DE68914690T2

DE68914690T2 - Optische Abtastvorrichtung.

Info

Publication number: DE68914690T2
Application number: DE68914690T
Authority: DE
Inventors: Louis-Marie Hubert Cobben; Willem Gerard Opheij
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1989-01-05
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2009-01-06
Also published as: US4826270A; ATE104792T1; JPH01223412A; EP0324518B1; NL8800057A; DE68914690D1; KR890012277A; EP0324518A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten einer Informationsfläche, mit einer Strahlungsquelle zum Liefern eines Abtaststrahlenbündels mit einem asymmetrischen Querschnitt, dessen Breite in einer ersten Richtung geringer ist als die Breite in einer zweiten Richtung quer zu der ersten Richtung, einer Kollimatorlinse, einer Objektivlinse zur Fokussierung des Abtaststrahlenbündels in einen Abtastfleck in der Informationsebene, und einem im Strahlengang zwischen der Kollimatorlinse und der Objektivlinse angeordneten, reflektierenden Beugungsgitter.
Die Informationsfläche kann eine bereits mit optisch lesbarer Information versehene Fläche oder eine Fläche sein, in die Information eingeschrieben werden soll. In dem ersten Fall ist das Abtaststrahlenbündel ein Lesebündel, und im zweiten Fall wird das Abtaststrahlenbündel von einem mit zu schreibender Information modulierten Schreibbündel gebildet. Beispiele für die oben genannte Vorrichtung sind eine Lesevorrichtung für eine optische Audio- oder Videoplatte, bekannt als "CD"- bzw. "Laservision"-Spieler, oder eine kombinierte Lese- und Schreibvorrichtung für eine optische Speicherplatte, aber auch ein Laserdrucker.
"Philips Technical Review", Bd. 33, Nr. 7, (1973), S.186-189 beschreibt eine Vorrichtung zum Lesen eines optischen Aufzeichnungsträgers mit einer in einer Informationsebene liegenden und in Informationsspuren angeordneten Informationsstruktur. In dieser Vorrichtung liegt im Weg des Abtaststrahlenbündels, dessen Hauptstrahl in horizontaler Richtung verläuft, ein Reflektor, der dieses Abtaststrahlenbündel so reflektiert, daß die Hauptachse des reflektierten Strahlenbündels mit dem auf den Reflektor einfallenden Strahlenbündel einen Winkel von 90º bildet. Der Aufzeichnungsträger befindet sich oberhalb der Strahlungsquelle und dem Reflektor, und die Hauptachse des Abtaststrahlenbündels liegt senkrecht zu diesem Aufzeichnungsträger. Das Abtaststrahlenbündel wird von einem zwischen dem Reflektor und dem Aufzeichnungsträger angeordneten Objektiv auf die Informationsebene fokussiert. Der genannte Reflektor ist schwenkbar angeordnet und wird zur Korrektur der Position des Abtastflecks in radialer Richtung des runden plattenförmigen Aufzeichnungsträgers in der Weise verwendet, daß dieser Fleck einer abzutastenden Informationsspur ständig folgt.
NL-A-8602980 beschreibt Ausführungsformen einer optischen Abtastvorrichtung, bei der ein reflektierendes Beugungsgitter zwischen der Strahlungsquelle und einer Objektivlinse angeordnet ist. Dieses Beugungsgitter sollte die an einer Informationsfläche reflektierte Strahlung von der auf die genannte Fläche auffallende Strahlung trennen, so daß im Weg der reflektierten Strahlung ein strahlungsempfindlicher Detektor angeordnet werden kann. Dieses Gitter richtet ein Teilbündel nullter Ordnung der Strahlungsquelle auf die Objektivlinse und ein Teilbündel erster Ordnung des von der Informationsfläche reflektierten Strahlenbündels zum Detektor.
Neuere Entwicklungen bei optischen Abtastvorrichtungen, insbesondere bei solchen zum Lesen von optischen Audio-CDs, haben zu einer kompakten, länglichen Leseeinheit geführt, wie sie z.B. in "Philips Technical Review", Bd. 40, (1982), Nr 6, S. 151-155, beschrieben worden ist. Diese Leseeinheit, Lichtgriffel genannt, die sowohl die Strahlungsquelle und alle erforderlichen optischen Komponenten als auch das strahlungsempfindliche System umfaßt, ist auf einem schwenkbaren Arm montiert, mit dem die radiale Lage des Abtastflecks in der Informationsebene eingestellt werden kann. Der Lichtgriffel hat eine relativ geringe Höhe, beispielsweise 45 mm, und wird erfolgreich in heutigen CD-Spielern für den Heimgebrauch verwendet.
Für spezielle Anwendungen, beispielsweise in tragbaren Spielern oder in Spielern für Kraftfahrzeuge, ist es wünschenswert, die Montagehöhe der optischen Abtasteinheit erheblich zu verringern. Hierzu kann der Lichtgriffel durch eine Abtasteinheit ersetzt werden, in der der größte Teil des Strahlenganges in horizontaler Richtung verläuft und in der ein Reflektor verwendet wird, um das Abtaststrahlenbündel in vertikaler Richtung zum Aufzeichnungsträger hin zu reflektieren. Dieser Reflektor bildet mit dem Hauptstrahl des einfallenden Strahlenbündels und dem des reflektierten Strahlenbündels einen Winkel von 45º. Es besteht ein Bedarf, die Höhe dieser Lesevorrichtung noch weiter zu verringern.
In Analogie zu bekannten Magnetplattenspeichern kann ein optischer Plattenspeicher, bei dem mehrere optische plattenförmige Aufzeichnungsträger übereinander liegen, für die Speicherung großer Datenmengen verwendet werden. Für jeden Aufzeichnungsträger gibt es eine oder zwei gesonderte Abtasteinheiten zum Beschreiben und Auslesen des betreffenden Aufzeichnungsträgers. Auch für diese Anwendung ist es günstig, wenn die Höhe der Abtasteinheit so klein wie möglich ist, so daß die Aufzeichnungsträger dicht aneinander liegen können.
