DE2333281B2 - Verfahren zur Ermittlung der Fokussierung eines auf ein Objekt ausgesandten kohärenten Lichtstrahls - Google Patents

Description

Kerrzelle mit einem Videosignal amplitudenmodulierfer kohärenter Lichtstrahl auf ein bewegliches lichtempfindliches Objekt aufgezeichnet werden soll oder tjei denen ein entsprechend beispielsweise einem Videosignal abgelenkter kohärenter Lichtstrahl auf einem leichtempfindlichen Objekt aufgezeichnet werden soll. Bei diesen Anwendungsfällen ist eine exakte Fokussierung des modulierten Lichtstrahls auf dem Objekt unerläßliche Voraussetzung für eine rauschfreie Aufzeichnung.

Die Eifindung wird im folgenden an Hand von 14 Figuren näher erläutert.

Fig. 1 bis 3 sind Ansichten zum Erläutern eines Interferometers, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden kann;

Fig.4(a) und 4(b) dienen zur Erläuterung eines anderen erfindungsgemäß verwendbaren Interferometers;

Fig.5 bis 7 zeigen eine Einriduang zum Zerlegen eines Lichtstrah's, die in Verbindung mit der ao Einrichtung von F i g. 4 (a) benutet wird;

F i g. 8 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform zu Fig. 8;

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 11 zeigt eine Ansicht ähnlich zu derjenigen von Fig. 10, wobei jedoch ein Planspiegel an Stelle eines Prisma verwendet wird;

F i g. 12 bis 14 zeigen Detailansichten mit dem Aufzeichnungsgerät, das mit dem erfindungsgemäßen optischen System ausgestattet ist.

F i g. 1 zeigt ein Interferometer, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung anwendbar ist. Bei diesem Interferometer handelt es sich um ein solches nach dem Prinzip eines an sich bekannten Twyman-Linsen-Interferenzmeßinstruments.

Das in F i g. 1 gezeigte optische Kondensorsystem 1 dient dazu, kohärente parallele Lichtstrahlen 2, etwa *o Laserstrahlen od. dgl., auf einem kleinen Fleck 4 auf einem Objekt oder Aufzeichnungsmaterial 3 zu bündeln bzw. fokussieren. Hierbei werden Lichtstrahlen vom Aufzeichnungsmaterial 3 reflektiert. Die Justierung des optischen Kondensorsystems zur Erreichung dieser Fokussierung kann erfindungsgemäß unter Ausnutzung dieser reflektierten Lichtstrahlen vorgenommen werden. Das bedeutet, daß die von dem Aufzeichnungsmaterial 3 reflektierten Lichtstrahlen wieder auf das optische Kondensorsystem 1 (im folgenden vereinfacht auch als Linse 1 bezeichnet) fallen. Wenn der Sammelpunkt 4 genau auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 liegt, werden sich die Lichstrahlen, die von der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 reflektiert werden, vollständig auf dem Lichtweg zurückbewegen, auf dem sie gekommen sind. Nachdem das Licht die Linse 1 in umgekehrter Richtung passiert hat, wird als Ergebnis genau der gleiche Lichtstrahl wie der ursprüngliche Lichtstrahl 2 erhalten, d.h., daß in diesem Falle parallele Lichtstrahlen erhalten werden. Jedoch wird die in umgekehrter Richtung von der Linse 1 ausgehende Welle eine sphärische Welle bzw. ein konvergierender oder divergierender Lichtstrahl sein, wenn der Sammel- oder Brennpunkt 4 nicht auf der Oberfläche des Objekts bzw. Aufzeichnungsmaterials 3 liegt. Der Krümmungsradius R dieser sphärischen Welle wird durch die Brennweite/ der Linse 1 und die Verschiebung d des Sammelpunktes 4 von der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 bestimmt. Dies ergibt:

R=PJId.

