DE3201964C2

DE3201964C2 - Vorrichtung zum Scharfstellen eines Objektivs

Info

Publication number: DE3201964C2
Application number: DE3201964A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tokio/Tokyo Ito; Kiichi Kato; Tohru Musha
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1985-01-24
Also published as: NL184245C; NL184245B; GB2110499A; GB2110499B; FR2498340A1; FR2498340B1; US4505584A; KR850001924B1; NL8200220A; DE3201964A1; KR830009502A

Abstract

Um ein Fokussierfehlersignal eines Objektivs (15) in bezug auf eine Bildspeicherplatte (16) abzuleiten, auf die mittels des Objektivs ein Lichtstrahl gebündelt wird, wird der P-polarisierte Lichtstrahl auf ein Prisma (17) und dann auf eine Dünnschicht (30) geleitet, die auf das Prisma aufgetragen ist und eine höhere Brechzahl hat als das Prisma, und der an einer Grenzfläche (32) zwischen der Dünnschicht und der Luft reflektierte Lichtstrahl wird von einem Lichtdetektor (19) mit zwei Lichtempfangsbereichen wahrgenommen. Die Dünnschicht (30) besteht aus einem Material mit höherer Brechzahl als das Prisma. Zwischen dem Prisma und der Dünnschicht kann mindestens eine weitere Dünnschicht so angeordnet sein, daß sich die Dünnschichten mit niedrigerer und höherer Brechzahl abwechseln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Scharfstellen eines Objektivs in bezug auf einen Gegenstand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen sind aus der DE-OS 30 23 779 und der DE-OS 31 32 804 bekannt. Sie dienen dem Feststellen des Fokusslerzustandes eines Objektivs und kommen insbesondere be: der Abtastung vüfi Videoplatten (Bildplatten) zum Einsatz. Bei üblichen Bildspeicherplatten beträgt die Spurteilung nur 2 μπι (Philips Technical Review, Bd. 33, 1973, Nr. 7). Damit aus derartigen Spuren die aufgezeichnete Information einwandfrei ausgelesen werden kann, muß eine optimale Fokussierung aes Lichtstrahles erfolgen, um einen kleinstmögllchen Durchmesser des Lichtpunktes zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die aus der DE-OS 30 23 779 bekannte Vorrichtung zum Scharfstellen eines Objektives so zu verbessern, daß Fokussierfehler mit großer Empfindlichkeit festgestellt werden können, wobei eine besonders kleine und kompakte Bauweise der Vorrichtung ermöglicht sein soll.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.

Nachfolgend Ist die Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Änderung des Reflexionskoeffizienten für verschiedene Prismen mit unterschiedlichen Brechzahlen;

Flg. 2 eine graphische Darstellung der Änderung des Reflexionskoefflzlenien unter Berücksichtigung der Brechung an der Einfallsfläche;

Fig. 3 eine Ansicht eines Ausführungsbelspiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Feststellen der Scharfeinstellung;

F1 g. 4 eine graphische Darstellung der Änderung des Refiexlonskceffizienten bei der Vorrichtung gemäß Flg. 3;

FI g. 5 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Erfassungsoptik gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Änderung des Reflexlonskoeffizlenten der Optik gemäß Flg. 5;

Flg. 7 eine Ansicht eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Erfassungsoptik;

Flg. 8 eine graphische Darstellung der Änderung des Reflexionskoefflzienten der erfindungsgemäßen Optik;

Fig. 9 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Erfassungsoptik;

Flg. 10 und 11 graphische Darstellungen zur Erläuterung des Betriebs der erfindungsgemäßen Optik; ~

Flg. 12 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbel-

32 Ol

ipiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Festitellen der Scharfeinstellung.

