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DE69315871T2 - Optisches Abtastsystem mit Hyperauflösung - Google Patents

Optisches Abtastsystem mit Hyperauflösung

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DE69315871T2
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DE
Germany
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optical
resolution
light
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Kenichi Kasazumi
Makoto Kato
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

    [Hintergrund der Erfindung]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft (i) ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät, eine Laser-Abtastmikroskop, einen Strichkode-Abtaster und einen Laserdrucker, in welchen Geräten jeweils ein Objekt mit einem fokussierten Laserstrahl abgetastet wird, um die Information optisch zu verarbeiten, (ii) ein optisches Bildformungsgerät, wie ein Plattengerät, das kein Abtastmittel besitzt, sondern eine semikohärente Beleuchtung benutzt, (iii) ein in einem Halbleiterbauelement-Fertigungsvorgang eingesetztes optisches Schrittgerät, und (iv) ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät und ein Hochauflösungs-Filter zum Einsatz in einem der vorstehend erwähnten optischen Geräte.
  • Das optische Hochauflösungs-Abtastgerät besitzt Abtastmittel zum Abtasten einer Zeile oder eines Zwischenraumes mit einem in Form eines feinen Fleckes fokussierten kohärenten Strahl, und Wandlermittel zum photoelektrischen Wandeln der Lichtintensität des Abtaststrahles. In einem Abtast- und optischen photoelektrisch wandelnden System werden eine Vielzahl von Anordnungen beschrieben zur wirksamen Erzielung eines feinen Fleckes bis zur Größe gleich der oder geringer als die Beugungsgrenze.
  • Fig. 19 zeigt schematisch einen konventionellen optischen Aufnahmekopf H, der zum Bewirken von Hochauflösung in einem Optikplatten-System vorgeschlagen wurde ["High Density Optical Recording by Superresolution", Y. Yamanaka, Y. Hirose und K. Kubota, Proc. Int. Symp. on Optical Memory, 1989. Jap. J. of Appl.Phys., Bd. 28 (1989) Ergänzung 28-3, Seiten 197-200, siehe auch "High density recording by superresolution in an optical disk memory system", Y. Yamanaka u.a., Appl. Opt., Bd. 29, Nr. 20 (Juli 1990) , Seiten 3046-3051].
  • Wie in Fig. 19 gezeigt, tritt ein von einer lichtemittierenden Stelle 10a von einer Kohärent-Lichtquelle 10, die eine Halbleiterlaser-Lichtquelle umfaßt, emittierter kohärenter Strahl durch eine Kollimationslinse 12 hindurch, so daß der kohärente Strahl zur Wandlung in parallele Strahlabschnitte veranlaßt wird, von denen jeder dann durch ein doppeltbrechendes Prisma 14 in zwei Abschnitte unterteilt wird. Diese Strahlabschnitte durchdringen einen ersten Strahlteiler 16 und einen zweiten Strahlteiler 18 und werden dann durch eine Objektivlinse 20 in Form eines hoch aufgelösten Fleckes auf ein magnetooptisches Medium 22 fokussiert.
  • In einem Ruckweg durchqueren Strahlabschnitte, wie sie durch den zweiten Strahlteiler 18 unterteilt und reflektiert wurden, eine Kondenserlinse 24 und werden an den Seitenkeulen derselben durch einen Schlitz 26 abgefangen. Dann durchqueren die Strahlabschnitte eine Kondenserlinse 28 und ein Wollaston-Polarisationsprisma 30 und erreichen einen ersten Photodetektor 32, wo die Strahlabschnitte photoelektrisch gewandelt und als ein elektrisches Signal gelesen werden. Strahlabschnitte, wie sie durch den ersten Strahlteiler 16 unterteilt und durchgeleitet werden, durchdringen eine Kondenserlinse 34, und jeder Strahlabschnitt wird durch einen dritten Strahlteiler 36 weiter in zwei Abschnitte unterteilt. Diese zwei Abschnitte erreichen jeweils einen zweiten Photodektor 38 bzw. einen dritten Photodetektor 40, wo Servosignale für Fokussierung und Spurverfolgung erfaßt werden.
  • In Fig. 19 ist eine Schneide 42 zum Abschneiden einer Kante eines Strahlabschnitts angeordnet, der den dritten Strahlteiler durchdrungen hat und ein Stellglied 43 ist zum Ansteuern der Objektivlinse 20 vorgesehen.
  • Fig. 20 zeigt das Prinzip der Hochauflösung, das in dem optischen Aufnahmekopf H in Fig. 19 benutzt wird. Insbesondere sind zwei von dem doppeltbrechenden Prisma 14 in Fig. 19 emittierte Strahlen äquivalent zu Strahlen, die von zwei in einer Lichtabfangplatte 44 in Fig. 20 gebildeten Öffnungen 44a, 44b gebeugt werden, und zeigen eine Intensitätsverteilung I(x), die als durchgezogene Linie an einer Bildformungsebene 46 gezeigt ist (X-Achse). Eine gestrichelte Linie in Fig. 20 zeigt eine Intensitätsverteilung I&sub0;(x), die man erhalten würde, wenn entweder nur die Öffnung 44a oder nur die Öffnung 44b vorhanden wäre. Es ist gut bekannt, da Beugungsbilder von den Öffnungen 44a, 44b miteinander interferieren, ein Bild mit einer Intensitätsverteilung I(x) gebildet wird, wie durch die durchgezogene Linie dargestellt. In diesem Fall kann die Form jeder Öffnung 44a, 44b (entsprechend der Form der lichtemittierenden Fläche des Wollaston-Polarisationsprismas 30 in Fig. 19) die Form eines Schlitzes oder eines Ringes besitzen.
