NL8702245A - Inrichting voor het met optische straling aftasten van een stralingsreflekterend informatievlak. - Google Patents

Description

PHN 12.266 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Inrichting voor het met optische straling aftasten van een stralingsreflekterend informatievlak.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het met optische straling aftasten van een stralingsreflekterend informatievlak, welke inrichting bevat een aftastbundel leverende diodelaser, een objektiefstelsel voor het fokusseren van de aftastbundel 5 tot een aftastvlek in het inforamtievlak en voor het herafbeelden van de aftastvlek op een samengesteld stralingsgevoelig detektiestelsel, en een in de stralingsweg tussen de diodelaser en het objektiefstelsel geplaatst samengesteld diffraktie-element voor het afbuigen van de door het informatievlak gereflekteerde stralingsbundel naar het 10 stralingsgevoelige detektiestelsel en voor het splitsen van deze bundel in een aantal deelbundels die een overeenkomstig aantal stralingsvlekken vormen op een overeenkomstig aantal detektorenparen van het samengestelde detektiestelsel.

Een dergelijke inrichting, die in principe geschikt is 15 voor het uitlezen van in een optische registratiedrager ingeschreven informatie alsook voor het langs optische weg inschrijven van een dergelijke registratiedrager, is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift no. 4,665,310 (PHN 11.531). Het samengestelde diffraktie-element in de vorm van een diffraktieraster vervult in deze inrichting 20 twee funkties waarvoor anders twee aparte elementen moeten worden gebruikt. Op de eerste plaats zorgt het raster er voor dat de door het informatievlak gereflekteerde en door het objektiefstelsel tredende straling uit de weg van de door de diodelaser uitgezonden straling wordt afgebogen, zodat een detektiestelsel in de weg van de gereflekteerde 25 straling geplaats kan worden. Op de tweede plaats splitst het raster de gereflekteerde bundel in twee deelbundels die nodig zijn voor het opwekken van een fokusfoutsignaal, dat wil zeggen een signaal dat informatie bevat over de groote en de richting van een afwijking tussen het vlak van fokussering van het objektiestelsel en het 30 informatievlak. Aan elk van de deelbundels is een afzonderlijk detektorenpaar toegevoegd, waarbij het verschilsignaal tussen de uitgangssignalen van de tot hetzelfde paar behorende detektoren een maat 870214 5 + PHN 12.266 2 is voor de fokussering van de aftastbundel op het informatievlak.

In de genoemde registratiedrager is de informatie volgens informatiesporen gerangschikt. Indien de scheidingslijn tussen de twee deelrasters evenwijdig is aan de spoorrichting kan, door van elk 5 detektorenpaar de som van de uitgangssignalen te bepalen en deze somsignalen van elkaar af te trekken, een signaal dat informatie bevat over de grootte en de richting van een afwijking tussen het midden van de aftastvlek en de hartlijn van het af te tasten informatiespoor verkregen worden.

10 Om de gewenste bundelsplitsing tot stand te brengen bestaat het diffraktieraster van de bekende inrichting uit twee deelrasters die dezelfde rasterperiode hebben, terwijl de rasterstroken van het eerste deelraster een eerste hoek en de rasterstroken van het tweede deelraster een tweede hoek, die even groot doch tegengesteld is 15 aan de eerste hoek, maken met de scheidingslijn van de twee deelrasters. Omdat een diffraktieraster een invallende bundel afbuigt in een vlak dwars op de richting van de rasterlijnen, zal het bundelgedeelte dat op een der deelrasters invalt een andere richting krijgen dan het bundelgedeelte dat op het tweede deelraster invalt.

20 Zoals uiteengezet is in het Amerikaanse octrooischrift no. 4,665,310 is het daar beschreven rasterontwerp gebaseerd op een eerder voorgesteld samengesteld diffraktieraster. Dit laatste raster bestaat uit twee deelrasters waarin de rasterstroken van het ene deelraster dezelfde richting hebben als die van het andere deelraster, 25 echter de rasterperiodes van de twee deelrasters verschillend zijn.

Omdat de hoek waaronder een invallende bundel door een raster wordt af gebogen afhangt van de rasterperiode, wordt het bundelgedeelte dat op een der deelrasters invalt onder een andere hoek afgebogen dan het bundelgedeelt dat op het andere deelraster invalt.