(1)

Es ist daher ersichtlich, daß die Justierung des Brennnpunkts des optischen Systems 1 durch Überprüfen der Form der Wellen des reflektierten Lichtstrahls erfolgen kann, der von der Linse 1 in umgekehrter Richtung ausgeht Gemäß der Erfindung wird ein Interferometer mit der Linse 1 kombiniert, um die Form der Welle bzw. des Lichtstrahls, die von der Linse 1 in umgekehrter Richtung ausgeht, zur Justierung bzw. Fokussierung des Brennpunkts des optischen Systems 1 auszunutzen. Für eine derartige Kombination können zwei Arten von Interferometern benutzt werden, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Bei einem dieser Interferometer werden der reflektierte in umgekehrter Richtung von der Linse 1 ausgehende Lichtstrahl und ein anderer ebener oder sphärischer Bezugsstrahl überlagert, um Interferenzstreifen zu bilden. In dem Fall, wo der Brennpunkt des optischen Systems richtig justiert ist bzw. der Lichtstrahl fokussiert ist, werden die Interferenzstreifen im gesamten Gesichtsfeld, wie in F i g. 2 gezeigt ist, gleichmäßig, während im Falle falscher Justierung die Interferenzstreifen konzentrisch auftreten, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Dementsprechend kann das Justieren des Brennpunktes des optischen Systems durch Justieren der relativen Lage zwischen der Linse 1 und dem Aufzeichnungsmaterial 3 erreicht werden, bis gleichmäßige Interferenzstreifen über das gesamte Gesichtsfeld auftreten. In diesem Falle wird die Feineinstellung des Brennpunktes in folgender Weise erhalten. Die verschobene Länge ρ des Lichtwegs der sphärischen Lichtwelle mit dem Krümmungsradius R, die von der Linse 1 von der ebenen Lichtwelle am Rand der Linse 1 mit dem Radiusa ausgeht, ist gegeben durch

2R

Wenn die Brennweite der Linse 1 gleich / ist, während die numerische Apertur F ist, folgt

ρ —

J_
2a

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) folgt

(3)

(4)

Nimmt man an, daß die Beobachtung der Lage des Brennpunktes durchgeführt werden kann, bis Interferenzstreifen eines halben Streifens am Rand der Linse in Form von Interferenzstreifen erscheinen, erhält man folgendes:

wobei λ eine Wellenlänge ist.

Durch Substituieren mit Gleichung (4) kann diese Gleichung in folgender Form geschrieben werden:

d = 2XF*. (6)

Wenn beispielsweise λ = 5000 A und F = 0,52 ist, beträgt die Einstellgenauigkeit des Brennpunktes