In modernen Abtastvorrichtungen für optische Aufzeichnungsträger, aber auch beispielsweise in Laserdruckern, wird vorzugsweise ein Diodenlaser, beispielsweise ein AlGaAs-Diodenlaser als Strahlungsquelle verwendet. Ein solcher Laser umfaßt eine Anzahl n- und p-Halbleiterschichten, unter anderem ein sogenannte aktive Schicht, in der Laserstrahlung generiert wird, wenn ein elektrischer Strom von ausreichender Stärke in einer Richtung quer zu den Schichten durch den Diodenlaser geschickt wird. Die Laserstrahlung wird an der Vorderseite, auch Frontfacette genannt, aus der aktiven Schicht emittiert, wobei die Hauptachse des Laserstrahlenbündels parallel zu dieser Schicht liegt. Die strahlungsemittierende Oberfläche des Diodenlasers ist rechteckig, wobei die Abmessung in der Richtung parallel zu der aktiven Schicht, der sogenannten lateralen Richtung, größer als die Abmessung in der Richtung quer zu der aktiven Schicht ist, der sogenannten transversalen Richtung. Der Öffnungswinkel des Laserstrahlenbündels in der lateralen Ebene ist kleiner als der in der transversalen Ebene. Dieses Strahlenbündel hat daher elliptischen Querschnitt.
Im Zusammenhang mit der gewünschten hohen Informationsdichte bei optischen Aufzeichnungsträgern muß der in der Informationsebene gebildete Abtastfleck rund sein, minimalen Durchmesser haben und beugungsbegrenzt sein. Ein solcher Fleck kann nur erhalten werden, wenn das in das Objektiv einfallende Strahlenbündel einen runden Querschnitt mit einem solchen Durchmesser hat, daß die Pupille des Objektivs gut gefüllt ist. Auch für einen Laserdrucker ist es günstig, wenn der auf dem Aufzeichnungsmedium gebildete Strahlungsfleck rund ist. Um ein Diodenlaserstrahlenbündel mit rundem Querschnitt zu erhalten, muß in dem Strahlengang dieses Bündels ein sogenannter Strahlenbündelformer angeordnet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Abtastvorrichtung für die verschiedenen genannten Anwendungen zu verschaffen, bei der die genannten Anforderungen einer minimalen Höhe der Vorrichtung und optimaler Strahlenbündelformung sowohl unabhängig voneinander als auch zusammen erfüllt sind. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel zwischen der Normalen auf das Gitter und dem Hauptstrahl des Abtaststrahlenbündels erheblich von 45º abweicht, die Periode des Gitters und der Einfallswinkel so sind, daß nur ein von dem Gitter in eine höhere Ordnung gebeugtes Teilbündel durch die Objektivlinse treten kann, und die Richtung der Streifen des Gitters für einen Neigungswinkel größer als 45º quer zu der genannten ersten Richtung und für einen Neigungswinkel kleiner als 45º parallel zu der ersten Richtung verläuft.
Unter einer höheren Ordnung soll hier die erste, zweite und weitere Beugungsordnungen des Gitters verstanden werden.
Durch geeignete Wahl der Beugungsordnungen zusammen mit einer geeigneten Wahl des Einfallswinkels wird erreicht, daß das Beugungsgitter sich für das Teilbündel der selektierten Ordnung wie ein Spiegel unter 45º verhält, der dieses Teilbündel unter einem Winkel von 90º zum einfallenden Strahlenbündel reflektiert, obwohl dieses Gitter tatsächlich hinsichtlich des Strahlungsbündels unter einem Winkel positioniert ist, der erheblich von 45º abweicht. Dieser Effekt kann auf zwei Weisen gebnutzt werden.
Es sei bemerkt, daß EP-A 0 281 756 eine Vorrichtung zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers beschreibt, in der ein holographischer Spiegel zwischen der Strahlungsquelle und dem Aufzeichnungsträger angeordnet ist, wobei der Spiegel eine Reduzierung der Höhe der Vorrichtung ermöglicht sowie eine Neuformung des Strahlungsbündels, so daß sein Querschnitt kreisförmig wird. Der holographische Spiegel wirkt auch als Objektiv, so daß in der Vorrichtung keine zusätzliche Objektivlinse vorhanden ist. EP-A 0 281 756 beschreibt nicht, daß der holographische Spiegel nur eines der Teilbündel höherer Ordnung zum Aufzeichnungsträger reflektiert.
Eine erste Nutzung des Erfindungsgedankens ist in einer Vorrichtung realisiert, die weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Abtaststrahlenbündels erheblich größer als 45º und kleiner als 90º ist. Dadurch wird die Höhe der Vorrichtung erheblich reduziert. Dies ist besonders wichtig, wenn die Vorrichtungen für das Abtasten optischer plattenförmiger Aufzeichnungsträger verwendet werden.
Eine zweite Nutzung des Erfindungsgedankens ist in einer Vorrichtung realisiert, in der die Strahlungsquelle ein Diodenlaser mit einer aktiven Schicht ist, der ein Laserstrahlenbündel emittiert, dessen Öffnungswinkel in der lateralen Ebene, durch die Hauptachse des Laserstrahlenbündels und parallel zur aktiven Schicht, kleiner ist als der Öffnungswinkel in der transversalen Ebene, durch die Hauptachse des Laserstrahlenbündels und quer zur aktiven Schicht. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstreifen quer zu einer der Ebenen, der lateralen und der transversalen Ebene liegen und der Einfallswinkel so ist, daß das von dem Gitter in der gewählten Ordnung reflektierte Strahlenbündel einen runden Querschnitt hat. Der von dem Objektiv gebildete Abtastfleck in der Informationsebene ist dann trotz des nicht runden Querschnitts des von dem Diodenlaser emittierten Strahlenbündels rund.
Eine erste Ausführungsform der Vorrichtung, in der das Reflexionsgitter als Strahlenbündelformer verwendet wird, ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstreifen quer zu der transversalen Ebene liegen und der Einfallswinkel größer als 0º und erheblich kleiner als 45º ist. Der Querschnitt des Strahlenbündels in der transversalen Ebene ist dann in der Weise verringert, daß er gleich dem der lateralen Ebene ist. Diese Ausführungsform kann verwendet werden, wenn der Abtastfleck nicht sehr klein zu sein braucht, beispielsweise in einem Laserdrucker.
Wenn der Abtastfleck sehr klein sein muß, in der Größenordnung von 1 um, beispielsweise in einer Vorrichtung zum Abtasten optischer plattenförmiger Aufzeichnungsträger, wird eine zweite Ausführungsform verwendet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gitterstreifen quer zur lateralen Ebene verlaufen und daß der Einfallswinkel beträchtlich größer als 45º und kleiner als 90º ist. Das Strahlenbündel wird dann in der lateralen Ebene aufgeweitet und gleich dem Querschnitt des Strahlenbündels in der transversalen Ebene gemacht. Außerdem ist die Montagehöhe einer Vorrichtung nach dieser Ausführungsform sehr gering.
