NL8602596A

NL8602596A - Focusdetectie-inrichting.

Info

Publication number: NL8602596A
Application number: NL8602596A
Authority: NL
Original assignee: Canon Denshi Kk
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1987-05-18
Also published as: FR2588671A1; DE3635143C2; US4778984A; FR2588671B1; GB8624665D0; DE3635143A1; GB2183957B; GB2183957A

Description

V.0. 8419

Focusdetectie-inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een focusdetectie-inrichting en meer in het bijzonder op een focusdetectie-inrichting, welke geschikt is voor een optische inf ormatieregistratie/weergeef inrichting, welke verschillende gegevens op een registratiemedium bijvoorbeeld een optische 5 schijf registreert en daaruit weergeeft.

Bij een typerende focusdetectie-inrichting van dit type wordt gebruik gemaakt van de zogenaamde astigmatisms methode, welke is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4,358,200. Fig. 1 toont een voorbeeld hiervan. Een lichtbundel 42, die door een lichtbron 41 bij-10 voorbeeld een halfgeleiderlaser wordt geëmitteerd, wordt door een eerste oppervlak 47 van een wigvormige plaat 43 gereflecteerd en vormt in een informatiespoor 46 van een optische schijf 45 via een objectieflens 44 een vlek. Een teruggaande lichtbundel 49, gereflecteerd door de optische schijf 45 treft de wigvormige plaat 43 weer via de objectief lens 44 en wordt 15 door een tweede oppervlak 48 daarvan gereflecteerd om uit het eerste oppervlak 47 uit te treden. Daarna wordt de bundel 49 door een foto-af-tastinrichting 50 gedetecteerd. De teruggaande lichtbuiidel 49 veroorzaakt een astigmatisme wanneer de bundel de wigvormige plaat 43 doorloopt en de vorm van de bundelvlek op de foto-aftastinrichting 50 verandert over-20 eenkomstig de focusseringstoestand op de optische schijf 45. Wanneer deze verandering in vorm van de bundelvlek door vier gesplitste ontvang-vlakken van de foto-aftastinrichting 50 wordt gedetecteerd, kan een foto-detectie worden uitgevoerd. Bij de bovenbeschreven conventionele inrichting moeten echter aangezien de lichtbron en de foto-aftastinrichting 25 aan dezelfde zijde ten opzichte van de wigvormige plaat zijn opgesteld, deze over een bepaalde afstand van elkaar worden gescheiden in de richting van de optische as van de objectieflens (dat wil zeggen in een richting loodrecht op het oppervlak optische schijf) opdat zij kunnen werken zonder elkaar te storen, hetgeen leidt tot een dikke inrichting.

30 Bij de conventionele inrichting veroorzaakt de wigvormige plaat 43 een coma naast het astigmatisme en kan de vlek op de foto-aftastinrichting 50 geen nauwkeurige cirkelvorm of elliptische vorm hebben doch wordt deze vervormd als aangegeven in fig. 2A, 2B en 2C. Er wordt op gewezen, dat fig. 2A een juist-in-focustoestand toont en de figuren 2B 35 en 2 C respectievelijk voor-focus en na-focustoestanden tonen. De ge- & £ iï * 5 λ 4 O «/ jS, ta/ C "* ^ 4 -2- deformeerde vlek beïnvloedt de focusdetectie op een schadelijke wijze.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een eenvoudige, dunne focusdetectieInrichting,die de bovenstaande bezwaren van de conventionele inrichting niet vertoont.

5 Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een fo- cusdetectielnrichting, welke met een eenvoudige constructie een nauwkeurige focusdetectie kan uitvoeren.

Om het bovenstaande te bereiken wordt voorzien in een focusde-tectieïnrichting, voorzien van een lichtbron, focusseerorganen om een 10 lichtbundel, welke uit een lichtbron wordt geëmitteerd,op een object te focusseren, een prisma om de lichtbundel uit de lichtbron door het oppervlak daarvan te reflecteren teneinde de gereflecteerde lichtbundel naar de focusseringsorganen te geleiden en het mogelijk te maken, dat het teruggaande licht van het object dit passeert voor het veroorzaken 15 van een astigmatisme, en detectieorganen om de focusseringstoestand van de lichtbundel bij het object te detecteren uit het astigmatisme van het teruggaande licht, waarbij de detectieorganen zijn opgesteld op een plaats tegenover de lichtbron, waarbij het prisma zich daartussen bevindt, en het teruggaande licht uit een oppervlak daarvan uittreedt, dat verschilt 20 van het invalsvlak, teneinde naar de detectieorganen te worden geleid.