  • Beim Lesen und Abtasten bei einem Optikplattengerät ist ein Signal an einer photoelektrischen Wandlungsfläche zu erfassen. Dementsprechend ist nur Filterung mit Benutzung eines Schlitzes praktisch verfügbar und es wird nicht ein zweidimensionaler Hochauflösungseffekt benutzt, der durch Verwendung einer ringförmigen Öffnung erzeugt wird. Um ein Übersprechen infolge von zwei Seitenkeulen (X=-X&sub1;, X=X&sub1;) zu begrenzen, die auf der Bildformungsfläche 46 in Fig. 20 auftreten, ist der Schlitz 26 so angeordnet, wie in Fig. 19 gezeigt. Was ein solches optisches Hochauflösungs-System betrifft, wurden eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen auch auf dem Gebiet eines optischen Abtastmikroskops vorgeschlagen. Bei einem solchen optischen System werden schlitzartige oder ringförmige Öffnungen in einer der Öffnungsfläche der Objektivlinse 20 äquivalenten Stirnfläche ausgebildet und eine vorgegebene Phase und eine vorgegebene Amplitudendurchlässigkeit werden jeder der Flächen verliehen, um einen feinen Fleck zu erhalten, der kleiner als die Beugungsgrenze ist, bestimmt durch die maximale Öffnung der Objektivlinse 20.
  • Wenn schlitzartige oder ringförmige Öffnungen in einer Stirnfläche ausgebildet werden, die äquivalent der Öffnungsfläche der Objektivlinse ist, wie vorher erwähnt, kann eine Hochauflösung kleiner als die Beugungsgrenze erhalten werden, wobei die Seitenkeulen zu einem gewissen Ausmaß eingeschränkt sind. Jedoch bringt eine solche Anordnung die folgenden Probleme mit sich. Da die die Bildformungsfläche erreichende Lichtmenge bemerkenswert vermindert ist, ist die Lichtmenge in der Hauptkeule verringert. Da dort die Öffnungen zum Beschränken der Seitenkeulen ausgebildet sind, muß das optische System mit Genauigkeit eingestellt werden. Da Extra-Lichtpfade erforderlich sind, ist das optische System von komplizierter Anordnung.
  • Im Hinblick auf das Vorstehende wird die vorliegende Erfindung vorgeschlagen mit dem Ziel, ein einfaches optisches System zu schaffen, das zum Errreichen von Hochauflösung kleiner als die Beugungsgrenze fähig ist, ohne die Lichtmenge in der Hauptkeule bemerkenswert zu beschränken.
    • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • Das Ziel wird erreicht durch ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät, wie es in den Ansprüchen 1 und 7 definiert ist, und durch ein Hochauflösungs-Filter, wie es in Anspruch 12 definiert ist. Darüberhinaus ist ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät mit Benutzung eines solchen Lichtquellengeräts und eines solchen Filters in den Ansprüchen 5 bzw. 15 definiert.
  • Ein erstes optisches Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt Bildformungsmittel zum Formen des Bildes aus Licht von einer Kohärent-Lichtquelleneinheit in Form eines feinen Fleckes an einer konjugierten Fläche durch ein optisches Bildformungssystem und Abtastmittel zum Abtasten des an der konjugierten Fläche gebildeten feinen Fleckes, wobei die Kohärent-Lichtquelleneinheit mindestens erste und zweite Lichtquellen besitzt, deren Phasen umgekehrt zueinander sind, wobei die erste und die zweite Lichtquelle die Beziehung besitzen, daß die Hauptkeule des Bilds der zweiten Lichtquelle an der konjugierten Fläche an den Seitengrenzen der Hauptkeule des Bildes der ersten Lichtquelle an der konjugierten Fläche überlagert ist.
  • Dementsprechend werden die Amplituden der Seitenkanten der Hauptkeule des Bildes der ersten Lichtquelle durch die Amplituden der Hauptkeule des Bildes der zweiten Lichtquelle aufgehoben, so daß die Breite der Hauptkeule des Bildes der ersten Lichtquelle reduziert ist. Es ist deshalb möglich, eine Hochauflösung zu erreichen, die kleiner als die Beugungsgrenze ist, ohne schlitzartige oder ringförmige Öffnungen auszubilden. Damit kann mit einem einfachen optischen System eine Hochauflösung ohne bemerkenswerte Verminderung der Lichtmenge der Hauptkeule erreicht werden.