30 Met aftastinrichtingen voorzien van genoemde rasters zijn goede ervaring opgedaan. Gebleken is echter dat bij gebruik van een raster een afwijking in het opgewekte fokusfoutsignaal op kan treden die weliswaar binnen het voor dit signaal vastgelegde tolerantiegebied blijft, maar slechts weinig ruimte laat voor eventuele andere 35 afwijkingen. De laatstgenoemde afwijkingen kunnen ontstaan door onderlinge bewegingen van de optische komponenten, door verlopende instellingen in de elektronische verwerkingsschakeling.

8702245 PHN 12.266 3

Zoals bekend kan de golflengte λ van de door in de praktijk veelvuldig gebruikte diodelasers uitgezonden stralingsbundels variëren, bijvoorbeeld tengevolge van temperatuurvariaties. Verder kunnen de golflengtes van individuele diodelasers, die met hetzelfde 5 proces op verschillende tijdstippen vervaardigd zijn, onderling verschilen. Een golflengte variatie van de aftastbundel heeft tot gevolg dat de hoeken waaronder de deelbundels door de deelrasters worden afgebogen veranderen, met als gevolg een verandering van de posities van de stralingsvlekken op de detektorenparen.

10 Om te voorkomen dat deze positie veranderingen invloed hebben op het opgewekte fokusfoutsignaal is reeds voorgesteld de scheidingsstroken van elk der detektorenparen zó te leggen dat de verplaatsing van de stralingsvlekken tengevolge van de golflengte variaties langs deze scheidingsstroken optreedt. Daarbij is echter geen 15 rekening gehouden met de veranderende intensiteitsverdeling van deze stralingsvlekken.

Bij de juiste fokussering van de aftastbundel op het informatievlak en bij de juiste, of nominale, golflengte van deze bundel vormen de deelbundels afkomstig van het diffraktieraster op hun 20 bijbehorende detektorenparen stralingsvlekken waarvan intensiteitsverdelingen symmetrisch zijn ten opzichte van die detektorenparen. Bij een verandering van de golflengte van de aftastbundel veranderen niet alleen de posities van deze stralingsvlekken maar worden deze vlekken ook in de richting dwars op de 25 scheidingsstroken asymmetrisch groter omdat de fokussering van de deelbundels ten opzichte van de bijbehorende detektorenparen verandert, ook bij een konstante en juiste fokussering van de aftastbundel op het informatievlak. Dan gaat het feit dat elke deelbundel afkomstig is van een raster dat slechts de helft van de uittreepupil van het 30 objektiefstelsel bedekt, zodat deze deelbundels asymmetrisch zijn, een rol spelen. De tengevolge van de golflengte-variatie optredende vergroting van een stralingsvlek is asymmetrisch, zodat het middelpunt van de intensiteitsverdeling van een stralingsvlek een beweging uitvoert met een bewegingskomponent dwars op de scheidingsstrook van het 35 bijbehorende detektorenpaar. Er treedt bij een golflengte verandering derhalve een verandering van het verschilsignaal van de tot een paar behorende detektoren op, welke verandering door het fokusservosysteeem 87022.4 5 PHN 12.266 4 wordt geïnterpreteerd als een fokusfout van de aftastbundel ten opzichte van het informatievlak. Het fokusservosysteem gaat dan zodanig bijregelen dat de aftastvlek niet meer optimaal op het informatievlak gefokusseerd is.

5 De onderhavige uitvinding heeft ten doel een oplossing aan te geven voor dit nieuwe probleem. De inrichting volgens de uitvinding vertoont als kenmerk, dat voor elk der detektorenparen de scheidingstrook tussen de twee detektoren een scherpe hoek maakt met de lijn die het midden van het stralingsemitterende oppervlak van de 10 diodelaser verbindt met de positie die het middelpunt van de intensiteitsverdeling van de op het betreffende detektorenpaar gevormde stralingsvlek inneemt indien de aftastbundel optimaal op het informatievlak gefokusseerd is.

De scheidingsstrook van elk der detektorenparen is nu zo 15 gelegen dat de verplaatsing van het middelpunt van de intensiteitsverdeling van de bijbehorende stralingsvlek, die het gevolg is van de golflengte-variatie, langs deze scheidingsstrook plaatsvindt, zodat deze verplaatsing geen verandering van de intensiteitsverdeling over de detektoren tot gevolg heeft en derhalve geen invloed heeft op 20 het fokusfoutsignaal.

De uitvinding kan worden toegepast in aftastinrichtingen waarin het diffraktie element wordt gevormd door een uit een aantal deelrasters samengesteld raster.

De deelrasters kunnen rechte rasterstroken en een 25 konstante rasterpriode hebben.

Bij voorkeur toont de inrichting echter als verder kenmerk, dat de deelrasters een verlopende rasterperiode hebben en dat de rasterstroken gekromd zijn.