Volgens een ander aspect van de uitvinding zijn optische organen voor het corrigeren van een aberratie welke verschilt van het astigmatisme, veroorzaakt door het prisma, tussen het prisma en de detectieorganen opgesteld, waardoor een nauwkeurige focusdetectie mogelijk wordt gemaakt. 25 De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder ver wijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 schematisch een constructie van een conventionele focus-detectielnrichting; fig. 2A tot 2C schema's, welke de vlektoestanden op een foto-30 aftastinrichting van de conventionele focusdetectieïnrichting tonen; fig. 3 schematisch een constructie van een focusdetectieïnrichting overeenkomstig een’ eerste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 4 schematisch een lichtopvangvlak van een fotoaftastinrich-ting volgens de eerste uitvoeringsvorm en verandering in vorm van een 35 ontvangen bundelvlek; fig. 5 een schema ter toelichting van het principe volgens het- $*50 9 5 0 £ W «/ Ü/ <£/ I, -3- ί * welk een astigmatisme door een prisma wordt veroorzaakt; fig. 6 een schema ter toelichting van het gedrag van de lichtbundel, welke een prisma bij de eerste uitvoeringsvorm treft? fig. 7 een grafische voorstelling, welke reflectiviteit/transmit-5 tantiekarakteristieken voor gepolariseerd licht van een lichtinvalsvlak van het prisma bij de .eerste uitvoeringsvorm toont; fig. 8 schematisch de constructie van een tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 9 grafische voorstelling, welke transmittantie karakteris-10 tieken voor gepolariseerd licht van een lichtinvalsvlak van een prisma overeenkomstig de tweede uitvoeringsvorm toont; fig. 10 schematisch de constructie van een derde uitvoeringsvorm; fig. 11 een schema van het gedrag van de lichtbundel, welke een prisma bij de derde uitvoeringsvorm treft; 15 fig. 12 en 13 schematisch de constructies van vierde en vijfde uitvoeringsvormen volgens de uitvinding; fig. 14 een schema ter toelichting van het ontstaan van een coma door het prisma; en fig. 15, 16 en 17 respectievelijk schematisch de constructies van 2Q zesde, zevende en achtste uitvoeringsvormen volgens de uitvinding.

Thans zal een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding onder verwijzing naar de bijgaande tekening worden beschreven.

Fig. 3 toont schematisch een eerste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Een lichtbundel 2 die door een lichtbron 1 bijvoorbeeld een 25 halfgeleiderlaser wordt geëmitteerd, wordt door een eerste oppervlak 3a van een prisma 3 gedeeltelijk gereflecteerd en vormt via een collimator-lens 4 en een objectieflens 5 een vlek op een informatieregistratiedra-ger 6. Een teruggaanse lichtbundel 10, welke door de informatieregistra-tiedrager 6 wórdt gereflecteerd, doorloopt weer de objectieflens 5 en de 30 collimatorlens 4 en wordt geconvergeerd licht, en treft gedeeltelijk het eerste oppervlak 3a van het prisma 3. De lichtbundel 10 wordt dan door een binnenste reflecterend filmoppervlak, dat op een tweede oppervlak 3b is gevormd, gereflecteerd en treedt uit een. derde oppervlak 3c van het prisma 3, dat reflectiebelemmerend is behandeld ten opzichte van de 35 golflengte van het te gebruiken licht, uit. Het licht, dat uit het oppervlak 3c uittreedt, wordt gedetecteerd door een fotoaftastinrichting 7, 8602588 V -ί -4- welke op een plaats tegenover de lichtbron 1 is opgesteld, waarbij zich daartussen het prisma 3 bevindt.

De teruggaande lichtbundel 10 veroorzaakt een astigmatisme wanneer de bundel het prisma 3 doorloopt en de fotoaftastinrichting 7 is op een 5 geschikte plaats tussen een tangentieel convergentiepunt 8 en een saggitaal convergentiepunt 9 van de lichtbundel 10 opgesteld. Wanneer wordt aangenomen, dat de longidutinale versterking van het optisch stelsel wordt gegeven door Y en een verandering in afstand tussen de infor-matieregistratiedrager 6 en de objectieflens 5 wordt gegeven door δ 10 ( 8 - 0 in de juist-in-focustoestand), worden de convergentiepunten 8 en 9 met slechts ongeveer 2 δ/ Y bewogen en bij deze beweging verandert de vorm van de vlek van de lichtbundel op de fotoaftastinrichting 7. Het lichtopvangvlak van de fotoaftastinrichting 7 is door twee loodrecht op elkaar staande lijnen in lichtopvangsecties 11, 12, 13 en 14 gesplitst, 15 als aangegeven in fig. 4, en kan de focusseringstoestand van de lichtbundel 2 naar de informatieregistratiedrager 6 uit de verandering in de vorm van de vlek detecteren. Zo heeft bijvoorbeeld bij de juist-in-focus-toestand ( δ= 0) de vlek een in hoofdzaak circulaire vorm, als aangegeven bij 15, en zijn de hoeveelheden licht, welke de respectieve lichtopvang-20 secties treffen in hoofdzaak aan elkaar gelijk. In tegenstelling hiermee heeft wanneer de objectieflens 5 te ver van de informatieregistratiedrager 6 is gelegen ( 8 is positief) en een zogenaamde voorfocustoestand veroorzaakt, de vlek een vorm, als aangegeven bij 16, zodat de hoeveelheid licht, welke de lichtopvangsecties 11 en 13 treft, vergeleken met 25 die welke de lichtopvangsecties 12 en 14 treft, relatief is vergroot.