  • Bei dem ersten optischen Hochauflösungs-Abtastgerät kann die Kohärent-Lichtquelleneinheit weiter eine dritte Lichtquelle enthalten, welche die gleiche Phase wie die der ersten Lichtquelle zeigt, und die zweiten und die dritten Lichtquellen können die Beziehung besitzen, daß die Hauptkeule des Bildes der dritten Lichtquelle an der konjugierten Fläche den Seitenkanten der Hauptkeule des Bildes der zweiten Lichtquelle an der konjugierten Fläche überlagert wird. Bei einer solchen Anordnung wird der verbleibende Anteil der Komponente mit umgekehrter Phase des Bildes der zweiten Lichtquelle, der nicht bei der Interferenz der Phasenkomponente des Bildes der ersten Lichtquelle mit der umgekehrten Phasenkomponente des Bildes der zweiten Lichtquelle aufgehoben wird, durch die reguläre Phasenkomponente des Bildes der dritten Lichtquelle aufgehoben. Das verringert die Amplituden der Nebenkeulen der durch die Interferenz des Bildes der ersten Lichtquelle mit dem Bild der zweiten Lichtquelle gebildeten Intensitätsverteilung Ein erstes Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt mindestens erste und zweite Lichtquellen, die miteinander kohärent und mit umgekehrter Phase versehen- sind, wobei die erste Lichtquelle an der optischen Achse eines optischen Bildformungssystems oder in der Nähe dieser optischen Achse angeordnet ist und die zweite Lichtquelle in der Nähe der ersten Lichtquelle angeordnet ist.
  • Dementsprechend werden die Amplituden der Seitenkanten der Hauptkeule des Bildes der ersten Lichtquelle durch die Amplitude der Hauptkeule des Bildes der zweiten Lichtquelle aufgehoben. Das verringert die Breite der Hauptkeule des Bildes der ersten Lichtquelle. Es ist deshalb möglich, eine Hochauflösung kleiner als die Beugungsgrenze ohne schlitzartige oder ringförmige Öffnungen zum Beschränken der gebildeten Seitenkeulen zu erhalten. Damit kann Hochauflösung erreicht werden, ohne die Lichtmenge der Hauptkeule zu verringern.
  • Bei dem ersten vorher erwähnten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte kann vorgesehen werden, daß die zweite Lichtquelle eine geringere Ausgangsleistung als die erste Lichtquelle besitzt. Bei einer solchen Anordnung kann die Amplitude des restlichen Anteils der Komponente mit umgekehrter Phase des Bildes der zweiten Lichtquelle reduziert werden, die nicht bei Interferenz mit der Phasenkomponente des Bildes der ersten Lichtquelle mit der umgekehrten Phasenkomponente des Bildes der zweiten Lichtquelle ausgelöscht wurde. Das kann die Amplituden der Nebenkeulen der durch die Interferenz des Bildes der ersten Lichtquelle mit dem Bild der zweiten Lichtquelle gebildeten Intensitätsverteilung reduzieren.
  • Das eben erwähnte erste Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte kann weiter eine dritte Lichtquelle umfassen, die kohärent mit der zweiten Lichtquelle ist und die eine zu der der zweiten Lichtquelle umgekehrte Phase besitzt, wobei die dritte Lichtquelle in der Nähe der ersten Lichtquelle angeordnet ist und an der entgegengesetzt liegenden Seite wie die zweite Lichtquelle mit bezug auf die erste Lichtquelle. Bei einer solchen Anordnung kann die Amplitude der Nebenkeulen des verbleibenden Anteils der Intensitätsverteilung reduziert werden, die nicht bei der Interferenz des Bildes der ersten Lichtquelle mit dem Bild der zweiten Lichtquelle ausgelöscht wurde.
  • Bei dem vorher erwähnten ersten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät kann Vorsorge getroffen werden, daß die zweite Lichtquelle kleinere Ausgangsleistung als die erste Lichtquelle besitzt und daß die dritte Lichtquelle kleinere Ausgangsleistung als die zweite Lichtquelle besitzt. Das kann die Amplituden der Nebenkeulen der durch die Interferenz der Bilder der ersten und der zweiten Lichtquelle miteinander gebildeten Intensitätsverteilung weiter verringern.
  • Ein zweites Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte umfaßt eine Kohärent-Lichtquelle zum Emittieren eines kohärenten Strahls und eine Phasenplatte, die in der Nähe der Kohärent-Lichtquelle und gegenüber einem strahlemittierenden Teil derselben zum Emittieren eines kohärenten Strahls angeordnet ist, welche Phasenplatte besitzt eine erste Phasenfläche, um einem ersten Bereich, der das Zentrum eines von dem strahlemittierenden Teil emittierten kohärenten Strahles ist, eine vorgegebene Phase zu erteilen, und eine zweite Phasenfläche, um einem zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereiches des von dem strahlemittierenden Teil emittierten kohärenten Strahles eine zu der vorgegebenen Phase umgekehrte Phase zu erteilen.
  • Dementsprechend werden die Amplituden der Seitenkanten der Hauptkeule des Bildes von Licht, das durch die erste Phasenfläche hindurchgetreten ist, durch die Amplitude der Hauptkeule des Bildes von Licht, das durch die zweite Phasenfläche hindurchgetreten ist, aufgehoben, so daß die Amplitude der Hauptkeule des durch die erste Phasenfläche hindurchgetretenen Lichtes verringert wird. Es ist deshalb möglich, eine Hochauflösung kleiner als die Beugungsgrenze zu erhalten, ohne schlitzartige oder ringförmige Öffnungen auszubilden. So kann die Hochauflösung erreicht werden, ohne die Lichtmenge der Hauptkeule bemerkenswert zu vermindern.