Bij gebruik van een diffraktieraster met verlopende 30 rasterperiode behoeven minder strenge eisen gesteld te worden aan de onderlinge positienauwkeurigheid van de diodelaser en de detektoren, in de vorm van fotodiodes, hetgeen vooral belangrijk is indien de hoogte, gemeten langs de optische as van het objektiefstelsel, van de inrichting verkleind moet worden. Bovendien kan bij gebruik van rasters met 35 gekromde rasterstroken, door tijdens de vervaardiging van het samengestelde raster de krommingen aan te passen, gekorrigeerd worden voor afbeeldingsfouten, zoals koma en astigmatisme, die bij gebruik van 8702245 PHN 12.266 5 een diffraktieraster met rechte rasterstroken kunnen ontstaan.

Een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting waarin het samengestelde raster bestaat uit twee deelrasters waarbij de rasterstroken van het ene deelraster dezelfde richting hebben als die 5 van het andere deelraster en de rasterpriodes van de deelrasters verschillend zijn en waarin de detektorparen naaste elkaar gelegen zijn in een richting evenwijdig met de scheidingslijn tussen de deelrasters, vertoont als kenmerk, dat de scheidingsstroken van de detektorparen tegengestelde hoeken maken met de genoemde verbindingslijn.

10 Een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting met twee deelrasters die dezelfde rasterperiode hebben terwijl*de rasterstroken van het eerste deelraster een eerste hoek en de rasterstroken van het tweede deelraster een tweede hoek, die even groot doch tegengesteld is aan de eerste hoek maken met de scheidingslijn van twee deelrasters, en 15 waarin de detektorenparen naast elkaar gelegen zijn in een richting dwars op de richting van de genoemde scheidingslijn vertoont als kenmerk, dat de scheidingsstroken van de detektorenparen even grote doch tegengestelde hoeken maken met de genoemde verbindingslijn.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de 20 tekening, daarin tonen:

Figuur 1, schematisch, een uitvoeringsvorm van een uitleesinrichting met een diffraktieraster,

Figuur 2, in perspektief en schematisch, een eerste uitvoeringsvorm van het diffraktieraster en het bijbehorende 25 detektiestelsel,

De figuren 3a en 3b de veranderingen van de stralingsvlekken op de detektoren bij het optreden van fokusfouten, de figuren 4a, 4b, 4c de veranderingen van de deelbundels bij het optreden van een golflengte-variatie van de aftastbundel, 30 Figuur 5 de door deze variatie veroorzaakte veranderingen van een op een fotodiodenpaar gevormde stralingsvlek,

Figuur 6 het bij de eerste uitvoeringsvorm van het diffraktieraster behorende stralingsgevoelige detektiestelsel volgens de uitvinding, 35 Figuur 7 een tweede uitvoeringsvorm van het diffraktieraster en het bijbehorende stralingsgevoelige detektiestelsel, De figuren 8a en 8b de veranderingen van de 8702 24 5 PHN 12.266 6 stralingsvlekken op de fotodiodes bij het optreden van fokusfouten,

Figuur 9 de door een variatie van de golflengte van de aftastbundel veroorzaakte veranderingen van een op een fotodiodenpaar gevormde stralingsvlek, en 5 Figuur 10 het bij de tweede uitvoeringsvorm van het diffraktieraster behorende stralingsgevoelige detektiestelsel volgens de uitvinding.

In figuur 1 is een klein gedeelte van een optische registratiedrager 1, met een stralingsreflekterend informatievlak 2 in 10 tangentiële doorsnede weergegeven. Deze figuur toont één van de in het informatievlak 2 gelegen sporen 3. Een dergelijk spoor is opgebouwd uit informatiegebiedjes 3a die afwisselen met tussengebiedjes 3b, waarbij bijvoorbeeld de gebiedjes 3a op een andere hoogte gelegen zijn dan de tussengebiedjes 3b. het informatievlak wordt afgetast door een 15 bundel b afkomstig van een diodelaser 4. Deze bundel wordt door een, schematisch met een enkele lens aangegeven, objektiefstelsel 6 tot een kleine aftastvlek V op het informatievlak gefokusseerd. Vóór het objektiefstelsel kan een aparte kollimatorlens aangebracht zijn. Het afbeeldend stelsel kan ook gevormd worden door een gekombineerd 20 kollimator-objektiefstelsel zoals in figuur 1 is aangegeven. Bij roteren van de registratiedrager om een as 8, die evenwijdig is met de optische as 00', wordt een spoor 3 afgetast en wordt de uitleesbundel gemoduleerd met de daarin opgeslagen informatie. Door de registratiedrager en de uitleeskop, bestaande uit de bron 4, het 25 objektiefstelsel 6 en het detektiestelsel 10, in radiële richting ten opzichte van elkaar te bewegen wordt het hele informatievlak afgetast.

