DE3039234A1

DE3039234A1 - Fokussierungs-ueberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3039234A1
Application number: DE19803039234
Authority: DE
Inventors: Ichiro Isehara Kanagawa Ueno
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1981-04-30
Also published as: GB2064846B; DE3039234C2; US4521876A; JPS5658139A; GB2064846A; JPS6021403B2

Description

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Victor Company of Japan, Ltd., Yokohama-City, Japan

Aufzeichnungsgerät

Die Erfindung betrifft eine Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung in einem optischen Aufzeichnungsgerät, das die Aufzeichnung durch jeweilige Ausbildung eines ersten Strahlenbrennflecks und eines zweiten StrahlenbrennfIecks durch Fokussierung von Lichtstrahlteilen, die kleinere Durchmesser als ein erster Lichtstrahl und ein zweiter Lichtstrahl aufweisen, die durch ein erstes und ein zweites Signal moduliert sind, auf einem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung einer Fokussierungeinrichtung ausführt, wobei die Überwachungsvorrichtung eine Vergrößerungsund Abbildungseinrichtung aufweist zum Vergrößern und Abbilden von von dem ersten und dem zweiten Strahlenbrennfleck auf dem Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen, indem diese reflektierten Strahlen außerhalb der Lichtwege des ersten und des zweiten Lichtstrahles erhalten werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung, die die Lage von zv/ei optischen Strahlenbrenn flecken, die auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums fokussiert sind und noch fokussiert werden sollen, mit großer Genauigkeit überwachen kann.

Die Systeme, die bisher zur Aufzeichnung und Wbdergäbe von Informationssignalen wie Videosignalen und/oder Audiosignalen auf und von scheibenförmigen, sich drehenden Medien (nachfolgend als Platten bezeichnet) bekannt sind,

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lassen sich grob einteilen in Systeme, bei denen die Wiedergabe optisch ausgeführt wird, solche Systeme, bei denen die Wiedergabe durch eine Wiedergabenadel erfolgt, die ein piezoelektrisches Element aufweist, und solche Systeme, bei denen zur Wiedergabe Änderungen der elektrostatischen Kapazität zwischen einer Elektrode an der Wiedergabenadel und der Aufzeichnungsfläche auf der Platte herangezogen werden.

Das System der elektrostatischen Kapazität erweist sich dabei als besonders vorteilhaft. Die bei den bisher bekannten Systemen dieser Art vorhandenen Nachteile sind durch ein neues System des Anmelders der vorliegenden Erfindung abgestellt, wobei dieses "Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem von Informationssignalen" in der US-Patentanmeldung Nr. 785 095 beschrieben ist.

Bei den bekannten Systemen der elektrostatischen Kapazität wird die Aufzeichnung des Aufzeichnungssystems so.ausgeführt, daß eine spiralförmige Führungsrille in der Platte zur Führung der Wiedergabenadel und gleichzeitig Vertiefungen entsprechend einem Informationssignal, das aufgezeichnet werden soll, auf der Bodenfläche der Rille ausgebildet werden. Bei dem Wiedergabesystem verfolgt die Wiedergabenadel, die in der Führungsrille geführt wird, die Spur in der Rille und gibt dabei Signale entsprechend den Änderungen der elektrostatischen Kapazität wieder.

Da in der Platte eine die Wiedergabenadel führende Rille ausgebildet und die Wiedergabenadel zwangsweise in dieser Führungsrille geführt ist, ist es bei diesem bekannten System nicht möglich, daß die Wiedergabenadel solche Arbeitsschritte ausführt, wie z.B. über die Rillenwand dnerSpur

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hinwegzulaufen und sich in eine andere Spur hineinzubewegen, und nachfolgend in die ursprüngliche Spur zurückzukehren. Wenn die Wiedergabenadel dazu gezwungen würde, eine solche Operation auszuführen, wurden die Rille und die Wiedergabenadel beschädigt. Aus diesem Grund war es bei den bisher bekannten Systemen dieser Art nicht möglich, spezielle Wiedergabearten wie Zeitrafferwiedergabe, Zeitlupenwiedergabe und Einzelbildwiedergabe auszuführen.

Da ferner der Berührungsbereich zwischen der Spitze der Wiedergabenadel und der Führungsrille der Platte klein ist, wird die Nadel schnell abgenutzt.Wenn infolge der Abschleifabnutzung die Nadelspitze die Breite der Rille erreicht, ist die Nutzungsdauer der Wiedergabenadel beendet. Demnach haben die bekannten Systeme dieser Art den Nachteil, daß die Nutzungsdauer der Wiedergabenadel sehr gering ist. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß feine Partikel, die von der Platte durch die Führung der Wiedergabenadel in der Führungsrille abgerieben werden, die Abnutzung weiter fördern und die Nadel und die Führungsrille beschädigen, wodurch auch der Zwischenraum zwischen der Elektrode an der Nadelspitze und der Aufzeichnungsoberfläche einschließlich der Vertiefungen in der Plattenführungsrille ansteigt, wodurch die Wiedergabe wegen des Abstandsverlustes verschlechtert wird.

Wenn die Drehgeschwindigkeit der Platte auf einen geringen Wert wie beispielsweise 450 U/min festgelegt wird, um die Nutzungsdauer der Nadelspitze zu verlängern, wird die Aufzeichnungswellenlänge des Informationssignals, das in der Führungsrille aufgezeichnet wird,kurz. Aus diesem Grund kann ein Aufzeichnungsgerät einer niedrigen Preisklasse,

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bei dem Laserlicht verwendet wird, nicht für dieses Aufzeichnungssystem verwendet werden, und die nachteilige Verwendung eines Aufzeichnungsgerätes der hohen Preisklasse, das einen Elektronenstrahl verwendet, wird unvermeidbar.