  • Bei dem vorher erwähnten zweiten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät kann die Phasenplatte so angeordnet sein, daß eine Ausgangsleistung des zweiten Bereiches eines von dem strahlemittierenden Teil emittierten kohärenten Strahles kleiner als eine Ausgangsleistung des ersten Bereiches des kohärenten Strahles ist. Bei einer solchen Anordnung kann die Ausgangsleistung von Licht, das durch die zweite Phasenfläche hindurchgetreten ist, kleiner sein als das von Licht, das durch die erste Phasenfläche hindurchgetreten ist. Dementsprechend wird die Amplitude des verbleibenden Anteils der Komponente mit umgekehrter Phase des Bildes von durch den zweiten Bereich hindurchgetretenem Licht reduziert, die nicht bei der Interferenz der Phasenkomponente des durch den ersten Phasenbereich hindurchgetretenen Lichtes mit der Komponente mit umgekehrter Phase des Bildes von durch den zweiten Phasenbereich hindurchgetretenem Licht ausgelöscht wurde. Das kann die Amplituden der Nebenkeulen der durch die Interferenz des Bildes des durch den ersten Phasenbereich hindurchgetretenen Lichtes mit dem Bild des durch den zweiten Phasenbereich hindurchgetretenen Lichtes gebildeten Intensitätsverteilung reduzieren.
  • Bei dem zweiten vorher erwähnten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät kann der ersten Phasenbereich der Phasenplatte kreisförmig und der zweite Phasenbereich der Phasenplatte ringförmig sein, oder der erste Phasenbereich der Phasenplatte kann rechtwinklig und der zweite Phasenbereich der Phasenplatte in Form eines rechteckigen Rahmens hergestellt sein.
  • Bei dem vorher erwähnten zweiten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät kann die Phasenplatte eine dritte Phasenfläche besitzen, der einem dritten Bereich außerhalb des zweiten Bereiches eines kohärenten von dem strahlemittierenden Teil emittierten Strahles eine umgekehrte Phase zu der des zweiten Phasenbereiches erteilt. Bei einer solchen Anordnung kann der restliche Abschnitt der Komponente mit umgekehrter Phase des Bildes von Licht, das durch die zweite Phasenfläche hindurchgetreten ist und bei der Interferenz der Phasenkomponente des Bildes von Licht, das durch die erste Phasenfläche hindurchgetreten ist, mit der Komponente mit umgekehrter Phase des Bildes des Lichtes, das durch die zweite Phasenfläche hindurchgetreten ist, nicht ausgelöscht wurde; durch die reguläre Phasenkomponente des Bildes von Licht ausgelöscht werden, das durch die dritte Phasenfläche hindurchgetreten ist. Das kann die Amplituden der Nebenkeulen der durch die Interferenz des Bildes von Licht, das durch die erste Phasenfläche hindurchgetreten ist, mit dem Bild von Licht, das durch die zweite Phasenfläche hindurchgetreten ist, gebildeten Intenstätsverteilung reduzieren.
  • Bei dem vorher erwähnten zweiten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät kann die Phasenplatte so ausgelegt sein, daß ein Ausgangssignal des dritten Bereiches eines von dem strahlemittierenden Teil emittierten kohärenten Strahles kleiner als eine Ausgangsleistung des zweiten Phasenbereiches des kohärenten Strahles ist. Bei einer solchen Anordnung können die Amplituden der Nebenkeulen der Intensitätsverteilung, die gebildet wurde durch die Interferenz des Bildes von Licht, das durch die erste Phasenfläche hindurchgetreten ist, mit dem Bild von Licht, das durch die zweite Phasenfläche hindurchgetreten ist, weiter reduziert werden.
  • Bei dem vorher erwähnten zweiten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät ist der dritte Phasenbereich der Phasenplatte vorzugsweise ringförmig, wenn der erste Phasenbereich der Phasenplatte kreisförmig und der zweite Phasenbereich ringförmig ist.
  • Bei dem vorher erwähnten zweiten Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät wird der dritte Phasenbereich der Phasenplatte vorzugsweise in der Form eines rechtwinkligen Rahmens hergestellt, wenn der erste Phasenbereich der Phasenplatte rechtwinklig ist und der zweite Phasenbereich in Form eines rechtwinkligen Rahmens hergestellt ist.
  • Ein erstes Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein holographisches optisches Element, das an seiner Oberfläche ein Hologramm aufgezeichnet enthält, welches Hologramm die Wellen von Phasenreihen-Lichtquellen darstellt einschließlich erster und zweiter Lichtquellen, von welchen Licht in der Form von Wellen emittiert ist, deren Phasen zueinander umgekehrt sind, wobei das Hologramm so ausgelegt ist, daß, wenn von dem Hologramm gebeugtes Licht fokussiert wird, eine durch die zweite Lichtquelle gebildete Hauptkeule an den Seitenkanten einer durch die erste Lichtquelle gebildeten Hauptkeule überlagert wird.
  • Dementsprechend kann trotz der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle holographisch eine Hochauflösung äquivalent zu der erreicht werden, die durch das früher erwähnte erste Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät mit den ersten und zweiten Lichtquellen erreicht wird.