Im Prinzip wird die Reflexion von Licht an einer Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Medien mit mterschiedllchen Brechzahlen durch die Fresnel-Formel dargestellt. Wenn man davon ausgeht, daß P-polarisiertes Licht, welches in einer Ebene parallel zu :iner Einfallsebene polarisiert ist, auf die Grenzfläche inter einem Einfallswinkel /, auftrifft und unter einem ^ustrittswinkel /₂ gebrochen wird, kann eine Größe r_p des Amplittidenvektors des an der Grenzfläche reflektierten Lichts durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

tan (Zi —

tan

(1)

Da die Änderung des Reflexionskoeffizienten für P-polarisiertes Licht in der Nähe des kritischen Winkels größer ist ais für S-poIarisiertes Licht, ist zu beachten, daß einstweilen davon ausgegangen wird, daß das polarisierte Licht P-polarisiertes Licht ist. Anhand der vorstehenden Gleichung (1) und des Brechungsgesetzes von Snell kann der Reflexionskoeffizient R ausgedrückt werden als R = r/. Wenn das Licht von einem optisehen Glied mit hoher Brechzahl in Luft einfällt, ändert sich der Reflexionskoeffizient R in der Nähe des kritischen Winkels wie in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 ist auf der Abszisse der Einfallswinkel mit dem kritischen Winkel als Bezugswinkel, d. h. Null eingetragen, während die Koordinate den Refiexionskoeffizienten R in Prozent wiedergibt. Die Kurven A, B und C werden erhalten, wenn man optische Glieder mit Brechzahlen /;= 1,5, 1,76 bzw. 2,5 benutzt. Diese Kurven zeigen, daß sich der Reflexionskoeffizient abrupter ändert, wenn das optische Glied eine höhere Brechzahl hat. Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Einfallswinkel /, ein im Erfassungsprisma gemessener Wert ist, und daß der tatsächliche Eii.fallswinkel an der Reflexionsfläche 18 um den Winkel i_s = arc sin ⁴^* kleiner ist als ;,, wobei ψ ein Einfallswinkel in bezug auf eine linfallsfläche des Prismas ist. Wenn man diese Winkeländerung an der Einfallsfläche des Erfassungsprismas 17 berücksichtigt, wird die Änderung des Refiexionskoeffizienten in Übereinstimmung mit der Änderung -les Einfallswinkels kleinir, wie Fig. 2 zeigt. Selbst in diesem Fall wird jedoch die Änderung des Refiexionskoeffizienten größer, wenn die Brechzahl größer ist, so daß die Wahrnehmungsempfindlichkeit dadurch erhöht werden kann, daß das Erfassungsprisma 17 aus einem Material mit 5u einer höheren Brechzahl hergestellt wird. Das Erfassungsprisma 17 ist im allgemeinen aus einem Glas hergestellt, und das üblicherweise zur Verfügung stehende Glas hat eine Brechzahl von höchstens ca. 1,8. Deshalb ist es schwer, eine ausreichend große Ände- >5 rung des Refiexionskoeffizienten zu erzielen, und folglich war bisher auch keine hohe Empfindlichkeit zu erreichen.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Feststeilen <·» der Scharfeinstellung. Der Aufbau der In Flg. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht bis auf die Dünnschicht der aus der DE-OS 30 23 779 bekannten Vorrichtung. Ein Laser 11 erzeugt einen linear polarisierten Lichtstrahl, welcher von der KollimaUonslinse (·> 12 /u einem parallelen Lichtstrahl geformt und durch ein Polarisationsprisma 13 und eine Viertelwellenlänop.nnlatte 14 eeleltet wird. Der parallele Lichtstrahl fällt auf ein Objektiv 15 und wird auf eine Informationsspur einer Speicherplatte 16 als kleiner Lichtpunkt gebündelt. Der von der Speicherplatte 16 reflektierte Lichtstrahl wird in Abhängigkeit von in der Spur aufgezeichneten Informationen optisch moduliert und vom Polarisationsprisma 13 zurückgeworfen. Gemäß der Erfindung ist eine Dünnschicht 30 aus einem Material mit hoher Brechzahl an der Reflexionsfläche 18 des Erfassungsprismas 17 angebracht. Die Dünnschicht 30 kann auf verschiedene Weise, z. B. durch Aufdampfen oder Zerstäuben geschaffen sein. Die Brechzahlen H₁ und n₂ des Erfassungsprismas 17 bzw. der Dünnschicht 30 sollten in einem Verhältnis von n₂ <c n_x zueinander stehen.