De door het informatievlak gereflekteerde en gemoduleerde bundel moet gedetekteerd kunnen worden, zodat deze bundel gescheiden moet worden van de heengaande bundel. De inrichting moet derhalve een 30 bundelscheidingselement bevatten.

Voor het uitlezen van een informatiestruktuur met kleine informatiedetails, bijvoorbeeld in de orde van 1 pm, moet een objektiefstelsel met een grote numerieke apertuur gebruikt worden. De scherptediepte van een dergelijk objektiefstelsel is klein. Aangezien er 35 variaties in de afstand tussen het informatievlak 2 en het objektiefstelsel 6 kunnen optreden die groter dan de scherptediepte zijn, moeten er voorzieningen getroffen worden om deze variaties te 870224 5 ► PHN 12.266 7 kunnen detekteren om, aan de hand daarvan, de fokussering te kunnen bijregelen. Daartoe kan de inrichting voorzien worden van een bundelspitser die de gereflekteerde bundel splitst in twee deelbundels en van bijvoorbeeld twee detektorenparen, waarvan een eerste paar 5 samenwerkt met de eerste deelbundel en het tweede paar met de tweede deelbundel. De uitgangssignalen van de detektoren worden verwerkt tot onder andere een fokusservosignaal.

Zoals beschreven is in het artikel "optische Fokusfehlerdetektion" in "Neues aus der Technik", no. 6, 15 december 10 1980, pag. 3, kunnen de bundelscheiding en de bundelsplitsing worden uitgevoerd door één element, namelijk een doorzichtig raster. Dit raster splitst de door het informatievlak 2 gereflekteerde en door het objektiefstelsel 6 tredende bundel in een, onafgebogen, nulde orde deelbundel en een aantal deelbundels van de eerste en hogere ordes. De 15 rasterparameters, met name de verhouding van de breedte van de rasterstroken tot die van de raster-tussenstroken en de diepte en de vorm van de rastergroeven, kunnen zo gekozen worden dat een maximale hoeveelheid straling op het detektiestelsel terecht komt.

In figuur 2 zijn, in perspektivisch aanzicht, een eerste 20 uitvoeringsvorm van het raster 9 en het stralingsgevoelig detektiestelsel 10 weergegeven. De bundel b is hier aangegeven door zijn doorsnede ter plaatse van het raster, het raster 9 bestaat uit twee deelrasters 12 en 13 die van elkaar gescheiden zijn door de lijn 11. De rasterstroken van de deelrasters 12 en 13 zijn aangegeven met 14 25 respektievelijk 15. Deze rasterstroken worden gescheiden door tussenstroken 16 en 17. In deze uitvoeringsvorm hebben de rasterstroken ter plaatse van de scheidingslijn 11 dezelfde richting, en staan bijvoorbeeld loodrecht op de scheidingslijn. De gemiddelde rasterperiode p<l van het deelraster 12 is echter verschillende van de hoek waaronder 30 de beelbundel b^ wordt afgebogen verschillend van de gemiddelde rasterperiode p2 van het deelraster 13. Daardoor is de hoek waaronder de deelbundel b2 wordt afgebogen. Dat betekent dat in het vlak van de detektoren de stralingsvlekken en V2 ten opzichte van elkaar verschoven zijn in de Y-richting.

35 Aan elk van de deelbundels b^ en b2 zijn stralingsgevoelige detektoren, in de vorm van fotodioden, 18 en 19, respektievelijk 20 en 21 toegevoegd, die worden gescheiden door smalle 8702 24 5 t PHN 12.266 8 stroken 22, respektievelijk 23. Deze detektoren zijn zodanig gepositioneerd dat bij korrekte fokussering van de bundel b op het informatievlak 2, de intensiviteitsverdeling van de door de deelbundels b-j en b2 gevormde stralingsvlekken en V2 symmetrisch is ten 5 opzichte van de detektoren 18 en 19, respektievelijk 20 en 21. Bij het optreden van een fokusfout worden de stralingsvlekken en V2 asymmmetrisch groter, zoals in de figuren 3a en 3b is aangegeven. Figuur 3a geeft de situatie weer waarin de bundel b gefokusseerd is in een vlak vóór het informatievlak 2, terwijl figuur 3b betrekking heeft op de 10 situatie waarin de bundel b gefokusseerd is in een vlak achter het informatievlak.