  • Ein zweites Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein holographisches optisches Element, bei dem ein Hologramm an seiner Oberfläche aufgezeichnet ist, welches Hologramm die Wellen von Phasenreihen-Lichtquellen darstellt einschließlich erster und zweiter Lichtquellen, von denen Licht in Form von Wellen emittiert wird, deren Phasen zueinander umgekehrt sind, und einer dritten Lichtquelle, die eine Phase umgekehrt zu der der zweiten Lichtquelle zeigt, wobei das Hologramm so angeordnet ist, daß, wenn von dem Hologramm gebeugtes Licht fokussiert wird, eine durch die zweite Lichtquelle gebildete Hauptkeule an den Seitenkanten einer durch die erste Lichtquelle gebildeten Hauptkeule überlagert wird, und eine durch die dritte Lichtquelle gebildete Hauptkeule an den Seitenkanten einer durch die zweite Lichtquelle gebildeten Hauptkeule überlagert wird.
  • Dementsprechend kann trotz der Verwendung einer einzelnen Punktlichtquelle holographisch Hochauflösung erreicht werden äquivalent zu der, die durch das erste vorher erwähnte Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte mit ersten, zweiten und dritten Lichtquellen erzielt wird.
  • Ein drittes Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät umfaßt ein holographisches optisches Element, das ein computersynthetisiertes Hologrammauf seiner Oberfläche aufgezeichnet besitzt, welches computersynthetisierte Hologramm die Wellen von Phasenreihen-Lichtquellen präsentiert einschließlich erster und zweiter Lichtquellen, von denen Licht in Form von Wellen emittiert wird, deren Phasen umgekehrt zueinander sind, welche Wellen als ein Fourier-Transformations-Hologramm vom Inline-Typ berechnet sind, und das computer-synthetisierte Hologramm so ausgelegt ist, daß, wenn von dem Hologramm gebeugtes Licht fokussiert wird, eine durch die zweite Lichtquelle gebildete Hauptkeule an den Seitenkanten einer durch die erste Lichtquelle gebildeten Hauptkeule überlagert wird.
  • Dementsprechend kann trotz der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle durch das computer-synthetisierte Hologramm Hochauflösung äquivalent zu der erreicht werden, die durch das erste vorher erwähnte Hochauflösungs-Lichtquellengerät mit den ersten und zweiten Lichtquellen erreicht wird.
  • Ein viertes Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein holographisches optisches Element, das an seiner Oberfläche ein computer-synthetisiertes Hologramm aufgezeichnet besitzt, welches Hologramm die Wellen von Phasenreihen-Lichtquellen zeigt einschließlich erster und zweiter Lichtquellen, von denen Licht in Form von Wellen emittiert wird, deren Phasen umgekehrt zueinander sind, und eine dritte Lichtquelle, welche eine Phase umgekehrt zu der der zweiten Lichtquelle zeigt, wobei die Wellen als ein Fourier- Transformations-Hologramm vom Inline-Typ berechnet sind und das computer-synthetisierte Hologramm so ausgelegt ist, daß, wenn von dem Hologramm gebeugtes Licht fokussiert wird, eine durch die zweite Lichtquelle gebildete Hauptkeule an den Seitenkanten einer durch die erste Lichtquelle gebildete Hauptkeule überlagert wird und eine durch die dritte Lichtquelle gebildete Hauptkeule an den Seitenkanten einer durch die zweite Lichtquelle gebildeten Hauptkeule überlagert wird.
  • Dementsprechend kann trotz der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle durch das computer-synthetisierte Hologramm eine Hochauflösung äquivalent zu der erreicht werden, die durch das vorher erwähnte erste Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optisches Gerät mit den ersten, zweiten und dritten Lichtquellen erzielt wurde.
  • Ein zweites optisches Hochauflösungs-Abtastgerät umfaßt eine Kohärent-Lichtquelle, Fokussierungsmittel mit einer Kollimationslinse zum Fokussieren eines von der Kohärent-Lichtquelle auf eine Aufzeichnungsfläche einer optischen Platte emittierten kohärenten Strahles und Steuermittel zum Steuern der Relativposition des Fokussierungsmittels mit bezug auf die Aufzeichnungsfläche der optischen Platte, wobei die Kollimationslinse in einer einheitlichen Struktur eines der vorher erwähnten ersten bis vierten Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät besitzt.
  • Dementsprechend kann mit der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle leicht ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät erhalten werden, durch welches die Lichtmenge der Hauptkeule des Lichtquellenabbildes nicht bemerkenswert reduziert wird.
  • Ein drittes optisches Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kohärent-Lichtquelle, Fokussierungsmittel mit einer Objektivlinse zum Fokussieren eines von der Kohärent-Lichtquelle auf eine Aufzeichnungsfläche einer optischen Platte emittierten kohärenten Strahles und Steuermittel zum Steuern der Relativposition des Fokussierungsmittels mit bezug auf die Aufzeichnungsfläche der optischen Platte, wobei die Objektivlinse in einer einheitlichen Struktur eines der vorher genannten ersten bis vierten Hochauflösungs- Filter für optisches Gerät besitzt.
  • Dementsprechend kann mit der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle leicht ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät erhalten werden, durch welches die Lichtmenge der Hauptkeule des Lichtquellenabbildes nicht bemerkenswert reduziert wird.
  • Ein viertes optisches Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kohärent-Lichtquelle und Fokussierungsmittel mit einer Kollimationslinse, einem Polygonspiegel und einer, Fokussierungslinse zum Fokussieren eines kohärenten von der Kohärent-Lichtquelle emittierten Strahles, welche Kollimationslinse in einer einheitlichen Struktur eines der vorher erwähnten ersten bis vierten Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät besitzt.