Wanneer de objectieflens 5 zich te dicht bij de informatieregistratiedrager 6 bevindt ( δ = negatief) en een zogenaamde postfocustoestand veroorzaakt, heeft de vlek een vorm, als aangegeven bij 17, zodat de hoeveelheid licht, welke de lichtopvangsecties 12 en 14 treft, verge-30 leken bij die, welke de lichtopvangsecties 11 en 13 treft, relatief is vergroot. Derhalve kan uit het verschil tussen het somsignaal van de lichtopvangsecties 11 en 13 en het somsignaal van de lichtopvangsecties 12 en 14 een focusfoutsignaal (een zogenaamde S-kromme) worden verkregen.

In een optische informatieregistratie/weergeefinrichting wordt de objec-35 tieflens 5 op basis van het focusfoutsignaal langs de optische as van de lens bewogen, waardoor derhalve een focusseringsregeling plaats 8602596 * t ____ * * -5- vindt.

Fig. 5 is een uitbeelding ter toelichting van het principe volgens hetwelk een astigmatisme door het prisma wordt veroorzaakt. Er zal een geval worden beschouwd waarbij een kleine lichtbundel, die uit een punt 0 5 wordt geëmitteerd, in punten P en Q van het prismaoppervlak in fig. 5 wordt gebroken. Indien (virtuele) convergentiepunten van tangentiale en saggitale lichtbundels, gebroken in het punt Q, worden aangegeven, door Q'ra en Q*s, ÖP = Pl en PQ = d,' kan het astigmatisme Δρ· worden uitgedrukt door de onderstaande vergelijking (1):

Aol d , cosa i2' \ ü i n cos8 *1 . ?os3 ^2' )__m 10 Δρ -.(3-- cos2 i2 ) B 1 (3-- cos3 ii' cos3 i2 waarbij n' de brekingsindex van het prisma is, i^ en ij_» een invalshoek en een brekingshoek in het punt P zijn en en , een invalshoek en een brekingshoek in het punt Q zijn· De focusdetectiegevoeligheid bij de bovenbeschreven inrichting kan worden bepaald door de relatie (1) en 15 de versterking van het optische stelsel.

Fig. 6 toont schematisch het gedrag van de lichtbundel, welke het prisma 3 treft, dat bij de eerste uitvoeringsvorm wordt tcegepast. Licht dat uit een punt 0 wordt geëmitteerd, plant zich via de punten P, R. Q en S voort. In dit geval is een hoek 9, gevormd door een vlak T, dat in hoofd-20 zaak evenwijdig is aan een optische as, welke het informatieregistratie-drageroppervlak treft, en de lichtbundel, wat het ontwerp van het optische stelsel betreft van belang. Wanneer deze hoek zodanig wordt ingesteld, dat deze in hoofdzaak gelijk is aan 0°, kan de constructie van de inrichting en de vervaardiging van de respectieve mechanische onderdelen 25 worden vereenvoudigd. Ofschoon een gedetailleerde methode voor het afleiden van de relatie wordt weggelaten, kan Θ worden uitgedrukt door respectieve waarden, welke in fig. 6 zijn weergegeven, en wel als volgt: Θ = i3 + 02-----------------------------—---------(2) waarbij i^, verband houdt met de brekingsindex n' van het prisma, de 30 invalshoek i1 in het punt P en de hoeken il en él van het prisma op basis van de wet van Snellius, en gemakkelijk kan worden berekend.

Zoals boven beschreven kan met deze ontwerpmethode een compacte, dunne focusdetectieinrichtirig goedkoop worden vervaardigd.

De helderheid van een beeld, dat aan het oppervlak van de foto- 8302536

* V

-6- aftastinrichting door het prisma bij de eerste uitvoeringsvorm wordt gevormd, zal hierna worden beschreven. Bij de bovenbeschreven uitvoeringsvorm vallen lichtbundels, die door het prisma worden gedivergeerd of geconvergeerd, in op het oppervlak van de fotoaftastinrichting. Wanneer de 5 divergentie- en convergentiehoeken groot zijn, zullen de verschillen tussen de transmittantie en de reflectiviteit van een lineair gepolariseerde lichtcomponent ten opzichte van de respectieve oppervlakken van het prisma groot worden,(dat wil zeggen een hoekkarakteristiek hebben). Wanneer derhalve het polarisatievlak van de lichtbundel uit de lichtbron 10 onder een hoek van ongeveer 45° helt ten opzichte van het tangentiaal oppervlak, zodat de gepolariseerde lichtcomponenten S en P in evenwicht zijn ten opzichte van het invalsvlak van de lichtbundel, kan een gemiddelde transmittantie en reflectiviteit van de gepolariseerde S- en P-lichtcomponenten in hoofdzaak constant worden gehouden ten opzichte van 15 een verandering in invalshoek van de lichtbundel. Deze uitvoeringsvorm gal later worden toegelicht,

Fig. 7 toont polarisatiekarakteristieken van het eerste oppervlak 3a van het bij de eerste uitvoeringsvorm gebruikte prisma (een oppervlak voor het reflecteren van een lichtbundel uit de lichtbron -en 20 het richten hiervan naar de collimatorlens 4). In fig. 7 geven drie stippellijnen boven een gemiddelde transmittantie TA transmittanties van gepolariseerd licht P aan en geven drie getrokken lijnen daaronder die van S-gepolariseerd licht aan. Drie stippellijnen onder een gemiddelde reflectiviteit RA geven de reflectiviteiten van P-gepolariseerd licht aan 25 en drie getrokken lijnen daarboven geven die van S-gepolariseerd licht aan.