0,27 μΐη. Wie aus dem beschriebenen Beispiel ersieht- Aufzeichnungsmaterial 3 mittels der Linse 1 bzw. lieh ist, kann gemäß der Erfindung eine extrem genaue eines optischen Kondensorsystems fokussiert. Der auf Einstellung des Brennpunktes erfolgen. dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial ge-Ferner läßt sich ein weiteres Interferometer zur bündelte Lichtstrahl wird von diesem aufgezeichnet Einstellung der Linse 1 verwenden, bei dem ein Licht- 5 und zur Interferenzfläche 17 durch die Linse 1, den strahl, der von der Linse 1 in umgekehrter Richtung Modulator 15 und den Strahlaufspalter 14 reflektiert, ausgeht, in zwei Lichtstrahlen geteilt wird, die ent- Der andere durch den Strahlaufspalter abgespaltene sprechend mit 5 und 6 bezeichnet sind, wie F i g. 4 (a) Lichtstrahl (der durch den Strahlaufspalter hindurchzeigt; dabei werden die Lichtstrahlen seitlich zuein- geht) wird durch den Spiegel 16 und den Strahlaufander versetzt, um Interferenzen zu erhalten. In die- io spalter 14 reflektiert und auf die Interferenzfläche 17 sem Beispiel werden die Interferenzstreifen 7 gleich- geworfen. Die beiden Lichtstrahlen überlagern sich mäßig, wenn der Brennpunkt genau justiert wurde, an der Interferenzfläche, so daß der Brennpunkt und während in dem Fall, in dem die Justierung ungenau die Versetzung der optischen Achse durch Beobachist, parallele Interferenzstreifen senkrecht zur Rieh- tung der Interferenzstreifen in der vorstehend betung der seitlichen Versetzung auftreten, wie in 15 schriebenen Weise justiert werden können. Fig.4(b) gezeigt ist. Die Einrichtung zum Teilen des Wenn die Interferenzmethode mit Teilung des Lichtstrahls in zwei Lichtstrahlen und seitlichen Ver- Lichtstrahls in zwei Lichtstrahlen verwendet wird, ist setzen dieser Lichtstrahlen können eine Savartsche es wünschenswert, daß die Einrichtung zur Teilung Platte 8, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist, ein Wollaston- zwischen dem Strahlauf spalter 14 und der Interferenz-Prisma 9, wie es in Fig.6 gezeigt ist, und eine plan- 20 fläche 17 angeordnet wird. In diesem Fall wirkt einer parallele Platte 10, wie sie in F i g. 7 gezeigt ist, sein. der Lichtstrahlen als Bezugsstrahl.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird Obwohl bei dieser Ausführungsform beschrieben nunmehr unter Bezugnahme auf das in F i g. 8 dar- wurde, daß das lichtempfindliche Aufzeichnungsmategestellte System beschrieben, rial bzw. das Objekt 3 in bezug auf das Aufzeich-Das System der ersten Ausführungsform umfaßt 25 nungs- und Interferenzuntersystem bewegt wird, ist es drei Untersysteme, die optisch miteinander verbunden natürlich ebensogut möglich, daß der Lichtstrahl in sind: einer y-Richtung bewegt wird, während er in einer Ein Untersystem mit einer kohärenten Lichtquelle, x-Richtung mittels eines Ablenkmittels oder Lichtdas eine kohärente Lichtquelle 11, etwa eine Laser- modulators 15' abgelenkt wird, wobei das Aufzeichlichtquelle, und optische Systeme bzw. Linsen 12 und 30 nungs- und Inerferenzuntersystem und das lichtemp-13 zum Ausdehnen der Lichtstrahlen umfaßt. Ein fmanche Objekt3 feststehen (Fig. 12). Aufzeichnungs- und Interferenzuntersystem mit fol- In der ersten, in Fig.8 gezeigten Ausführungsgenden Elementen: einem Strahlaufspalter 14, der den form wird der kohärente Lichtstrahl von der kohärenkohärenten Lichtstrahl von der kohärenten Licht- ten Lichtquelle 11 in einen Signallichtstrahl verwanquelle in zwei Lichtstrahlen, nämlich einen reflektier- 35 delt, nachdem er durch den Strahlaufspalter 14 geten und einen durchgehenden aufteilt; einem Modu- teilt worden ist, während in der zweiten, in Fig. 10 lator 15 (beispielsweise eine Einrichtung zur Amplitu- gezeigten Ausführungsform der Lichtstrahl durch denmodulation der Lichtstrahlen, etwa eine elektrische den Strahlauf spalter 14 in zwei Lichtstrahlen geteilt Blende, ein Flüssigkristall usw., oder ein Deflek- wird, nachdem der kohärente Lichtstrahl von der tor zum Ablenken des Sammelpunktes in Abhängig- 40 kohärenten Lichtquelle 11 in einen Signallichtfluß keit von einem elektrischen Signal, quer zu einer Be- verwandelt worden ist. Dieses System ist vorteilhaft, wegungsrichtung des Aufzeichnungsmaterials 3 zum wenn der Modulator 15 zum Umwandeln des Licht-Umformen eines Lichtstrahls (reflektierter Licht- Stroms in einen Signallichtstrom unabhängig von den strahl), der durch den Strahlaufspalter 14 geteilt wor- Aufzeichnungs- und Interferenzmitteln vorgesehen ist, den ist, in einen Signallichtstrahl, der einem elektri- 45 da er relativ schwer ist.

