπι. Wie aus dem beschriebenen Beispiel ersichtlich ist,kann gemäß der Erfindung eine extrem genaue Einstellung des Brennpunktes erfolgen.

Ferner läßt sich ein weiteres Interferometer zur Einstellung der Linse 1 verwenden, bei dem ein Lichtstrahl, der von der Linse 1 in umgekehrter Richtung ausgeht, in zwei Lichtstrahlen geteilt wird, die entsprechend mit 5 und 6 bezeichnet sind, wie F i g. 4(a) zeigt; dabei werden die Lichtstrahlen seitlich zueinander versetzt, um Interferenzen zu erhalten. In diesem Beispiel werden die Interferenzstreifen 7 gleichmüßig, wenn der Brennpunkt genau justiert wurde, während in dem Fall, in dem die Justierung ungenau ist, parallele Intcrfcrenzstrcifen senkrecht zur Richtung der seitlichen Versetzung auftreten, wie in Fig.4(b) gezeigt ist. Die Einrichtung zum Teilen des Lichtstrahls in zwei Lichtstrahlen und seitlichen Versetzen dieser Lichtstrahlen können eine Savartsche Platte 8, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist, ein Wollaston-Prisma9, wie es in F i g. ή gezeigt ist, und eine planparallele Platte 10, wie sie in Fig." gezeigt ist. sein.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf das in F i g. 8 dargestellte System beschrieben.

Das System der ersten Ausführungsforni umfaßt drei Untersysteme, die optisch miteinander verbunden sind:

Ein Un'.crsystem mit einer kohärenten Lichtquelle, das eine kohärente Lichtquelle 11. etwa eine Laserlichtqucllc, und optische Systeme bzw. Linsen 12 und 13 zum Ausdehnen der Lichtstrahlen umfaßt. Ein Aufzcichnungs- und Interferenzuntersystem mit folgenden Elementen: einem Strahlaufspalter 14. der den kohärenten Lichtstrahl von der kohärenten Lichtquelle in zwei Lichtstrahlen, nämlich einen reflektierten und einen durchgehenden aufteilt; einem Modulator 15 (beispielsweise eine Einrichtung zur Amplitudenmodulation der Lichtstrahlen, etwa eine elektrische Blende, ein Flüssigkristall usw., oder ein Deflektor zum Ablenken des Sammelpunktes in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal, quer zu einer Bewegungsrichiung des Äuizeichnungsmatenais j zum Umformen eines Lichtstrahls (reflektierter Lichtstrahl), der durch den Strahlaufspalter 14 geteilt worden ist, in einen Signallichtstrahl, der einem elektrisehen Eingangssignal entspricht: einem optischen System zum Fokussieren des Signallichtstrahls auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 3 und einem Spiegel 16, um den anderen Lichtstrahl, den Bezugsstrahl, der durch den Strahlaufteiler 14 abgetrennt wurde, auf eine Interferenzfläche bzw. einen Bildschirm 17 zu werfen. Schließlich ein lichtempfindliches Untersystem, das das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial 3, das die Signallichtstrahlen aufzeichnet, und (nicht gezeigt) Antriebsmittel zum Bewegen des lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials bzw. Objekts 3 mit vorbestimmter Geschwindigkeit umfaßt.