Die oben beschriebenen, verschiedenen Nachteile der bekannten Systeme abzustellen, hat der Anmelder in der weiter oben genannten Patentanmeldung ein neues System zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationssignalen vorgeschlagen. Bei diesem Aufzeichnungssystem werden Vertiefungen entsprechend den Informationssignalen entlang einer Spiralspur auf einem Aufzeichnungsmedium einer flachen Scheibenform aufgezeichnet, ohne daß darin eine Rille ausgebildet wird, und bei'dem Iftedergabesystem folgt die Wiedergabenadel dieser Spur, wobei sie die aufgezeichneten Informationssignale wiedergibt. Bei diesem vorgeschlagenen System werden Kontroll- oder Bezugssignale auf oder in der Nähe einer Spur der Informationssignale wie Videosignale auf der Drehplatte aufgezeichnet. Bei der Wiedergabe werden die Bezugssignale zusammen mit dem Videosignal wiedergegeben, und eine Spurhilfssteuerung ist so gestaltet, daß die Wiedergabenadel auf das Genaueste der Spur folgt, entsprechend den wiedergegebenen Bezugssignalen.

Da bei diesem neuen System die Aufzeichnungsspur keine Rille aufweist, besteht überhaupt keine Möglichkeit, daß die Wiedergabenadel oder das Aufzeichnungsmedium beschädigt wird, und die Wiedergabenadel kann demselben Abschnitt der Spur in beliebig häufigen Wiederholungen folgen, wodurch eine spezielle Wiedergabe wie Einzelbild -, Zeitlupen - und Zeitrafferwiedergabe ermöglicht ist. Damit sind auch andere Probleme der bekannten Systeme dieser Art gelöst.

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Bei dem oben beschriebenen System ist es jedoch erforderlich, das Hauptinformationssignal auf der Hauptspur
und das Bezugssignal zur Spurhilfssteuerung auf der
Nebenspur des Aufzeichnungsmediums aufzuzeichnen.

Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Aufzeichnung so durchzuführen, daß kein Raum (Schutzfrequenzband)
zwischen den Spuren bleibt, um die Aufzeichnungskapazität auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu erhöhen. Aus diesem Grund werden benachbarte Hauptspuren in enger Anlage aneinander ausgeführt, und die Nebenspuren werden in der Mittellage zwischen den Mittellinien der
Hauptspuren ausgebildet und überlappen die Randbereiche der anliegenden Hauptspuren.

Aus diesem Grund liegen die Brennflecken, die durch Fokussierung des optischen Hauptstrahls zur Bildung der
Hauptspur (für das Hauptinformationssignal) und des
optischen Nebenstrahls zur Bildung der Nebenspur (für
das Bezugssignal) auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums ausgebildet werden, äußerst nahe beieinander.
Wenn der Spurabstand der Hauptspur beispielsweise 1.4 /um beträgt, dann ist der Abstand zwischen den Mittellinien des Hauptspurabstandes und der Nebenspur 0.1 /um.

Um bei der Wiedergabe von dem Aufzeichnungsmedium die
Entstehung von Schwingungsinterferenzen aufgrund einer
Kreuzkopplung oder eines Kopiereffektes zwischen den benachbarten Spuren zu verhindern, muß die Entfernungsabweichung zwischen den beiden obigen optischen Strahlenbrennflecken kleiner als 0.1 /um sein.

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Demnach ist es vor Beginn der Aufzeichnung auf das Aufzeichnungsmedium erforderlich, eine Einstellung oder Justierung in der Art vorzunehmen, daß die obigen beiden optischen Strahlen vorschriftsmäßig fokussiert und vorschriftsmäßige Strahlenbrennflecken ausgebildet werden, und darüberhinaus ist die Einstellung oder Justierung so vorzunehmen, daß die relative Lage der beiden optischen Strahlenbrennflecken korrekt und vorschriftsmäßig ist.

Die Austrittsrichtung des Laserstrahles, der von einer Laserabgabeeinrichtung abgegeben v/ird, die als Laserstrahlquelle verwendet wird, variiert mit den Temperaturschwankungen. Die Länge der jeweiligen Lichtwege jedes der beiden obigen Laserstrahlen, die Eigenschaften der optischen Systeme oder dergleichen sind nicht immer vollständig gleich,und somit variiert die Beziehung zwischen den jeweiligen Positionen der Brennflecken der obigen beiden Laserstrahlen mit der Temperatur. Deshalb ist es während der Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmedium erforderlich, entsprechende Einstellungen vorzunehmen, so daß die Beziehung zwischen den relativen Positionen der beiden Laserstrahlenbrennflecken sich nicht verändern.

Um diese Einstellung oder Justierung genau durchführen zu können, ist es erforderlich, die Entfernung zwis.chen den beiden Strahlenbrennflecken, die Fokussierung jedes der Strahlenbrennflecken und dergleichen mehr klar und genau zu überwachen.

Wenn jedoch der zulässige ¥ert für einen Fehler im Abstand zwischen den Strahlenbrennflecken klein im Verhältnis zum Durchmesser der Strahlenbrennflecken ist,

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kann die Entfernung zwischen den Strahlenbrennflecken nicht dadurch genau überwacht oder gemessen werden, daß ein optisches Überwachungssystem angeordnet wird, das nur die von dem Strahlenbrennfleck auf der Oberfläche des Aufzeichnugsmediums reflektierten Strahlen vergrößert und abbildet, da die Umrisse der Strahlenbrennflecken, die überwacht werden, verschwimmen, da das Abbildungsvermögen oder Auflösungsvermögen des optischen Überwachungssystems gering ist. Dies wird im folgenden anhand eines Rechenbeispiels verdeutlicht.