sehen Eingangssignal entspricht; einem optischen Sy- Die zweite Ausführungsform wird nunmehr in stern zum Fokussieren des Signallichtstrahls auf dem Zusammenhang mit Fig. 10 beschrieben. Ein von lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 3 und der Laserlichtquelle 11 ausgesandter Lichtstrahl wird einem Spiegel 16, um den anderen Lichtstrahl, den in ein optisches System mit den Linsen 12 und 13 Bezugsstrahl, der durch den Strahlaufteiler 14 abge- 5° zum Ausdehnen des Lichtstrahls, der auf den Modutrennt wurde, auf eine Interferenzfläche bzw. einen lator (Lichtstrahldeflektor) 15 auftrifft, geschickt. Der Bildschirm 17 zu werfen. Schließlich ein lichtemp- Lichtstrahl 2, dessen Fortsehreitungsrichtung durch Endliches Untersystem, das das lichtempfindliche den Modulator 15 abgelenkt wird, wird durch den Aufzeichnungsmaterial 3, das die Signallichtstrahlen Strahlauf spalter 14 in zwei Lichtstrahlen geteilt Einer aufzeichnet, und (nicht gezeigt) Antriebsmittel zum 55 dieser Lichtstrahlen trifft auf die Linse 1 und wird auf Bewegen des lichtempfindlichen Aufzeichnungsmate- der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 zum rials bzw. Objekts. 3 mit vorbestimmter Geschwindig- Aufzeichnen eines Bildes fokussiert. Ein Teil dieses keit umfaßt das Bild aufzeichnenden Lichtstrahls wird an der Die Wirkungsweise dieser oben beschriebenen Aus- Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 3 reflektiert, führungsform ist folgende: Der kohärente Lichtstrahl 60 Wenn der Brennpunkt des optischen Kondensorvon der Lichtquelle wird mit Hilfe der Linsen 12 und - systems bzw. der Linse 1 genau eingestellt ist, bewegt 13 ausgedehnt Dfcr so ausgedehnte Lichtstrahl wird sich dieser Lichtstrahl vollständig in umgekehrter durch den Strahlaüfspalteri4 in zwei Lichtstrahlen Richtung und erreicht wieder den Strahlaufspalter 14. geteilt. Einer der auf diese Weise getrennten Licht- Der andere der geteilten Lichtstrahlen wird durch strahlen, im vorliegenden Fall der durch den Strahl- 65 «in Würfeleck 18 reflektiert und erreicht den Strahlaufspalter 14 reflektierte, wird mittels des Modulators aufspalter 14 in einer anderen Weise, als bei der vor-15 in einen Signallichtstrahl umgewandelt. Dieser hergehenden Ausführungsform im Zusammenhang Signallichtstrahl wird auf dem lichtempfindlichen mit F i g. 8 beschrieben wurde. Der Grund, warum

7 8

das Würfeleck an Stelle des Planspiegels wie in der angeordnet ist, das sich gleichmäßig mit hoher Gevorhergehenden Ausführungsform verwendet wird, schwindigkeit dreht, während der Kopf 19 radial zur wird im folgenden erklärt. Die optische Anordnung Drehachse mit Hilfe einer Transportschnecke 20 und der Linse 1 und des Aufzeichnungsmaterials 3 bildet einer Schien 21 beweglich ist. Ein Lichtstrahl 2 trifft ein sogenanntes optisches Katzenaugensystem, bei 5 durch den reflektierenden Spiegel 22, der auf dem dem die Richtungen der auftreffenden Lichtstrahlen Kopf 19 angebracht ist, auf diesen auf. Dieser Licht- und der reflektierten Lichtstrahlen unabhängig von strahl wird von der Laserlichtquelle 11 ausgesendet der Auftreffrichtung immer dieselben sind. Folglich und durchläuft aufeinanderfolgend eine Deflektorbewegt sich der Lichtstrahl, der den Strahlauf spalter platte 23, eine λ/4-Phasenplatte 24, ein veränderliches 14 erreicht und durch die Linse 1 zurückkehrt, wenn io Einblendfilter 25, einen Lichtmodulator 15', eine zydie Fortpflanzungsrichtung durch den Modulator 15 lindrische Linse 26 für das optische System zum Ausgeändert wird, in der gleichen Richtung wie der- dehnen des Lichtstrahls mit den Linsen 12 und 13 jenige, der von dem Modulator 15 emittiert wird, wie od. dgl. Die Deflektorplatte 23 und die λ/4-Phasenin F i g. 11 gezeigt ist. Jedoch ist der Lichtstrahl, der platte 24 bilden ein optisches System, das die Erzeudurch den Aufspalter 14 gelaufen ist, von dem vor- 15 gung eines Rauscheffektes, eines sogenannten »backhergehenden verschieden, d. h., wenn in dieser Aus- talk's«, vermeidet, der durch den von dem Interferoführungsform der Planspiegel 16 ähnlich wie in der meter der Erfindung reflektierten Lichtstrahl, der vorhergehenden Ausführungsform benutzt wird an wieder zur Laserlichtquelle zurückkehrt, bewirkt wird. Stelle des Würfelecks 18, ist der Lichtstrahl, der durch Das veränderliche Einblendfilter 25 ist vorgesehen, den Planspiegel 16 reflektiert wird und den Strahlaufr ao um den Grad der Synchronisation der Bewegung des spalter 14 erreicht, wie in Fig. 11 gezeigt, in seiner Kopfes 19 zu ändern, um Überbelichtungen zu ver-Fortpflanzungsrichtung verschieden von dem Licht- meiden, die von der Tatsache herrühren, daß dann, strahl, der durch die Linse 1 zurückkehrt. Diese Dif- wenn sich der Kopf 19 gegen die Mitte des lichtempferenz der Fortpflanzungsrichtung hängt von dem findlichen Objekts 3 bewegt, die relative Geschwin-Winkel der Ablenkung ab. as digkeit zwischen der Linse 1 und dem letzteren gering