F i g. 5 ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Erfassungsprismas 17 und der Dünnschicht 30. Ein Einfallswinkel 0, an einer Grenzfläche 31 zwischen dem Erfassungsprisma 17 und der Dünnschicht 30 ist so gewählt, daß ein Einfallswinkel S₂ an einer Grenzfläche 32 zwischen rler Dünnschicht 30 und der Luft dem kritischen Winkel angenähert ist, d.¹- 0, = arc sin (l/n,). Da das Erfassungsprisma 17 WinKel ψ_χ und ψ₂ hat, die 0, gleich sind, erhalten Einfallswinkel an einer Elntrittsfiäche 33 und einer Austrittsfläche 34 den Wert Null. Es soll nun ein Zahlenbeispiel erläutert werden. Das Erfas: ingsprlsma 17 besteht aus SFll-Glas mit einer Brechzahl n, = 1,76, und die Dünnschicht 30 besteht aus TiO₂ mit einer Brechzahl n₂ = 2,5. Wenn eine mögliche Reflexion an der Grenzfläche 31 zwischen dem Erfassungsprisma 17 unii der Dünnschicht 30 unberücksichtigt bleibt, kann die Änderung des Refiexionskoeffizienten R in der Nähe des kritischen Winkels durch die Kurve A in Fig. 4 dargestellt werden. In Fig. 4 zeigen die Kurven B und C die Änderung des Refiexionskoeffizienten R für das aus SF 11-Glas bestehende Prisma, welches eine Brechzahl von 2,5 hat. Die plötzlichste Änderung des Refiexionskoeffizienten ist zu erhalten, wenn das Prisma aus einem Material mit der Brechzahl 2,5 besteht, wie die Kurve C zeigt. Jedoch kommt man zu dieser Kurve C durch theoretische Berechnung, denn tatsächlich 1st es schwer, ein solches Material zu erhalten. Gemäß der Erfindung hingegen ähnelt die Änderung des Refiexionskoeffizienten der Kurve C, obwohl das ErtV.ssungsprlsma 17 aus einem Glas mit der Brechzah' 1,76 hergestellt ist, und der Reflexionskoeffizient R ändert sich abrupt In Übereinstimmung mit der Änderung des Einfallswinkels, so daß eine hohe Empfindlichkeit erreichbar Ist.

In Fig. 4 ist die Reflexion an der Grenzfläche 31 zwischen dem Erfassungsprisma 17 und der Dünnschicht 30 unberücksichtigt. Wenn aber die Dicke der Dünnschicht 30 im Größenordnungsbereich von Wel.enlangen kleiner wird, dient diese Schicht als Interferenzfilm und der Reflexionskoeffizient R kann wie folgt ausgedrückt werden, wobei 0, der Einfallswinkel an der Grenzfläche 31 zwischen dem Erfassungsprisma 17 und der Dünnschicht 30, O₂ der Einfallswinkel an der Grenzfläche 32 rvlschen der Dünnschicht 30 und Luft, O₁ der Austrittswinkel aus der Grenzfläche 32 in die Luft, d die Dicke der Dünnschicht 30 und λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts 1st:

tun (θι - G₂)

tun (Θι r Q₂)

lan O₂ - 0.0

Um (θ, + 0.0

ι, =

η + r₂e'^e

(3)

worin

die Reflexionskoeffl/lenteri, R auf folgende Welse abgeleitet werden. Insgesamt kann die Reflexion zwischen der <m-l)^tcn Dünnschicht und m^lcn Dünnschicht durch die Gleichung (7) ausgedrückt werden:

4 π cos

tun (θ,,,

(4)

Der Reflexionskoeffizient R läßt sich also wie folgt ausdrücken:

R = It².

