DE3142125A1

DE3142125A1 - Optische vorrichtung zur brennpunkterfassung

Info

Publication number: DE3142125A1
Application number: DE19813142125
Authority: DE
Inventors: Toshimitsu Hachioji Kaku; Tokuya Odawara Kaneda; Takeshi Kokubunji Maeda; Shigeru Hachioji Nakamura; Wasao Higashiyamato Takasugi; Yoshito Mitaka Tsunoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1981-10-23
Publication date: 1982-07-08
Also published as: FR2497365B1; DE3142125C2; JPH029322B2; FR2497365A1; US4450547A; JPS57108811A

Description

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β Η

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HITACHI, LTD., Tokyo,
Japan

Optische Vorrichtung zur Brennpunkterfassung

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Erfassung der Lage eines Brennpunkts, die sich zur Ermittlung der Verschiebung zwischen der jeweiligen Lage des Brennpunkts von mit einem optischen System fokussierten Lichtstrahls! und einer erwünschten Brennpunktlage eignet und sich insbesondere vorteilhaft bei Einrichtungen zur automatischen Brennpunkteinstelluhg für das optische System von Lichtmikroskopen, Bildplatten-Aufnahme- und -Wiedergabevorrichtungen udgl einsetzen läßt.

In den letzten Jahrom wurde oin erheblicher Entwicklungsaufwand für sog Bildplatten-Aufnahme- und -Wiedergabegeräte aufgewandt, bei denen Informationen wie etwa Videosignale, Sprachsignale, elektronische Computerdaten udgl mit hoher Dichte durch Licht und insbesondere einen Laserstrahl aufgezeichnet und wiedergegeben werden können. Bei derartigen Bildplatten-Aufnahme- und -Wieder-

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gabevorrichtungen muß der von einer Lichtquelle emittierte Laserstrahl auf einen feinen Brennfleck von etwa 1 μΐη Durchmesser mit einem optischen System mit einer Objektivlinse auf der Platte fokussiert werden, um eine Informationsaufzeichnung und -Wiedergabe zu ermöglichen.

Gegenwärtig ist es allerdings unmöglich, eine optisch völlig plane Plattenoberfläche herzustellen; die Oberfläche von Bildplatten weist daher gegenwärtig mehr oder wenig starke Verzerrungen auf. Hinzu kommt, daß die Oberfläche der sich drehenden Bildplatte aufgrund der Exzentrizität der Welle des Plattentellers, der die Platte trägt, axial mit einer Amplitude von mehreren 10 bis mehreren 100 μΐη vibriert, weshalb es unmöglich ist, stets die genaue Lagebeziehung zwischen der Objektivlinse und der Bildplatte aufrechtzuerhalten. Der auf die Bildplatte projizierte Brennfleck ändert demzufolge bei herkömmlichen Systemen seinen Durchmesser in erheblichem Maße. Es ist entsprechend von großer Wichtigkeit, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt eines mit der Objektivlinse fokussierten Lichtstrahls und der Bildplatte erfassen zu können, um damit stets die korrekte Lagebeziehung zwischen der Objektivlinse und der Bildplatte beibehalten zu können.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Erfassung der Brennpunktlage werden mit einem ersten optischen System fokussierte Lichtstrahlen auf ein zu beleuchtendes Objekt projiziert, wobei ein Strahlenbündel zur Brenn-

punkterfassung, das von dem reflektierten oder durch das Objekt durchgelassenen Lichts abgeleitet wird, durch ein zweites optisches System von einem Lichtdetektor empfangen wird und die Änderungen in der Leuchtdichte des zur Brennpunktermittlung dienenden Strahlenbündel zur Erfassung der. Verschiebung zwischen dem ersten optischen System und dem Objekt erfaßt werden. Obgleich zumeist das von dem zu beleuchtenden Objekt reflektierte Licht für das zur Brennpunktermittlung dienenden Strahlenbündel herangezogen wird, kann hierfür auch das durchgelassene Licht herangezogen werden, da dies technisch analog ist.

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zur Brennpunkterfassung erläutert. In der Figur ist das optische System, das die Strahlen des auf das zu beleuchtende Objekt auffallenden Lichts fokussiert, nicht dargestellt. Dies gilt auch für die Fig. 4, 5, 8, 16 und 17. Wenn der Brennpunkt des ersten optischen Systems auf eine erwünschte Brennpunktlage 1_ eingestellt ist, tritt der durch die durchgezogene Linie 6_ dargestellte, zur Brennpunkterfassung dienende Lichtstrahl durch eine Linse 2^ hindurch, wobei ein Teil des zur Brennpunkterfassung dienenden Lichtstrahls, der von einer Maske 3_ nicht ausgeblendet wird, auf einem Spalt 5_ zwischen Lichtdetektoren 4a und Ah_ fokussiert wird, wobei ein Bild des Brennpunkts erzeugt wird.

Fig. 2b erläutert das in der Ebene der Lichtdetektoren 4a und 4b unter dieser Bedingung erzeugte Brenn-

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punktbild 1_.

Wenn die Position des Brennpunkts verschoben wird, was in Fig. 1 durch _diBrennpunktlage^ veranschaulicht ist, wird der Lichtstrahl auf dem Lichtdetektor 4ji konzentriert, wie durch die gestrichelte Linie 6_^ veranschaulicht ist, so daß hierdurch ein Brennpunktbild 7' entsteht, wie in Fig. 2a dargestellt ist. Wenn die Position des Brennpunkts andererseits zur Linse 2_ hin verschoben wird, entsteht ein Brennpunktbild 7_% wie in Fig. 2c dargestellt ist.

In Fig. 3 ist die Differenz V zwischen den Ausgängen der Lichtdetektoren 4a. und 4b_ in Abhängigkeit von der Verschiebung 6 der Brennpunktposition durch die durchgezogene Kurve 8^ (S-Kurve) dargestellt. Die Größe des Brennpunktbilds 1_ entspricht größenordnungsmäßig dem Verhältnis λ/N.A, wobei N.A für einen Einfallswinkel θ des fokussierten Strahls 6^ von Fig. 1 gleich sine ist und A die Wellenlänge bedeutet. .

Wenn beispielsweise λ = 0,83 um und N.A · = 0,1 gesetzt werden, resultiert eine Größe von etwa 10 μ,πι. Die Lichtdetektoren 4a und 4b_ besitzen üblicherweise integrierendes Verhalten; der Spalt 5_ (sog Dunkelspalt) besitzt eine Breite, die gleich der Breite des Brennpunktbilds 1_ ist, das mit der bekannten Vorrichtung erhalten wird. Wenn die Breite des Dunkelspalts von der Breite des Brennpunktbilds 1_ verschieden ist, tritt ein Bereich auf, in dem die Beleuchtung der Lichtdetektoren 4_a und 4b_ gleich ist, wenn der tatsächliche Brennpunkt unter- oder oberhalb des erwünsch-

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Maske _1_3 erzeugt, um die Wahrscheinlichkeit einer Streuung des Lichtstrahls zu vergrößern, was dazu führt, daß bei dieser Vorrichtung höhere Genauigkeiten erforderlich sind als zur Festlegung der Lage der Lichtdetektoren bei der zuerst genannten herkömmlichen Vorrichtung, um die Einschiebestellung der Maske J_3 so festzulegen, daß die Lichtdetektoren 14a und 14b gleich beleuchtet werden.