Meer in het bijzonder geven twee stellen krommen, aangegeven door 21a tot 21d, 22a tot 22d respectievelijk 23a tot 23d de transmittanties en de reflectiviteiten van de P- en S-gepolariseerde lichtcomponenten 30 aan wanneer de invalshoeken met het eerste oppervlak van het prisma respectievelijk worden ingesteld op 35°, 45°, en 55°. Zoals uit fig. 7 blijkt, verschillen wanneer slechts de P- of S-gepolariseerde lichtcomponent ten opzichte van het eerste oppervlak wordt gebruikt, de transmittantie en reflectiviteit ten gevolge van hun hoekkarakteristieken. Wan-35 neer derhalve de lichtbundel, welke door het eerste oppervlak wordt gere- | 8602596 * « -7- flecteerd, in beschouwing wordt genomen, verschilt de helderheid daarvan boven en onder een saggitaal vlak van de lichtbundel overeenkomstig de invalshoek. Aangezien dit verschijnsel bij de respectieve oppervlakken van het prisma optreedt ontstaat een ongewenst gradatiepatroon aan het 5 oppervlak van de aftastinrichting, waardoor de focusdetectie op een schadelijke wijze wordt beïnvloed. In verband hiermee kunnen wanneer het polarisatievlak van de lichtbundel uit de lichtbron over een hoek van ongeveer 45° ten opzichte Van het saggitale vlak helt, de S- en P-gepolariseerde lichtcomponenten in hoofdzaak in evenwicht met elkaar 10 worden gebracht en kunnen de hoekkarakteristieken worden geëlimineerd, als aangegeven door TA en RA, waardoor derhalve een goed focusfoutsig-naal wordt verkregen.

Wanneer op het reflectie- of transmissieoppervlak bij de bovenbeschreven uitvoeringsvorm een optische dunne film wordt gevormd kunnen 15 veranderingen in transmittantie en reflectiviteit ten opzichte van een verandering in de invalshoek van de lichtbundel natuurlijk worden gereduceerd.

Thans zal hierna de verhouding van de teruggaande hoeveelheid licht ten opzichte van een lichtbron worden toegelicht. De verhouding 20 van de hoeveelheid licht, welke naar de lichtbron terugkeert via de collimatorlens, de objectieflens en de informatiedrager zal worden beschouwd indien de brekingsindex van het eerste oppervlak van het bij de bovenbeschreven uitvoeringsvorm aanwezige prisma wordt gegeven door R.

Indien de hoeveelheid licht, welke uit de lichtbron wordt geëmitteerd, 25 wordt aangegeven door 100 en de transmittantie van optische elementen, welke verschillen van het eerste oppervlak van het prisma, langs een optische as, welke zich vanuit de lichtbron via de informatiedrager uitstrekt en daarna terugkeert, wordt gegeven door T, kan de verhouding tussen de hoeveelheid teruggaand licht tot de lichtbron worden uitgedrukt 30 door 100.T.R2 (%). Wanneer als lichtbron een halfgeleiderlaser (LD) wordt gebruikt, is tussen de hoeveelheid teruggaand licht en een LD-ruiscompo-nent een corrolatie aanwezig. Wanneer de brekingsindex R van het eerste oppervlak 3a van het prisma met de verhouding van hoeveelheid teruggaand licht 100.T.R2 (%) op de juiste wijze wordt ingesteld, verandert 35 de verhouding van de hoeveelheid teruggaand licht tot de LD, waardoor de LD-ruiscomponent wordt gereduceerd.

3602536

·> I

-8-

Pig. 8 toont schematisch een tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Dezelfde onderdelen als in fig. 3 zijn van dezelfde verwij-zigingen in fig. 8 voorzien, en een gedetailleerde omschrijving daarvan wordt weggelaten. Bij deze uitvoeringsvorm is een 1/4 golflengteplaat 5 (welke hierna zal worden betiteld als een λ/4-plaat) 30 opgesteld tussen een collimatorlens 4 en een objectieflens 5, en is op een eerste oppervlak 3a van een prisma 3 een optisch dunne film met polarisatie-eigen-schappen gevormd. Het eerste oppervlak 3a vertoont de polarisatiekarak-teristieken aangegeven in fig. 9. Meer in het bijzonder vertoont het 10 eerste oppervlak 3a een transmittantie van bijna 100% als aangegeven bij TP ten opzichte van P-gepolariseerd licht en bijna 100% van S-gepolari-seerd licht wordt zonder een overdracht door dit oppervlak gereflecteerd. TA geeft een gemiddelde transmittantie aan.

Verwijzende naar fig. 8 wordt indien een lichtbundel 2 uit een 15 lichtbron 1 wordt ingesteld in S-gepolariseerd licht, de lichtbundel 2 voor het grootste gedeelte gereflecteerd door het oppervlak 3a, door de λ/4-plaat 30 omgezet in recht circulair gepolariseerd licht, en treft daarna een informatieregistratiedrager 6. Teruggaand licht, dat door de drager 6 wordt gereflecteerd, is in linkse zin circulair gepolariseerd 20 licht en passeert weer de λ/4-plaat 30 en wordt P-gepolariseerd licht. Daarna wordt het licht voor het grootste gedeelte via het eerste oppervlak 3a van het prisma doorgelaten en daarna naar de fotoaftastinrichting 7 geleid. Bij de bovenbeschreven constructie van deze uitvoeringsvorm kan het teruggaande licht naar de lichtbron 1 worden geelimineerd 25 voor het vormen van een isolator, en kan de hoeveelheid licht, welke de fotoaftastinrichting 7 treft worden vergroot om het energierendement te verbeteren.