Wenn beispielsweise ein Laserstrahl verwendet wird mit einer Objektivlinse mit einer numerischen Öffnung von 0.9 und einer Wellenlänge von 4579A*, dann ist der Halbwert des Durchmessers des optischen Strahlenbrennfleckes, der durch die Objektivlinse fokussiert und gebildet wird, etwa 0.3/um. Wenn dabei der Abweichungsfehler der Entfernung zwischen den beiden Strahlenbrennflecken kleiner als 0.1 /um ist, wie weiter oben gesagt wurde, dann ist es selbst dann, wenn die Strahlenbrennflecken vergrößert sind und überwacht werden, sehr schwierig, die Beziehung zv/ischen der relativen Position der beiden Strahlenbrennflecken bei hohem Abbildungsvermögen zu messen und zu überwachen. Insbesondere wenn eine Schlitzplatte direkt vor der Objektivlinse zur genauen Ausbildung der Strahlenbrennflecken in einer gewünschten Form angeordnet ist, oder wenn ein Drehspulmechanismus oder dergleichen zur Versetzung der Objektivlinse verwendet wird, dann wird die wirksame numerische Öffnung (wirksame numerische Öffnung in radialer Richtung des Aufzeichnugsmediums) auf etwa 0.45 bis 0.5 wegen dem oben gesagten festgesetzt, wodurch das Abbildungsvermögen absinkt. Im obigen Fall wird der Durchmesser des Strahlenbrennf lecks größer als die obigen 0.3 /um, und damit wird die Überwachung noch schwieriger.

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Deshalb ist es sehr wünschenswert, eine Vorrichtung zur Überwachung der Lage der Strahlenbrennflecken zu schaffen, die mit hoher Genauigkeit arbeitet. Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und wirkungsvolle Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung in einem optischen Aufzeichnungsgerät zu schaffen, mit der die oben beschriebenen Probleme ge-^ löst werden können. Die Überwachungsvorrichtung soll für ein optisches Aufzeichnungsgerät geschaffen werden, das Strahlenbrennflecken auf einem Aufzeichnungsmedium von mehreren Lichtstrahlen durch Verwendung einer Fokussierungseinrichtung ausbildet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dabei überwacht die Überwachungsvorrichtung sowohl die Abbildungen, die durch die von den Strahlenbrennflecken reflektierten Strahlen gebildet werden, als auch die Abbildungen, die durch die reflektierten Strahlen entstehen, die durch Reflexion der Lichtstrahlen an einem optischen Bauteil im Lichtweg zu der Fokussierungseinrichtung erhalten werden. Mit Hilfe der erfindungegemäßen Vorrichtung kann die tatsächliche Fokussierungslage bzw. der Fokussierungszustand der Strahlenbrennflecken auf dem Aufzeichnungsmedium überwacht werden und zusätzlich kann die Entfernung zwischen den Strahlenbrennflecken mit hohem Abbildungsvermögen überwacht werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, i daß sowohl die Abbildungen, die durch die reflektierten Strahlen von den Strahlenbrennflecken gebildet werden, als auch die Abbildungen, die von den reflektierten Strahlen von dem optischen Bauteil in dem Lichtweg gebildet werden, in demselben Blickfeld überv/acht werden. Die Überwachung ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich vereinfacht. Ferner ist die Überwachungsvorrichtung

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leicht einstellbar oder justierbar, um die obigen Abbildungen in demselben Bildfeld zu überwachen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger: bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

F i g. 1 in einer systematischen Darstellung ein Beispiel eines optischen Aufzeichnungsgerätes mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes des Aufzeichnungsmediums zur Verdeutlichung der Lage einer Lichtstrahlprojektion auf dem Aufzeichnungsmedium ;

F i g. 3 eine systematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäBen Überwachungsvorrichtung;

F i g. 4 eine optische Abbildung, die von der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zu überwachen ist, und

F i g. 5 bis 7 systematische Darstellungen einer "zweiten, dritten und vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.

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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Aufzeichnungsgerätes, das mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung versehen ist. Ein Laserlichtstrahl wird von einer Laserlichtquelle 11 ausgesandt und von einem Spiegel 12 reflektiert, wodurch er auf einen Lichtmodulator 13 gerichtet wird. Durch eine Endeinrichtung bzw. ein Terminal 14 wird dem Lichtmodulator 13 ein Signal zugeführt, das der Lichtstrahlprojektionsposition auf einem Aufzeichnungsmedium 15 entspricht. Der Lichtmodulator steuert auch die Quantität des Lichtstrahles, das bedeutet, er führt einen sogenannten radialen Ausgleich aus. Nachdem der Lichtstrahl durch den Lichtmodulator 13 und einen Halbspiegel 41 hindurchgegangen ist, wird er ferner in einem Lichtmodulator 16 durch ein Informationssignal moduliert, das durch ein Terminal 17 zugeführt wird. Der modulierte Lichtstrahl wird von einem Spiegel 18 durch eine Linse 19 und zylindrische Linsen 20 und 21 reflektiert, wo er in einen Lichtstrahl von eliptischem Querschnitt geformt wird. Der von der zylindrischen Linse 21 kommende Lichtstrahl wird auf den Schlitz einer Schlitzplatte 22 gerichtet. Bei einem Durchgang durch diesen Schlitz wird ein Teil dieses Lichtstrahles in der Nähe der Längsseiten des Querschnittes abgeschirmt, wobei die schmale Abmessung, d.h. die Abmessung der kurzen Seite, begrenzt ist.

Nach dem Durchgang durch die Schlitzplatte 22 geht der Lichtstrahl durch eine zylindrische Linse 23, einen Polarisator 24 und einen Halbspiegel 25, woraufhin er von einem Prisma 26 durch eine Objektivlinse 24 reflektiert wird, von wo der Lichtstrahl auf das Aufzeichnungsmedium 15 als ein Hauptstrahl 55 projiziert wird.