Da ferner die Bilder der Lichtstrahlen auf den Oberflächen der Lichtdetektoren 14a und 14b vertauscht werden, wenn der tatsächliche Brennpunkt oberhalb oder unterhalb der erwünschten Brennpunktlage J_ liegt, ist die Empfindlichkeit der Erfassung des angestrebten Brennpunkts unnötig hoch, wie aus der durchgezogenen Kurve J_8 von Fig. 7 hervorgeht, weshalb es schwierig ist, die Fokuslage mit dieser herkömmlichen Vorrichtung zu korrigieren, da bei der Bewegung des entsprechenden Bauteils zur Korrektur des Brennpunkts die Tendenz besteht, daß an der erwünschten Brennpunktlage vorbeigegangen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Vorrichtung zur Erfassung der Brennpunktlage anzugeben, bei der die mit der Anwendung herkömmlicher Vorrichtungskonzepte verbundenen, oben erläuterten Probleme nicht auftreten.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine optische Einrichtung, die als unidirektionale Linse, die zwei voneinander örtlich entfernte Brennpunkte erzeugt, in den Strahlengang

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des Lichtstrahls zur Brennpunkterfassung eingeschaltet und ein Abschirmelement zur Ausblendung eines Teils des Lichtstrahls zur Brennpunkterfassung zwischen den beiden Brennpunkten des Lichtstrahls vorgesehen, wobei Lichtdetektoren so angeordnet sind, daß sie die Lichtstrahlen des zur Brennpunkterfassung dienenden Lichts empfangen, das durch die beiden Brennpunkte hindurchgeht.

Die optische Einrichtung, die als unidirektionale Linse wirkt und in den Strahlengang des zur Brennpunkterfassung dienenden Lichtstrahls eingeschaltet ist, liefert astigmatische Bilder des Brennpunkts zur Vergrößerung der apparenten Brennpunktfläche. Als Ergebnis davon kann die Genauigkeitstoleranz bei der Einstellung der Lage des Abschirmelements zur Ausblendung des Anteils des Lichts zur Brennpunkterfassung zur Erleichterung seiner Positionierung vergrößert werden.

Durch Positionierung des Abschirmelements in der Weise, daß sein Rand in einer Richtung orientiert ist, die sowohl von der Wirkungsachse der unidirektionalen Linse als auch einer senkrecht dazu liegenden Achse verschieden ist, kann ferner verhindert werden, daß der ganze Lichtstrahl zur Brennpunkterfassung konzentriert und am Rand des Abschirmelements gestreut wird. Da ferner das Bild der Lichtstrahlen auf der Oberfläche der Lichtdetektoren entsprechend den Änderungen in der jeweiligen Brennpunktlage aufgrund der Anordnung des Abschirmelements zwischen den beiden Brennpunkten gedreht wird, kann die angestrebte Empfindlichkeit bei der Brennpunkterfassung erzielt werden.

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ten Brennpunkts liegt, wobei sich eine S-Kurve ergibt, wie sie in Fig. 1 durch die gestrichelte Kurve £ dargestellt ist, wodurch eine Brennpunkterfassung in der Nähe des erwünschten Brennpunkts verhindert wird. Demzufolge ist bei herkömmlichen Vorrichtungen bei der Auslegung der Breite des Dunkelspalts des Lichtdetektors und bei der Einstellung der Detektorposition hohe Genauigkeit erforderlich. Auch bei der in Fig. 4 dargestellten Alternativaüsführung, bei der anstelle der Maske 3^ der oben genannten ersten herkömmlichen Vorrichtung ein optisches Prisma K> verwendet ist, ist bei der Auslegung der Breite des Dunkelspalts im Zusammenhang mit den Lichtdetektorpaaren J_0 und 1_2^ und der Einstellung ihrer Positionen ebenfalls sehr hohe Genauigkeit erforderlich.

In Fig. 5 ist ein zweites Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zur Brennpunkterfassung dargestellt. Wenn der tatsächliche Brennpunkt mit der erwünschten Brennpunktlage J_ zusammenfällt, wird der mit

der durchgezogenen Linie Ί6_ dargestellte Lichtstrahl von der Linse _2 gebrochen und am Rand 13' einer Maske 13 unter Erzeugung eines Brennpunktbilds fokussiert, das schließlich die Lichtdetektoren 14a und 14b erreicht, auf deren Oberfläche das in Fig·. 6b dargestellte Brennpunktbild V7_ ergibt. Wenn der tatsächliche Brennpunkt von der erwünschten Brennpunktlage J_ von der Linse 2_ weg etwa in die Position J_|_ verschoben wird, wird der durch die gestrichelte Linie 16' dargestellte Lichtstrahl an einer Stelle fokussiert, die näher an der Linse 2 als am Maskenrand 13' liegt, wobei ein Teil

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des auf den Lichtdetektor 14a auffallenden Lichtstrahls von der Maske _1_3_ abgeschirmt wird, wodurch lediglich der verbleibende Teil, der auf den Lichtdetektor 14b gerichtet ist, von diesem empfangen wird.

In Fig. 6a ist das Brennpunktbild 17 ' dargestellt, das sich auf der Oberfläche der Lichtdetektoren 14a und 14b unter dieser Voraussetzung ergibt.

In Fig. 6c ist das Brennpunktbild 17" dargestellt, das sich auf den Oberflächen der Lichtdetektoren ergibt, wenn der tatsächliche Brennpunkt von der erwünschten Brennpunktlage zur Linse 2^ hin verschoben wird.

Die in Fig. 7, die wie Fig. 3 die Abhängigkeit der Differenz V zwischen den Ausgängen der Lichtdetektoren von der Verschiebung 6 der Position des Brennpunkts darstellt, eingezeichnete durchgezogene Kurve _1_8 stellt eine S-Kurve dar, wie sie mit dieser bekannten Vorrichtung erhalten wird. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung sind die Anforderungen an die Auslegung der Breite des Dunkelspalts _1_5_ bei den integrierenden Lichtdetektoren 14a und 14b sowie bei der Festlegung ihrer Position nicht so kritisch wie bei der oben zuerst erläuterten herkömmlichen Vorrichtung, da diese bekannte Vorrichtung normalerweise nicht zur Erfassung einer derartig weiten Brennpunktposition oder Fokuslänge verwendet wird, wie sie bei Brennpunktbildern von zur Brennpunkterfassung dienenden Lichtstrahlen vorliegt, die auf den Oberflächen von Lichtdetektoren erzeugt werden.