Wenn der Ablenkungswinkel Null (0) ist, werden wird.

die beiden Lichtstrahlen koinzident sein. Daher vari- Der Lichtmodulator 15' bewirkt eine Amplitudenieren die Interferenzstreifen, die durch diese beiden modulation durch Beschneiden des Laserlichtstrahls Lichtstrahlen erzeugt werden, immer mit dem Ab- entsprechend einem Signal. Der der Amplitudenlenkungswinkel des Modulators (Lichtstrahldeflek- 30 modulation unterworfene Lichtstrahl wird durch die tors) 15, so daß keine Justierung des Brennpunktes Linsen 12 und 13 in seinem Durchmesser vergrößert erreicht werden kann. Wenn jedoch wie bei der vor- und fällt auf die Zylinderlinse 26. Diese Zylinderliegenden Ausführungsform das Würfeleck 18 benutzt linse 26 dient zum Ausbilden eines Signallichtstrahls wird, ist der Lichtstrahl, der von dem Würfeleck in der Form eines linearen Bildes auf dem lichtempreflektiert wird, immer in derselben Richtung wie 35 findlichen Objekts 3, das in Richtung der zylindrider einfallende Lichtstrahl, und damit immer in der- sehen Linse gerichtet ist, so daß der Lichtstrahl in selben Richtung wie der Lichtstrahl von der Linse 1. radialer Richtung hinsichtlich des Objekts 3 ausge-Daher können stabilisierte Interferenzstreifen auf der dehnt wird. Als Ergebnis wird ein Muster auf dem Interferenzfläche 17 beobachtet werden, auch wenn lichtempfindlichen Objekt 3 aufgezeichnet, wie in die Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahls durch 4° Fig. 13 dargestellt ist. Die Abstände zwischen den den Modulator 15 geändert wird. An Stelle des Wür- linearen Bildern werden durch elektrische Signale befelecksl8 können optische Katzenaugensysteme ge- stimmt, die in den Lichtmodulator 15' eingegeben maß Fig. 11 verwendet werden. werden.

Wie oben ausgeführt wurde, bezieht sich die Der innere Aufbau des Aufzeichnungskopfes 19

zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung auf ein 45 wird nun mit Bezug auf F i g. 14 beschrieben. Der

optisches System, bei dem der Modulator 15 auf der Lichtstrahl 2, der auf Grund des reflektierenden Spie-

Vorderseite des Interferometersystems angeordnet ist gels 22 in den Mittelteil des Kopfes 19 gelangt, fällt

und das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein einen auf ein Prisma 27. Dieses Prisma 27 ist einstückig mit

Bezugsstrahl reflektierender Interferometerspiegel dem Strahlaufteiler 14 und dem Planspiegel 16 für den

einen in umgekehrter Richtung reflektierenden Spie- so Bezugslichtstrahl ausgebildet. Der Strahlauf teiler 14.

gel wie ein Würfeleck oder ein Katzenauge aufweist. der reflektierende Spiegel 16 und die Linse 1 sind des-