Die Wirkungsweise dieser oben beschriebenen Ausführungsform ist folgende: Der kohärente Lichtstrahl von der Lichtquelle wird mit Hilfe der Linsen 12 und 13 ausgedehnt. Der so ausgedehnte Lichtstrahl wird durch den Strahlaufspalter 14 in zwei Lichtstrahlen geteilt. Einer der auf diese Weise getrennten Lichtstrahlen, im vorliegenden Fall der durch der. Strahlaufspalter 14 refiel·'ierte, wird mittels des Modulators 15 in einen Sign:.ilichtstrahi umgewandelt. Dieser Signallichtstrahl wird auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 3 mittels der Linse I bzw. eines optischen Kondensorsystems fokussiert. Der auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial gebündelte Lichtstrahl wird von diesem aufgezeichnet und zur Interferenzfläche 17 durch die Linse 1, den Modulator 15 und den Strahlaufspalter 14 reflektiert. Der andere durch den Strahlaufspalter abgespaltene Lichtstrahl (der durch den Strahlaufspalter hindurchgeht) wird durch den Spiegel 16 und den Strahlaufspalter 14 reflektiert und auf die Interferenzfläche 17 geworfen. Die beiden Lichtstrahlen überlagern sich an der Interferenzfläche, so daß der Brennpunkt und die Versetzung der optischen Achse durch Beobachtung der Interferenzstreifen in der vorstehend beschriebenen Weise justiert werden können.

Wenn die Inlerferenzmethode mit Teilung des Lichtstrahls in zwei Lichtstrahlen verwendet wird, ist es wünschenswert, daß die Einrichtung zur Teilune zwischen dem Strahlaufspalter 14 und der Interferenzfläche 17 angeordnet wird. In diesem Fall wirkt einer der Lichtstrahlen als Bezugsstrahl.

Obwohl bei dieser Ausführungsforni beschrieben wurde, daß das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial bzw. das Objekt 3 in bezug auf das Aufzeichnungs- und Interferenzuntersystem bewegt wird, ist es natürlich ebensogut möglich, daß der Lichtstrahl in einer y-Richtung bewegt wird, während er in einer .»■-Richtung mittels eines Ablenkmittels oder Lichtmodulators 15' abgelenkt wird, wobei das Aufzeichniings- und Inerferenzuntersystom und das lichtempfindliche Objeki 3 feststehen (Fig. 12).

In der ersten, in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform wird der kohärente Lichtstrahl von der kohärenten Lichtquelle 11 in einen Signallichtstrahl verwandelt, nachdem er durch den Strahlaufspalter 14 geteilt worden ist. während in der zweiten, in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform der Lichtstrahl durch den Strahlaufspalter 14 in zwei Lichtstrahlen geteilt wird, nachdem der kohärente Lichtstrahl von der kohärenten Lichtquelle 11 in einen Signallichtfluß verwandelt worden ist. Dieses System ist vorteilhaft, wenn der Modulator iä zum umwandeln des Lichtstronis in einen Signallichtstrom unabhängig von den Aufzcichnungs- und Interferenzmitteln vorgesehen ist, da er relativ schwer ist.

Die zweite Ausführungsform wird nunmehr in Zusammenhang mit Fig. 10 beschrieben. Ein von der Laserlichtquelle 11 ausgesandter Lichtstrahl wird in ein optisches System mit den Linsen 12 und 13 zum Ausdehnen des Lichtstrahls, der auf den * *odulator (Lichtstrahldeflektor) 15 auftrifft, geschickt. Der Lichtstrahl 2, dessen Fortschreitungsrichtung durch den Modulator Ί5 abgelenkt wird, wird durch den Strahlaufspalter 14 in zwei Lichtstrahlen geteilt. Einer dieser Lichtstrahlen trifft auf die Linse 1 und wird auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 zum Aufzeichnen eines Bildes fokussiert. Ein Teil dieses das Bild aufzeichnenden Lichtstrahls wird an der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 reflektiert. Wenn der Brennpunkt des optischen Kondensorsystems bzw. der Linse 1 genau eingestellt ist, bewegt sich dieser Lichtstrahl vollständig in umgekehrter Richtung und erreicht wieder den Strahlaufspalter 14.