Für die erwünschte Brennpunktposition 1_ wird allerdings das Brennpunktbild am Maskenrand 13' der

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Strahlengangs einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise;

Fig.2a bis 2c: Darstellungen zur Erläuterung der -auf den Lichtdetektoren der Vorrichtung von Fig. 1 entstehenden Brennpunktbilder;

Fig. 3: ein Diagramm zur Abhängigkeit der Spannungsdifferenz der Ausgangssignale der beiden Lichtdetektoren der Vorrichtung von Fig. 1 von der Verschiebung der Brennpunktlage;

Fig. 4 und 5: schematische Darstellungen der Strahlengänge zweier weiterer herkömmlicher Vorrichtungen zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise;

Fig. 6a bis 6c: Darstellungen zur Erläuterung der

auf den Lichtdetektoren der Vorrichtung von Fig. 5 erzeugten Brennpunktbilder;

Fig. 7: ein Diagramm zur Abhängigkeit der Strahlungsdifferenz der Ausgangssignale der beiden Lichtdetektoren von der Verschiebung der Brennpunktlage für die Vorrichtung von Fig. 5;

Fig. 8: eine schematische Darstellung des Strahlengangs und Aufbaus einer Ausführungsform der

erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 9: eine Darstellung zur Erläuterung des Strahlengangs der erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform von Fig. 8;

Fig.10a und 10b: Darstellungen zur Erläuterung des Lichtstrahlquerschnitts an der Stelle der Maske und des entsprechenden, auf den Lichtdetektoren erzeugten Bilds, das bei Positionierung des Brennflecks in einer näher an der exakten Brennebene liegenden Defokussierungszone erhalten wird;

Fig. 11a und 11b: ähnliche Darstellungen zur Erläuterung des Brennpunktbilds, das erhalten wird, wenn sich der Brennfleck genau in der Brennebene befindet;

Fig.12a und 12b: ähnliche Darstellungen zur Erläuterung des Brennpunktbilds, das erhalten wird, wenn sich der Brennfleck in einer von der genauen Brennebene weiter entfernten Defokussierungszone befindet;

Fig.13: eine Darstellung zur Erläuterung des Brennpunktbilds, das bei einer ähnlichen Brennfleckposition wie in Fig. 11b erhalten wird;

Fig.14: eine ähnliche Darstellung des Brennpunktbilds , das mit einer ähnlichen Brennfleckposition wie in Fig. 12b erhalten wird;

Fig.15: ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit der Spannungsdifferenz der Ausgangssignale der beiden Lichtdetektoren von der örtlichen Verschiebung S der Brennpunktlage zur Ausführungsform, von Fig. 8;

Fig. 16 bis 19: Darstellungen zur Erläuterung anderer erfindungsgemäßer Ausführungsformen;

Fig.20, 21a und 21b: Darstellungen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Winkelrichtungseinstellung der Lichtdetektoren;

Fig.22a bis 22c: Darstellungen zur Erläuterung der Anordnung eines optischen Elements in Bildplattenvorrichtungen gemäß der Erfindung;

Fig.23: eine Darstellung zur Erläuterung der Anordnung der Lichtdetektoren in der Bildplattenvorrichtung;

Fig.24a und 24b: Darstellungen zur Erläuterung einer anderen Anordnung des optischen Elements in der Bildplattenvorrichtung;

Fig.25: eine schematische Darstellung des Strahlengangs und Aufbaus einer erfindungsgemäßen Bildplattenvorrichtung;

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Fig. 26: eine schematische Darstellung des Strahlengangs und Aufbaus einer anderen Ausführungsform einer Bildplattenvorrichtung gemäß der Erfindung

und

Fig. 27: eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Signalgewinnung bei der Ausführungsform von Fig. 26.

In Fig. 8 ist der wesentliche Teil einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der von einer erwünschten Brennpunktlage 1_ ausgehende Lichtstrahl 22_ wird von der Linse 2_ gebrochen und im Punkt P. fokussiert. Da der Lichtstrahl durch die unidirektiona-Ie Linse _1_9 (konkav-zylindrische Linse bei der dargestellten Ausführungsform) hindurchgeht, wird ein Teil des durch die Querschnittsfläche, die die Mittelachse des Lichtstrahls enthält und die parallel zur Wirkungsachse 19' der unidirektionalen Linse J_9_, hindurchgehenden Lichtstrahls im Punkt P_₂ fokussiert. Der am Punkt P- fokussierte Lichtstrahl tritt durch eine Querschnittsfläche hindurch, die orthogonal zur erstgenannten Querschnittsflache ist.

Eine Maske 2(3 ist an einer Stelle Q, die zwischen den Punkten P. und P₂ liegt und bei der das Strahlenbündel kreisförmigen Querschnitt aufweist, in der Weise vorgesehen, daß der Maskenrand 20' unter Bildung eines halben rechten Winkels mit der Wirkungsachse 19' in der Ebene, die kreisförmigen Querschnitt besitzt, eingeschoben ist und den Zentralstrahl erreicht. Diejenige Hälfte cl_es Strahlenbündels, die nicht durch die Maske .20 ausgeblendet ist, erzeugt auf der Oberfläche der Lichtdetektoranordnung T\_ ein etwa halbkreisförmiges Bild, das um etwa 90° verdreht ist, so daß der Schatten des Maskenrands 20'

im rechten Winkel zum Maskenrand 20' liegt. Die Lichtdetektoranordnung T\_ ist so ausgerichtet, daß der Spalt ^2_ (Dunkelspalt) zwischen den Lichtdetektoren 21a und 21b in im wesentlichen gleicher Richtung wie der Maskenrand 20' liegt. Die Lichtdetektoren 21a und 21b sind im wesentlichen symmetrisch zum Dunkelspalt

Im folgenden wird die Arbeitsweise bei der Ermittlung der Brennpunktlage anhand von Fig. 9 erläutert. Wenn keine Maske £0 in den Strahlengang eingeschaltet ist, verläuft das durch die beiden in Fig. 8 dargestellten Brennpunkte IV und P₂ hindurchgehende Strahlenbündel so, Wie in Fig. 9 dargestellt ist. Zur Vereinfachung ist der Lichtstrahl durch acht jeweils um 45° voneinander beabstandete Einzelstrahlen dargestellt, von denen vier mit durchgezogenen Linien eingezeichnet sind. Die Einzelstrahlen a und e werden am Punkt P₁ fokussiert und gelangen zu den Punkten a^_ bzw ej_. Die Einzelstrahlen £ und g_ werden am Punkt P_„ fokussiert und gelangen zu den Punkten c_|_ und g_|_. Die Einzelstrahlen b_, d, f_ und h gelangen entsprechend zu den Punkten bj_, d^_, fj_ und hj_. Die Punkte a_|_, bj__# cj_, d_|_, e_^, fj_, g_[_ und hj_ liegen hinter dem Punkt P„ näherungsweise auf einem Kreis .Das gesamte Strahlenbündel besitzt an der Stelle Q kreisförmigen Querschnitt.

Wenn die entsprechenden Einzelstrahlen an den Querschnitten des Strahlenbündels betrachtet werden, die sich in Strahlrichtung ausbreiten, sind die Einzelstrahlen an der Stelle R. wie in Fig. 10a angeordnet, wobei die Stelle R_-1 näher an der unidirektionalen Linse als am

Punkt P- liegt; die Einzelstrahlen sind andererseits an der Stelle Q so angeordnet, wie aus Fig. 11a hervorgeht, und weisen an der Stelle R~ , die näher an den Lichtdetektoren als am Punkt P_ liegt, eine An-Ordnung wie in Fig. 12a auf.

Wie oben unbarBezug auf Fig. 8 erläutert, werden die Einzelstrahlen e_, £ und d in Fig. 11a bei eingesetzter Maske 20 ausgeblendet, wobei die die Einzelstrahlen f_ und b verbindende Linie mit dem Maskenrand 20' der Maske 20 zusammenfällt, wodurch das in Fig. 11b gestrichelt dargestellte Bild auf den Oberflächen der Lichtdetektoren 21a und 21b entsteht.