Wanneer het ruisniveau kan worden gereduceerd door een bepaalde hoeveelheid teruggaand licht naar de lichtbron te geleiden, zoals boven 30 is beschreven, kan de kristallografische asrichting van de λ/4-plaat 30 op een geschikte wijze worden geroteerd om de hoeveelheid teruggaand licht in te stellen.

Fig. 10 toont schematisch een derde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. De constructie van deze uitvoeringsvorm is in hoofdzaak de-35 zelfde als die van de eerste uitvoeringsvorm, behalve, dat het in fig. 3 j 8602596 -9- * * afgebeelde prisma 3 is vervangen door een prisma 33 met een andere vorm. Dezelfde verwijzigingen in fig. 10 geven dezelfde onderdelen als in fig. 3 aan en een gedetailleerde omschrijving daarvan zal worden weggelaten.

5 Een teruggaande lichtbundel 10, welke een eerste oppervlak 33a van het prisma 33 treft, wordt door een op een tweede oppervlak 33b gevormde reflectiefilm gereflecteerd, door het eerste oppervlak 33a totaal gereflecteerd, en treedt dan uit een derde oppervlak 33c uit om naar een fotoaftastinrichting 7 te worden geleid. Bij deze uitvoerings- 10. vorm kan wanneer een teruggaande lichtbundel door de binnenoppervlakken van het prisma tweemaal wordt gereflecteerd, de optische weglengte binnen het prisma worden vergroot en kan de afstand tussen het prisma en de fotoaftastinrichting worden verkleind vergeleken met die van de eerste uitvoeringsvorm, waardoor een meer compacte inrichting wordt verkregen.

15 Bij deze uitvoeringsvorm kan aangezien de lichtbundel welke uit de lichtbron wordt geëmitteerd, zodanig kan worden ingesteld, dat deze in hoofdzaak evenwijdig is aan de bundel welke uit het prisma uittreedt, de optische instelling worden vereenvoudigd en dit is tevens gunstig voor het verschaffen van een dunne inrichting.

20 Fig. 11 toont schematisch het gedrag van een lichtbundel, welke het prisma 33, dat bij de derde uitvoeringsvorm wordt gebruikt, treft.

In dit geval kan een vlak waarin een invalspunt P ligt in hoofdzaak evenwijdig zijn aan het vlak, waarin een beeld Q' bij een uittreepunt Q ligt. Wanneer de beide vlakken op deze wijze worden bepaald, kan hetzelfde 25 effect als dat van vlakke evenwijdige platen worden verkregen door een enkel element namelijk een prisma,enkanhet aantal onderdelen in het optische stelsel worden gereduceerd. Onder de bovenbeschreven omstandigheden wordt aangezien i^= , en in fig. 11, de rechterzijde van de vergelijking (1) gelijk aan nul, en indien de afstand tussen de platte 30 parallelle vlakken wordt aangegeven met dg, kan het astigmatisme worden uitgedrukt door de volgende vergelijking (3): - (1 - *2' ) n'cos i^, cos2 i^ = _i2__ u - cos2 )-------------(3) „,· cos2 i,, n cos 1* 8602596 1 * -10-

Deze vergelijking stelt het astigmatisme voor dat veroorzaakt wordt door de platte parallelle platen.

Bij de derde uitvoeringsvorm kan de focusdetectie volgens hetzelfde principe als bij de eerste uitvoeringsvorm plaatsvinden. De instel-5 ling van de polarisatierichting welke is beschreven onder verwijzing naar fig. 7, kan ook bij deze uitvoeringsvorm worden uitgevoerd.

Fig. 12 toont een vierde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, : waarbij aan de in fig. 10 afgebeelde inrichting een λ /4-plaat 30 is λ/ toegevoegd. Met dezelfde verwijzingeninfig. 12 zijn dezelfde onderdelen 10 als in fig. 10 aangegeven, en een gedetailleerde omschrijving daarvan zal worden weggelaten.

Op een eerste oppervlak 33a van het prisma 33 is een optische dunne film,welke polarisatie-eigenschappen volgens fig. 9 vertoont, gevormd. Aangezien door middel van het eerste oppervlak 33a een isolatie-15 functie wordt verkregen en de λ/4-plaat 30 dezelfde is als die bij de tweede uitvoeringsvorm, wordt een beschrijving daarvan weggelaten. Bij deze uitvoeringsvorm kan de focusdetectie op dezelfde wijze plaatsvinden als bij de bovenbeschreven uitvoeringsvormen.

Thans zal een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding worden be-20 schreven, waarin optische organen voor het corrigeren van een aberratie, welke verschilt van het astigmatisme, dat door prisma wordt veroorzaakt, tussen het prisma en de detectieorganen zijn opgesteld.