Der andere der geteilten Lichtstrahlen wird durch ein Würfeleck 18 reflektiert und erreicht den Strahiaufspalterl4 in einer anderen Weise, als bei der vorhergehenden Ausführungsform im Zusammenhang mit F i g. 8 beschrieben wurde. Der Grund, warum

das VVürfclcck an Stelle des Planspiegels wie in der voihergehenden Ausfuhr uiigsform verwendet wird, wird im folgenden erklärt. Die optische Anordnung der Linse 1 und ties Aufzcichnungsmaterials 3 bildet ei:i sogenanntes optisches Kalzenaugens\ stern, bei dem die Richtungen der aiiftrcffeiulen Lichtstrahlen und der reflektierten Lichtstrahlen unabhängig von de Auftreffrichtung immer dieselben sind. Folglich bewegt sich der I ichlsünhl. der den Stiahlaufspaltcr 14 erreicht und durch die Linse 1 zurückkehrt, wenn die l-Ortpflnn/ungsrichtUMg durch den Vlodiihitor 15 geändert wird, in tier gleichen Richtung wie dcrjviiiüe. der von dem Modulator 15 emittiert wird, wie in Γ i g. I I ge/einl ist. Jedoch ist der Lichtstrahl, der duich ilen Aufspalter 14 gelaufen ist, von dem vorhergehenden \erschicden. ti. h.. wenn in dieser Ausl'ühningsform tier Planspiegel ICi ähnlich wie in der vorhergehenden Ausführungsform benutzt wird an angeordnet ist, das sich gleichmäßig mit hoher Geschwindigkeit dreht, während der Kopf 19 radial zur Drehachse mit Hilfe einer Transportschnecke 20 und einer Schien 21 beweglich ist. Ein Lichtstrahl 2 trifft durch den reflektierenden Spiegel 22, der auf dem Kopf 19 angebracht ist. auf diesen auf. Dieser Lichtstrahl wird von der Laserlichtquclle 11 ausgesendet und durchläuft aufeinanderfolgend eine Deflektorpliilte 23. eine /./4-Phasenplatte 24, ein veränderliches

ίο Finhlcndfiltcr 25, einen Lichtmodulator 15', eine zylindrische Linse 26 für das optische System zum Ausdehnen ties Lichtstrahls mit den Linsen 12 und 13 od. dgl. Die Deflektorplattc 23 und die /. 4-Phasenpliilte 24 bilden ein optisches System, das die Erzcugung eines Rauscheffektes, eines sogenannten »backtalk's«, vermeidet, der durch den von dem Interferometer der Erfindung reflektierten Lichtstrahl, der wieder zur Lascrliehtqiiellc zurückkehrt, bewirkt wird.

t" UL"> Π lll!UHh> IO. IM UtI I . H. I

VCi (tMüüi IiCnC'

üi'gCSCnCii

den Planspiegel 16 reflektiert wirtl und ilen Strahlaufspalter 14 erreich!, wie in I" i g. Il gezeigt, in seiner Fortpflanziingsrichliing verschieden von dem Lichtstrahl, der durch die Linse 1 zurückkehrt. Diese Differenz der Forlpllanzungsrichtung hängt von dem Winkel der Ablenkung ab.

Wenn der Ablenkungswinkel Null (0) ist, werden die beiden Lichtstrahlen koinzident sein. Daher variieren die Interfercnzstreiien. die durch diese beiden Lichtstrahlen erzeugt werden, immer mit dem Ablenkungswinkel des Modulators (l.ichtstrahldeflek-U ,s) 15. so ilali keine Justierung ties Brennpunktes erreicht werden kann. Wenn jedoch wie bei tier vorliegenden Ausführungsform das Würfeleck 18 benutzt wird, ist der Lichtstrahl, der von dem Würfelcck reflektiert wird, immer in derselben Richtung wie der einfallende Lichtstrahl, und damit immer in derselben Richtung wie der Lichtstrahl von der Linse 1. Daher können stabilisierte Inlerfcrenzstrcifen auf der Interferenzfläche 17 beobachtet werden, auch wenn die Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahls durch den Modulator 15 geändert wird. An Stelle des Würfelecks 18 können optische Katzenaucensysteme cemäß F i g. 11 verwendet werden.