Andererseits wird der Lichtstrahl· , der von dem Halbspiegel 41 reflektiert wird, einem Lichtmodulator 42 zugeführt und dort entsprechend einem Bezugssignal moduliert, das für das

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Abtasten bzw. für die Bannverfolgung verwendet wird und durch ein Terminal 43 zugeführt wird. Ein sich so ergebender, zweiter modulierter Lichtstrahl 56 wird als Ausgang des Lichtmodulators 42 erzeugt und geht durch eine Linse 44, eine Schlitzplatte 45 und eine Linse 46, woraufhin er von einem Spiegel 47 reflektiert wird. Die Lichtfortpflanzungsrichtung wird durch den Polarisator 24 geändert, und der Strahl wird durch den Halbspiegel 25 durchgelassen, von dem Prisma 26 reflektiert und geht durch die Linse 27 hindurch, woraufhin er auf das Aufzeichnungsmedium . 15 als zweiter Nebenstrahl 56 projiziert wird. Das Aufzeichnungsmedium 15 ist auf einem Drehteller 28 angeordnet und dreht sich gleichförmig mit diesem. Gleichzeitig wird das Aufzeichnungsmedium 15 zusammen mit dem Drehteller 28 in radialer Richtung bewegt. Eine Schicht aus einem Fotoresist ist an der Oberfläche des Aufnahmemediums 15 aufgebracht und wird durch den darauf projezierten Lichtstrahl optisch aktiviert. Durch das Entwickeln nach dieser optischen Aktivierung entstehen Vertiefungen entlang einer spiralförmigen Spur.

Fig. 2 zeigt Haupt- und Nebenlichtstrahlen 55 und 56, die durch die Objektivlinse 27 hindurchgehen und auf das Aufzeichnungsmedium 15 projiziert werden. Vertiefungen 57 zeichnen das Hauptinformationssignal entlang einer Spiralspur auf dem Aufzeichnungsmedium 15 entsprechend einem Brennfleck 57a des Hauptlichtstrahles 55 auf, während Vertiefungen 58 das Bezugssignal zwischen den Spurfolgen der Vertiefungen 57 entsprechend einem Brennfleck 58 eines Nebenlichtstrahles 56 aufzeichnen. Die Vertiefungen können nicht dadurch ausgebildet werden, daß lediglich Lichtstrahlen auf das Aufzeichnungsmedium 15 projiziert werden. Selbstverständlich ist danach ein Ent-

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wicklungsprozeß erforderlich, jedoch sind die Lichtstrahlen und die Vertiefungen gleichzeitig in Fig. 2 dargestellt, damit die Beschreibung einfacher ist.

Wenn bei diesem Aufzeichnungsvorgang sich der Brennfleck des Lichtstrahles 55 und der Brennfleck des Lichtstrahles 56 überlappen, steigt die Lichtmenge, die auf den Überlappungsbereich projiziert wird an. Aus diesem Grunde sind die Lichtbahnen der jeweiligen optischen Systeme des Lichtstrahles 55 und 56 so gelenkt, daß die beiden Brennflecken auf das Aufzeichnungsmedium in voneinander beabstandeten Bereichen projiziert werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist, so daß diese sich nicht überlappen.

Um eine große Aufzeichnungsdichte auf dem Aufzeichnungsmedium zu erreichen, ist die Spur des Hauptinformationssignals, die durch die Vertiefungen 57 gebildet wird, so angelegt, daß die benachbarten Spurfolgen eng aneinander anliegen. Die Bezugssignalspur, die durch die Vertiefungen 58 gebildet wird, ist an der Seite der Mittellage angeordnet, im gleichen Abstand zwischen den Mittellinien von benachbarten Spurfolgen des Hauptinformationssignals. Die Bezugssignalspur überdeckt teilweise die Hauptinformationssignalspur. Wenn auf diese Weise eine hohe Aufzeichnungsdichte erreicht wird, hat die erlaubte Abweichung oder Fluktuation der gegenseitigen Position der Strahlenbrennflecke auf dem Aufzeichnungsmedium von den Lichtstrahlen 55 und 56 einen sehr kleinen Wert, und zwar in der Größenordnung von beispielsweise 0.1 ,um. oder weniger.

Jedoch treten wegen der verschiedenen, veränderlichen Faktoren, die weiter oben beschrieben sind, Schwankungen der Lichtbahnen oder Lichtpfade auf, und diese Lichtbahn-

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Schwankungen treten in einer Zeiteinheit wie von beispielsweise 30 Minuten bis zu 1 Stunde auf, die für die Bespielung eines Aufzeichnungsmediums erforderlich ist, wobei es jedoch erforderlich ist, eine gleichmäßige Aufzeichnung mit gleichbleibenden Lichtbahnen in einem optimalen Zustand durchzuführen.

Infolgedessen ist das vorliegende Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungsgerätes mit einer Lichtpfadkontrollvorrichtung versehen, die nachfolgend beschrieben wird.

Die Lichtstrahlen 55 und 56 vom Polarisator 24 werden durch den Halbspiegel 25 hindurchgelassen. Gleichzeitig werden Teile dieser Lichtstrahlen von dem Halbspiegel 25 durch eine Linse 49 und einen Polarisator 50 reflektiert. Der Hauptlichtstrahl 55 geht durch diesen Polarisator bzw. durch dieses Polarisationsprisma 50 hindurch und wird auf einen Lichtdetektor 31 projiziert, und die Symmetrie der Lichtintensitätsverteilung dieses Lichtstrahles 55 wird dort erfaßt, Entsprechend der Differenz zwischen den Ausgangswerten der Lichtdetektoren 31a und 31b, die zusammen den Lichtdetektor 31 bilden, erzeugt ein Differenzialverstärker 32 ein Ausgangssignal, das einem Antriebsmechanismus 51 zugeführt wird. Dieser Antriebsmechanismus 51 bewirkt beispielsweise, daß die Linse 20 so verschoben wird, daß die Mitte der Lichtintensitätsverteilung des Lichtstrahles, der in den Schlitz der Schlitzplatte 22 eintritt, mit der Mitte dieses Schlitzes zusammenfällt. Dies bedeutet, daß die Lichtintensitätsverteilung des Lichtstrahles 55, der durch den Schlitz der Schlitzplatte 22 hindurchgegangen ist, symmetrisch wird.