Fig. 13 toont schematisch een vijfde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Dezelfde onderdelen als in fig. 3 zijn van dezelfde verwij-25 zigingen in fig. 13 voorzien en een gedetailleerde omschrijving daarvan zal worden weggelaten. Het verschil tussen de vijfde en de eerste uitvoeringsvorm is, dat tussen het prisma 3 en de fotoaftastinrichting 7 een concave lens 55 is opgesteld. De functie van de concave lens 55 zal hierna worden toegelicht.

30 De concave lens 55 is zodanig opgesteld, dat de optische as daar van ten opzichte van die van de teruggaande lichtbundel 10 is gescheiden over een voorafbepaalde afstand, waardoor in de teruggaande lichtbundel 10 coma optreedt. Zoals is toegelicht bij de omschrijving van de stand der techniek, bezit een lichtbundel uit het prisma 3 coma naast het 35 astigmatisme. Bij deze uitvoeringsvorm wordt coma, veroorzaakt door het prisma, opgeheven door de coma, welke wordt veroorzaakt door de concave 86 0.2 5 9 6 ·

f V

-11- lens 55, waardoor de van het astigmatisme verschillende aberratie wprdt gecorrigeerd. Bij deze constructie kan de vlek op de fotoaftastinrichting 7 bij deze uitvoeringsvorm een cirkelvormige of elliptische vorm hebben, als aangegeven in fig. 4, en kan uit de fotoaftastinrichting een nauw-5 keurig fotodetectiesignaal worden verkregen.

Een aberratie, welke wordt veroorzaakt door een lens, zal hierna meer gedetailleerd worden beschreven. Bij een willekeurig optisch stelsel, kunnen aberratiecomponenten 4ï en Δ Z , wanneer een willekeurig blok in het optische stelsel over E in de richting van de Y-as (een 10 richting loodrecht op de optische as indien deze wordt gegeven door de X-as) wordt bewogen, in een X-Y-Z-stelsel als volgt worden uitgedrukt.

8302598 -12- t’ * «β fcw tk N ·<

II H

I I I 1,1 I I

po po po po po po ro PW 0W Q_ ÖWöCtJ P Q _ PT, N> PT, PT, PT , M PT, »® PT, PT, l—' <“» —^ <“*» « i—* Λ Λ ^ Λ> —1 L ^

< < ^ fck. Μ W

w+ra a •'-' a M ^ X ** “ , < + — X*fl* - w w <-v - * w ►· * *—(0 a «

M S—* * £ · ' M Q

— u M + ^ I + X "· + w μ — ea» po ^popthm β b w μ u ^ ca a £ *> o W -Θ- M — V W Λ W n « m b μ Z B eqwa N 2 u — 0— ·-.«. m w ►- ·θ-

B OB'-β S£ fo ·— <i ·— C

θ- M PO M ^ ^ M ffl M + β -β- -Θ- c » a po β x β a + c c ^ ^ w po ^ «.“" ♦a Z *-ox + ez r-v + PO — ►- »q O Ξ o — Ξ Λ a po i— £ (λ w o po ·— M ca ^ μ n ^ po X m o ·* po pi Z — 6 η -Θ· po po o £ wwp-b'-' o η o «· m w + a — ©. m *»'-'©£ & x> ^ *3 9% X m ©· 1—1 M W B — a w £ o po e ^ I n po m — w o a + «-^ob

Ό O ~ ΙΛ M ___ B a> «* O

w P® B M IW^O

- «- CU -Θ- B ·©- — -&· <* a β ^ β -β· . Β β Β«· w —1 μ i £ w ^ i e — — -Θ- o po + & o

Β Β β ® W Λ £ O

e· ^ ^ u +. o w U

" «· + /-% ^ M + ^ W Β Μ -Θ- a ^ o -Θ-

• + — B a -Θ· o B

-θ» Β I PO B U | £©-£- z: i -e- ·© w e e pa « e e — ^ O e — v-/ + + o X + + “· ,-N μ + *-·/-» as -e- as ω + B a *!» +

Ma w o a _ *-> w e >-»

B M n HO

Θ· — O «· ®

BB Μ Β M

“ -Θ- ©·“-«

Β Β B

— O ~*

O

M

! -Θ- ! ! e ί I *- Λ Λ *Β· er p» w w ƒ** A Λ fl·1 Λ & o ^ 2 3 9 o Λ -13- ' waarbij de eerste term aan de rechterzijde een aberratieterm van de derde orde is, welke inherent is aan het optische stelsel wanneer geen de- centrering optreedt, en de tweede term en daarna termen zijn, welke worden veroorzaakt door decentrering, waarbij de tweede term evenredig 5 is met E3- en de derde en vierde termen evenredig zijn met respectieve-2 3 lijk E en E . Decentreer-aberratxecoëffxcxenten, welke in de bovenstaande relaties aanwezig zijn, hebben de volgende betekenissen.