Wie oben ausgeführt wurde, bezieht sich die zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung auf ein optisches System, bei dem der Modulator 15 auf der Vorderseite des Interfcrometersystems angeordnet ist und das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein einen Bezugsstrahl reflektierender Interferometerspiegel einen in umgekehrter Richtung reflektierenden Spiegel wie ein Würfeleck oder ein Katzenauge aufweist. Ferner ist die zweite Ausführungsform sogar dann anwendbar, wenn der Modulator an Stelle eines Lichtstrahldeflektors ein tatsächlicher Lichtmodulator ist und vor dem Interferometer angeordnet wird, wobei in diesem Falle sogar dann stabilisierte Interferenzstreifen erzeugt werden können, wenn das Interferometerteil geneigt ist.

Weitere Ausführungsformen, bei denen das erfindungsgemäße Verfahrer, zur Fokussierung bzw. Justierung angewendet wird, werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 12, 13 und 14 beschrieben.

Eine Einrichtung zur Herstellung von Video-Aufzeichnungsplaiten (die hier das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial oder Objekt darstellen) ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt, wobei dieses Gerät so aufgebaut ist, daß ein Kopf 19 mit einer Linse 1 über der Oberfläche eines lichtempfindlichen Objektes 3 um den Grad der Synchronisation der Bewegung des Kopfes 19 zu ändern, um Überbelichtungen zu vermeiden, tlie von der Tatsache herrühren, daß dann, wenn sich der Kopf 19 gegen die Mitte des lichtempfindlichen Objekts 3 bewegt, die relative Geschwindigkeit zwischen der Linse 1 und dem letzteren gering wird.

Der Lichtmodulator 15' bewirkt eine Amplitudenmodulation durch Beschneiden des Laserlichtstrahls entsprechend einem Signal. Der der Amplitudenmodulation unterworfene Lichtstrahl wird durch die Linsen 12 und 13 in seinem Durchmesser vergrößert und fällt auf die Zylinderlinse 26. Diese Zylinderlinse 26 dient zum Ausbilden eines Signallichtstrahls in der Form eines linearen Bildes auf dem lichtempfindliehen Objekts 3. das in Richtung der zylindrischen Linse gerichtet ist. so daß der Lichtstrahl in radialer Richtung hinsichtlich des Objekts 3 ausgedehnt wird. Als Ergebnis wird ein Muster auf dem lichtempfindlichen Objekt 3 aufgezeichnet, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Die Abstände zwischen den linearen Bildern werden durch elektrische Signale bestimmt, die in den I.ichtmodulator 15' eingeceben werden.

Der innere Aufbau des Aufzeichnungskopfes 19 wird nun mit Bezug auf Fig. 14 beschrieben. Der Lichtstrahl 2, der auf Grund des reflektierenden Spiegels 22 in den Mittelteil des Kopfes 19 gelangt, fällt auf ein Prisma 27. Dieses Prisma 27 ist einstückig mit dem Strahlaufteiler 14 und dem Planspiegel 16 für den Bezugslichtstrahl ausgebildet. Der Strahlaufteiler 14, der reflektierende Spiegel 16 und die Linse 1 sind deshalb einstückig ausgebildet, um erstens ein kompaktes optisches System zu bilden und zweitens die Interferenzstreifen zu stabilisieren, wenn die Aufzeichnung wie in der vorliegenden Ausführungsform während des Bewegungszustands ausgeführt wird. Wenn Teile des Interferometers einstückig ausgebildet und feststehend sind, wird es möglich, die Form der Interferenzstreifen einzustellen, sogenannte Kippeinstellung oder -justierung. Um eine Kippjustierung der Interferenzstreifen zu erreichen, sieht diese Ausführungsform eine Justiereinrichtung auf dem reflektierenden Spiegel 22 vor, so daß die Neigung des Lichtflusses, der auf das Prisma 27 fällt, sehr schwach geändert werden kann. Der Abstand zwischen der Linse 1 und dem Objekt 3 wird in dynamischem Zustand durch das Gleichgewicht zwischen einer aufwärts gerichteten Vorspannkraft einer Blattfeder 28