Indien de uitgangssignalen van de detektoren 18, 19, 20 en 21 worden voorgesteld door respektievelijk S^, S19, S20 en S21, dan wordt het fokusfoutsignaal gegeven door: 15 sf=(s18+s21)"(s19+s20)

Een signaal dat evenredig is met de uitgelezen informatie, ofwel het informatiesignaal wordt gegeven door·.

Si=S18+S19+S20+S21

Indien de scheidingslijn 11 van de twee deelrasters 12 en 13 evenwijdig 20 is aan de richting van een uitgelezen spoor 3 kan uit de detektorensignalen ook een spoorvolgfoutsignaal Sr verkregen worden.

Dit signaal wordt gegeven door: sr=(s18+s19)-(s20+s21)

De inrichting kan zodanig gedimensioneerd en de geometrie 25 van het samengestelde raster en de golflengte van de aftastbundel kunnen zodanig aan elkaar aangepast zijn, dat indien het vlak waarin de aftastbundel b gefokusseerd wordt samenvalt met het informatievlak 2 de deelbundels b^ en b2 gefokusseerd worden op de scheidingsstroken van de fotodiodenparen 18, 19, 20 en 21. Dan is de grootte van de 30 stralingsvlekken V1 en V2 minimaal en is de intensiteitsverdeling van elke vlek symmetrisch ten opzichte van het bijbehorende detektorenpaar.

Bij een verandering van de golflengte van de aftastbundel zullen de hoeken waaronder de deelbundels door de deelrasters worden 35 afgebogen veranderen. Dat betekent voor elke deelbundel niet alleen dat de positie waar de hoofdstraal van deze deelbundel het bijbehorende fotodiodenpaar treft verschuift maar ook dat deze deelbundel wordt 870 2 24 5 % PHN 12.266 9 gefokusseerd in een vlak dat onder of boven het stralingsgevoelige oppervlak van het fotodiodenpaar gelegen is.

Dit is geïllustreerd in de figuren 4a, 4b en 4c voor de deelbundel b^. Voor de deelbundel b£ treedt een analoog effekt op.

5 In deze figuren is 9 weer het samengestelde raster, 4 de diodelaser en 10 het oppervlak van de samengstelde fotodiode. Figuur 4a geeft de situatie waarin de golflengte de juiste, of nominale, waarde heeft. In de situatie volgens figuur 4b is de golflengte kleiner dan de nominale waarde en wordt de deelbundel gefokusseerd in een vlak onder het 10 stralingsgevoelige oppervlak 10 van de fotodiodes. Is de golflengte groter dan de nominale waarde dan wordt, zoals in figuur 4c aangegeven is, de deelbundel gefokusseerd in een vlak boven het stralingsgevoelige oppervlak van de fotodiodes. Een defokussering van de deelbundel b^ heeft tot gevolg niet alleen dat de op het stralingsgevoelige oppervlak 15 van de fotodiodes gevormde stralingsvlek groter wordt maar ook dat deze vlek een asymmetrische vorm krijgt. Immers de deelbunbel b^ is afkomstig van het deelraster 12, in figuur 2 gelegen boven de scheidingslijn 11. Deze scheidingslijn deelt de uittreepupil van het objektiefstelsel 6, en dus ook de door het informatievlak 2 20 gereflekteerde aftastbundel b middendoor, zodat de doorsnede van de deelbundel b-j, halfrond is. Derhalve is de stralingsvlek niet rond, en vertoont deze vlek bij defokussering van de deelbundel b^ een ongeveer halfronde vorm.

In figuur 5 is geïllustreerd hoe de positie, de vorm 25 en de grootte van de stralingsvlek veranderen bij variatie van de golflengte van de aftastbundel. Er is verondersteld dat deze bundel scherp, op het informatievlak gefokusseerd is. V1 Q is de stralingsvlek die gevormd wordt indien de golflengte de nominale waarde heeft en de deelbundel b-j scherp op het stralingsgevoelige oppervlak 30 van de detektoren 18 en 19 gefokusseerd is. Bij vergroting van de golflengte verschuift de stralingsvlek naar rechts en wordt deze vlek steeds groter, hetgeen aangeduid is door de vlekken vi ^ V1 2'

Indien de golflengte kleiner wordt dan de nominale waarde verschuift de stralingsvlek naar links en wordt deze vlek ook steeds groter, hetgeen 35 aangegeven is met de vlekken V1 ^ en 4, De middelpunten van de intensiteitsverdeling van de vlekken V^q, j, V^i V1,3 en V.j 4 zijn aangegeven met Mjq, j, M1,2' m1,3 en M1 4· 870 2 24 5 PHN 12.266 10

Deze middelpunten zijn gelegen op een lijn 22' die een kleine hoek in de orde van enige graden, maakt met de oorspronkelijke scheidingsstrook 22 van de detektoren 18 en 19. Voor de stralingsvlek V2 treedt een analoog effekt op waarbij de lijn waarlangs het 5 middelpunt van de intenstiteitsverdeling zich verplaatst een hoek met de scheidingsstrook 23 maakt die tegengesteld is aan en een andere grootte heeft dan de hoek a^.