Die vorstehend genannten Abtastvorrichtungen mit einem Beugungsgitter für verschiedene Zwecke sind vorzugsweise weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter ein Phasengitter ist. Ein derartiges Gitter hat einen höheren Wirkungsgrad als ein Amplitudengitter
Die Abtastvorrichtungen können weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, daß das Phasengitter von einem Profilgitter gebildet wird, das mit Gitterstreifen abwechselnde Gitterrillen hat. Ausgehend von einer Gittermatrize kann ein derartiges Gitter mit Hilfe bekannter Preß- oder Abdrucktechniken preiswert in Massenfertigung hergestellt werden.
Die Abtastvorrichtungen können als Abwandlung dadurch gekennzeichnet sein, daß das Phasengitter ein Volumengitter mit mehreren nebeneinanderliegenden Rippen ist, die abwechselnd eine erste mittlere Brechzahl und eine zweite mittlere Brechzahl haben.
Ein Volumengitter ist ein sogenanntes dickes Gitter, in dem sich die Gitterstruktur über die Dicke der Gitterplatte erstreckt und sich nicht nur an der Oberfläche befindet, wie es bei einem "dünnen" Gitter der Fall ist. Ein Beispiel für das hier gemeinte Volumengitter ist ein sogenanntes Volumenhologrammgitter. Dies ist ein spezieller Typ eines Beugungsgitters, der erhalten wird, indem man zwei Strahlungsbündel, die miteinander einen bestimmten Winkel bilden, auf eine dicke Platte aus speziellem photographischen Material fallen läßt. Diese Strahlenbündel erzeugen in der Platte ein Tiefeninterferenzmuster von Rippen mit abwechselnd hoher und niedriger Intensität. Das photographische Material wird so gewählt, daß die beiden Belichtungsniveaus nach der Entwicklung in unterschiedliche Brechzahlen umgesetzt werden. Mit einem solchen Volumenhologramm kann eine sehr hoher Wirkungsgrad erhalten werden.
Um den der Verwendung eines Beugungsgitters innewohnenden Strahlungsverlust, der von der Verteilung der Strahlung über die verschiedenen Beugungsordnungen verursacht wird, möglichst weitgehend zu begrenzen, sind die Abtastvorrichtungen außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die die Intensitätsverteilung über die verschiedenen Beugungsordnungen bestimmenden Gitterparameter so gewählt sind, daß ein maximaler Prozentsatz der einfallenden Strahlungsstärke in die gewählte Beugungsordnung abgebogen wird.
Im Falle eines Profilgitters sind die genannten Parameter das Verhältnis der Breite der Gitterrillen zu der Breite der Gitterstreifen, die Tiefe der Gitterrillen und die Steilheit der Rillenwände. Ein für eine gegebene Beugungsordnung optimiertes Gitter wird in der Literatur als "blazed" Gitter bezeichnet. Ein solches Gitter hat häufig ein sägezahnförmiges Profil ohne quer zur Einfallsrichtung liegende Teile.
Im Falle eines Volumenhologramms sind die die Intensitätsverteilung bestimmenden Parameter das Verhältnis der Breite der Rippen mit der ersten Brechzahl zu der Breite der Rippen mit der zweiten Brechzahl, das Verhältnis der Brechzahlen die Dicke der Rippen und der Winkel, den diese Rippen mit der Einfallsrichtung in der Ebene quer zu der Längsrichtung der Gitterrippen bilden.
Die Abtastvorrichtung kann außerdem dadurch gekennzeichnet sein, daß ein in eine der ersten Beugungsordnungen gebeugtes Teilbündel durch das Objektivsystem tritt. Die in erster Ordnung gebeugten Teilbündel haben bereits ohne Optimierung des Gitters für diese Ordnung eine höhere Intensität als die höheren Beugungsordnungen. Infolge der genannten Optimierung kann eines der Teilbündel erster Ordnung zu Lasten der Teilbündel der anderen Ordnungen weiter verstärkt werden.
Die Möglichkeit, das Gitter für eine zweite oder höhere Beugungsordnung zu optimieren, wird sehr vorteilhaft in einer anderen Ausführungsform der Abtastvorrichtung verwendet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein in eine zweite oder höhere Beugungsordnung gebeugtes Teilbündel durch das Objektivsystem tritt. Wenn das selektierte Teilbündel einen gleichen Beugungswinkel hat, kann die Periode des Beugungsgitters vergrößert werden, wodurch die Herstellung des Gitters mit der gewünschten Genauigkeit vereinfacht wird. Bei gleichbleibender Gitterperiode kann der Einfallswinkel des Strahlenbündels vergrößert werden, so daß die Höhe der Abtastvorrichtung noch weiter reduziert werden kann.
Um die Handhabung und die Positionierung des Beugungsgitters zu erleichtern, ist eine weitere Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter an der schrägen Seite eines dreieckigen Prismas angeordnet ist, das einen rechten Winkel hat, und dessen beide andere Seiten senkrecht zum Einfallsstrahlenbündel bzw. dem zum Objektiv gerichteten Teilbündel stehen.
In den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Abtastvorrichtung ist ein Objektiv gegebener Dicke in dem Strahlengang zwischen dem Beugungsgitter und der Informationsfläche angeordnet. Durch Integration des Objektivs und des Beugungsgitters in einem einzigen Element kann die Höhe noch weiter reduziert werden insbesondere für Abtastvorrichtungen für das Auslesen und/oder Beschreiben von plattenförmigen optischen Aufzeichnungträgern. Folglich wird eine neue Klasse von Abtastvorrichtungen erhalten, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Oberfläche des Prismas, die dem Beugungsgitter gegenüber liegt und durch die das von dem Beugungsgitter reflektierte Teilbündel austritt, gekrümmt ist.
