DE3035719A1

DE3035719A1 - Optisches fokusfehlerdetektionssystem

Info

Publication number: DE3035719A1
Application number: DE19803035719
Authority: DE
Inventors: Jacobus Petrus Josephus Heemskerk; Hendrik Renes; Carel Arthur Jan Eindhoven Simons
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1980-09-22
Publication date: 1981-04-09
Also published as: NL7907216A; JPS5657013A; IT8024923A0; FR2466787A1; FR2466787B1; DE3035719C2; CA1144792A; ES495326A0; GB2059057A; JPH028379B2; IT1132757B; US4358200A; GB2059057B; ES8105876A1; AU6270980A

Description

N.V. Philips' eiosilampeniauriekgn, 5αλκ 3035719

PHN 9597 /T* 23.5.80

• 3·

Optisches Fokusfehlerdetektionssystem.

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

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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 /um sein und die mittlere Länge der Informationsgebiete in der Nähe von 1 /um 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 ge-

β»

ring. Da in der Auslesevorrichtung Änderungen im Abstand zwischen der Fläche der Informationsstruktur und dem Objektivsystem auftreten können, die grosser 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 Zylinderlinese 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 detektier± werden, dass die Ausgangssignale der Teildetektoren auf die richtige Weise kombiniert werden.

Das in der DE - OS 28 10 6i6 beschriebene Fo-

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kusfehJLerdetektionssystem 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 Fokusfehlerdetektionssystem 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 Biindelteiler, 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 Strah— lungsbündel Astigmatismus einführt und zugleich dieses Bündel aus dem genannten Strahlungsweg und zu dem Detektor hin richtet,

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 angeord-

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net 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 Fahl des Keilwinkels die Grosse 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 ¥inkeln 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 grosser 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

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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,

Figuren 2a, 2b und 2c die Formänderung des
Bildflecks auf dem zusammengesetzten Detektor als Funk— tion der Fokussierung,

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

Fig. k einen Teil einer Ausführungsform einer AusIeseVorrichtung 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 bezeichnete

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 ist derart gewählt, dass die Pupille des Objektivsystems ausreichend gefüllt wird_s so dass der Auslesefleck die

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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 astlgmatisch 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 1Ö aufweisen, deren Oberfläche 11 ein halbdurchlässiger Spiegel ist. Da die Platte schräg im Auslesebündel angeordnet ist, bildet sie für das konvergierende vom Aufzeichnungsträger reflektierte Auslese— bündel ein astigmatisch.es 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 Informa-

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tionsstruktur 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 η und die Dicke d des Substrats der Platte 10 und durch den Einfallswinkel i des Hauptstrahls des Auslesebündels bestimmt. Der strahlungsempfindliche Detektor I3 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 Figuren 2a, 2b und 2c ist eine Ansicht längs der Linie II - II¹ 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 ¥inkel 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

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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. ¥enn die Signale, die von den Teildetektoren A, B, C und D geliefert werden, durch. S., S_B, S bzw. S

A. Jj O JD

dargestellt werden, wird das Fokusfehlersignal Sf gegeben durch:

Sf = (S_{A +} S₀) - (S₃ + S_n). Es ist einleuchtend, dass in der Situation nach. Fig. 2a

S. + S^ = S_x, + S₇^ ist und also Sf = 0 ist. Für die Situa-A O Jd U

tion nach Fig. 2b bzw. Fig. 2c ist Sf negativ bzw. positiv. Dadurch, dass die Signale S. und Sp, gleich wie die Signale S₁-, und S , 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:

^Sr = (³A ^{+ S}b) - (³C ^{+ 3}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 Ausführungs-

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form dem Aufzeichimngsträger, 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.

g 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 Figuren sind nur die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.