Het gevolg van een golflengte variatie is dus dat het middelpunt van de intensiteitsverdeling van de stralingsvlek V^, 10 respektievelijk V2, verschuift dwars op de scheidingsstrook 22, respektievelijk 23, dus dat de detektoren 18 en 19, respektievelijk 20 en 21 verschillende stralingsintensiteiten ontvangen. De uitgangssignalen van de detektoren 18 en 19, respektievelijk 20 en 21, zijn dan niet meer gelijk terwijl toch de aftastbundel scherp op het 15 informatievlak gefokusseerd is. Het fokusservosysteem gaat dan de fokussering van de aftastbundel bijregelen, bijvoorbeeld door verplaatsing van het objektiefstelsel langs de optische as, totdat die uitgangssignalen weer gelijk zijn. Dan is echter de aftastbundel niet meer nominaal op het informatievlak gefokusseerd.

20 Gebleken is dat in een bepaalde uitvoeringsvorm van de inrichting een golflengte variatie van 20 nm bij een nominale golflengte van 785 nm een defokussering in de orde van 0.7 a 0.8 pm veroorzaakte, terwijl de toegestane totale fokusfout bijvoorbeeld 1 pm is.

Om de invloed van golflengte variaties op het 25 fokusfoutsignaal grotendeels te elimineren wordt volgens deze uitvinding er voor gezorgd dat voor elk der fotodiodenparen de scheidingsstrook zodanig gelegen is dat de verplaatsing van het middelpunt van de intensiteitsverdeling van de bijbehorende stralingsvlek langs deze strook plaats vindt. In figuur 6 zijn volgens 30 de uitvinding gemodificeerde fotodiodenparen met 18 en 19, respektievelijk 20 en 21 aangegeven. De nieuwe scheidingsstroken zijn aangeduid door de getrokken lijnen 22' en 23'. Ten opzichte van de oorspronkelijke, met streeplijnen aangegeven stroken, 22 en 23 zijn de stroken 22' en 23' om de punten q en M2q over een kleine 35 hoek respektievelijk a2 gedraaid.

In figuur 7 zijn schematisch een tweede uitvoeringsvorm van het samengestelde diffraktieraster en de daarbij behorende 8702 24 5 t PHN 12.266 11 fotodioden-configuratie weergegeven. De deelrasters hebben thans dezelfde rasterperiode, echter de hoofdrichtingen van de gekromde rasterstroken 14 van het deelraster 12 liggen onder een eerste hoek met de scheidingslijn 11, terwijl de hoofdrichtingen van de gekromde 5 rasterstroken 15 van het tweede deelraster 13 een tweede, bij voorkeur even grote doch tegengestelde hoek maken met de scheidingslijn. De deelbundels worden in hoofdzaak in een richting dwars op de hoofdrichtingen afgebogen, zodat de fotodioden op een andere wijze dan in figuur 2 gerangschikt moeten zijn. De scheidingsstroken 22 en 23 van 10 de detektorenparen in het XY-vlak liggen nu achter elkaar in de X-richting. Het fokusfoutsignaal, het informatiesignaal en het spoorvolgfoutsignaal worden op dezelfde wijze verkregen als beschreven aan de hand van figuur 2.

Aangezien de efficiëntie van een diffraktieraster, dat 15 wil zeggen het quotiënt van de hoeveelheid in de gewenste richting afgebogen straling en de totale hoeveelheid op het raster invallende straling, afhangt van onder andere de rasterperiode, verdient het samengestelde diffraktieraster volgens figuur 7 de voorkeur boven dat volgens figuur 2. Immers, vanwege de ongelijke rasterperiodes van de 20 deelrasters in het laatstgenoemde raster kunnen de deelbundels ongelijke intensiteiten verkrijgen, waardoor een off-set in het spoorvolgfoutsignaal kan ontstaan. Dit soort off-set kan niet optreden in een inrichting met het diffraktieraster volgens figuur 7.