Eine erste Ausführungsform dieser Klasse von Abtastvorrichtungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche eine aspharische Fläche ist und daß das Beugungsgitter ein lineares Gitter ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Objektivfunktion vollständig von der gekrümmten Prismenoberfläche erfüllt. Damit der von dieser Fläche gebildete Abtastfleck aberrationsfrei ist, sollte diese Fläche ein asphärisches Profil haben. Eine asphärische Fläche ist eine Fläche, deren Grundform sphärisch ist, aber deren eigentliche Form kleine Abweichungen zur Korrektur von Aberrationen hat, die in der Abtastvorrichtung auftreten können. Bei Verwendung einer solchen asphärischen Fläche kann das Beugungsgitter linear sein, d.h. es kann geradlinige Gitterstreifen und eine konstante Gitterperiode haben.
Eine zweite Ausführungsform der Abtastvorrichtung mit einem integrierten Gitterobjektivelement ist dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche sphärisch ist und daß das Gitter eine aberrationskorrigierende Asphärizität hat. Dieses Gitter hat sehr leicht gekrümmte Gitterstreifen und eine nahezu konstante Gitterperiode. Ein solches Gitter kann beispielsweise holographisch hergestellt werden, d.h. indem man zwei Strahlenbündel in holographischem Material miteinander interferieren läßt. Da das Gitter nur spharische Aberrationen zu korrigieren braucht, unterscheidet es sich nur geringfügig von einem linearen Gitter.
Eine dritte Ausführungsform der Abtastvorrichtung mit einem integrierten Gitterobjektivelement ist dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche sphärisch ist und daß das Gitter Linsenwirkung und eine aberrationskorrigierende Asphärizität hat. Die gekrümmte Prismenoberfläche braucht dann nicht die gesamte geforderte Linsenstärke zu ergeben, sondern ein Teil davon wird von dem Gitter geliefert. Dieses Gitter hat leicht gekrümmte Gitterstreifen, deren Krümmung ebenso wie die Gitterperiode in geringem Maße variiert.
Eine letzte Ausführungsform der Abtastvorrichtung, in die die Objektivfunktion integriert ist, wird in Anspruch 17 beschrieben. Dieses Objektivgitter hat stark gekrümmte Gitterstreifen, deren Krümmung ebenso wie die Gitterperiode in erheblichem Maße variiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Auslesen eines plattenförmigen Aufzeichnungsträgers mit einer erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung mit einem linearen Beugungsgitter,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Abtastvorrichtung, in der ein Beugungsgitter verwendet wird, um ein Strahlenbündel in eine Richtung einzuschnüren,
Figuren 3, 4, und 5 verschiedene Ausführungsformen eines Phasengitters,
Figur 6 einen lateralen Querschnitt eines Prismas mit gekrümmter Oberfläche und eines Beugungsgitters zur Verwendung in der Abtastvorrichtung,
Figur 7 eine Vorderansicht dieses Gitters,
Figur 8 eine perspektivische Sicht eines Prismas mit ebenen Oberflächen und eines holographischen Gitters zur Verwendung in der Abtastvorrichtung,
Figur 9 eine Vorderansicht des holographischen Gitters, und
Figur 10 einen transversalen Querschnitt eines Laserdruckers mit einer erfindungsgemaßen Abtastvorrichtung.
Figur 1 zeigt einen Teil eines runden plattenförmigen Aufzeichnungsträgers 1. Die Informationsstruktur wird von den in einer Informationsebene 3 liegenden Informationsspuren 4 angegeben, die eine Vielzahl von Informationsgebieten 5 abwechselnd mit Zwischengebieten 6 in Spurrichtung t enthält. Die Informationsstruktur befindet sich vorzugsweise in der Oberseite des Aufzeichnungsträgers und wird von einem das Substrat 2 durchquerenden Abtaststrahlenbündel b ausgelesen. Das Abtaststrahlenbündel wird von einer Strahlungsquelle 7, beispielsweise einem Halbleiterdiodenlaser wie einem AlGaAs-Laser, geliefert.
Das Abtaststrahlenbündel b wird von einem Objektiv 9 so fokussiert, daß es in der Informationsebene einen Abtastfleck S bildet. Zwischen diesem Objektiv und dem Diodenlaser ist eine Kollimatorlinse 8 angeordnet, die das von dem Diodenlaser emittierte, divergierende Strahlenbündel in ein paralleles Strahlenbündel umsetzt, das einen solchen Querschnitt hat, daß die Pupille des Objektivs adäquat gefüllt wird, so daß der Abtastfleck S beugungsbegrenzt ist und einen minimalen Durchmesser hat. Das Lesestrahlenbündel wird von der Informationsebene reflektiert und entsprechend der in einer auszulesenden Spur 4 gespeicherten Information moduliert, wenn der Aufzeichnungsträger mit Hilfe der Antriebswelle A gedreht wird.
Im Strahlengang ist ein Strahlteiler 10, beispielsweise in Form eines halbdurchlässigen Spiegels, angeordnet, der das von der Strahlungsquelle 7 emittierte Strahlenbündel b zum Objektiv durchläßt und das von dem Aufzeichnungsträger kommende modulierte Strahlenbündel auf ein strahlungsempfindliches Detektionssystem 11 reflektiert. Dieses Detektionssystem liefert ein entsprechend der in einer auszulesenden Spur gespeicherten Information modulierten elektrisches Signal. Das Detektionssystem kann auch Signale liefern, die Abweichungen von der Lage des Abtastflecks hinsichtlich einer auszulesenden Spur und/oder Fokussierungsfehler darstellen, wie sie z.B. in "Philips Technical Review", Bd. 40, Nr. 6, S. 151-155, beschrieben worden sind.
Wie bekannt ist, kann anstelle eines halbdurchlässigen Spiegels auch ein polarisationsempfindliches Teilerprisma als Strahlteiler verwendet werden. In dem Strahlengang zwischen diesem Strahlteiler und dem Objektiv sollte dann eine doppelbrechende Platte angeordnet sein, die dafür sorgt, daß die Polarisationsrichtung des von dem Aufzeichnungsträger zurückkehrender Strahlenbündels hinsichtlich des von der Quelle emittierten Strahlenbündels um 90º gedreht wird.