Da der kritische Winkel r₂=»0, rp-O, f!>f|, wenn die folgende Bedingung erfüllt Ist, ε = (2m+\)n (m Ist eine ganze Zahl), wird der Reflexionskoeffizient R minimal. Die Kurve A In Flg. 6 zeigt die Änderung des Reflexlonskoefflzienten R In der Nahe des kritischen Winkels für eine Kombination des Erfassungsprismas 17 aus SF 11-Glas mit der Brechzahl n_t = 1,76 und der Dünnschicht 30 aus TlO₂ mit der Brechzahl n₂ = 2,5 und einer Dicke d - 90,6 nm. Da diese Dicke die obige Bedingung ε = (2/η+1)π erfüllt, ändert sich der Reflexlonskoefflzlent R sehr abrupt. Die Kurve S in Fig. 6 gilt für den Fall, daß die Dicke d der Dünnschicht 30 181,2 nm beträgt. In diesem Fall entspricht die Ände-· rung des Refiexlonskoeffizlenten der der Kurve B in Flg. 4, die für die Änderung des Reflexlonskoefflzienten für das Prisma illein gilt. Die Kurve C In Flg. 6 entspricht der Kurve A in Flg. 4, bei der die Reflexion an der Grenzfläche 31 zwischen dem Erfassungsprisma 17 und der Dünnschicht 30 unberücksichtigt 1st.

Es soll nun die Bedingung für die als Antireflexionsschicht dienende Dünnschicht 30 gesucht werden. Da der Einfallswinkel auf einen Bereich In der Nähe des kritischen Winkeis beschränki ist, 8y^~8₂, βι-τθ-ρ*™", und es wird Immer die folgende Gleichung erhalten:

tan (Q_n,+ Q_n,.,)
dann erhält man:

. r_m.\ + r,„ exp(/e_m)

Rm

tan

Θ3)

(5)

40

Deshalb Ist die Bedingung für die Antlreflexionswlrkung durch /-,="0 gegeben. Dann wird O₁^o₂ aus "κ: "2 erhalten, so daß tan (0,+O₂)^O immer erfüllt Ist. Die Bedingung Θ,+Θ₂<9Ο° Ist solange zu erfüllen, wie der Winkel ö, kleiner ist als der kritische Winkel. Der Brewster-Winkel bzw. Polarisationswinkel θ_η ist gegeben durch ö,„ = arc tan(/i₂/n,). und der kritische Winkel 8_U wird ausgedrückt durch 0,_f = arc sin (Mn₁). Um die Bedingung θ,^ ö_le zu erfüllen, sollte, ausgehend von den obigen Gleichungen «,, n₂ folgende Bedingung erfüllen:

55

(6)

Diese Bedingung kann für nahezu alle n, und n₂ erfüllt werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Dünnschicht «> 30 nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt, sondern sie kann als Mehrfachbelag ausgebildet sein. Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Detektionsoptik mit einem mehrschichtigen Aufbau. Es wird davon ausgegangen, daß Dünnschichten 30-2, 30-3... mit den bi Brechzahlen n₂. n_} ... und der Dicke d₂, d_}... nacheinander auf das Erfassungsprisma 17 mit der Brechzahl η_λ aufgebracht werden. Bei einem solchen Aufbau können I₁I-I r„ exp(/e_m)

4 π n_md_m cos Q_n

exp(/e,_n-i)

r;
Km-\ exp(/c„.|)