  • Dementsprechend kann mit der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle leicht ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät erhalten werden, in welchem ein von der Kohärent-Lichtquelle emittierter kohärenter Strahl durch den Polygonspiegel so fokussiert wird, daß die Lichtmenge der Hauptkeule des Lichtquellenabbildes nicht bemerkenswert reduziert wird.
  • Ein fünftes optisches Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kohärent-Lichtquelle und Fokussierungsmittel mit einer Kollimationslinse, einem Polygonspiegel und einer Fokussierungslinse zum Fokussieren eines von der Kohärent-Lichtquelle emittierten kohärenten Strahls, bei dem die Fokussierungslinse in einer einheitlichen Struktur eines der vorher erwähnten ersten bis vierten Hochauflösungs- Filter für optisches Gerät enthält.
  • Dementsprechend kann mit der Verwendung einer Einzelpunkt- Lichtquelle ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät erhalten werden, bei dem ein von der Kohärent-Lichtquelle emittierter kohärenter Strahl durch den Polygonspiegel so fokussiert wird, daß die Lichtmenge der Hauptkeule des Lichtquellenabbildes nicht bemerkenswert reduziert wird.
    • [Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
  • Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung eines optischen Aufnahmekopf-Systems in einem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 2 zeigt eine in dem optischen Aufnahmekopf-System in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzte Phasenplatte, bei der (a) eine Frontansicht und (b) ein Schnittbild, genommen nach der Linie II-II in Fig. 2(a) ist;
  • Fig. 3 ist eine Ansicht, die eine Strahltaille in der Nähe einer Phasenplatte darstellt, die in dem optischen Aufnahmekopf-System in dem optischen Hochauflösungs- Abtastgerät gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt ist;
  • Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung eines optischen Aufnahmekopf-Systems in einem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht von Abschnitten eines Grundstatives, das bei dem optischen Aufnahmekopf-System in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Phasenplatte vom Reflexions-Typ, die in dem optischen Aufnahmekopf-System in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 7 ist eine Ansicht, die den Betrieb des optischen Aufnahmekopf-Systems in dem optischen Hochauflösungs- Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 8 ist eine Ansicht, die im einzelnen den Betrieb des optischen Aufnahmekopf-Systems bei dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 9 zeigt die Auslegung von Lichtquellenreihen, die bei dem optischen Aufnahmekopf-System in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten und zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt werden;
  • Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung eines Hochauflösungs-Lichtquellengerätes, das bei dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden, Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 11 ist eine Schnittansicht nach Linie XI-XI in Fig. 10;
  • Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung des Hochauflösungs-Lichtquellengeräts, das bei dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 13 ist eine Schnittansicht einer Abwandlung der zweiten Ausführung des Hochauflösungs-Lichtquellengerätes, das bei dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 14 ist eine Ansicht, welche das Betätigungsprinzip eines holographischen Filters für Hochauflösung darstellt, das in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 15 ist eine Ansicht, die darstellt, wie ein holographisches Filter herzustellen ist, das in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
  • Fig. 16 zeigt eine Ringphasenstruktur, die in der ein hobgraphisches Filter für Hochauflösung bildenden Phasenplatte ausgebildet ist, die bei dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten bzw. zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wobei (a) eine Frontansicht und (b) eine längs einer Linie XVI-XVI der Fig. 16(a) genommene Schnittansicht ist;
  • Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der Ringphasenstruktur, die in der ein holographisches Filter für Hochauflösung bildenden Phasenplatte ausgebildet ist, welche in dem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß jeweils der ersten oder der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wobei (a) eine Frontansicht und (b) eine längs der Linie XVII-XVII in Fig. 17(a) genommene Schnittansicht ist;
  • Fig. 18 ist eine schematische Ansicht der Anordnung eines Laserstrahl-, Druckgeräts, bei dem das erwähnte hobgraphische Filter für Hochauflösung angewendet wird;
  • Fig. 19 ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung eines optischen Aufnahmekopf-Systems in einem herkömmlichen optischen Hochauflösungs-Abtastgerät darstellt; und
  • Fig. 20 ist eine Ansicht, die das Prinzip der Hochauflösung durch das optische Aufnahmekopf-System in dem herkömmlichen optischen Hochauflösungs-Abtastgerät darstellt.
    • [Detaillierte Beschreibung der Erfindung]
  • Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines optischen Aufnahmekopf-Systems in einem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, wird von einer Kohärent-Lichtquelle 100, Z.B. einem Halbleiterlaser, emittiertes Licht durch eine Fokussierungslinse 102 auf eine Phasenplatte 104 fokussiert und durchläuft dann eine Kollimationslinse 106. Dann wird das Licht durch einen polarisierten Strahlteiler 108 reflektiert und durch eine Viertelwellenplatte 110 geleitet, zu einer Objektivlinse 112 geführt und erreicht eine optische Platte 114, wo das Abbild des Lichtes auf einer Grübchenfläche derselben gebildet wird. In einem Rückweg trifft das Licht, das durch die Objektivlinse 112, die Viertelwellenplatte 110 und den polarisierten Strahlteiler 108 hindurchgegangen ist, auf ein holographisches optisches Element 116 zur Servosignalerfassung auf (siehe JP- Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-92541, JP-Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-94542 und US-PS 4 929 823), welches ein Fleckgrößen-Erfassungsverfahren (spot size detection SSD) und ein Gegentaktverfahren zum Erfassen eines Fokussierungssignals und eines Spurverfolgungssignals anwendet. Dann erreicht das Licht einen Photodetektor 118. In Fig. 1 ist ein Stellglied 120 zum Antreiben der Objektivlinse 112 angeordnet.