Der Hauptstrahl h des von der Quelle 7 emittierten und von dem Element 10 durchgelassenen und das Elementen 8 durchlaufenden Strahlenbündels b liegt in einer horizontalen Ebene. Der Hauptstrahl des zurückkehrender Strahlenbündels, das die Kollimatorlinse 8 durchquert hat und von dem Strahlteiler 9 reflektiert worden ist, liegt ebenfalls in dieser Ebene. Ein das Abtaststrahlenbündel unter einem Winkel von ungefahr 90º in Richtung des Aufzeichnungsträgers reflektierende Reflektor 12 ist in dem Strahlengang hinter der Kollimatorlinse angeordnet. Dieser Aufbau der Abtastvorrichtung ergibt eine Montagehöhe, die wesentlich kleiner ist als die der bekannten Abtastsysteme, in denen die Elemente 7, 8 und 9 und das Objektiv in einer Linie quer zum Aufzeichnungsträger angeordnet sind.
Erfindungsgemäß kann die Höhe der Vorrichtung durch Verwendung eines reflektierenden Beugungsgitters als Reflektor noch weiter verringert werden, wie in Figur 1 gezeigt wird, und indem man die Ebene dieses Gitters einen kleinen Neigungswinkel α mit dem Hauptstrahl h des Strahlenbündels b bilden läßt. In Figur 1 wird das Gitter 14 mit Hilfe der Gitterstreifen 15 und der Zwischenstreifen 16 angedeutet. Der Deutlichkeit halber wird in Figur 1 nur eine kleine Anzahl von Streifen 15 und 16 dargestellt, aber tatsächlich umfaßt das Gitter eine große Anzahl Streifen. In der Ebene XZ senkrecht zur Richtung der Gitterstreifen spaltet dieses Gitter das einfallende Strahlenbündel b in ein nicht gebeugtes Teilbündel nullter Ordnung, d.h. ein Bündel, für das der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist, zwei Teilbündel der +1. Ordnung bzw. der -1. Ordnung und eine Vielzahl von Teilbündeln zweiter oder höherer Ordnung auf. Die Gitterperiode pr und der Neigungswinkel α können so gewählt werden, daß eines der Teilbündel erster oder höherer Ordnung durch die Pupille des Objektivs 9 tritt. Der Deutlichkeit halber zeigt Figur 1 nur dieses Teilbündel ba.
Die Montagehöhe des Beugungsgitters, dessen Höhe von dem Neigungswinkel α oder den Einfallswinkel γ = 90º - α bestimmt wird, ist erheblich kleiner als die Montagehöhe eines Spiegels unter einem Winkel von 45º.
In Lese- und/oder Schreibeinrichtungen für plattenförmige optische Aufzeichnungsträger wird vorzugsweise ein Diodenlaser, z.B. ein AlGaAs-Diodenlaser, als Strahlungsquelle verwendet. Ein solcher Laser umfaßt eine Vielzahl Schichten 20, 22 aus p- bzw. n-Halbleitermaterial und eine sogenannte aktive Schicht, die in Figur 1 mit 21 bezeichnet ist. Die parallel zu dieser aktiven Schicht liegende Ebene wird im folgenden als laterale Ebene bezeichnet. Dies ist die Ebene XZ in Figur 1. Die Ebene senkrecht zu der lateralen Ebene, Ebene YZ in Figur 1, wird als transversalen Ebene bezeichnet.
Wie bekannt ist, ist das aus der Frontfacette 23 des Diodenlasers tretende Strahlenbündel nicht symmetrisch; der Öffnungswinkel dieses Strahlenbündels in der lateralen Ebene ist beträchtlich kleiner als der Öffnungswinkel in der transversalen Ebene wie in Figur 1 gezeigt wird. In dieser Figur werden die Randstrahlen des Strahlenbündels in der lateralen Ebene durch ausgezogene Linien und die Randstrahlen des Strahlenbündels in der transversalen Ebene durch gestrichelte Linien angedeutet. Am Ort der Kollimatorlinse hat das Strahlenbündel b einen elliptischen Querschnitt Sc. Um einen runden Strahlungsfleck S in der Informationsebene 3 zu erhalten, muß das Strahlenbündel in ein Strahlenbündel mit rundem Querschnitt umgeformt werden.
Wie in Figur 1 gezeigt wird, kann die gewünschte Strahlenbündelformung mit Hilfe des Beugungsgitters 14 unter einem kleinen Neigungswinkel α oder einem großen Einfallswinkel γ realisiert werden. Da der Hauptstrahl h des Strahlenbündels b in der lateralen Ebene mit der reflektierenden Fläche 14 einen relativ kleinen Winkel α bildet, während das Teilbündel ba im wesentlichen in vertikaler Richtung reflektiert wird, wird das letztgenannte Strahlenbündel in der lateralen Ebene hinsichtlich des Einfallsstrahlenbündels b erheblich aufgeweitet. Unter Anpassung der Gitterperiode Pr kann der Neigungswinkel α so gewählt werden, daß die laterale Breite des Strahlenbündels nach Reflexion an der Oberfläche 13 gleich der transversalen Breite ist, die von dem Gitter nicht beeinflußt wird.
In der Vorrichtung nach Figur 1 werden von dem reflektierenden Beugungsgitter zwei Anforderungen gleichzeitig erfüllt, nämlich die Verringerung der Montagehöhe und das Aufweiten des Strahlenbündels in der lateralen Ebene. Das Beugungsgitter kann jedoch auch allein für die Verringerung der Höhe der Vorrichtung eingesetzt werden, wenn beispielsweise ein Strahlungsbündel mit rundem Querschnitt verwendet wird, oder allein als Strahlenbündelformer.
Dieser in Figur 1 dargestellte Strahlenbündelformer erhöht den Querschnitt des Strahlenbündels in der lateralen Ebene, so daß das zum Objektiv gerichtete Strahlenbündel ein relativ weites, rundes Bündel ist. Dies ist besonders interessant, wenn das Objektiv einen relativ kleinen Abtastfleck bilden muß, beispielsweise mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1 um. Ein solches Objektiv hat eine relativ große numerische Apertur, beispielsweise in der Größenordnung 0,4 bis 0,5, die vollständig gefüllt werden muß. Bei anderen Anwendungen, bei denen beispielsweise der von dem Objektiv gebildete Strahlungsfleck größer sein darf, wie bei einem Laserdrucker, kann ein asymmetrisches Strahlenbündel durch Verringerung der Bündelbreite in der transversalen Ebene in ein Strahlenbündel mit rundem Querschnitt umgeformt werden.
Dieser Fall wird in Figur 2 gezeigt. In dieser Figur ist der Diodenlaser in bezug auf den in Figur 1 gezeigten Diodenlaser um 90º gedreht, so daß die aktive Schicht in der XY-Ebene liegt. Die Randstrahlen des Strahlenbündels in der lateralen Ebene (XY-Ebene) werden durch ausgezogene Linien und die in der transversalen Ebene (XZ-Ebene) werden durch gestrichelte Linien angedeutet. Das reflektierende Gitter 14 bildet jetzt mit der lateralen Ebene einen großen Neigungswinkel α in der Größenordnung von beispielsweise 70º, und in der transversalen Ebene ist der Einfallswinkel γ = 90º -α, den der Hauptstrahl h des Strahlenbündels b mit der Normalen zur Ebene des Gitters bildet, klein. Wie in Figur 2 gezeigt ist, wird das Strahlenbündel infolge von Reflexion am Gitter in der transversalen Ebene eingeschnürt, während die Breite in der lateralen Ebene sich nicht ändert. Durch geeignete Wahl des Neigungswinkels α und der Gitterperiode pr kann wieder dafür gesorgt werden, daß das vom Gitter reflektierte Strahlenbündel einen runden Querschnitt hat.