Das obige Verfahren wird wiederholt durchgeführt und schließlich R_x errechnet. Dann kann der Reflexionskoefflzlent R durch R = R₁ ² erhalten werden. Für den Einfallswinkel In der Nähe des kritischen Winkels können die Dicken und Brechzahlen, die die nötige Bedingung für die Antlreflexlon erfüllen, abgeleitet werden. Allerdings wird die Berechnung bei mehrschichtigem Aufbau ziemlich kompliziert. Aus Gründen der Einfachheit wird hler davon ausgegangen, daß fi„ = π, so daß alle Filme bzw. Schichten die Dicke </„ haben, welche gleichermaßen durch XIAn_n cos ö_m ausgedrückt wird. Deshalb wird d₂ = XIAn₂ cos θ₂, d_} = ;./4//₃ cos 0₃, d_A = A/4n₄ cos O₄... erhalten. Ferner wird davon ausgegangen, daß die Schichten mit der höheren Brechzahl und die Schichten mit der niedrigeren Brechzahl abwechselnd angeordnet sind. Fig. 3 zeigt die Änderung des Reflexlonskoeffizlenten R dsr Erfassungsoptik, die das aus SFll-Glas bestehende Erfassungsprisma 17 (n, = 1,76), den TlO₂-FiIm mit der höheren Brechzahl 2,5 und den MgF₂-FlIm mit der niedrigeren Brechzahl 1,4 aufweist. Die Kurve A betrifft die Optik mit nur einer einzigen Dünnschicht aus TiO₂. während die Kurven B. C und D für Vorrichtungen mit zwei, drei bzw. fünf Dütinschlchten gelten. Bei dem zweischichtigen Aufbau wird die Schicht aus MgF₂ in einer Dicke von 211,8 nm und die Schicht aus TiO₂ in einer Dicke von 90,6 nm nacheinander auf das Erfassungsprisma 17 aufgebracht, und bei dem dreischichtigen Aufbau wird die Schicht aus TiO₂ in einer Dicki von 90,6 nm, die Schicht aus MgF₂ in einer Dicke von 211,8nm und die Schicht aus TiO₂ in einer Dicke von 90,6 nm nacheinander auf das Erfassungsprisma 17 aufgebracht. Bei dem mehrschichtigen Aufbau ändert sich der Reflexionskoelflzient im Vergleich zum einschichtigen Aufbau abrupt wegen der Antirsflexionswirkung. Insbesondere der dreischichtige Aufbau bewirkt die viel abruptere Änderung des Reflexionskoeffizienten. Beim dreischichtigen Aufbau ist es vorteilhaft, die Schichten mit der höheren, niedrigeren, und höheren Brechzahl nacheinander auf das Glasprisma aufzubringen. Wie die Kurven C und D in F i g. 8 zeigen, nimmt der Reflexionskoeffizient bei einem bestimmten Winkel auf Null ab, um danach wieder anzusteigen.

Beim mehrschichtigen Aufbau sollte die äußerste Dünnschicht die höhere Brechzahl haben als das

Prisma, damit die viel abruptere Änderung des Reflexionskoeffizlenten als bei einem Prisma aus einem Material mit der gleichen höheren Brechzahl erhalten werden kann. Bei dem mehrschichtigen Aufbau haben die von aufeinanderfolgenden Grenzflächen reflektierten Lichtstrahlen entgegengesetzte Phasen, so daß das reflektiert·: Licht sich aufheben kann, wenn die Phase und Amplitude berücksichtigt wird, und folglich 1st eine weitere scharfe Änderung des Reflexionskoeffizienten zu erwarten. Durch Erhöhen der Anzahl Schichten wird außerdem der Polarisationswinkel, bei dem reflektiertes Licht Null wird, zum kritischen Winkel verlagert, so daß der Rcflexlonskoeffizient sich welter abrupt ändert.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird P-polarislertes Licht benutzt. Gemäß der Erfindung kann jedoch ebenso mit S-polarlslertem Licht gearbeitet werden. Bc! Verwendung von S-po!ar!s!ertern Licht Ist die Gleichung (7) zu folgender Gleichung (7') umzuschreiben:

sin (0„, -

In diesem Fall sollte deshalb die äußerste Dünnschicht eine niedrigere Brechzahl haben als das Erfassungsprisma.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Detektlonsoptik zur Verwendung bei S-polarislertem Licht. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das 3u Erfassungsprisma 17 aus einem Material mit der Brechzahl η, = 1,51, und auf die RefleMonsfläche 18 des Prismas sind nacheinander eine Dünnschicht 40-2 aus MgF₂ mit der Brechzahl n₂ = 1,4, eine Dünnschicht 40-3 aus TiO₂ mit der Brechzahl /I₃ = 2,5 und eine Dünnschicht 40-4 aus MgF₂ mit der Brechzahl H₁ = «₂ = 1,4 aufgetragen. Die Dicken dieser Dünnschichten sind so festgelegt, daß die Gleichung ε = π erfüllt ist. Deshalb werden folgende Werte erhalten: (I₁ = A/4n, cos O₂, </₃ = λ/4η_} cos θ₃ und d_t = λ = 4n₄ cos O₄. Auch in diesem Fall entspricht die Phasendifferenz zwischen an der oberen und unteren Oberfläche jeder Dünnschicht reflektierten Lichtstrahlen einer Hälfte der Wellenlänge A. Die Änderung des Reflexionskoeffizienten R wird dann sehr steil, wie die Kurve A in Fig. 10 zeigt. Gemäß der Erfindung ist jedoch die Anzahl Dünnschichten nicht auf drei beschränkt, sondern es kann jede beliebige Anzahl gewählt werden. Auf jeden Fall sollte die äußerste Dünnschicht eine niedrigere Brechzahl haben als das Erfassungsprisma 17. Die Kurve B In so Fig. 10 zeigt z.B. die Änderung des Refiexionskoeffizienten für einen zweischichtigen Aufbau, bei dem die Schicht aus TiO₂ mit der höheren Brechzahl und die Schicht aus MgF₂ mit der niedrigeren Brechzahl nacheinander auf das Erfassungsprisma aufgetragen sind. dessen Brechzahl /;, = 1,51. Die Kurve C in Fig. 10 zeigt die Änderung des Reflexionskoeffizienten für einen vierschichtigen Aufbau, bei dem die Schichten mit höherer, niedrigerer, höherer und niedrigerer Brechzahl nacheinander auf das Prisma aufgetragen sind, «i Beim vierschichtigen Aufbau kann eine außerordentlich abrupte Änderung des Reflexionskoeffizienten erhalten werden.