Wenn die tatsächliche Brennpunktlage von der erwünschten Brennpunktlage λ_ zur Linse 2_ hin verschoben ist, verschieben sich die beiden Brennpunkte P₁ und P„ des zur Brennpunkterfassung dienenden Lichtstrahls relativ zur Maske ^O zur Lichtdetektoranordnung 21 hin, was zu der gleichen Wirkung führt, wie wenn die Maske 20 an der Stelle R₁ in Fig. 9 eingeschoben ist. Unter dieser Bedingung werden die Einzelstrahlen ei, b, £ und d von der Maske 20 ausgeblendet, wie aus Fig. 10a hervorgeht, wobei auf den Oberflächen der Lichtdetektoren 21a und 21b das in Fig. 10b gestrichelt dargestellte Bild entsteht.

Wenn die tatsächliche Brennpunktlage von der erwünschten Brennpunktlage \ von der Linse 2 weg verschoben wird, verschieben sich die beiden Brennpunkte P^₁ und £₂ des zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels gegenüber der Maske 20 zur uni-

direktionalen Linse Jl_9 hin, was zu der gleichen Wirkung wie das Einsetzen der Maske 20 an der Stelle R₀ von Fig. 9 führt. Unter dieser Bedingung werden die Einzelstrahlen d, e_, f_ und g_ unterbrochen, wie aus Fig. 12a hervorgeht, wobei auf den Oberflächen der Lichtdetektoren 2Ta und 21b das in Fig. 12b gestrichelt dargestellte Bild entsteht. Unter der Bedingung, daß die tatsächliche Brennpunktlage von der erwünschten Brennpunktlage zur Linse _2 hin verschoben ist, wobei der Brennpunkt P_1 des zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels mit der Stelle der Maske 20_ zusammenfällt, folgt ferner daraus, daß das Bild des Strahlenbündels auf den Oberflächen der Lichtdetektoren die Form eines durch die Punkte a_|_, e_|_, f_|_, gj_ und h/_ definierten Halbkreises annimmt, wobei die die Punkte a_^ und e_|_ verbindende Linie einen halben rechten Winkel mit dem Dunkelspalt ^O der Lichtdetektoranordnung "2Λ_ bildet, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist. In diesem Fall kann das als die Differenz Va - vb zwischen den Signalausgängen Va und Vb der Lichtdetektoren 21a und 21b definierte Brennpunkterfassungs-Ausgangssignal V als V = — Vo geschrieben werden, wobei Vo der Größe des Ausgangssignals entspricht, das erzeugt wird, wenn das halbkreisförmige Bild des Strahlenbündels auf einem der beiden Lichtdetektoren 21a und 21b allein erzeugt wird. Unter der Bedingung, daß die tatsächliche Brennpunktlage von der erwünschten Brennpunktlage Λ_ von der Linse 2 weg verschoben ist und der Brennpunkt P„ des zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels mit der Stelle der Maske 2£ zusammenfällt, erhält das Bild des Strahlenbündels auf den Oberflächen der Lichtdetektoren die Form eines durch die Punkte c¹, g¹, h¹

a¹ und b' definierten Halbkreises, wobei die die Punkte cj_ und g_|_ verbindende Linie einen halben rechten Winkel mit dem Dunkelspalt 2!2_ der Lichtdetektoranordnung 2/\_ bildet, wie aus Fig. 14 hervorgeht, und das Brennpunkterfassungs-Ausgangssignal V = -r Vo ist.

Wie aus Fig. 15 hervorgeht, werden die oben erläuterten beiden Zustände, bei denen das mit durchgezogenen Linien dargestellte Segment des halbkreisförmigen Bilds des Strahlenbündels auf den Oberflächen der Lichtdetektoren unter einem halben rechten Winkel zum Dunkelspalt liegt, bei Brennpunktverschiebungen von ± $ h erzielt, dh innerhalb des Bereichs von + £ h bis - £h, wobei der Drehwinkel etwa proportional zur Brennpunktverschiebung ist und die S-Kurve innerhalb dieses Bereichs im wesentlichen linear ist.

Da die beiden den Brennpunktverschiebungen - £h entsprechenden Zustände auf der Basis der geometrischen Optik leicht erzielt werden können, kann eine angestrebte S-Kurve ebenfalls leicht realisiert werden. Hierin liegt einer der besonderen Vorteile der Erfindung.

Die in Fig. 8 beispielhaft als konkav-zylindrische Linse dargestellte unidirektionale Linse kann auch durch eine konvex-zylindrische Linse ersetzt sein.

Anstelle der zur Vereinfachung der Erläuterung herangezogenen Maske 20, die einen Teil des Strahlen-

bündeis vollständig ausblenden kann, kann ferner ein Element mit zwei Bereichen unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit verwendet werden, die längs eines dem Maskenrand 20' der Maske ^O entsprechenden geraden Linienabschnitts aneinandergrenzen, dh ein Element wie etwa eine halbdurchlässige Platte.

Das zur Brennpunkterfassung dienende Strahlenbündel kann mit einem Spiegel 2£ wie in Fig. 16, einem optischen Teil bzw Prisma 2S_ wie in Fig. 17 oder einem V-förmig konturierten Reflektorelement 27 oder ^8_ mit einer doppelten reflektierenden Oberfläche 26^ wie in den Fig. 18a bzw 18b in zwei Teilbündel^:aufgespalten werden. In diesem Fall können beide durch Aufspaltung erzeugten Teilbündel zur Erfassung der Brennpunktlage herangezogen werdenj alternativ dazu kann auch eines der Teilbündel zur Erfassung der Brennpunktlage verwendet werden, während das andere Teilbündel zur Erzeugung einer anderen Information herangezogen wird.

Das in Fig. 19 dargestellte optische Element, das einen mit einem optisch halbdurchlässigen Film beschichteten Bereich a aufweist, so daß seine Lichtdurchlässigkeit in den Bereichen a und b_ unterschiedlich ist, kann ebenfalls für diesen Zweck herangezogen werden.

Es ist nicht immer erforderlich, das optische Element wie eine Maske, einen Spiegel oder ein Prisma, das zur Ausblendung eines Teils des Strahlenbündels geeignet ist, einzuschieben, bis der die Grenzlinie für

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unterschiedliche Lichtdurchlässigkeiten bzw eine Aufspaltung des Strahlenbündels definierende gerade Linienabschnitt genau mit dem Zentralstrahl des zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels zusammenfällt. Zu starkes Einschieben führt zur Ausbildung eines bogenförmigen Bilds auf den Oberflächen der Lichtdetektoren, das kleiner ist als ein Halbkreis; zu geringes Einschieben führt andererseits zu einem bogenförmigen Bild, das kleiner als ein Halbkreis ist.

In der obigen Erläuterung wurde davon ausgegangen, daß das Bild des Strahlenbündels auf den Oberflächen der Lichtdetektoren halbkreisförmig ist; das Bild besitzt jedoch tatsächlich aufgrund der wirkung der unidirektionalen Linse elliptische Form. Unter Bezug auf Fig. 20 wird angenommen, daß die von der erwünschten Brennpunktlage _1_ emittierten Lichtstrahlen vom Linsensystem 2 im Punkt P₁ und von der unidirektionalen Linse 19 mit der Brennweite f , die zusätzlich im Abstand B links vom Punkt P.. vorgesehen ist, im Punkt P₉ fokussiert werden. Die Lichtdetektor-

rechts anordnung 2_1_ ist im Abstand D/vom Punkt P₁ vorgesehen.

Der Abstand W zwischen den Punkten P₁ und P₀ ergibt — „ — ι —ζ

sich dann zu W = B /(B + f ).