Bisher ist die Erfindung anhand einer Leseeinrichtung beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch auch in einer Schreibeinrichtung eingesetzt werden, die im Prinzip den gleichen Aufbau wie die Leseeinrichtung hat. Das Abtaststrahlenbündel muß dann mit der einzuschreibenden Information moduliert werden. Dies ist mit einem in dem Strahlengang angeordneten optischen Modulator möglich oder durch Ansteuerung des Diodenlasers mit Hilfe eines Steuerungssignals, das entsprechend der zu schreibenden Informationen moduliert ist.
Das Beugungsgitter ist vorzugsweise auf einem dreieckigen Prisma angebracht, dessen zwei andere Flächen in Figur 1 mit 17 und 18 bezeichnet werden. Der Winkel β zwischen den Flächen 17 und 18 beträgt vorzugsweise 90º, was die Ausrichtung und Montage des Gitters erleichtert.
Das Beugungsgitter kann ein Amplitudengitter sein und reflektierende Streifen 15 und absorbierende oder strahlungsdurchlässige Streifen 16 enthalten. Das Beugungsgitter ist jedoch vorzugsweise ein Phasengitter. Mit einem solchen Phasengitter kann ein höherer Beugungswirkungsgrad erhalten werden als mit einem Amplitudengitter. Das Phasengitter kann als sogenanntes Profilgitter ausgeführt sein, mit beispielsweise Gitterrillen 15 und höher liegenden Gitterstreifen 16, wie in Figur 3 gezeigt wird. Ein solches Gitter hat den Vorteil, daß es preiswert in Massenfertigung mit Hilfe bekannter Preß- und Abdrucktechniken hergestellt werden kann, wenn eine die Gitterstruktur enthaltende Matrize vorhanden ist. Eine solche Matrize braucht nur ein einziges Mal hergestellt zu werden.
Das Phasengitter kann auch von einer Struktur aus nebeneinanderliegenden Rippen gebildet werden, die abwechselnd eine erste Brechzahl und eine zweite Brechzahl haben. Diese Struktur kann die Form eines sogenannten Volumenhologramms oder dicken Hologramms mit einer Dicke von mehreren Millimetern haben. Ein solches Hologramm wird erhalten, indem man zwei Strahlenbündel auf eine dicke Platte aus speziellem photographischen Material einfallen läßt. Je nachdem, ob man ein Reflexions- oder ein Volumenhologramm erhalten möchte, müssen die Strahlenbündel auf verschiedene Seiten oder auf die gleiche Seite der Platte einfallen. Innerhalb dieser Platte interferieren die Strahlenbündel miteinander, so daß eine Struktur nebeneinanderliegende Rippen mit abwechselnd hoher und niedriger Intensität erzeugt wird. Durch Entwicklung der Platte wird das Intensitätsmuster in ein Muster von Rippen mit höheren und niedrigeren Brechzahlen umgesetzt. Figur 4 zeigt ein Volumenhologramm 14' schematisch im Querschnitt.
Die Differenz Δn zwischen der Brechzahl n&sub1; der Streifen 15' und der Brechzahl n&sub2; der Streifen 16' beträgt beispielsweise 0,02, und n&sub1; und n&sub2; haben Werte von beispielsweise 1,52 bzw. 1,54. In den meisten Fällen bilden die Streifen mit den beiden Seiten 25 und 26 der Platte 14' einen von 90º abweichenden Winkel φ.
Außerdem sind die Übergänge zwischen den Bereichen mit unterschiedlicher Brechzahl im allgemeinen in der Praxis nicht so abrupt wie in Figur 4 gezeigt wird, sondern die Brechzahl weist eine viel allmählicherer Änderung auf, wie in Figur 4a gezeigt wird. In dieser Figur ist horizontal die Position auf der Platte quer zu den Streifen von Figur 4 und vertikal die Brechzahl n aufgetragen.
Das durch das Objektiv tretende Strahlenbündel ba kann eines der Tellbündel erster Ordnung sein. Diese Teilbündel haben eine höhere Intensität als die Teilbündel höherer Ordnung. Für ein von einem Beugungsgitter abgebeugtes Teilbündel der Ordnung m gilt für den Beugungswinkel δ
Wenn für das Teilbündel ba ein Teilbündel der beispielsweise zweiten Ordnung gewählt worden ist, ist die Periode pr des Gitters 14 bei demselben Beugungswinkel δ zweimal so groß, als wenn ein Teilbündel der ersten Ordnung gewählt wird. Unter Umständen ist es daher günstig, ein Teilbündel zweiter oder höherer Ordnung zu wählen, weil das Beugungsgitter dann einfacher mit der geforderten Genauigkeit hergestellt werden kann.
Sowohl in dem Fall, daß ein Teilbündel zweiter oder höherer Ordnung gewählt wird, als auch in dem Fall, daß ein Teilbündel erster Ordnung gewählt wird, kann der Wirkungsgrad des Gitters für das gewählte Teilbündel durch Anpassung der Gitterparameter erhöht werden. Unter dem Wirkungsgrad soll hier der Teil der auf das Gitter fallenden Strahlungsstärke verstanden werden, der in der gewählten Ordnung gebeugt wird. Im Falle eines Profilgitters sind die genannten Parameter die Tiefe der Gitterrillen 15, die Steilheit der Wandung dieser Rillen und das Verhältnis der Breite der Rillen 15 zu der Breite der Zwischenrillen 16. Optimierung der Gitterparameter eines Profilgitters ist als "Blazing" bekannt. Figur 5 zeigt einen kleinen Teil einer Ausführungsform eines solchen "blazed" Gitters 14" in vereinfachte Form. Es ist unter anderem dafür gesorgt worden, daß die Teile des einfallenden Strahlungsbündels ba soviel wie möglich auf Flächen 16" einfallen, die die Strahlung in der gewünschten Richtung reflektieren.
Auch für ein Brechzahl-Gitter, wie ein Volumenhologramm nach den Figuren 4 und 4a, kann der Wirkungsgrad für die gewählte Beugungsordnung durch optimale Wahl der Brechzahldifferenz Δn, des Neigungswinkels φ der Rippen und des Verhältnisses zwischen den Breiten der Streifen 15' und 16' optimiert werden.