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Von den in den Polarisator 50 eintretenden Lichtstrahlen ändert der Nebenlichtstrahl 56 seine Lichtbahn und wird auf einen Lichtdetektor 52 projiziert. Dieser Lichtdetektor 52 besteht aus zwei Lichtdetektoren 52a und 52b, die beispielsweise Fotodioden sind, ähnlich dem Lichtdetektor 31. Die Ausgänge dieser Lichtdetektoren 52a und 52b werden einem Differenzialverstärker 53 zugeführt, der seinerseits einem Antriebsmechanismus 54 ein Ausgangssignal zuführt, das der Differenz zwischen den Werten der Ausgänge der Lichtdetektoren 52a und 52b entspricht. Der Antriebsmechanismus 54 verursacht daraufhin die Verschiebung der Linse 44 in einer Weise, daß die Mitte der Intensitätsverteilung des Lichtstrahles, der in den Schlitz oder das Nadelloch der Schlitzplatte 45 eintritt, mit der Mitte dieses Schlitzes oder Nadelloches zusammenfällt.

Die reflektierten Strahlen von den Strahlenbrennflecken 57a und 58a auf dem Aufzeichnungsmedium 15 durch die Objektivlinse 27 werden durch das Prisma 26 und den Halbspiegel 25 reflektiert und einer Überwachungsvorrichtung 60 als einfallendes Licht zugeführt. Andererseits wird ein Teil eines jeden Lichtstrahles durch die Polarisatorlinse 24 und von dem Halbspiegel 25 reflektiert}an der Vorderseite des Prisma 26 reflektiert und der Überwachungsvorrichtung 6Q als einfallendes Licht zugeführt, nachdem es von dem Halbspiegel 25 reflektiert ist. Damit werden die Strahlenbrennflecken überwacht, wie weiter unten beschrieben wird.

Es werden nun die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung beschrieben. Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 60. Dabei erhalten in Fig. 3 diejenigen Teile,

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die mit entsprechenden Teilen in Fig. 1 übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen.

Der Lichtstrahl 55 (oder 56), der vom Polarisierungsprisma 24 kommt und durch den Halbspiegel 25 hindurchgegangen ist, wird an der reflektierenden Oberfläche 26a des Prismas reflektiert und trifft auf die Objektivlinse 27. Von dem reflektierten Lichtstrahl 55 (oder 56) wird nur ein Lichtstrahlteil 61, der auf die Objektivlinse 27 auftrifft, durch die Objektivlinse 27 fokussiert, ohne von der Drehspuleinheit oder Schwingspuleinheit 67 verdeckt zu werden, die zur Verschiebung der Objektivlinse 27 verwendet wird, und der Brennfleck 57a (oder 5Sa) wird auf dem Aufzeichnungsmedium 15 ausgebildet. Obwohl der Nebenlichtstrahl 56 in Wirklichkeit auf einem gegenüber dem Hauptlichtstrahl 55 leicht versetzten Pfad verläuft, ist in Fig. 3 die Darstellung des Nebenlichtstrahles 56 weggelassen, und nur der Hauptlichtstrahl 55 ist dargestellt. In ähnlicher Weise ist die Darstellung des Nebenlichtstrahles vom Hauptlichtstrahl 61 weggelassen, der nachfolgend beschrieben wird.

Ein reflektierter Lichtstrahl 61a von den Brennflecken 57a (oder 58) geht durch die Objektlinse 27 hindurch. Dieser reflektierte Strahl 6ia wird durch die reflektierende Oberfläche 26a des Prismas 26 reflektiert und anschließend von dem Halbspiegel 25 reflektiert, bevor er auf eine Linse 62 trifft. Das durch die Linse 62 durchtretende Licht durchläuft eine Linse 63 und bildet sich an der Stelle einer Skalenplatte oder Teilplatte 64 ab. Diese Abbildung wird von einem menschlichen Auge 66 durch eine Okularlinse 65 überwacht. In diesem Fall werden

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Brennfleckabbildung 71a und 72a, die durch die reflektierten Strahlen der Brennflecken 57a und 58a gebildet werden, in einem Blickfeld 70 überwacht, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Brennfleckabbildungen 71a und 72a sind durch die reflektierten Strahlen der Brennflecken 57a und 58a selbst gebildet, und damit ist die Fokussierungslage der Brennflecken 57a und 58a bekannt. Demnach ist durch Überwachung der Abbildungen 71a und 72a die Fokussierungseinstellung bzw. -justierung des optischen Systems einschließlich der Objektivlinse 27 erreicht.

Jedoch ist der Durchmesser des Strahles durch diese Objektivlinse 27 hindurch begrenzt, und die numerische Öffnung (numerical aperture, N.A.) des optischen Systems einschließlich der Objektivlinse 27 ist klein. Da das Abbildungsvermögen gering ist und die Umrisse der Abbildungen 71a und 72a jeweils verschwimmen, ist es schwierig, den Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Abbildungen zu messen. Dieses Problem ist durch die vorliegende Erfindung auf die nachfolgend beschriebene Weise gelöst.