In de figuren 8a en 8b, die de fotodiodenparen volgens 25 figuur 7 in bovenaanzicht tonen, is geïllustreerd hoe de stralingsvlekken en V2 gelegen zijn ten opzichte van de scheidingsstroken 22 en 23. Bij een korrekte fokussering van de aftastbundel op het informatievlak en van de deelbundels op het detektorenoppervlak zijn de stralingsvlekken V-j en V2 minimaal en 30 gelegen op de scheidingsstroken 22 en 23. Figuur 8a toont de stralingsvlekken V.j' en V2' die ontstaan indien de aftastbundel gefokusseerd is in een vlak vóór het informatievlak, terwijl figuur 8b de stralingsvlekken Vj" en toont die ontstaan indien de aftastbundel gefokusseerd is in een vlak gelegen achter het 35 informatievlak.

Figuur 9 laat, op analoge wijze als figuur 5, zien hoe de positie, de vorm en de grootte van de stralingsvlek veranderen bij 870224 5 PHN 12.266 12 variatie van de golflengte van de aftastbundel. Na de beschrijving van figuur 5 behoeft figuur 9 geen nadere toelichting.

In figuur 10 zijn de in de opstelling van figuur 7 gebruikte en volgens de uitvinding gemodificeerde fotodiodenparen 18, 19 5 en 20,21 weergegeven. De nieuwe scheidingsstroken 22' en 23' zijn ten opzichte van de oorspronkelijke stroken 22 en 23 om de punten 0 en M2|0f öe Middelpunten van de intensiteitsverdelingen van de stralingsvlekken V1 en V2 bij juiste fokussering van de aftastbundel op het informatievlak en bij de nominale golflengte, over een kleine 10 hoek B gedraaid. Opgemerkt wordt dat het teken van de hoek β wordt bepaald door de geometrie van de inrichting, met name de onderlinge posities van de diodelaser en het raster en die van de diodelaser en de detektoren. Het is ook mogelijk dat de lijn 22', respektievelijk 23', linksom, respektievelijk rechtsom, gedraaid is ten opzichte van 15 de lijn 22, respektievelijk 23, in plaats van rechtsom, respektievelijk linksom, zoals in figuur 10.

De uitvinding kan toegepast worden in een elk fokusfoutdetektiestelsel waarin van een diffraktie-element gebruik wordt gemaakt voor het scheiden van de door het informatievlak gereflekteerde 20 bundel en de door de diode laser uitgezonden bundel en voor het splitsen van de gereflekteerde bundel in een aantal deelbundels. In de praktijk worden meestal twee deelbundels gebruikt die gevormd worden met behulp van twee deelrasters. Onder omstandigheden kan het gewenst zijn een samengesteld raster met meer dan twee deelrasters te gebruiken zodat 25 meer dan twee deelbundels gevormd worden. Voor elk van de bij deze deelbundels behorende detektorenparen kan de maatregel volgens de uitvinding getroffen worden. De deelrasters kunnen rechte rasterlijnen en een konstante rasterperiode hebben. Bij voorkeur wordt echter gebruik gemaakt van een soort raster, ook wel hologrammen genoemd, waarvan in de 30 figuren 2 en 7 uitvoeringsvormen getoond zijn. Daarvan hebben de deelrasters een verlopende rasterperiode waarbij de variatie in de periode bijvoorbeeld in de orde van enige procenten van de gemiddelde rasterperiode is. Bovendien zijn, zoals in de figuren 2 en 7 getoond, de rasterstroken van beide deelrasters gekromd. Deze deelrasters hebben 35 aldus een variabele lenswerking. Vanwege de verlopende rasterperiode kunnen, door verplaatsing van het raster 9 in zijn eigen vlak de posities stralingsvlekken V^ en V2 gevarieerd worden. Door de 8702245 9 PHN 12.266 13 krommingen van de rasterstroken kunnen aberraties in een richting loodrecht op de richting van de scheidingslijn 11 geminimaliseerd worden. De mogelijkheid om de posities van de stralingsvlekken V1 en V2 te verleggen, is vooral van belang indien gebruik gemaakt wordt van 5 een geïntegreerde laser-fotodiode-eenheid, dat wil zeggen een komponent waarin de diodelaser en de fotodioden op één drager aangebracht zijn en derhalve ten opzichte van elkaar gefixeerd zijn en dus een vaste onderlinge afstand in de Z-richting hebben. Deze afstand is onderhevig aan fabrikage-toleranties en kan tijdens de assemblage van 10 de inrichting niet gekörrigeerd worden door de fotodioden ten opzichte van de laserdiode in de Z-richting te verplaatsen.