Wenn die durch die unidirektionale Linse J_9. -i-^m Punkt P₂ fokussierte Lichtstrahlung die Breite X und die auf den Punkt P₁ ohne Einwirkung der unidirektionalen Linse J_9 fokussierte Lichtstrahlung die Breite Y auf der Oberfläche der Lichtdetektoranordnung 21

aufweisen, ergibt sich für das Verhältnis X/Y:

X/Y = (1 + B/fJ - (1 + W/D)

_Λ . B² + BD

Wenn also eine unidirektionale Linse J_9. einer extrem kleinen Linsenwirkung verwendet wird, um der Bedingung (B + BD) <? Df zu genügen, oder wenn die Lichtdetektoranordnung 1\_ in einem ausreichend großen Abstand auf der rechten Seite vorgesehen wird, kann das Bild des Strahlungsbündels der Oberfläche der Lichtdetektoranordnung als im wesentlichen (halb)kreisförmig angesehen werden. Bei Vorrichtungen, bei denen es schwierig ist, den obigen Anforderungen zu entsprechen, wird die Lichtdetektoranordnung 2Λ_ allerdings durch Drehung um einen kleinen Winkel eingestellt, wie im folgenden beschrieben ist.

Wie aus Fig. 21a hervorgeht, wird das Äbschirmelement ,20 mit seinem Rand 20' unter 45° Neigung zur x-Achse im Punkt Q von Fig. 20 eingesetzt, der zwischen den Punkten ]?.. und P« liegt und bei dem das Strahlenbündel kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Achse der unidirektionalen Linse fällt dabei mit der x-Achse zusammen. Der nicht ausgeblendete Teil des Strahlenbündels wird an der gedachten.Linie 20" in zwei Teilbündel 20a und 20b aufgeteilt. Wenn das Abschirmelement 20 in dieser Weise eingesetzt ist, erhält das auf der Oberfläche der Lichtdetektoranordnung erzeugte Bild des

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Strahlenbündels die Form einer Halbellipse 2J)_, deren Achsenverhältnis X/Y, bei dem X und Y die längere bzw kürzere Ellipsenachse bedeuten, wie oben bestimmt wird; die Projektionen 29' und 29" der Abschirmgrenzlinie und der gedachten Linie 20" in Fig. 21a sind um den Winkel θ gegenüber den Linien verschoben, die unter 45° zu der x- und y-Achse liegen, wobei θ = 45° - arctan (Y/X) ist. Für B = 20 mm, f = 90 mm und D = 30 mm ergibt sich beispielsweise W = 3,64 mm, X/Y =1,37 und θ = 8,9°.

Der Dunkelspalt _22_ in der Lichtdetektoranordnung 21, wie anhand der Fig. 8 bis 14 erläutert, wird entsprechend so angeordnet bzw eingestellt, daß er um den Winkel θ geneigt ist und mit der Linie 29" in Fig. 21b zusammenfällt.

Bei Anwendung der Erfindung auf Vorrichtungen, bei denen die Intensitätsvertexlung des durch Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels über den Querschnitt in Bezug auf die optische Achse nicht isotrop, sondern in Bezug auf eine die optische Achse schneidende Linie symmetrisch ist, muß der Rand des Abschirmelements zu der Symmetrielinie ausgerichtet werden. Zu derartigen Vorrichtungen gehören beispielsweise Bildplattenvorrichtungen vom Beugungstyp.

Derartige Bildplattenvorrichtungen vom Beugungstyp besitzen, wie aus den Fig. 22a bis 22c ersichtlich ist, erhabene oder tieferliegende, als Spuren bezeichnete Kanäle; eine derartige Spur 3C) ist in Fig. 22a eingezeichnet. Die Spuren sind längs der Drehrichtung

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ringförmig bzw konzentrisch verteilt. Die Information wird auf der Spur aufgezeichnet bzw aus ihr herausgelesen; der Lichtstrahl muß daher in der Weise eingestellt sein, daß sein Brennpunkt stets mit der Spurmittelachse _31_ der Spur 3() zusammenfällt. Da die Exzentrizität der Bildplatte zu einer Vibration der Spur und daneben zu einer lateralen Verschiebung in einer Richtung senkrecht zur Tiefenrichtung des Brennpunkts führt, ist eine Erfassung und Einstellung (sog Tracking) der seitlichen Spurverschiebung zusätzlich zur Erfassung der Brennpunktlage in der Brennpunkt-Tiefenrichtung erforderlich, die oben erläutert ist. Die Spur ^30 von Bildplatten vom Beugungstyp besitzt Ränder 30a und 30b, wie aus Fig. 22a hervorgeht; das zur Brennpunkterfassung dienende Strahlenbündel, das durch die Spur 3Ό durchgelassen oder von ihr reflektiert wird, enthält Informationen bezüglich des Brennpunkts und der seitlichen Verschiebung der Spurmittelachse

Wenn im einzelnen auf einem Querschnitt 3^3_ d_es zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels gemäß Fig. 22a eine gedachte Grenzlinie 3_4. gezogen wird, die mit der Spurmittelachse 3_1_ zusammenfällt, und eine gedachte Linie _3_5. eingetragen wird, die senkrecht dazu verläuft, resultiert eine unterschiedliche Lichtintensität in den Bereichen 33a und 33b, die durch die Grenzlinie 3_4. voneinander getrennt sind, aufgrund einer seitlichen SpurverSchiebung. Die Differenz der Lichtitensität ist in Bezug auf die Linie 3_5 symmetrisch; das Abschirmeiement wird daher so eingesetzt, daß sein Rand mit der Linie 35 zusammenfällt, wie oben erwähnt

• β C

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und im folgenden/erläutert ist. Zur Erläuterung ist dabei die Spurmittelachse y\_ als Bezugslinie herangezogen. Fig. 22b erläutert die Einschiebung des Abschirmelements 20 in den kreisförmigen Querschnitt 3^3 des zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels, der zwischen den beiden Brennpunkten (dh an der Stelle Q in den Fig. 18 und 20) liegt, wenn die Wirkungsachse 36_ der unidirektionalen Linse unter einem Winkel von 45° zur Spurmittelachse _3_1_ liegt. Durch das Einschieben der unidirektionalen Linse wird die Intensitätsverteilung des Lichts um 90° gedreht, so daß die Grenzlinie 34_ der beiden Bereiche 33a und 33b, die für die Intensitätsänderung aufgrund seitlicher Spurverschiebung repräsentativ sind, rechtwinklig zur Spurmittelachse _3_1_ liegt und die Linie 3^, zu der die Änderung der Lichtintensität symmetrisch ist, mit der Spurmittelachse 31 zusammenfällt.

Wenn der Rand 20' des Abschirmelements längs der Grenzlinie _3_4. ausgerichtet wird, wie aus den Fig. 21a und 21b leicht ersichtlich ist, die den Fig. 22b bzw 22c entsprechen, weicht die Symmetrieachse 3_5^ für die Änderung der Lichtintensität des auf der Oberfläche der Lichtdetektoranordnung erzeugten bzw projizierten Bilds 3_3 um einen kleinen Winkel θ von der Geraden ab, die senkrecht zur Spurmittelachse 3_1^ verläuft, wie aus Fig. 22c hervorgeht»

Wie.unter Bezug auf Fig. 21b erläutert, entspricht der Winkel θ dem Einstellwinkel der Neigung des Dunkelspalts in der Lichtdetektoranordnung, der erforderlich ist, wenn das Bild des zur Brennpunkter-

fassung dienenden Strahlenbündels tatsächlich elliptisch ist. Die Änderungen in der Gesamtlichtintensität aufgrund der seitlichen Spurverschiebung sind stets auf beiden Seiten der Linie 3_5 gleich, weshalb auch das Ausgangssignal der Erfassung der Brennpunktlage bei Vorliegen einer seitlichen Spurverschiebung unverändert bleibt, wenn der Dunkelspalt in der Lichtdetektoranordnung so angeordnet ist, daß er mit der in Fig. 22c dargestellten Linie _3J^ zusammenfällt.