Ein Teil des durch den Halbspiegel 25 durchgehenden Lichtstrahles 55 (oder 56) wird an der vorderen Fläche 26b des Prismas 26 als reflektierter Strahl 55a (oder 56a) reflektiert. Der reflektierte Strahl 55a (oder 56a) bildet sich an der Stelle der Skalenplatte 64 durch die Linsen 62 und 63 ab. Diese Abbildungen werden zusammen mit den Abbildungen 71a und 72a, die durch die reflektierten Strahlen von dem Brennfleck 57a (oder 58a) gebildet sind,als Abbildungen 71b und 72b in dem selben Blickfeld 70 durch die Okularlinse 65 überwacht. Diese Abbildungen 71b und 72b werden durch die reflektierten Lichtstrahlen 55a (56a)

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gebildet, die noch einen großen Durchmesser haben, und so ist das Abbildungsvermögen hoch; und die Umrisse der Abbildungen 71b und 72b sind scharf und nicht verschwommen. Infolgedessen werden diese Abbildungen 71b und 72b dazu verwendet, um den Abstand D zwischen ihren Mittelpunkten zu messen, und das optische System wird so eingestellt bzw. justiert, daß die Beziehung zwischen den Positionen der Abbildungen 71b und 72b einem vorherbestimmten Wert entspricht.

Der Winkel, der zwischen den reflektierenden Oberflächen 26a und 26b des Prismas 26 ausgebildet ist,oder die Richtung des Einfalls des Lichtstrahles, der der reflektierenden Oberfläche 26b zugeführt wird, ist so eingerichtet, daß die obigen zwei räumlichen Abbildungen so überwacht werden können, daß sie voneinander in dem selben Blickfeld unterscheidbar sind. Demnach können die Fokussierungslage der Brennflecken, die Beziehung zwischen den gegenseitigen Positionen der Haupt- und Nebenlichtstrahlen und dergleichen auf dem Aufzeichnungsmedium gleichzeitig mit hoher Genauigkeit vom Beginn bis zum Ende der Aufzeichnung überwacht werden.

Wenn eine Linse mit einer Fokussierungsentfernung bzw. Scharfeinstellungsentfernung von 3 mm als Objektivlinse 27 verwendet wird und die numerische Öffnung und die Öffnung der Objektivlinse 27 in radialer Richtung des Aufzeichnungsmediums 0.45 und 2.7mm sind, und die Fokussierungsentfernung, die numerische Öffnung und die Öffnung der Linse 23 (oder 46) 10 mm, 0.125 (F-Nummer ist 4) und 25 mm betragen, bei Verwendung eines lichtunterbrechenden Materials direkt vor der Objektivlinse 27, dann bildet der

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Lichtstrahl, der durch die Schlitzplatte 22 (oder 45) hindurchgeht, den Brennfleck 57a (oder 58a) reduziert auf 3/100 seiner ursprünglichen Größe auf dein Aufzeichnungsmedium 15.

In dem Fall, daß die Fokussierungsentfernung der Linse 100 mm und die Vergrößerung der Linse 63 20 ist, bildet der von dem Brennfleck 57a (58a) reflektierte Strahl 6ia ein Abbild an der Stelle der Schlitzplatte 64 ab, das -^- χ 20 mal von seiner ursprünglichen Größe vergrößert

ist. Der Brennfleck 56a (58a) wird von einem Lichtstrahl gebildet, der auf ein 3/100 seiner ursprünglichen Größe

verkleinert ist, wie oben beschrieben wurde, und demnach wird der Lichtstrahl 55 (oder 56) vergrößert auf das Tgw x -^- x 20 = 2Ofaehe seiner ursprünglichen Größe und

so auf der Schlitzplatte 64 abgebildet.

Außerdem wird der Lichtstrahl durch den Halbspiegel 25, der von der reflektierenden Oberfläche 26b des Prismas und dem Halbspiegel 25 reflektiert wird, auf das χ 20 = 20-fache seiner ursprünglichen Größe vergrößert

und an einer Stelle auf der Schlitzplatte 64 abgebildet.

Der reflektierte Strahl von dem Brennfleck 57a (58a) und der reflektierte Strahl von der reflektierenden Oberfläche 26b des Prismas 26 werden beide an einer Stelle auf der Schlitzplatte 64 mit der selben Vergrößerung (20) abgebildet, um den Vergleich des Abbildungsvermögens zu erleichtern, wie nachfolgend beschrieben wird. Daneben kann die Vergrößerung des optischen Systems hinsichtlich der beiden o.g. reflektierten Strahlen unterschiedlich sein

Was das Abbildungsvermögen bzw. das Auflösungsvermögen oder die Schärfe des Strahlenbrennflecks anbetrifft, der in einer Position der Skalenplatte 64 abgebildet ist, so

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ist das Abbildungsvermögen des Brennflecks, der durch den reflektierten Strahl 55a (56a),der von der reflektierenden Oberfläche 56b reflektiert wurde, größer als das Abbildungsvermögen, der von dem reflektierten Strahl 6ia von dem Brennfleck 57a (58a) gebildet wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß das optische System ein nicht streuendes System bzw. ein nicht gegen die Regeln verstoßendes System ist, und daß das Abbildungsvermögen des optischen Systems, das durch Kombination verschiedener optischer Systeme gebildet ist, bei Verwendung von kohärentem Licht allgemein durch die wesentliche numerische Öffnung des optischen Systems bestimmt ist, das die kleinste wesentliche numerische Öffnung der optischen Systeme hat, aus denen das optische System als Ganzes zusammengesetzt ist.