und der abwärts gerichteten Kraft lagefest gehalten, die von dem Luftstrom herrührt, der durch die Rotation des lichtempfindlichen Objekts mit hoher Geschwindigkeit bezüglich des Interferometer- und Aufzeichnungssystems, die ein Ganzes bilden und eine konvexe Oberfläche aufweisen, die auf das Objekt 3 gerichtet ist, erzeugt wird. Wenn in diesem Falle in einem Bereich unterhalb der Linse 1, wo der Lichtstrahldurchgang offen in Form einer Ausnehmung ausgebildet ist, Turbulenzen auftreten, die die Stabilität beeinträchtigen, ist es wünschenswert, eine transparente Platte 29 in dieser öffnung vorzusehen. Das Anbringen der transparenten Platte 29 verschlechtert natürlich eine Aberration des optischen Atifzeichnungssystems. Daher ist es wünschenswert, die Linse 1 unter Berücksichtigung der transparenten Platte 29 von vornherein auszubilden.

Das erfindungsgemäße Fokussieren bzw. Justieren des Brennpunktes des optischen Systems bzw. der Liüse ! Rar,:¹, durch cine Ant'cru"" des Drucks der Feder 32, die zwischen den Teilen 30 und 31 montiert ist, durch Drehen des Teils 30, das dadurch in senkrechter Richtung bewegt wird, und damit durch eine Änderung des Abstandes zwischen der Linse 1 und dem Objekt 3 erreicht werden. Die Linse 1 kann durch Drehung des Teils 30 justiert werden, wahrend die Interferenzstreifen auf einem Bildschirm bzw. der Interferenzfläche 17 beobachtet werden können. Die relative Abweichung in der Lage zwischen dem einfallenden Lichtstrahl 2 und dem reflektierenden Spiegel 22, die durch die Bewegung des Aufzeichnungskopfes 19 bewirkt wird, kann dadurch ausgeschaltet werden, daß der Lichtstrahl 2, der auf den Kopf 19 auftrifft, parallel zur Bewegungsrichtung des Kopfes 19 gemacht wird.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlieh, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der Fokussierung eines auf ein (bewegliches) lichtempfindliches Objekt ausgesandten Lichtstrahls während der Aufzeichnung dieses Lichtstrahls von dem Objekt. In dem Falle jedoch, wo das Aufzeichnen des .Signallichtstrahls und das Justieren des optischen Systems getrennt vorgcnommeen werden, stellt ein Brcnnpunktjiislierliehlstrahl eine Störung für den aufzuzeichnenden Lichtstrahl b/w. tins Bild dar. Um dies zu vermeiden ist es ratsam, folgendes Vcrfahren zu benutzen. Es besteht darin, daß im Falle eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsmatcrials ein Lichtstrahl einer Wellenlänge, auf die das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial nicht anspricht, als Brennpunktjustierlichtstrahl zum Einstellen des

Ilro..rtr....,|.t_n^ U~ :-.I W -I K.I.. f... 1

»u l'IV.inl|'UII(ML.1 l't-lllll/t IHIU. 1 * U I I I I lltl.*> I I V. I I It I M J M I J I U-liche Aufzeichnungsmaterial beispielsweise ein I'hotowidcrstand ist, wird die Benutzung eines blauen Lichtstrahls als Signallichtstrahl zur Aufzeichnung und eines gelben oder roten Lichtstrahls als Brennpunkt- justierfichtstrahl bevorzugt. Ein weiteres Verfahren ist in dem Fall vorteilhaft, wo ein Bildsignal nur in einer Richtung existiert, wie in Fig. 13 gezeigt ist. In diesem Falle wird ein Brennpunktjustierlichtstrahl leicht in eine Richtung senkrecht in bezug auf den .Signallichtstrahl gekippt, während eine Vertiefung 34 für den Brenpunktjustierlichtstrahl günstigerweise neben dem Signalbild vorgesehen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. I 23 33 281