Auf diese Weise kann auf der Oberfläche einer Bildplatte ein stabiles Bild des Brennpunkts erzeugt werden, das nicht durch seitliche Spurverschiebungen beeinflußt wird.

Bei der in Fig. 23 dargestellten alternativen Ausführungsform sind die Komponentendetektoren 37a und 37b der Lichtdetektoranordnung 3_7_ so angeordnet, daß ihre Ränder 39a und 39b miteinander fluchten und der mit 40 bezeichnete Drehmittelpunkt für die Drehung des Bilds des zur Brennpunkterfassung dienenden Strahlenbündels in Form näherungsweise eines Halbkreises auf der geraden Linie, die die Ränder 39a und 39b verbindet, und innerhalb des Dunkelspalts ^ in der Lichtdetektoranordnung liegt.

Auf der Grundlage des Erfindungskonzepts und der Anordnung der Lichtdetektoranordnung wie in Fig. 23 kann das Ausgangssignal zur Brennpunktlagekorrektur von einer angestrebten Brennpunktlage unabhängig von der Ausbildung der Lichtintensitätsverteilung im Querschnitt des von einem zu erfassenden Brennpunkt emittier-

ten Strahlungsbündels zur Brennpunkterfassung erhalten werden, da die Komponentendetektoren 37a und 37b kein Licht empfangen, wenn die tatsächliche Fokuslage mit der angestrebten Fokuslage zusammenfällt, während dann, wenn die tatsächliche Fokuslage von der erwünschten Fokuslage abweicht, das Bild des Strahlungsbündels verdreht ist, wodurch einer der beiden Komponentendetekboren 37a und 37b Licht entsprechend dem Ausmaß der Verdrehung empfängt.

Gemäß der Erfindung kann unter Anwendung der Lichtdetektoranordnung von Fig. 23 eine automatisch fokussierende Vorrichtung realisiert werden, die sich beispielsweise in Bildplattenvorrichtungen einsetzen läßt, die unabhängig von der Richtung des Spurkanals von seitlichen Spurverschiebungen unbeeinflußt arbeitet.

In Fig. 24b ist eine andere Weiterbildung einer Vorrichtung zur Brennpunkterfassung dargestellt, die vier Komponentendetektoren aufweist, wobei gekreuzt angeordnete Dunkelspalte unter einem Winkel von 90° - 2 θ angeordnet sind, wobei θ vom Achsenverhältnis, also dem Verhältnis der größeren zur kleineren Achse, des elliptischen Bilds des Strahlenbündels auf der Oberfläche der Detektoranordnung abhängt, wie anhand von Fig. 21b oben erläutert ist.

Wenn eine einzige Lichtdetektoranordnung mit der oben angegebenen vierteiligen Anordnung bei einer Bildplattenvorrichtung eingesetzt wird, können zwei Signale zur automatischen Fokussierung sowie zum Tracking erhalten werden. Hierzu wird die Richtungsbeziehung zwi-

sehen der Spurmittelachse 21ι ^der Wirkungsachse 3£ der unidirektionalen Linse und dem Rand 20' des Abschirmelements relativ zu dem Bild des Strahlenbündels auf der Oberflache der Detektoranordnung wie in Fig. 24a eingestellt. Die Spurmittelachse _3_1_ fällt mit dem Rand 20' zusammen, während die. Achse .3Ji unter einem Winkel von 45° zur Linie ^_1_ oder zum Rand 20' liegt.

Im Vergleich mit Fig. 22c ist die Spurmittelachse T\_ in Fig. 24a um 90° gedreht, und die Grenzlinie _34_, längs deren sich die Intensität des auf die Oberfläche der Detektoranordnung auffallenden Lichts aufgrund einer seitlichen Spurverschieburig ' ändert, liegt zur Linie j35_, die das halbelliptische Bild des Strahlenbündels begrenzt, unter einem Winkel von 90°—2Θ. Wenn entsprechend so angeordnet wird, daß die Grenzlinie 3ji mit dem Dunkelspalt zusammenfällt,, der die Komponentendetektoren D₃ und D. gemäß Fig. 24b trennt, kann ein Tracking-Signal erhalten werden, das der Differenz der Ausgangssignale der Komponentendetektoren D₁ und D. entspricht. Wie oben unter Bezug auf Fig. 23 erläutert, kann ferner ein Signal zur automatischen Fokussierung erhalten werden, das der Differenz der Ausgangssignale der Komponentendetektoren D₁ und ρ~ entspricht.

In Fig. 25 ist eine Bildplattenvorrichtung dargestellt, auf die sich das Erfindungskonzept anwenden läßt. Von einer herkömmlichen Lichtquelle _50 für paralleles Licht emittierte parallele Lichtstrahlen

gelangen durch einen polarisierten Strahlteiler 51 und ein λ/4-Plättchen 5_2_ hindurch und werden von der Linse 5_3 auf eine Spur 5J5 auf der Bildplatte 5J fokussiert. Die Strahlen des von der Bildplatte 5_4_ reflektierten Lichts gelangen wieder zum Λ/4-Plattchen 5_2 und werden danach am Strahlteiler 5_1_ reflektiert. Das so reflektierte Strahlenbündel wird mit einer Kondensorlinse 5_6^ und einer Zylinderlinse 5_7, die das eigentliche Erfassungssystem darstellen, an zwei Brennpunkten fokussiert und von einem Spiegel 58, der zwischen den beiden Brennpunkten angeordnet ist, in zwei Teilbündel aufgespalten, bevor es die optische Achse erreicht. Das eine Teilbündel wird von einem Lichtdetektor 5_9^ und das andere Teilbündel von der vierteiligen Lichtdetektoranordnung 6jO empfangen. Da die Spurm.lt Lolachso bei der Dur«LoI-lung von Fig. 25 senkrecht zur Zeichenebene verläuft, die Achse der Zylinderlinse unter einem Winkel von 45° zur Zeichenebene liegt und der Rand des Spiegels senkrecht zur Zeichenebene angeordnet ist, bleibt die Intensität der Teilstrahlen vom Spiegel 5_8_ bei Vorliegen einer seitlichen Spurverschiebung unverändert, wobei das Informationssignal der Bildplatte entsprechend vom Lichtdetektor 5_9 erfaßt und weitergeleitet wird.

Die Differenz AF der Ausgänge der Komponentendetektoren 6J_ und 62^ der vierteiligen Detektoranordnung 6Q gemäß der Erläuterung zu Fig. 24 gelangt andererseits zu einer herkömmlichen Vorrichtung zur Bewe-

gung der Linse 5_3^ in Richtung des Doppelpfeils 65^ zur automatischen Fokussierung. Die Differenz TR zwischen den Ausgängen der Komponentendetektoren 6^ und 6A_ gelangt zu einer herkömmlichen Vorrichtung zur Bewegung des Abtastkopfs als Ganzem oder der Linse 5_3 in der Richtung der seitlichen Spurverschiebung, wodurch entsprechend der Vorgang des Trackings realisiert wird.