Wegen des kleinen Neigungsswinkels α oder des großen Einfallswinkels γ in der Ausführungsform von Figur 1, wodurch die Höhe des Beugungsgitters gering wird und auch die Bündelbreite in der lateralen Ebene zunimmt, wird die Höhe der Abtastvorrichtung in bezug auf eine Abtastvorrichtung mit einem Reflektor unter einem Winkel von 45º verringert. Bei dieser Ausführungsform sollte jedoch in vertikaler Richtung Raum für das Objektiv zwischen dem Beugungsgitter 14 und der Informationsfläche 3 reserviert werden.
Eine in Hinsicht auf die Montagehöhe noch günstigere Ausführungsform ist die, bei der das Objektiv und das Beugungsgitter in einem einzigen Element integriert sind. Figur 6 zeigt eine erste Ausführungsform eines solchen Elements. Diese Figur zeigt in einem lateralen Querschnitt ein dreiecklges Prisma mit einem rechten Winkel, wobei das Beugungsgitter 14 an seiner schrägen Seite angebracht ist. Das Prisma in Figur 6 ist anders orientiert als das Prisma in Figur 1, nämlich so, daß das Strahlenbündel ba über die Fläche 17 in das Prisma eintritt und es über die Fläche 18' nach Reflexion durch das Gitter verläßt. Diese Austrittsfläche ist keine ebene Fläche wie Fläche 18 aus Figur 1, sondern eine gekrümmte Fläche, die infolge ihrer Krümmung Linsenwirkung aufweist und daher das Objektiv 9 von Figur 1 ersetzen kann.
Wie unter anderem in der US-Patentschrift 4.668.066 beschrieben ist, kann das Objektiv in einer Abtastvorrichtung für plattenförmige Aufzeichnungsträger aus einem Einzellinsenelement bestehen. Dieses Element sollte dann jedoch mindestens eine asphärische Fläche haben, um einen Abtastfleck bilden zu können, der frei von Aberrationen ist. Eine solche Korrektur muß auch in dem Objektivbeugungsgitterelement von Figur 6 eingebracht werden. Dies kann erreicht werden, indem der gekrümmten Fläche eine asphärische Form 18" gegeben wird, wie durch die gestrichelte Linie angegeben, anstelle einer sphärischen Form 18'. In diesem Fall ist das Gitter ein lineares Gitter, d.h. ein Gitter mit geradlinigen Gitterstreifen und konstanter Gitterperiode.
Es ist jedoch auch möglich, daß die gekrümmte Fläche eine sphärische Fläche 18' ist und das Beugungsgitter 14 für die Aberrationskorrektur sorgt. Ein hierfür geeignetes Gitter hat einen linearen mittleren Teil und Randgebiete mit gekrümmten Gitterstreifen und einer variierenden Gitterperiode.
Dem Beugungsgitter kann eine gewisse optische Leistung oder Linsenwirkung auch durch etwas stärkeres Krümmen der Gitterstreifen gegeben werden, wobei die Krümmung in der Mitte des Gitters geringfügig größer als an seinem Rand ist. Außerdem nimmt die Periode dieses Gitters von einem zum anderen Ende leicht ab. Figur 7 zeigt eine Ausführungsform dieses Gitters in Vorderansicht. In dieser Figur wird nur ein Gitterstreifen 15 für jeweils eine Anzahl von Gitterperioden gezeigt. Der Abstand zwischen den leicht gekrümmten Streifen 15 ist also gleich einer Anzahl Male (q) der Gitterperiode pr. Bei Verwendung eines solchen Gitters kann die gekrümmte Oberfläche 18' oder 18" geringere Linsenwirkung haben und der Krümmungsradius dieser Oberfläche kann größer sein.
Schließlich ist es möglich, dem Beugungsgitter soviel Linsenwirkung zu geben, daß es auch als Objektiv wirkt. Die Austrittsfläche des Prismas kann dann eine ebene Fläche 18 sein, wie in Figur 8 gezeigt. Diese Figur ist eine perspektivische Ansicht des Prismas mit den ebenen Flächen 17 und 18, die miteinander einen Winkel von beispielsweise 90º bilden, wobei das Beugungsgitter 14 an der schrägen Seite angeordnet ist. Figur 9 zeigt eine Ausführungsform dieses Beugungsgitters in Vorderansicht. Das Gitter hat stark gekrümmte Gitterstreifen, deren Krümmungsradius in der einen Richtung gleichmäßig zunimmt. Die Gitterperiode nimmt in derselben Richtung erheblich ab. In Figur 9 wird ebenfalls nur ein Gitterstreifen 15 für jeweils eine Anzahl Gitterperioden gezeigt. Das Gitter nach Figur 9 kann holographisch durch Belichtung einer Photoplatte am Ort dieses Gitters mit einem divergierenden Strahlenbündel aus einer Punktquelle am Ort des Strahlungsflecks S und dem dem Bündel ba entsprechenden Strahlenbündel hergestellt werden. Das Gitter nach den Figuren 8 und 9 kann auch als holographisches Objektivgitter bezeichnet werden.
Figur 10 zeigt schematisch einen Laserdrucker mit einem strahlungsempfindlichen Aufzeichnungsmedium 41, das beispielsweise von einer Trommel 40 getragen wird. Für das Schreiben aufeinanderfolgender Zeilen wird die Trommel um ihre Achse 42 gedreht. Eine Zeile wird mittels eines Polygons 43 abgetastet, das eine Anzahl Spiegelfacetten 44 enthält und um seine Achse 45 dreht. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet ein Objektiv, das die aus dem Diodenlaser 7 mit der aktiven Schicht 21 stammende und von einer Spiegelfacette reflektierte Strahlung fokussieren muß, um auf dem Aufzeichnungsmedium einen Schreibfleck S zu bilden. Die Strahlung wird entsprechend der einzuschreibenden Information intensitätsmoduliert, entweder durch den durch den Diodenlaser fließenden elektrischen Steuerstrom oder mittels eines gesonderten, im Strahlengang liegenden Intensitätsmodulators.
Das von dem Diodenlaser gelieferte Strahlungsbündel b wird von der Kollimatorlinse 8 in ein paralleles Bündel umgesetzt und anschließend von dem Beugungsgitter 14 auf das Polygon reflektiert. Figur 10 zeigt den Laserdrucker in einem transversalen Querschnitt. Das über das Polygon in das Objektiv eintretende Strahlenbündel ba wird in der Ebene des Querschnitts eingeschnürt, weil das Gitter 14 mit dem Hauptstrahl h des Strahlenbündels b einen großen Neigungswinkel α bildet.
Die Erfindung kann überall dort verwendet werden, wo ein Strahlungsweg gefaltet werden muß, so daß die Montagehöhe klein ist, und/oder wo ein Strahlungsbündel mit einem asymmetrischen Querschnitt in ein Bündel mit symmetrischem Querschnitt umgesetzt werden muß.