Dies bedeutet, daß in einem optischen System, das den reflektierten Strahl 6ia von den Brennflecken 57a (58a) vergrößert und abbildet, der Durchmesser des reflektierten Strahles 6ia durch die Öffnung (2.7 mm in dem dargestellten Fall) der Objektivlinse 27 in Radialrichtung des Aufzeichnungsmediums bestimmt ist. Demnach kann die maßgebliche numerische Öffnung der Linse 62 aus dem Durchmesser des reflektierten Strahles bestimmt werden, der durch die Öffnung der obigen Objektivlinse 27 in radialer Richtung des Aufzeichnungsmediums, in diesem Falle 2.7 mm, und die Fokussierungsentfernung der Linse 62, die 100 mm ist, bestimmt ist, und sie beträgt ■ = 0.0135 mm. Auf ähnliche Weise kann die wahre oder maßgebliche numerische Öffnung der Linse 63 zu 0.0135 bestimmt werden. Demzufolge vergrößert das optische Überwachungssystem zur Überwachung des reflektierten Strahles 61a von dem Brennfleck 57a (58a) den durch die Schlitzplatte 22 (45) durchtretenden Strahl mit einer Vergrößerung von 20 und bildet den so erhaltenen

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ORIGINAL INSPECTED

Strahl an einer Stelle der Skalenplatte 64 als ein System ab, das eine numerische Öffnung von 0.0135 hat.

Der kleinste Haltwert des Brennflecks, der an einer Stelle auf der Skalenplatte 46 durch den reflektierten Strahl 6ia von dem Brennfleck 57a abgebildet ist, ist χ 0.6 χ 20 = 400 /um, da der Durchmesser des Brennflecks umgekehrt proportional zur numerischen Öffnung ist.

In einem System, das den reflektierten Strahl 55a (56a) von der reflektierenden Oberfläche 26b des Prismas 26 vergrößert und abbildet;ist die kleinste numerische Öffnung gleich der numerischen Öffnung 0.125 der Linsen 62 und 63> und somit ist der Halbwert des kleinsten Brennflecks, der an einer Stelle auf der Platte 64 durch Vergrößerung und Abbildung des reflektierten Strahls 55a (56a) von der reflektierenden Oberfläche 26b des Prismas 26 gebildet wird, etwa 43 /um. Dieser Wert ist im Vergleich zu dem Halbwert in Höhe von 400 /um des kleinsten Brennflecks, der durch Vergrößerung und Abbildung des reflektierten Strahles von dem Brennfleck 57a (58a) an einer Stelle der Platte erhalten wird, um annähernd eine Stelle kleiner.

1 yum auf dem Aufzeichnungsmedium 15 entspricht etwa 670 /um auf der Skalenplatte 64, und demnach entspricht der obige Halbwert 43 /Um an einer Stelle der Schlitzplatte 64 etwa 0.064 /um auf dein Aufzeichnungsmedium 15. Deshalb kann die Beziehung zwischen den gegenseitigen Positionen der Haupt- und Nebenstrahlen durch die Verwendung des obigen optischen Systems, das den reflektierten Strahl 55a (56a) von der reflektierenden Oberfläche 26b des Prismas 26 vergrößert und abbildet, überwacht und mit einer Genauigkeit von 0.1 /um oder weniger gemessen werden.

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Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein Reflektor 80 anstelle des Prismas 26 verwendet. Der Strahl 55 (56) von dem Polarisatorprisma 24 durch den Halbspiegel 25 wird von dem Reflektor 80 reflektiert, und nur der Lichtstrahlteil 6'] wird von der Objektivlinse 27 fokussiert. Der reflektierte Strahl von dem Brennfleck 57a (58a) durch die Objektivlinse 27 wird von dem Reflektor 80 und dem Halbspiegel 25 reflektiert, und die Abbildungen 71a und 72a, die in Fig. 4 dargestellt sind, werden durch das Auge 66 durch die Linsen 62, 63 und 65 überwacht.

Ein Teil des Strahles 55 (56) wird von dem Halbspiegel reflektiert und verläuft durch einen Halbspiegel 81 in Richtung der Linse 49. Der Teil des Strahles 55 (56), der von dem Halbspiegel 25 reflektiert ist, wird von dem Halbspiegel 81 reflektiert und trifft auf die Linse 62 durch den Halbspiegel 25. Dieser Strahl wird von dem Auge 66 durch die Linsen 62, 63 und 65 überwacht, und zwar im selben Blickfeld 70 wie die obigen Abbildungen 71b und 72b von Fig. 4.

Wenn in dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Richtung des Halbspiegels 81 in Vorwärtsrichtung des Strahles 55 (oder 56),'der von dem Halbspiegel 25 reflektiert wird, etwas relativ zur senkrechten Position verschoben wird, dann überdecken die Abbildungen 71b und 72b sich nicht mit den Abbildungen 71a und 72a, und die Einstellung kann so gewählt werden, daß die Abbildungen in dem selben Blickfeld 70 liegen. Diese Einstellung kann so durchgeführt werden, daß lediglich der Halbspiegel

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eingestellt wird, ohne daß der optische Pfad oder das optische System bewegt werden,und darin liegt ein Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform.

In Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgeraäßen Überwachungsvorrichtung dargestellt. Diejenigen Teile, die mit entsprechenden Teilen der Fig. 3 und 5 übereinstimmen, sind durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Der von dem Brennfleck 57a (oder 58a) reflektierte Strahl wird von dem Reflektor 80 reflektiert und dem Halbspiegel 25, und seine Abbildung (entsprechend den Abbildungen 71a und 72a der oben beschriebenen ersten Ausführungsform) wird von dem Auge 66 in dem optischen System mit den Linsen 62, 63 und 65 überwacht. Ein Teil des Lichtstrahles 55 (oder 56), der von dem Halbspiegel 25 reflektiert wird und zur Linse 49 geht, wird von dem Halbspiegel 90 reflektiert und an einer Stelle auf einer Skalenplatte 93 durch die Linsen 91 und 92 abgebildet. Diese Abbildung (entsprechend den Abbildungen- 7'*b und 72b der obigen ersten Ausführungsform der Erfindung) wird von dem Auge 66 durch eine Okularlinse 94 überwacht.

Eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist in Fig. 7 dargestellt. Diejenigen Teile in Fig. 7, die mit entsprechenden Teilen in Fig. 3, 5 und 6 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und auf.ihre Beschreibung wird verzichtet. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 6, in der der Halbspiegel 90 in der optischen Bahn oder dem optischen Pfad angeordnet ist, der von dem Halbspiegel 25 zu der

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Linse 49 führt, ist in der nun betrachteten Ausführungsform der Halbspiegel 90 zi^ischen dem Polarisatorprisma 24 und dem Halbspiegel 25 angeordnet. Ein Teil des Lichtstrahles von d.em Polarisatorprisma 24 wird durch den Halbspiegel 90 zu den Linsen 91 und 92 reflektiert, und die Abbildung wird durch das Auge 66 überwacht.

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Claims

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Relchel u. Reichel ο η-3 q ο-3/

6 Frankfurt a. MJ * U J 3 13

Porksirciße 13 9764

Victor Company of Japan, Ltd., Yokohama-City, Japan

/i.) Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung in einem optischen Aufzeichnungsgerät, das die Aufzeichnung durch jeweilige Ausbildung eines ersten Strahlenbrennflecks und eines zweiten Strahieribrennf lecks durch Fokussierung von Lichtstrahlteilen, die kleinere Durchmesser als ein erster Lichtstrahl und ein zweiter Lichtstrahl aufweisen, die durch ein erstes und ein zweites Signal moduliert sind, auf einem Aufzeichnungsmedium. unter Verwendung einer Fokussierungeinrichtung ausführt, wobei die Überwachungsvorrichtung eine Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung aufweist zum Vergrößern und Abbilden ^m "von cfen er st en und dem zweiten Strahlenbrennfleck auf dem Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen, indem diese reflektierten Strahlen außerhalb der Lichtwege des ersten und des zweiten Lichtstrahles erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reflexionseinrichtung (26, 81) zum Reflektieren des ersten und des zweiten Lichtstrahles auf einem Lichtweg zur Fokussierungseinrichtung zur Fokussierung des ersten und des zweiten Lichtstrahles unter Verwendung eines optischen Bauteils angeordnet ist, daß der reflektierte erste und zweite Lichtstrahl der Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung als einfallendes Licht zugeführt werden und daß eine Überwachungsvorrichtung (65) zur Überwachung von Bildern, die durch die Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung abgebildet sind, angeordnet ist.

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2. Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungen (71a, 72a), die durch die reflektierten Strahlen der Strahlenbrennflecken gebildet "werden, und die Abbildungen (7'ib_r 72b), -die durch den reflektierten Strahl der Überwachungseinrichtung gebildet werden, jeweils der Überwachungseinrichtung zugeführt und in demselben Blickfeld (70) getrennt überwacht werden.
3. Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil der Reflexionseinrichtung ein Prisma (26) aufweist mit einer ersten reflektierenden Oberfläche (26a), die die Lichtwege in Richtung der Fokussierungeinrichtung versetzt, indem sie den ersten und den zweiten Lichtstrahl reflektiert, und mit einer zweiten reflektierenden Oberfläche (26b), die die Lichtwege in Richtung der Vergrößerungs- und der Abbildungseinrichtung versetzt, indem sie den ersten und den zweiten Lichtstrahl reflektiert.
4. Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung einen Halbspiegel (25), der den ersten und den zweiten Lichtstrahl durchläßt und die von den Strahlenbrennflecken reflektierten Strahlen sowie die von dem optischen Bauteil (26) reflektierten Strahlen in von den Lichtwegen des ersten und des zweiten Lichtstrahles wegführende Richtungen reflektiert, und ein Linsensystem (62, 63) aufweist, das das von dem Halbspiegel reflektierte Licht vergrößert und abbildet.

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5. Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung einen Halbspiegel (25), der den ersten und den zweiten Lichtstrahl durchläßt und die von den Strahlenbrennflecken reflektierten Strahlen in einer ersten Richtung von den Lichtwegen des ersten und des zweiten Lichtstrahles weg reflektiert, und ein Linsensystem (62, 63) aufweist, das das in die erste Richtung reflektierte Licht vergrößert und abbildet, wobei der Halbspiegel (25) den ersten und den zweiten Lichtstrahl in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung reflektiert, und daß die Reflexionseinrichtung ein reflektierendes Bauteil (81) aufweist, das die reflektierten Strahlen, die von dem Halbspiegel in die zweite Richtung reflektiert sind, in zur zweiten Richtung entgegengesetzter Richtung reflektiert und die reflektierten Strahlen als einfallendes Licht in der ersten Richtung dem Linsensystem durch den Halbspiegel zuführt.
6. Fokussierungs-iiberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Bauteil einen Halbspiegel (81) aufweist, der die reflektierten Strahlen in der zweiten Richtung durchläßt und die in die zweite Richtung reflektierten Strahlen gleichzeitig auch in zur zweiten Richtung entgegengesetzter Richtung reflektiert.
7. Fokussierungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung (90, 91, 92), die den ersten und den zweiten Lichtstrahl durch ein optisches Bauteil (90) reflektiert, in den Lichtwegen des ersten und des zweiten Lichtstrahles zu der Fokus sierungseinrichtung angeordnet ist und den so erhaltenen

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Strahl vergrößert und abbildet, indem er aus den Lichtwegen des ersten und des zweiten Lichtstrahles abgelenkt wird, und daß erste und zweite Überwachungseinrichtungen (65, 94) zur Überwachung der Bilder, die von der ersten und der zweiten Vergrößerungs- und Abbildungseinrichtung abgebildet sind» angeordnet sind.

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