*

De decentratie-aberratie, evenredig met E

(ΔΕ)ι prisma effect van de eerste orde (oorsprong-beweging) 10 (VE): decentreervervorming van de eerste orde (PE) ί extra deeentreervervormingsterm van de eerste orde * (IIIE): decentreerastigmatisme van de eerste orde * (PE)ï extra decentreerastigmatismeterm van de eerste orde (decentreerkromming van het veld) 15 * (IIE)ï decentreercoma (coma op een as) 2

Decentreeraberratxe evenredxg met E 2 (VE ): decentreervervorming van de tweede orde * 2 (PE ): extra deeentreervervormingsterm van de tweede orde 2 * (IIIE ); decentreerastigmatisme van de tweede orde (astigmatisme 20 op een as) 2 * (PE ): extra decentreerastigmatisme tem van de tweede orde (decentreerbeeldpuntbeweging)

Decentreeraberratie evenredig met E3 (ΔΕ3): prisma-effect van de derde orde (oorsprongbeweging) 25 Bovendien is α = N*u, waarbij u de hoek is, gevormd door de optische as en een lichtbundel en N de brekingsindex is.

Zoals uit de vergelijkingen (la) en (lb) blijkt, treedt wanneer de lens in de Y-richting over E wordt bewogen, coma in negatieve richting op. Wanneer een lichtbundel onder een stompe hoek ten opzichte van de 30 tophoek van het prisma in valt, als aangegeven in fig. 4, treedt coma in positieve richting op. Derhalve kan coma, veroorzaakt door de lens en coma, veroorzaakt door het prisma worden gecorrigeerd. Onder verwijzing naar fig. 14 staan een ingangspupilvlak 51, een principevlak 52 en een objectvlak 53 loodrecht op een referentieas 54. De concave, lens 55 ver-35 andert de longitudinale versterking om het lichtontvanggebied in te stellen.

$602596 ί -14-

De toelichting op het polarisatievlak van een lichtbundel, welke op een prisma invalt en die van de verhouding van teruggaand licht tot de lichtbron, beschreven onder verwijzing naar fig. 7 vota: de eerste uitvoeringsvorm, kan op deze uitvoeringsvorm worden toegepast.

5 Fig. 15 toont schematisch een zesde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarin aan de constructie van de tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, weergegeven in fig. 8 een concave lens 55 is toegevoegd. Dezelfde verwijzingen in fig. 15 geven dezelfde onderdelen als in fig. 8 aan, en een gedetailleerde omschrijving daarvan wordt wegge-10 laten. De werking van deze uitvoeringsvorm is dezelfde als die van de bovenbeschreven tweede uitvoeringsvorm. De concave lens 55 kan op een soortgelijke wijze tussen het prisma 3 en de fotoaftastinrichting7worden opgesteld en dient voor dezelfde werking als die, welke voor de vijfde uitvoeringsvorm is beschreven.

15 Fig. 16 toont schematisch een zevende uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarin aan de constructie van de derde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, weergegeven in fig. 10, een concave lens 55 is toegevoegd. Dezelfde verwijzingen in fig. 16 geven dezelfde onderdelen als in fig. 10 aan en een gedetailleerde omschrijving daarvan zal worden 20 weggelaten. De werking van deze uitvoeringsvorm is dezelfde als die van de bovenbeschreven derde uitvoeringsvorm. De concave lens 55 is op een soortgelijke wijze tussen het prisma 33 en de fotoaftastinrichting 7 opgesteld en dient voor dezelfde functie als die, welke voor de vijfde uitvoeringsvorm is beschreven.

25 Fig. 17 toont schematisch een achtste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarin aan de constructie van de vierde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, weergegeven in fig. 12, een concave lens 55 is toegevoegd. Dezelfde verwijzigingen in fig. 17 geven dezelfde onderdelen aan als in fig. 12 en een gedetailleerde omschrijving daarvan zal worden 30 weggelaten. De werking van deze uitvoeringsvorm is dezelfde als die van de bovenbeschreven derde uitvoeringsvorm. De concave lens 55 wordt op een soortgelijke wijze tussen het prisma 33 en de fotoaftastinrichting 7 opgesteld en dient voor dezelfde werking als die, welke bij de vijfde uitvoeringsvorm is beschreven.

35 De uitvinding is niet beperkt tot de bovenbeschreven uitvoerings vormen en er zijn verschillende toepassingen mogelijk. Zo kunnen de 8602596 -15- collimatorlens en de objectieflens worden gevormd door een gegoten lens, een holografische lens, een lens van het brekingsindexverdeeltype, een uit een vlakke plaat bestaande microlens, en dergelijke. De colloma-torlens en de objectieflens kunnen in een enkele tubus worden onderge-5 bracht of het optische stelsel kan door de optische elementen worden gevormd. Bij deze constructie kan het aantal, onderdelen vergeleken met een normaliter toegepaste lens, welke in een tubus is ondergebracht, worden gereduceerd en kan een goedkoop en compact optisch stelsel worden verwezenlijkt.

10 Wanneer de uitvinding wordt toegepast op een optische registratie/ weergeefinrichting om de lichtbundel langs de baan van de informatiedrager te volgen, kan tussen de lichtbron en het prisma een raster worden aangebracht om een naloopregeling op een bekende wijze Uit te voeren (een zogenaamde drie-bundel methode). De uitvinding kan worden 15 gecombineerd met andere naloopmethoden (bijvoorbeeld een pupilvlak-balansmethode, en dergelijke).