   I ! ²

   I eingestellt werden kann. Diese Anordnung hat den I Patentansprüche: Zweck, zu verhindern, daß Laserstrahlen ins Auge U einer beobachtenden Person fallen. Diese Gefahr U 1. Verfahren zur Ermittlung der Fokussierung würde bei dem bekannten Verfahren anderenfalls β eines auf ein Objekt ausgesandten kohärenten 5 bestehen, da zur Ermittlung und Einstellung der ti Lichtstrahls unter Ausnutzung eines von dem Fokussierung ein von dem zu behandelnden Objekt S Objekt reflektierten Strahis, dadurch ge- reflektierter Strahl beobachtet wird. Der von der i kennzeichnet, daß der reflektierte Strahl Hilfslichtquelle zur Ermittlung und Einstellung der j " und ein mit diesem interferierender Bezugsstrahl Fokussierung verwendete Strahl ist für das Auge der j auf einer Interferenzfläche überlagert und das io einstellenden bzw. beobachtenden Person unschäd-U sich ergebende Interferenzmuster beobachtet lieh. Als einziges Kriterium für die Ermittlung der U wird. Fokussierung dient das aus den von dem zu behan-ί 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- delnden Objekt reflektierten Strahlen ersichtliche j·. kennzeichnet, daß der kohärente Lichtstrahl mit Abbild der Strahlen der Hilfslichtquelle auf jenem ,.■ Hilfe eines zwischen der Quelle (11) des kohä- 15 Objekt. Die Einstellung ist daher relativ ungenau.
   ;; venten Lichtstrahls und einem optischen Kon- Aus der Zeitschrift »Feinwerktechnik«, 74, 1970, ;i densorsystem (1) angeordneten Strahlenaufspal- Heft 4, S. 157 (Abb. 7), ist es bekannt, mittels eines ': ters (14) in zwei Lichtstrahlen geteilt wird, wobei Laserstrahls ein Werkstück zu bearbeiten. Ein Teil ^! einer dieser Lichtstrahlen auf dem Objekt (3) der auf das Werkstück gelangenden Laserstrahlen ■; fokussiert wird, während der andere dieser Licht- 20 wird reflektiert und mittels eines Strahlteilers einem L strahlen den Bezugsstrahl darstellt. Betrachtungsmikroskop zugeführt. Auf diese Weise |^;i 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kann die Oberfläche des Werkstücks beobachtet und ; kennzeichnet, daß der Bezugsstrahl aus dem re- die Fokussierung entsprechend des beobachteten Abflektierten Lichtstrahl mittels einer Einrichtung bilds der Laserstrahlen auf dem Werkstück eingestellt ;; (8, 9, 10) erzeugt wird, die den reflektierten 25 werden. Dieses Verfahren zur Ermittlung der Fokus- 'Ί Lichtstrahl in zwei seitlich zueinander versetzte sierung unterscheidet sich nicht von dem vorher eri Lichtstrahlen aufteilt. wähnten und ist dah<;r mit den gleichen Ungenauig- ; 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- keiten behaftet.

   : kennzeichnet, daß der auf dem Objekt (3) zu fo- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

   kussierende Lichtstrahl nach Durchlaufen des 30 Verfahren zu schaffen, mit dem es auf einfache Weise

   Strahlaufspalters (14) mittels eines Modulators möglich ist, sehr genau zu ermitteln, ob sich der

   (15, 15') einsprechend einem elektrischen Ein- Brennfleck eines fokussierten kohärenten Lichtstrahls

   gangssignal in einen Signall'.htstrahl umgewan- auf dem bestrahlten Obsekt befindet bzw. wie groß

   delt wird. die Abweichung ist.