  • Die Kohärent-Lichtquelle 100, die Fokussierungslinse 102, die Phasenplatte 104 und die Kollimationslinse 106, die eben genannt wurden, bilden ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät 122. Das Hochauflösungs-Lichtquellengerät 122, der polarisierte Strahlteiler 108, die Viertelwellenplatte 110, die Objektivlinse 112, das holographische optische Element 116 zur Servosignalerfassung und der Photodetektor 118 bilden ein Lichtaufnahmekopf-Gerät 124.
  • Fig. 2(a) zeigt in Frontansicht die Anordnung der Phasenplatte 104, während Fig. 2(b) die Anordnung derselben im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2(a) zeigt. Fig. 3 zeigt den Zustand einer Strahleinschnürung 126 (Einschnür-Durchmesser: ω) in der Nähe der Phasenplatte 104.
  • Die Phasenplatte 104 besitzt eine ringförmige Phasenstruktur.
  • Die Phasenplatte 104 ist an ihrer Oberfläche versehen mit einer Mittelzone 104a, welche aus einer kreisförmigen Konvexen besteht und als erste Phasenfläche dient, eine Zwischenzone 104b, die eine ringförmige Konkave außerhalb der Mittelzone 104a umfaßt und die als eine zweite Phasenfläche dient und eine Außenzone 104c, die eine ringförmige Konvexe umfaßt, die außerhalb der Zwischenzone 104b gebildet ist und als eine dritte Phasenfläche dient. Eine lichtundurchlässige Lage 104d ist außerhalb der Außenzone 104c an der Oberfläche der Phasenplatte 104 ausgebildet&sub0; Die Mittelzone 104a und die Außenzone 104c haben die gleiche Höhe. Zwischen der Mittelzone 104b und jeder der beiden anderen Zonen Mittelzone 104a und Außenzone 104c besteht ein Niveauunterschied d&sub1; zum Erzeugen einer Phasendifferenz π zwischen den durchgelassenen Lichtwellen, die jeweils eine Wellenlänge λ besitzen. Dieser Niveauunterschied d&sub1; wird gegeben durch die nachfolgende Gleichung:
  • 4 = λ/(2 x (n-1)),
  • wobei n der Brechungsindex der Phasenplatte 104 ist.
  • Mit der vorstehend erwähnten Anordnung werden von dem von der Kohärent-Lichtquelle 100 emittierten Licht ein Lichtanteil, der durch die Zwischenzone 104b hindurchtritt und ein Lichtanteil, der die Mittelzone 104a durchläuft, in Phase zueinander umgekehrt, während ein Lichtanteil, der die Außenzone 104c und ein Lichtanteil, der die Zwischenzone 104b durchläuft, ebenfalls in Phase zueinander umgekehrt sind.
  • Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung eines optischen Aufnahmekopfsystems in einem optischen Hochauflösungs-Abtastgerät gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die grundsätzliche Anordnung dieses optischen Aufnahmekopfsystems ist gezeigt in "Recent advances in optical pickup head with holographic optical elements", M. Kato u.a., Proc. SPIE Band 1507, Seite 4, ECO'91, Holographic Optics III: Principles and Applications, 11.-15. März 1991, Den Haag, Niederlande Wie in Fig. 4 gezeigt, wird von einer Emissionsstelle 200a (einer aktiven Schichtemissionsfläche mit einer schlitzartigen in einem Halbleiterlaser ausgebildeten Öffnung) einer Kohärent- Lichtquelle 200 emittiertes Licht durch eine Kondenserlinse 202 auf eine Reflexions-Phasenplatte 204 fokussiert. Dann tritt das Licht durch eine Kollimationslinse 206 und ein holographisches optisches Element 208 zur Servosignalerfassung hindurch, gleichartig zu dem bei der ersten Ausführung benutzten. Das Licht wird dann zu einer Objektivlinse 210 geführt und erreicht eine optische Platte 212, wo das Bild des Lichtes an einer Grübchenfläche derselben gebildet wird. In einem Rückkehrweg erreicht das Licht, welches durch die Objektivlinse 210, das Servosignalerfassungs-Holographie-Optikelement 208 und die Kollimationslinse 206 hindurchgetreten ist, einen Photodetektor 216. In Fig. 4 ist ein Stellglied 217 zum Antreiben des Hobgraphie-Optikelementes 208 für die Servosignalerfassung und der Objektivlinse 210 angeordnet, und es ist auch ein Grundstativ 218 angeordnet, an welchem integral die Kohärent-Lichtquelle 200, die Reflexions-Phasenplatte 204 und der Photodetektor 216 angebracht sind.
  • Ein Hochauflösungs-Lichtquellen- und Signalerfassungsgerät 220 ist in integrierter Weise durch die Kohärent-Lichtquelle 200, die Fokussierungslinse 202, die Reflexions-Phasenplatte 204, die Kollimationslinse 206 und den Photodetektor 216 gebildet, die vorher besprochen, wurden. Ein optisches Aufnahmekopfgerät 222 ist in integrierter Weise durch das Hochauflösungs-Lichtquellen- und Signalerfassungsgerät 220, das holographische optische Element 208 zur Servosignalerfassung und die Objektivlinse 210 gebildet.