Bei Verwendung von S-po!arisiertem Licht ist es auch möglich, eine einzige Dünnschicht auf das Erfassungs- « prisma aufzutragen. So kann z. B. eine einzige Dünnschicht aus MgF₂ mit der Brechzahl /J₂ = 1,4 auf dem FrfassunesDrisma mit der Brechzahl n, = 1,51 angebracht werden. Die Dicke dieser Dünnschicht ist so gewählt, daß für das S-polarlsierte Licht, welches In der Nähe des kritischen Winkels O₁. = 41,70" auf die Dünnschicht auftrifft, die Phasendifferenz zwischen an der Oberseite und an der Unterseite der Dünnschicht reflektierten Lichtstrahlen die Hälfte der Wellenlänge A ausmacht. Die Änderung des Reflexlonskoeffizienten R kann für diese Optik durch die Kurve A gemäß Fig. 11 dargestellt werden. Fig. 11 zeigt außerdem die Änderung des Reflexionskoeffizlenten eines Prismas ohne Dünnschicht für S-polarisiertes und P-polarisiertes Licht In Form der Kurven Λ, bzw. R₁₁. Die Änderung des Reflexlonskoeffi/icntcn gemäß der Erfindung, wie sie durch Kurve A dargestellt ist, ist kleiner als für das P-polarisierte Licht aber größer als für das S-polarlsierte Licht. Wie aus den Kurven gemäß Fig. 11 hervorgeht. Ist die Verwendung von P-polarlsiertem Licht, was die Frfii^ungsempfindlichkeit betrifft, vorzuziehen. In der tatsächlichen Kons'ruktion Ist es jedoch wegen der Anordnung der verschiedenen optischen Elemente, wie der Lichtquelle, des Polarisationsprismas, des Photodetektors usw. schwierig, P-polarisiertes Licht zu benutzen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bietet dabei den Vorteil, daß die Freiheit zur Anordnung der optischen Elemente deutlich vergrößert Ist. Wenn außerdem die Dünnschichten aus mechanisch hartem Material wie TIO, und SiO₂ hergestellt werden, kann die Reflexionsoberfläche des Erfassungsprismas wirksam vor Beschädigungen geschützt werden.

Wie Fig. 12 zeigt, wird z.B. das von einer Lichtquelle 11 ausgestrahlte, S-polarisierte Licht von einem Polarisationsprisma 13 reflektiert und das reflektierte Licht mittels einer Viertelwellenlängeplatte 14 und eines Objektivs 15 auf eine Informationsspur 16a in einer Speicherplatte 16 gebündelt. Das von der Speicherplatte 16 reflektierte Licht wird dann vom Objektiv