Ferner ist die zweite Ausfuhrungsform sogar dann an- halb einstückig ausgebildet, mn erstens ein kompakte:

wendbar, wenn der Modulator an Stelle eines Licht- optisches System zu bilden und zweitens die Inter-

strahldeflektors ein tatsächlicher Lichtmodulator ist ferenzstreifen zu stabilisieren, wenn die Aufzeich-

und vor dem Interferometer angeordnet wird, wobei 55 nung wie in der vorliegenden Ausführungsform wäh

in diesem Falle sogar dann stabilisierte Interferenz- rend des Bewegungszustands ausgeführt wird. Wem

streifen erzeugt werden können, wenn das Interfere- Teile des Interferometers einstückig ausgebildet um

meterteil geneigt ist. feststehend sind, wird es möglich, die Form de

Weitere Ausführungsformen, bei denen das erfin- Interferenzstreifen einzustellen, sogenannte Kippein

dungsgemäße Verfahren zur Fokussierung bzw. Ju- 60 stellung oder -justierung. Um eine Kippjustierun

stierung angewendet wird, werden nun unter Bezug- 'der Interferenzstreifen zu erreichen, sieht diese Aus

nähme auf die Fig. 12, 13 und 14 beschrieben. führungsform eine Justiereinrichtung auf dem reflek

Eine Einrichtung zur Herstellung von Video-Auf- tierenden Spiegel 22 vor, so daS die Neigung de

zeichnungsplatten (die hier das lichtempfindliche Auf- Lichtflusses, der auf das Prisma 27 fällt, sehr schwac

Zeichnungsmaterial oder Objekt darstellen) ist in den 65 geändert werden kann. Der Abstand zwischen d«

Fig. 12 und 13 dargestellt, wobei dieses Gerät so Linse 1 und dem Objekt3 wird in dynamischem Zt

aufgebaut ist, daß ein Kopf 19 mit einer Linse 1 über stand durch das Gleichgewicht zwischen einer au!

der Oberfläche eines lichtempfindlichen Objektes 3 wärts gerichteten Vorspannkraft einer Blattfeder 2

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und der abwärts gerichteten Kraft lagefest gehalten, schaltet werden, daß der Lichtstrahl 2, der auf den

die von dem Luftstrom herrührt, der durch die Rota- Kopf 19 auftrifft, parallel zur Bewegungsrichtung des

tion des lichtempfindlichen Objekts mit hoher Ge- Kopfes 19 gemacht wird.