Claims

1. Vorrichtung zum optischen Abtasten einer Informationsfläche (3), mit einer Strahlungsquelle (7) zum Liefern eines Abtaststrahlenbündels (b) mit einem asymmetrischen Querschnitt, dessen Breite in einer ersten Richtung (Z; Y) geringer ist als die Breite in einer zweiten Richtung (Y; Z) quer zu der ersten Richtung,

einer Kollimatorlinse (8),

einer Objektivlinse (9) zur Fokussierung des Abtaststrahlenbündels in einen Abtastfleck (S) in der Informationsebene, und

einem im Strahlengang zwischen der Kollimatorlinse (8) und der Objektivlinse (9) angeordneten, reflektierenden Beugungsgitter (14),

dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel (γ) zwischen der Normalen auf das Gitter und dem Hauptstrahl (h) des Abtaststrahlenbündels (b) erheblich von 45º abweicht, die Periode (Pt) des Gitters und der Einfallswinkel (γ) so sind, daß nur ein von dem Gitter in eine höhere Ordnung gebeugtes Teilbündel (ba) durch die Objektivlinse treten kann, und die Richtung der Streifen (15, 16; 15', 16') des Gitters für einen Neigungswinkel (α) größer als 45º quer zu der genannten ersten Richtung (Z Fig. 1; Y Fig. 2) und für einen Neigungswinkel (α) kleiner als 45º parallel zu der ersten Richtung verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel (γ) des Abtaststrahlenbündels (b) erheblich größer als 45º ist und kleiner als 90º, so daß das Gitter (14) die Breite des Bündels (b) in der ersten Richtung (Z Fig. 1; Y Fig. 2) erheblich aufweitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Strahlungsquelle ein Diodenlaser mit einer aktiven Schicht (21) ist, der ein Laserstrahlenbündel (b) emittiert, dessen Öffnungswinkel in der lateralen Ebene (XZ Fig. 1; XY Fig. 2), durch die Hauptachse (h) des Laserstrahlenbündels (b) und parallel zur aktiven Schicht, kleiner ist als der Öffnungswinkel in der transversalen Ebene (XY Fig. 1; XZ Fig. 2), durch die Hauptachse des Laserstrahlenbündels und quer zur aktiven Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Ebene die genannte erste Richtung (Z Fig. 1; Y Fig. 2) umfaßt und die transversale Ebene die zweite Richtung (Y Fig. 1; Z Fig. 2) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstreifen (15, 16; 15', 16') quer zu der transversalen Ebene (XZ Fig. 2) liegen und der Einfallswinkel (γ) größer als 0º und erheblich kleiner als 45º ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstreifen (15, 16; 15', 16') quer zur lateralen Ebene (XZ Fig. 1) verlaufen und daß der Einfallswinkel (γ) beträchtlich größer als 45º und kleiner als 90º ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter ein Phasengitter (14; 14'; 14") ist. (Fig. 3, 4, 5)

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter von einem Profilgitter (14) gebildet wird. (Fig. 3)

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasengitter ein Volumengitter (14') mit mehreren nebeneinanderliegenden Rippen (15', 16') ist, die abwechselnd eine erste mittlere Brechzahl und eine zweite mittlere Brechzahl haben. (n&sub1;, n&sub2;) (Fig. 4)

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsverteilung über die verschiedenen Beugungsordnungen bestimmenden Gitterparameter (15", 16") so gewählt sind, daß ein maximaler Prozentsatz der einfallenden Strahlungsstärke (b) in die gewählte Beugungsordnung (ba) abgebogen wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein in eine der ersten Beugungsordnungen gebeugtes Teilbündel (ba) durch das Objektivsystem (9) tritt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein in eine zweite oder höhere Beugungsordnung gebeugtes Teilbündel durch das Objektivsystem (9) tritt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter (14) an der schrägen Seite eines dreieckigen Prismas angeordnet ist, das einen rechten Winkel (β) hat, und dessen beide andere Seiten (17, 18) senkrecht zum Einfallsstrahlenbündel (b) bzw. dem zum Objektiv (9) gerichteten Teilbündel (ba) stehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (18') des Prismas, die dem Beugungsgitter (14) gegenüber liegt und durch die das von dem Beugungsgitter reflektierte Teilbündel (ba) austritt, gekrümmt ist. (Fig. 6)

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche eine asphärische Fläche (18") ist und daß das Beugungsgitter (14) ein lineares Gitter ist. (Fig. 6)

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche (18') sphärisch ist und daß das Gitter (14) eine aberrationskorrigierende Aspharizität hat. (Fig 6)

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche (18') sphärisch ist und daß das Gitter Linsenwirkung und eine aberrationskorrigierende Aspharizität hat. (Fig. 7)

17. Vorrichtung zum optischen Abtasten einer Informationsfläche (3), mit einer Strahlungsquelle (7) zum Liefern eines Abtaststrahlenbündels (b) mit einem asymmetrischen Querschnitt, dessen Breite in einer ersten Richtung (Z; Y) geringer ist als die Breite in einer zweiten Richtung (Y; Z) quer zu der ersten Richtung, und mit einem im Strahlengang des Abtaststrahlenbündels zwischen der Strahlungsquelle (7) und der Informationsfläche (3) angeordneten, reflektierenden Beugungsgitter (14) zum Richten von Strahlung aus der Strahlungsquelle (7) auf die genannte Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter ein Objektivgitter (14) zur Fokussierung von Strahlung aus der Strahlungsquelle in einen Abtastfleck (S) auf der Informationsfläche ist, daß der Einfallswinkel (γ) zwischen der Normalen auf das Gitter und dem Hauptstrahl (h) des Abtaststrahlenbündels (b) erheblich von 45º abweicht, die Periode (Pt) des Gitters und der Einfallswinkel (γ) so sind, daß nur ein von dem Gitter in eine höhere Ordnung gebeugtes Teilbündel (ba) durch das Objektiv treten kann, die Richtung der Streifen (15, 16; 15', 16') des Gitters für einen Neigungswinkel (α) größer als 45º quer zu der genannten ersten Richtung (Z Fig. 1; Y Fig. 2) und für einen Neigungswinkel (α) kleiner als 45º parallel zu der ersten Richtung verläuft, und daß das Beugungsgitter (14) an der schrägen Seite eines dreieckigen Prismas angeordnet ist, das einen rechten Winkel (β) hat, und dessen beide andere Seiten (17, 18) senkrecht zu dem aus der Strahlungsquelle (7) stammenden Strahlenbündel (b) bzw. dem zur Informationsfläche (3) gerichteten Teilbündel (ba) stehen.