In Fig. 26 ist eine weitere Ausführungsform einer Bildplattenvorrichtung dargestellt, bei der das Erfindungskonzept eingesetzt ist. Gleich bezeichnete Elemente entsprechen dabei Fig. 25. Eine Linse 67, deren eine Oberfläche sphärisch und deren andere Oberfläche zylindrisch ist und die entsprechend gleichzeitig die Wirkung der Linse 5_6 und der Zylinderlinse 5_7_ von Fig. 25 besitzt, ist so angeordnet, daß ihre unidirektionale Linsenachse unter einem Winkel von 45° zur Zeichenebene liegt. Die Vorrichtung weist ferner ein keilförmiges Prisma 6%_ auf, das so angeordnet ist, daß ihre Strahlteilungslinie 68' senkrecht zur Zeichenebene verläuft; auf diese Weise wird das Strahlenbündel durch das Prisma §8^ in zwei Teilbündel aufgeteilt, wobei die resultierenden Teilbündel von vierteiligen Lichtdetektoranordnungen 7_1_ bzw 72 empfangen werden, die mit einer elektronischen Schaltung 7O zusammengeschaltet sind, die ein Signal zur automatischen Fokussierung (AF), ein Tracking-Signal (TR) und ein Informationssignal· (SI) liefert.

Die Art der Zusammensetzung der Ausgangssignale der vier Komponentendetektoren jeder- der Lichtdetektoranordnungen 21 und 7_2 ist im folgenden anhand von Fig.27 erläutert.

Die vier Komponentendetektoren 71a, 71b, 71c und 71 d der Lichtdetektoranordnung 1_\_ erzeugen Ausgänge

s s / s und s, während die vier Komponentena b c d'

detektoren 72a, 72b, 72c und 72d der Lichtdetektoranordnung 72 Ausgänge t , t, , t und t., liefern. Wenn — a ό c ο.

der Spurkanal _55^ in der Zeichenebene liegt, ändert sich die Intensität der aus der Aufspaltung längs der Strahlteilungslinie 68' des Prismas 68 resultie-

mxt

renden Teilbündel/der seitlichen SpurverSetzung, so daß das Tracking-Signal TR = (s + s-,) - (t + t,) und Signale zur automatischen Fokussierung ^{AF = S}a - ^Sb' Z* = ^Sc - ^Sd' ^{AF = fc}a - % ^Oder AF = t - tj erzeugt werden. Das Signal zur automatischen Fokussierung ist ferner durch die Summe beliebiger Kombinationen von s - s, , s - s,, t - t, und t - t-, gegeben. Das Informationssignal SI entspricht SI = s + s^ + t + t,.

Wenn andererseits der Spurkanal _55^ senkrecht zur Zeichenebene verläuft, wird die Intensität der an der Strahlteilungslinie 68' aufgespaltenen ■ Teilbündel von einer seitlichen Spurversetzung nicht beeinflußt, wobei sich dann TR = s. - s,, TR = t - t, oder TR = (s_c - s_d) + (t_c - t_d), AF = s_& - s_b,

AF = t - t, oder AF = (s - s, ) + (t - t, ) und a id a Jd ο. 3d

SI = s + s, + t + t, ergeben,
c d c d

3U2125

Aus der obigen Erläuterung geht hervor, daß aufgrund des Erfindungskonzepts Schwierigkeiten bei der Wahl der Breite des Detektor-Dunkelspalts und der genauen Einstellung der Lichtdetektoranordnung bei herkömmlichen Vorrichtungen wie in Fig. 1 sowie auch bei der genauen Einstellung des Abschirmelements bei herkömmlichen Vorrichtungen wie in Fig. 5 vermieden werden können, wobei zugleich aufgrund des Umstands, daß das Bild des zur Brennpunkterfassung herangezogenen Strahlenbündels auf der Oberfläche der Detektoreinrichtung entsprechend der Änderung der Fokuslage verdreht ist, die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise mit herkömmlichen Korrektureinrichtungen zur Korrektur der Brennpunktiage kompatibel ist.

Leerseite

Claims

Ansprüche

das im Strahlengang des vom Objekt reflektierten oder von ihm durchgelassenen Strahlenbündels angeordnet ist,

(a) einer ersten optischen Einrichtung (19) mit einer mindestens unidirektionalen Linsenwirkung, die das reflektierte oder durchgelassene Strahlenbündel kondensiert und Brennpunktbilder des Strahlenbündels an zwei örtlich voneinander entfernten Brennpunkten (P₁, P~) erzeugt ,

und

(b) einer zweiten optischen Einrichtung (20), die die Hälfte des Strahlenbündels von der ersten optischen Einrichtung (19) durch Aufspaltung

81-A5827-O2-SF-Bk

des Strahlenbündel längs einer in vorgegebener Weise orientierten Achse ausblendet,

sowie

(B) eine Lichtdetektoreinrichtung (21), die die Drehung des durch das zweite optische System (A) erzeugten Bilds des Strahlenbündels erfaßt, die der Brennpunktlage des ersten optischen Systems zugeordnet ist (Fig. 8).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einrichtung (20) an einer Stelle zwischen den beiden Brennpunkten (P₁, P₂) vorgesehen ist, an der das Strahlenbündel kreisförmigen Querschnitt besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einrichtung (20) so angeordnet ist, daß die in vorgegebener Weise orientierte Achse im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse zwischen den beiden Brennpunkten (P₁, P₀) liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einrichtung (20) so angeordnet ist, daß die in vorgegebener Weise orientierte Achse von der Wirkungsachse (19') der unidirektionalen Linsenwirkung der ersten optischen Einrichtung (19) und der zu ihr senkrecht stehenden Achse abweicht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einrichtung (20) so angeordnet ist, daß die in vorgegebener Weise orientierte Achse unter

'··· ·"■-" *·· - 31A2125

einem Winkel von etwa 45° zur Wirkungsachse (19') der unidirektionalen Linse der ersten optischen Einrichtung (19) liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein optisches Abschirmelement (20), das die andere Hälfte des Strahlenbündels ausblendet, als zweite optische Einrichtung.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Strahlteilungselement (25; 27; 28), das das Strahlenbündel in zwei Hälften aufteilt, als zweite optische Einrichtung.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Lichtdetektoreinrichtung (B) mit

- mindestens zwei in Ausbreitungsrxchtung des Lichts hinter den beiden Brennpunkten (P₁, P₂) angeordneten Lichtdetektoren (21a, 21b; 61, 62), die im wesent lichen symmetrisch zu einem Dunkelspalt (22) angeordnet sind, der im wesentlichen in der gleichen Rich tung wie die in vorgegebener Weise orientierte Achse der zweiten optischen Einrichtung (20) liegt,

und

- einer Einrichtung, die ein der Differenz der Ausgangs signale der beiden Lichtdetektoren (21a, 21b; 61, 62) entsprechendes Signal (AF) erzeugt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der beiden Lichtdetektoren (21a, 21b;

daß
61, 62),/das vom zweiten optischen System (A) erzeugte Bild des Strahlenbüridels von ihnen bei gleicher Lichtmenge empfangen wird, wenn sich der Brennpunkt des ersten optischen Systems in der erwünschten Brennpunktlage befindet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einrichtung (20) an einer Stelle zwischen den beiden Brennpunkten (P<, Po^' ^an ^^er ^^as Strahlenbündel kreisförmigen- Querschnitt besitzt, derart vorgesehen ist, daß die in vorgegebener Weise orientierte Achse unter einem Winkel von etwa 45° zur Wirkungsachse der unidirektionalen Linse der ersten optischen Einrichtung (19) liegt

und der Dunkelspalt (22) mit einer Achse zusammenfällt, die so gedreht ist, daß sie von der in vorgegebener Weise orientierten Achse der zweiten optischen Einrichtung (20) zu der größeren Achse einer imaginären Ellipse hin um einen Winkel θ = 45° - arctan (Y/X) abweicht, wobei X der größeren Achse und Y der kleineren Achse der imaginären Ellipse entsprechen und die imaginäre Ellipse dem Bild des Strahlenbündels entspricht, das auf der Oberfläche der Lichtdetektoren (21a, 21b) entsteht, wenn die zweite optische Einrichtung entfernt ist.
11.Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtdetektoren derart angeordnet sind, daß eine Umfangsseite eines Lichtdetektors mit der des anderen Lichtdetektors fluchtet und der Dunkel-