15 gesammelt und mittels der Viertelwellcnlängeplatte 14 in P-polarisiertes Licht umgewandelt. Das P-polarlsierte Licht wird nun durch das Polarisationsprisma 13 hindurchgelassen und fällt auf ein Erfassungsprisma 17 auf, welches eine Dünnschicht 30 mit höherer Brechzahl als das Prisma selbst aufweist. Das von der Dünnschicht 30 reflektierte P-polarisierte Licht fällt auf einen Lichtdetektor 19, der vier Lichtempfangsbereiche \9A bis 19D aufweist. Dann kann ein in der Speicherplatte

16 gespeichertes Informationssignal als Summe der Ausgangssignale der vier Lichtempfangsbereiche 19-4 bis 19D erhalten werden. Ein Fokussierfehlersignal kann als Differenz zwischen einer ersten Summe der Ausgangssignale der Lichtempfangsbereiche 19/1 und 19ß und einer zweiten Summe der Ausgangssignale der Lichtempfangsbereiche 19C und 19Ο abgeleitet werden. Bei diesem Ausfühningsbeispiel kann ein Spurführungsfehlersignal, welches die Positionsabweichung des Lichtpunktes von der Spur 16o in Richtung rechtwinklig zur optischen Achse des Objektivs 15 ebenso wie zur tangentialen Richtung der Spur als Differenz zwischen einer dritten Summe von Ausgangssignalen der Lichtempfangsbereiche 19Λ und 19D und einer vierten Summe von Ausgangssignalen der Lichtempfangsbereiche 19S und 19C erhalten werden.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims

32 Ol Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Scharfstellen eines Objektivs

in bezug auf einen Gegenstand mit einem Prisma, s welches vom Gegenstand reflektiertes und vom Objektiv gebündeltes Licht zumindest teilweise empfängt und dessen Rcflexionsfläche etwa im kritischen Winkel zum empfangenen Lichtstrahl steht, und mit einem Photodetektor, welcher das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht empfängt, aus dessen Intensität ein Fokussierfehlersignal zur Steuerung des Objektivs ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (18) mit einer Dünnschicht (30) versehen ist, deren Brechzahl iä und Stärke so ausgelegt sind, daß sich der Reflexionsfaktor der Reflexionsfläche bei einer Änderung des Einfallswinkels des empfangenen Lichtstrahls stark ändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht aus einem Material besteht, das eine höhere Brechzahl aufweist, als dasjenige des Prismas.

3. Verrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Prisma (17) und der Dünnschicht (30) mindestens eine zusätzliche Dünnschicht (30-2) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Prisma (17) und der Dünnschicht (30) nur eine zusätzliche Dünnschicht angeordnet ist, deren Brechzahl niedriger 1st als die des Prismas.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich :i Dünnschichten abwechselnd höhere und niedrigere Brechzahlen als 3; das Prisma (17) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht (30) eine solche Stärke aufweist, daß die Phasendifferenz zwischen von der Vorderseite und der Rückseite der Dünnschicht reflektierten Lichtstrahlen ein ungerades, ganzzahliges Vielfaches einet' halben Wellenlänge Ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht (30) eine Brechzahl hat, welche niedriger ist als die des Prismas.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine zusätzliche Dünnschicht mit höherer Brechzahl als so derjenigen des Prismas zwischen dem Prisma (17) und der Dünnschicht (30) angeordnet Ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (5-7) aus SFll-Glas mit einer Brechzahl von 1,76 und die Dünnschicht aus TlO₂ mit einer Brechzahl von 2,5 besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (17) aus SF 11-Glas mit einer Brechzähl von 1,76 besteht, daß die Dünnschicht bzw. die Dünnschichten mit der höheren Brechzahl aus TlO₂ bestehen und eine Brechzahl von 2,5 aufweisen, und daß die Dünnschichten mit der niedrigeren Brechzahl aus MgF₂ bestehen und eine Brechzahl von 1,4 aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (17) aus einem Glas mit der Brechzahl 1,51 besteht und daß die Dünnschicht aus MgF₂ mit einer Brechzahl von 1,4 hergestellt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ^ gekennzeichnet, daß die Dünnschichten mit der höheren Brechzahl aus TlO₂ mit der Brechzahl 2,5 bzw. die Dünnschichten mit der niedrigeren Brechzahl aus MgF₂ mit der Brechzahl 1,4 hergestellt sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polarisator vorgesehen ist.