schwindigkeit bezüglich des Interferometer- und Auf- Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtzeichnungssystems, die ein Ganzes bilden und eine 5 lieh, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren konvexe Oberfläche aufweisen, die auf das Objekt 3 zur Ermittlung der Fokussierung eines auf ein (beweggerichtet ist, erzeugt wird. Wenn in diesem Falle in liches) lichtempfindliches Objekt ausgesandten Lichteinem Bereich unterhalb der Linse 1, wo der Licht- Strahls während der Aufzeichnung dieses Lichtstrahls Strahldurchgang offen in Form einer Ausnehmung von dem Objekt. In dem Falle jedoch, wo das Aufausgebildet ist, Turbulenzen auftreten, die die Stabili- io zeichnen des Signallichtstrahls und das Justieren des tat beeinträchtigen, ist es wünschenswert, eine trans- optischen Systems getrennt vorgenommeen werden, parente Platte 29 in dieser öffnung vorzusehen. Das stellt ein Brennpunktjustierlichtstrahl eine Störung für Anbringen der transparenten Platte 29 verschlechtert den aufzuzeichnenden Lichtstrahl bzw. das Bild dar. natürlich eine Aberration des optischen Aufzeich- Um dies zu vermeiden ist es ratsam, folgendes Vernungssystems. Daher ist es wünschenswert, die Linse 1 15 fahren zu benutzen. Es besteht darin, daß im Falle unter Berücksichtigung der transparenten Platte 29 eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials ein von vornherein auszubilden. Lichtstrahl einer Wellenlänge, auf die das lichtemp-Das erfindungsgemäße Fokussieren bzw. Justieren findliche Aufzeichnungsmaterial nicht anspricht, als des Brennpunktes des optischen Systems bzw. der Brennpunktjustierlichtstrahl zum Einstellen des Linse 1 kann durch eine Änderung des Drucks der ao Brennpunktes benutzt wird. Wenn das lichtempfind-Feder 32, die zwischen den Teilen 30 und 31 mon- liehe Aufzeichnungsmaterial beispielsweise ein Phototiert ist, durch Drehen des Teils 30, das dadurch in widerstand ist, wird die Benutzung eines blauen Lichtsenkrechter Richtung bewegt wird, und damit durch Strahls als Signallichtstrabi zur Aufzeichnung und nine Änderung des Abstandes zwischen der Linse 1 eines gelben oder roten Lichtstrahls als Brennpunkt- und dem Objekt 3 erreicht werden. Die Linse 1 kann as Justierlichtstrahl bevorzugt Ein weiteres Verfahren durch Drehung des Teils 30 justiert werden, während ist in dem Fall vorteilhaft, wo ein Bildsignal nur in die Interferenzstreifen auf einem Bildschirm bzw. der einer Richtung existiert, wie in F i g. 13 gezeigt ist. In Interferenzfläche 17 beobachtet werden können. Die diesem Falle wird ein Brennpunktjustierlichtstrahl relative Abweichung in der Lage zwischen dem leicht in eine Richtung senkrecht in bezug auf den einfallenden Lichtstrahl 2 und dem reflektierenden 30 Signallichtstrahl gekippt, während eine Vertiefung 34 Spiegel 22, die durch die Bewegung des Aufzeich- für den Brenpunktjustierlichtstrahl günstigerweise nungskopfes 19 bewirkt wird, kann dadurch ausge- neben dem Signalbild vorgesehen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 eingestellt werden kann. Diese Anordnung hat den Patentansorüche- Zweck, zu verhindern, daß Laserstrahlen ins Auge Patentansprüche. ^«c ^^^ person fallen. Diese Gefahr

1. Verfahren zur Ermittlung der Fokussierung würde bei dem bekannten Verfahren anderenfalls tines auf ein Objekt ausgesandten kohärenten 5 bestehen, da zur Ermittlung und Einstellung der tichtstrahls unter Ausnutzung eines von dem Fokussierung em von dem zu behandelnden Objekt Objekt reflektierten Strahls, dadurch ge- reflektierter Strahl beobachtet wird Der von der kennzeichnet, daß der reflektierte Strahl HUfslichtqueUe zur Ermittlung und Erstellung der •nd ein mit diesem interferierender Bezugsstrahl Fokussierung verwendete Strahl ist fur das Auge der •uf einer Interferenzfläche überlagert und das io einstellenden bzw. beobachtenden Person unschad-•ich ergebende Interferenzmuster beobachtet lieh. Als einziges Kriterium fur die Ermittlung der ψηΐά Fokussierung dient das aus den von dem zu benan-

2.'Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- delnden Objekt reflektierten Strahlen ersichtliche kennzeichnet, daß der kohärente Lichtstrahl mit Abbild der Strahlen der Hilfslichtquelle auf jenem Hufe eines zwischen der Quelle (11) des kohä- 15 Objekt. Die Einstellung ist daher₍relativ ungenau
tenten Lichtstrahls und einem optischen Kon- Aus der Zeitschrift »Feinwerktechnik«, 74 1970,

densorsystem <1) angeordneten Strahlenaufspal- Heft 4, S. 157 (Abb. 7), ist es bekannt, mittels eines lers (14) in zwei Lichtstrahlen geteilt wird, wobei Laserstrahls ein Werkstück zu bearbeiten. Ein Teil «iner dieser Lichtstrahlen auf dem Objekt (3) der auf das Werkstück gelangenden Laserstrahlen fokussiert wird, während der andere dieser Licht- so wird reflektiert und mittels eines Strahlteilers einem strahlen den Bezugsstrahl darstellt. Betrachtungsmikroskop zugeführt. Auf diese Weise

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kann die Oberfläche des Werkstucks beobachtet und kennzeichnet, daß der Bezugsstrahl aus dem re- die Fokussierung entsprechend des beobachteten Abflektierten Lichtstrahl mittels einer Einrichtung bilds der Laserstrahlen auf dem Werkstuck eingestellt (8, 9, 10) erzeugt wird, die den reflektierten 25 werden. Dieses Verfahren zur Ermittlung der Fokus-Lichtstrahl in zwei seitlich zueinander versetzte sierung unterscheidet sich nicht von dein vorher erLichtstrahlen aufteilt. wähnten und ist daher mit den gleichen Ungenauig-