-' -'"^a '"\'^ζ· 3U2125-

spalt die Drehachse des vom zweiten optischen System (A) erzeugten Bilds des Strahlenbündels auf einer Geraden schneidet, die diese Umfangsseiten enthält, und die beiden Lichtdetektoren das vom zweiten optischen System (A) erzeugte Bild des Strahlenbündels nicht empfangen, wenn sich der Brennpunkt des ersten optischen Systems in der erwünschten Lage befindet.
12. Bildplatten-Aufnahme- und-Wiedergabevorrichtung mit
einer Lichtquelle (50),

einem rotierenden Aufzeichnungsmedium (54) mit einer Vielzahl von längs der Drehrichtung angeordneten Spuren (30; 55) ,

einem ersten optischen System (52, 53) zur Ausleuchtung einer vorgegebenen Spur (30; 55) auf dem Aufzeichnungsmedium (54) durch ein Strahlenbündel von der Lichtquelle (50), das eine Fokussierungseinrichtung umfaßt,

einer Detektoreinrichtung
und

einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs des ersten optischen Systems über den Ausgang der Detektoreinrichtung,

gekennzeichnet durch

eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

wobei die Wirkungsachse (19') der unidirektionalen Linse der ersten optischen Einrichtung (19) unter einem Winkel von 45° zur Spur (30; 55) ausgerichtet ist

und

die Steuereinrichtung eine erste Einrichtung aufweist, die ein der Differenz der Ausgangssignale der beiden Lichtdetektoren (61, 62) entsprechendes Ausgangssignal (AF) erzeugt, das den Betrieb der Fokussierungseinrichtung steuert.
13. Bildplatten-Aufnahme- und-Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite optische Einrichtung so angeordnet ist, daß die in vorgegebener Weise orientierte Achse senkrecht zur Richtung der Spurmittelachse (31) liegt.
14. Bildplatten-Aufnahme- und-Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die beiden Lichtdetektoren so angeordnet sind, daß das vom zweiten optischen System erzeugte Bild des Strahlenbündels von ihnen bei gleicher Lichtmenge empfangen wird, wenn sich der Brennpunkt des ersten optischen Systems auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (54) befindet.
15. Bildplatten-Aufnahme- und-Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Detektoreinrichtung aufweist:

eine erste Detektoreinrichtung mit vier Lichtdetek— toren, die durch zwei Dunkelspalte voneinander getrennt sind, wobei der erste Dunkelspalt mit einer Achse zusammenfällt, die so gedreht ist, daß sie von

der in vorgegebener Weise orientierten Achse der zweiten optischen Einrichtung zu der größeren Achse einer imaginären Ellipse hin um einen Winkel θ ■= 45° - arctan (Y/X) abweicht, wobei X der größeren Achse und Y der kleineren Achse der imaginären Ellipse entsprechen und die imaginäre Ellipse dem Bild des Strahlenbündels entspricht, das auf der Oberfläche der Lichtdetektoren (21a, 21b) entsteht, wenn die zweite optische Einrichtung entfernt ist,

und der zweite Dunkelspalt mit einer Achse zusammenfällt, die so gedreht ist, daß sie von der Spurrichtung zur größeren Achse der imaginären Ellipse hin um den Winkel θ abweicht,

eine zweite Detektoreinrichtung, die ein anderes, von der zweiten optischen Einrichtung (20) abgeteiltes Strahlenbündel empfängt,

die erste Einrichtung der Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie ein der Differenz der Ausgangssignale der beiden auf einer Seite des zweiten Dunkelspalts angeordneten Lichtdetektoren der ersten Detektoreinrichtung entsprechendes Ausgangssignal liefert,

die Steuereinrichtung eine zweite Einrichtung aufweist, die ein der Differenz der Ausgangssignale der zweiten Detektoreinrichtung und der Summe der Ausgangssignale der übrigen beiden, auf der anderen Seite des Dunkelspalts angeordneten Lichtdetektoren der ersten Detektoreinrichtung entsprechendes Ausgangssignal erzeugt

. .. a.U2125

- das erste optische System ferner eine Tracking-Einrichtung aufweist, die seitliche Abweichungen des auf die Spur gerichteten Strahlenbündels von der Spur erfaßt und korrigiert und vom Ausgangssignal der zweiten Einrichtung gesteuert ist.
16. Bildplatten-Aufnahme- und -Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die zweite optische Einrichtung an einer Stelle zwischen den beiden Brennpunkten, an der das Strahlenbündel kreisförmigen Querschnitt besitzt, derart vorgesehen ist, daß die in vorgegebener Weise orientierte Achse parallel zur Spurrichtung liegt,

- die Detektoreinrichtung vier Lichtdetektoren aufweist, die durch zwei Dunkelspalte voneinander getrennt sind, wobei der erste Dunkelspalt mit einer Achse zusammenfällt, die so gedreht ist, daß sie von der Achse senkrecht zur Spurrichtung zur größeren Achse einer imaginären Ellipse hin um einen Winkel θ = 45° - arctan (Y/X) abweicht, wobei X der größeren Achse und Y der kleineren Achse der imaginären Ellipse entsprechen und die imaginäre Ellipse dem Bild des Strahlenbündels entspricht, das auf der Oberfläche der Lichtdetektoren (21a, 21b) entsteht, wenn die zweite optische Einrichtung (20) entfernt ist,

und der zweite Dunkelspalt mit einer Achse zusammenfällt, die so gedreht ist, daß sie von der Spurrichtung zur größeren Achse der imaginären Ellipse hin um den Winkel θ abweicht,

3U2125

9 -

- die erste Einrichtung der Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie ein der Differenz der Ausgangssignale der beiden auf einer Seite des ersten Dunkelspalts angeordneten Lichtdetektoren entsprechendes Ausgangssignal liefert,

- die Steuereinrichtung eine zweite Einrichtung aufweist, die ein der Differenz der Ausgangssignale der übrigen beiden, auf der anderen Seite des Dunkelspalts angeordneten Lichtdetektoren entsprechendes Ausgangssignal erzeugt

und

- das erste optische System ferner eine Tracking-

Einrichtung aufweist, die seitliche Abweichungen des auf die Spur gerichteten Strahlenbündels von der Spur erfaßt und korrigiert und vom Ausgangssignal der zweiten Einrichtung gesteuert ist.
17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 11 zur automatischen Fokussierung und/oder zur Tracking-Steuerung bei Bildplattenaufnahme- und/oder -Wiedergabevorrichtungen.