Wenn die Intensität des Auslesebündels genügend hoch ist, kann in der Vorrichtung nach den Figuren 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 ¥ertes 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 emittierten Strahlung zu dieser Quelle reflektiert werden, während 21 °/o 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 % /4-Platte 20 angeordnet sein (wobei 4. 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 -

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dieses Bündels ist zu der Einfalls ebene, d.h.. der Zeichnungsebene, senkrecht, so dass das Bündel von der Oberfläche 19 reflektiert wird, um dann zum ersten Mal die ^ /4-Platte zu durchlaufen. Nach Reflexion durch die Informationsstruktur durchläuft das Auslesebündel die A /4-Platte zum zweiten Mal, so dass der Ε-Vektor des reflektierten Bündels 8' zu der Einfallsebene parallel ist. Das Bündel geht dann durch den Spiegel I9 hindurch, um von der Schicht 18 zu dem Detektor I3 reflektiert zu werden.

Für den Abstand Δ zwischen den Hauptstrahlen des hinlaufenden Bündels 8 und des zurückkehrenden Bündels 8¹ 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^r der Brechungswinkel des Hauptstrahls des Bündels 8' im Substrat 10 sind. Die Änderung O Δ infolge der Änderung <5 i in i ist dann:

£> Δ = 2.d.tg(i^l).6i.

In einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. 3 ist i gleich 45°, die Brechungszahl η des Substrats 10 gleich 1,5 und d gleich 3 nun. Für ein O i infolge von Montageungenauigkeiten und/oder Änderung mit der Zeit ist dann die Änderung O/\ etwa 6 /um. 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: L = ■ .

Es ist möglich, L gleich ^J 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 8¹ angeordnet werden kann.

Statt einer planparallelen Platte 10 kann in den Vorrichtungen nach den Figuren 1 und 3 auch eine

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keilförmige Platte 21 verwendet werden. Eine derartige Platte ist in Fig. k dargestellt. Für den Fall, das das von Aufzeichnungsträger reflektierte Auslesebündel durch die Platte hindurchgeht, (vgl. Fig. i) bietet die Keilform den Vorteil, dass etwaige Reflexionen an der nicht als Spiegel beabsichtigten Rückseite (12 in Fig. l) 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 I3 angepasst werden kann.

In einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach Fig. h, 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 η des Substrats etwa 1,5 ist und der Abstand zwischen der Oberfläche 23 des Keiles 21 und dem Detektor I3 etwa gleich 10 mm ist, ist der Keilwinkel o£ etwa gleich 10,5°·

Für einen Keilwinkel C\ in- dieser Grössenordnung oder grosser kann auch, wenn die Oberfläche 23 durch einen halbdurchlässigen Spiegel gebildet wird, eine be— friedigende 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 /V, /4-Platte verwendet zu werden brauchen. Für kleinere Keilwinkel müssen zum Erhalten einer befriedigenden Trennung zwischen dem Bündel 8 und dem Bündel 8¹ wohl diese Polarisationsmittel angewandt werden.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform einer Vor-

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richtung 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. 4o ^c/o, der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlungsintensität in ein Bündel erster Ordnung 8" gelangt. Der Detektor I3 ist im Vege dieses Teilbündels angeordnet.

Dadurch, dass bewirkt wird, dass, sich die Rasterperiode des Rasters 25 linear ändert, erhält das Raster eine astigmatische ¥irkung. Dann wird ja ein Bündelteil, der durch einen Rasterteil mir 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 der Detektor I3 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 Fellenlänge 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 /um auf. Der Abstand zwischen dem ■ Diodenlaser und dem Detektor I3 ist etwa 2 mm, während der Abstand zwischen den astigmatischen Brennlinien etwa 2 mm beträgt. Die Grosse des Bildflecks V¹ auf dem Detektor 13 ist dann etwa 0,2 mm.

Bei Anwendung des Fokusfehlerdetektionssystems in anderen Vorrichtungen als Auslesevorrichtungen, z.B.

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in Mikroskopen oder in Projektionssystemen für die Herstellung integrierter Schaltungen, wirkt dieses System auf gleiche Weise wie oben für Auslesevorrichtungen beschrieben ist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

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 Strahlungs-

^⁰ bündel, 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 in nur 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_S dadurch gekenn-

zeichnet, dass das genannte optischeElement 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.

h. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekenn-

zeichnet, dass die Platte keilförmig ist.

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

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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 Auslese— strahlung 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 genannt en Bündelteiler der AusIesevorrichtung gebildet wird.

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