Ook de afstand in de Y-richting tussen de diodelaser en de centra van de detektorenparen is aan fabrikage-toleranties onderhevig. Door verplaatsing van het raster 9 in de richting van de 15 lijn 11 kan ook daarvoor gekompenseerd worden.

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 kan er voor gezorgd worden dat, ondanks de verschillende hoeken waaronder de deelbundels b^ en b2 in het YZ-vlak worden afgebogen tengevolge van de verschillende gemiddelde rasterperiodes van de deelrasters 12 en 13, 20 de foci van de deelbundels in één XY-vlak liggen, namelijk door het verloop van de rasterperiodes en de krommingen van de rasterstroken van overeenkomstige gedeeltes van de deelrasters verschillend te maken.

Een belangrijk voordeel van het diffraktieraster met gekromde rasterstroken ten opzichte van een raster met rechte 25 rasterstroken is dat de optische aberraties zoals koma en astigmatisme die bij gebruik van het laatstgenoemde raster kunnen optreden bij het eerstgenoemde raster vermeden kunnen worden, door bij de vervaardiging van dit raster met deze aberraties rekening te houden en de krommingen van de rasterstroken daarop aan te passen.

30 De uitvinding is beschreven aan de hand van haar toepassing in een uitleesinrichting, maar kan ook toegepast worden in een inschrijfinrichting of in een gekombineerde inschrijf uitleesinrichitng, waarin tijdens het inschrijven de fokussering en de spoorvolging van de inschrijfbundel gekontroleerd worden. Het beschreven 35 fokusfoutdetektiestelsel maakt geen gebruik van speciale eigenschappen van het informatievlak 2. Nodig en voldoende is slechts dat dit vlak reflekterend is. De uitvinding kan daarom in diverse inrichtingen 870224 5 toegepast worden waarin zeer nauwkeurig gefokusseerd moet worden, bijvoorbeeld in mikroskopen, waarin dan eventueel het detekteren van een spoorvolgfout achterwege kan blijven.

PHN 12.266 14 8702245

Claims (5)

1. Inrichting voor het met optische straling aftasten van een stralingsreflekterend informatievlak, welke inrichting bevat een aftastbundel leverende diodelaser, een objektiefstelsel voor het fokusseren van de aftastbundel tot een aftastvlek in het inforamtievlak 5 en voor het herafbeelden van de aftastvlek op een samengesteld stralingsgevoelig detektiestelsel, en een in de stralingsweg tussen de diodelaser en het objektiefstelsel geplaatst samengesteld diffraktie-element voor het afbuigen van de door het informatievlak gereflekteerde stralingsbundel naar het stralingsgevoelige detektiestelsel en voor het 10 splitsen van deze bundel in een aantal deelbundels die een overeenkomstig aantal stralingsvlekken vormen op een overeenkomstig aantal detektorenparen van het samengestelde detektiestelsel, met het kenmerk, dat voor elk der detektorenparen de scheidingsstrook tussen de twee detektoren een scherpe hoek maakt met de lijn die het midden van 15 het stralingsemitterende oppervlak van de diodelaser verbindt met de positie die het middelpunt van de intensiteitsverdeling van de op het betreffende detektorenpaar gevormde stralingsvlek inneemt indien de aftastbundel optimaal op het informatievlak gefokusseerd is..

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 20 deelrasters een verlopende rasterperiode hebben en dat de rasterstroken gekromd zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin het diffraktie-element wordt gevormd door twee deelrasters waarin de rasterstroken van het ene deelraster dezelfde richting hebben als die 25 van het andere deelraster en de rasterperiodes van de deelrasters verschillend zijn en waarin de detektorenparen naast elkaar gelegen zijn in een richting evenwijdig met de scheidingslijn tussen de deelrasters, met het kenmerk, dat de scheidingsstroken van de detektorenparen tegengestelde hoeken maken met de genoemd verbindingslijn. 30

4. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin het diffraktie-element wordt gevormd door twee deelrasters die dezelfde rasterperiode hebben terwijl de rasterstroken van het eerste deelraster 8702 24

5 PHN 12.266 16 aan eerste hoek en die van het tweede deelraster een tweede hoek, die even groot doch tegengesteld is aan de eerste hoek, maken met de scheidingslijn van de twee deelrasters, en waarin de detektorenparen naast elkaar gelegen zijn in een richting dwars op de richting van de 5 genoemde scheidingslijn, met het kenmerk, dat de scheidingsstroken van de detektorenparen even grote doch tegengestelde hoeken maken met de genoemde verbindingslijn. 8702.24 5