Bij de bovenbeschreven vijfde tot achtste uitvoeringsvormen wordt voor het corrigeren van coma een lens, die parallel langs een richting loodrecht op de optische as wordt bewogen, toegepast. Op een 20 soortgelijke wijze kan een lens waarvan de optische as helt, worden gebruikt. Xn plaats van een normale lens kan gebruik worden gemaakt van een holografische lens of een lens van het brekingsindexverdeeltype.

3 '3 0 2 5 9 6

Claims

1. Focusdetectieinrichting gekenmerkt door een lichtbron, focusseer-organen om een uit de lichtbron geëmitteerde lichtbundel op het object te focusseren, een prisma, dat dé lichtbundel uit de lichtbron aan een eerste oppervlak reflecteert om de lichtbundel naar de focusseerorganen 5 te geleiden, waarbij het teruggaande licht uit het object via het eerste oppervlak kan worden overgedragen om aan een tweede oppervlak, dat van het eerste oppervlak verschilt uit te treden, waardoor in het teruggaande licht een astigmatisme wordt veroorzaakt, en detectieorganen, welke op een plaats tegenover de lichtbron zijn opgesteld, waarbij zich 10 daartussen het prisma bevindt, om de focusseringstoestand van de lichtbundel op het object uit het astigmatisme van het teruggaande licht,datuit het tweede oppervlak van het prisma uittreedt, te detecteren.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de optische as van de lichtbundel, welke uit de lichtbron wordt, geëmitteerd en het 15 prisma treft, in hoofdzaak evenwijdig is aan die van het licht, dat uit het prisma naar de detectieorganen uittreedt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van 1/4 λ-plaat welke tussen het prisma en het objectvlak is opgesteld, waarbij de lichtbron lineair gepolariseerd licht emitteert, 20 dat in een voorafbepaalde richting is gepolariseerd, en het eerste oppervlak van het prisma een karakteristiek heeft, waarbij het eerste oppervlak het grootste gedeelte van gepolariseerd licht in de voorafbepaalde richting reflecteert en het mogelijk maakt, dat gepolariseerd licht, dat in een richting loodrecht op de voorafbepaalde richting wordt 25 voortgeplant, voor het grootste gedeelte daardoor wordt overgedragen.

4. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de lichtbron lineair gepolariseerd licht emitteert, dat gepolariseerd is in een richting, welke een hoek van ongeveer 45° maakt met een tangentiaal vlak.

5. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de detectie-30 organen bestaan uit een fotoaftastinrichting, waarvan het lichtopvang- vlak door twee loodrecht op elkaar staande lijnen in vier secties is gesplitst. 8302598 -17-

6. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de lichtbron een halfgeleiderlaser is.

7. Inrichting, volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de focusse-ringsorganen uit een objectieflens bestaan.

8. Focusdetectieinrichting gekenmerkt door een lichtbron, focus- seerorganen om een lichtbron, die uit de lichtbron wordt geëmitteerd op een object te focusseren, éen prisma, dat de lichtbundel uit de lichtbron met het oppervlak daarvan reflecteert teneinde de lichtbundel naar de fucusseringsorganen te geleiden en het mogelijk maakt,dat het uit 10 het object terugkerende licht dit vlak passeert teneinde een aberratie te veroorzaken, detectieorganen om de focusseringstoestand van de lichtbundel bij het object uit het astigmatisme van het teruggaande licht uit het object te detecteren en optische organen, welke tussen het prisma en de detectieorganen zijn opgesteld om een aberratie, welke 15 verschilt van een door het prisma veroorzaakt astigmatisme te corrigeren.

9. Inrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de optische organen bestaan uit een lens waarvan de optische as is gescheiden ten opzichte van die van het teruggaande licht.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de lens een concave lens is.

11. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de optische as van de lichtbundel, welke uit de lichtbron wordt geëmitteerd en het prisma treft, in hoofdzaak evenwijdig is aan de as van de bundel, welke 25 uit het prisma naar de detectieorganen uittreedt.

12. Inrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van 1/4 λ -plaat, welke tussen het prisma en het ob-jectvlak is opgesteld, waarbij de lichtbron lineair gepolariseerd licht emitteert,dat in een voorafbepaalde richting is gepolariseerd, en het 30 lichtinvalsvlak van het prisma een karakteristiek heeft, waarbij het lichtinvalsvlak het grootste gedeelte van het gepolariseerde licht in de voorafbepaalde richting reflecteert en het mogelijk maakt, dat gepolariseerd licht, dat in een richting, loodrecht op de voorafbepaalde richting, wordt voortgeplant, voor het grootste gedeelte daardoor wordt 35 overgedragen. eSO 2 5 9 6 -18-

13. Inrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de lichtbron lineair gepolariseerd licht emitteert, dat is gepolariseerd in een richting, welke een hoek van ongeveer 45° insluit met een tangentiaal vlak.

14. Inrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de detectie-5 organen bestaan uit een fotoaftastinrichting, waarvan het lichtopvang- oppervlak door twee loodrecht op elkaar staande lijnen in vier secties is gesplitst.

15. Inrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de lichtbron een halfgeleiderlaser is.

16. Inrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de focusse- ringsorganen uit een objectieflens bestaan. .C' Λ Λ S“ Λ ü & ö U «£. 0 δ