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- keiten behaftet.

kennzeichnet, daß der auf dem Objekt (3) zu fo- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

kussierende Lichtstrahl nach Durchlaufen des 30 Verfahren zu schaffen, mit dem es auf einfache Weise Strahlaufspalters (14) mittels eines Modulators möglich ist, sehr genau zu ermitteln, ob sich der (15, 15') entsprechend einem elektrischen Ein- Brennfleck eines fokussierten kohärenten Lichtstrahls gangssignal in einen Signallichtstrahl umgewan- auf dem bestrahlten Obsekt befindet bzw. wie groß delt wird. die Abweichung ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im kennzeichnet, daß der von der Quelle (11) für Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst,
kohärentes Licht ausgesandie Lichtstrahl mittels Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind eines Modulators (15, 15') entsprechend einem in den Unteransprüchen enthalten.

elektrischen Eingangssignal in einen Signallicht- Grundlage der erfindungsgemäßen Lösung ist die

strahl umgewandelt und anschließend mittels des 40 Erkenntnis, daß die von dem bestrahlten Objekt re-Strahlaufspalters (14) in den zu fokussierenden flektierte Lichtwelle eben ist, wenn sich der Brenn- und den Bezugsstrahl aufgeteilt wird. fleck des bestrahlenden Lichtstrahls direkt auf dem

Objekt befindet, während die reflektierte Lichtwelle sphärisch ist, wenn der Brennfleck des gebündelten

45 Lichtstrahls gegenüber dem Objekt versetzt ist. Mittels der Interferenzbildung kann festgestellt werden, ob die reflektierte Lichtwelle eben oder sphärisch ist: im Falle einer sphärischen Welle gibt das Interferenz-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermitt- muster Auskunft über den Krümmungsradius dieser hing der Fokussierung eines auf ein Objekt ausge- 50 Welle, der wiederum umgekehrt proportional der tandten kohärenten Lichtstrahls unter Ausnutzung Verschiebung des Brennfleckes ist. Damit macht sich •ines von dem Objektiv reflektierten Strahls. Ein die vorliegende Erfindung die Tatsache zunutze, daß •olches Verfahren ist aus der US-PS 30 96 767 be- die Art der Wellenfront der Fokussierung entspricht kannt. und daß ein Interferenzstreifenmuster, das Aussage

Das bekannte Verfahren bezieht sich auf ein me- 55 über die Art der Wellenfront liefert, mit Hilfe eines dizinisches Gerät, bei dem eine energiereiche elek- Bezugsstrahles erhalten wird. Die Fokussierung bzw. tromagnetische Strahlung zum Ausbrennen oder der Abstand des Brennflecks des überwachten Strahls Atzen verwendet werden soll. Dabei besteht das von dem Objekt kann durch Vergleich des tatsäch-Problem der Positionierung des verwendeten Strahls lieh gebildeten Interferenzmusters mit einem Bezugsan die Stelle, an der beispielsweise geätzt werden 60 muster bestimmt werden, welches gemäß einem Besoll, sowie seiner Fokussierung. Um diese Probleme zugszustand der Fokussierung gebildet wurde. Auf zu lösen, sieht das bekannte Verfahren zwei zusatz- diese Weise läßt sich die Fokussierung des auf das liehe Hilfslichtquellen vor, die inkohärentes Licht Objekt ausgesandten kohärenten Lichtstrahls sehr aussenden. Die Strahlen der einen dieser beiden viel genauer ermitteln, als dies nach den bekannten Hilfslichtquellen durchlaufen auf parallelem Wege 65 Verfahren möglich war.

die einzustellende Optik für die Fokussierung des Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei-

Arbeits- bzw. Laserstrahls, so daß diese Optik zu- spielsweise vorteilhaft bei Aufzeichnungssystemen nächst nur unter Verwendung der Hilfslichtquellen verwenden, bei denen ein beispielsweise mittels einer