   5. Verfahren nach Anspru· *; 2. dadurch ge- 35 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im

   kennzeichnet, daß der von der Quelle (11) für Patentanspruch I beanspruchte Verfahren gelöst.

   A kohärentes Licht ausgesandte Lichtstrahl mittels Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind

   eines Modulators (15, 15') entsprechend einem in den Untcransprüchen enthalten,

   elektrischen Eingangssignal in einen Signallicht- Grundlage der erfindungsgemäßen Lösung ist die

   strahl umgewandelt und anschließend mittels des 40 Erkenntnis, daß die von dem bestrahlten Objekt re-

   Strahlaufspalters (14) in den zu fokussierenden flektierte Lichtwelle eben ist, wenn sich der Brenn-

   ■ und den Bezugsstrahl aufgeteilt wird. fleck des bestrahlenden Lichtstrahls direkt auf dem

   h Objekt befindet, während die reflektierte Lichtwellc

   sphärisch ist, wenn der Brennfleck des gebündelten

   45 Lichtstrahls gegenüber dem Objekt versetzt ist. Mittels der Intcrferenzbildung kann festgestellt werden, ob die reflektierte Lichtwelle eben oder sphärisch ist: im Falle einer sphärischen Welle gibt das Interfcrenz-

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermitt- muster Auskunft über den Krümmungsradius dieser

   lung der Fokussierung eines auf ein Objekt ausge- 50 Welle, der wiederum umgekehrt proportional der

   sandten kohärenten Lichtstrahls unter Ausnutzung Verschiebung des Brennfleckes ist. Damit macht sich

   eines von dem Objektiv reflektierten Strahls. Ein die vorliegende Erfindung die Tatsache zunutze, daß

   , solches Verfahren ist aus der US-PS 30 96 767 be- die Art der Wcllenfront der Fokussierung entspricht

   -.· kannt. und daß ein Iiiterfcrcnzstreifenmustcr, das Aussage

   ■ Das bekannte Verfahren bezieht sich auf ein me- 55 über die Art der Wellenfront liefert, mit Hilfe eines

   ι dizinisches Gerät, bei dem eine energiereiche elck- Bczugsstrahles erhalten wird. Die Fokussierung bzw.

   ί;ί tromagnetische Strahlung zum Ausbrennen oder der Abstand des Brennflecks des überwachten Strahls

   fi Ätzen verwendet werden soll. Dabei besteht das von dem Objekt kann durch Vergleich des tatsäch-

   \^:i Problem der Positionierung des verwendeten Strahls lieh gebildeten Interfercnzmusltrs mit einem Bezugs-

   ⁵ an die Stelle, an der beispielsweise geätzt werden 60 muster bestimmt werden, welches gemäß einem Be-

   soll, sowie seiner Fokussierung. Um diese Probleme ziips/tisland tier Fokussierung gebildet wurde. Auf

   zu lösen, sieht das bekannte Verfahren zwei zusatz- diese Weise läßt sich die Fokussierung des auf das

   liehe Hilfslichtquellen vor, die inkohärentes Licht Objekt ausucsandten kohärenten Lichtstrahls sehr

   aussenden. Die Strahlen der einen dieser beiden viel genauer ermitteln, als tlics nach ilen bekannten

   Hilfslichtquellen durchlaufen auf parallelem Wege 65 Verfahren mögl'ch war.

   die einzustellende Optik für die Fokussierung des Das crfinckingsgcmäßc Verfahren läßt sich bei-

   Arbeits- bzw. Laserstrahls, so daß diese Optik zu- spielswcise vorteilhaft bei Aufzcichnungssystcnicn

   nächst nur unter Verwendung der Hilfslichtquellen verwenden, bei denen ein beispielsweise mittels einer