  • Bei dem optischen Aufnahmekopfgerät 222 vom integrierten TVP kann es im Hinblick auf die Miniaturisierung des Gesamtgeräts und die leichtere Schaltungsmontierung vorteilhaft sein, wenn die Kohärent-Lichtquelle 200 eine Anordnung vom Oberflächenemissions-Typ oder eine zu dem Oberflächenemissions-Typ äquivalente Anordnung besitzt.
  • Fig. 5 zeigt die Struktur von Hauptabschnitten des Grundstativs 218, und Fig. 6 zeigt die Struktur der Reflexions-Phasenplatte 204 im Schnitt. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Reflexions- Phasenplatte 204 auf einer geneigten Fläche 224 des Grundstativs 218 gebildet, die im wesentlichen mit einem Winkel von 45º bezüglich der optischen Achse geneigt ist. Die Reflexions- Phasenplatte 204 ist an ihrer Oberfläche mit einer Mittelzone 204a versehen, die eine elliptische Konvexe umfaßt und als erste Phasenfläche dient, einer Zwischenzone 204b, die eine elliptisch-ringförmige Konkave umfaßt, die außerhalb der Mittelzone 204a gebildet ist und als zweite Phasenfläche dient und einer Außenzone 204c, die eine elliptisch-ringförmige Konvexe umfaßt, die außerhalb der Zwischenzone 204b gebildet ist und als eine dritte Phasenfläche dient. Eine Fläche 204d mit einem niedrigen Reflexions-Faktor ist außerhalb von der Außenzone 204c an der Oberfläche der Phasenplatte 204 vom Reflexions-Typ gebildet. Die Mittelzone 204a und die Außenzone 204c haben die gleiche Höhe. Zwischen der Zwischenzone 204b und jeder anderen Zone, Mittelzone 204a und Außenzone 204c besteht eine Niveaudifferenz d&sub2; zur Erzeugung einer Phasendifferenz π zwischen den übertragenen Lichtwellen, die jeweils eine Wellenlänge λ besitzen. Diese Niveaudifferenz d&sub2; ist gegeben durch die nachfolgende Gleichung:
  • d&sub2; = (λ/2 x sin(π/4)).
  • Die Niveaudifferenz d&sub2; beträgt etwa 0,07 λ.
  • In der Reflexions-Phasenplatte 204 bilden die Mittelzone 204a, die Zwischenzone 204b und die Außenzone 204c je eine Reflexionsfläche. Von dem von der Kohärent-Lichtquelle 200 emittierten Licht sind ein Lichtanteil, der durch die Zwischenzone 204b reflektiert wird und ein Lichtanteil, der durch die Mittelzone 204a reflektiert wird, in Phase zueinander umgekehrt, während ein Lichtanteil, der durch die Außenzone 204c reflektiert wird und ein Lichtanteil, der durch die Zwischenzone 204b reflektiert wird, ebenfalls in Phase gegeneinander umgekehrt sind.
  • Mit bezug auf Fig. 7 bespricht die nachfolgende Beschreibung im einzelnen den Hochauflösungsbetrieb des in den erwähnten ersten und zweiten Ausführungen gezeigten optischen Aufnahmekopfes. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist an einer Lichtquellenfläche 300, von der die X-Achse gezeigt ist, eine erste Lichtquelle 301 (Phase Φ = 0) gezeigt, die als eine Hauptlichtquelle dient, eine zweite Lichtquelle 302A, 302B (Phase Φ = π), die in der Umgebung der ersten Lichtquelle 301 angeordnet ist und als eine erste Hilfslichtquelle in Form eines Ringes dient, und eine dritte Lichtquelle 303A, 303B (Phase Φ = 0), die außerhalb und in der Nähe der beiden Lichtquellen 302A, 302B angeordnet ist und als eine zweite Hilfslichtquelle in Form eines Ringes dient&sub0; Lichtwellen von der ersten, zweiten und dritten Lichtquelle 301, 302A, 302B, 303A, 303B durchdringen eine Kollimationslinse (eine erste Fourier-Transformations-Linse) 306 und eine Objektivlinse (eine zweite Fourier-Transformations-Linse) 308 und erreichen eine Bildformungsebene 310 (von der die X- Achse gezeigt ist), wo jeweils ihre Bilder geformt werden. An der Bildformungsebene 310 sind gezeigt das Abbild der ersten Lichtquelle 301 als X&sub1;, das Abbild der zweiten Lichtquelle 302A, 302B als X2A, X2B und das Abbild der dritten Lichtquelle 303A, 303B als X3A, X3B.
  • Fig. 7 zeigt einen Hochauflösungsbetrieb mit der Verwendung eines Doppelbrech-Optiksystems als Modell, dargestellt durch eine Welle, die an einer Apertur 312 eines optischen Systems gebildet ist. Jedoch kann ein solcher Hochauflösungsbetrieb in einer Vielzahl von optischen Abtastsystemen benutzt werden und kann leicht erweitert werden auf das Auslegen eines Bildformungs-Optiksystems.
  • Wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein Doppelbeugungs-Abbild nur der ersten Lichtquelle 301 durch eine Kurve 301a gezeigt (eine Komplexamplituden-Verteilung) und eine Kurve 301i (eine Intensitätsverteilung). Da jedoch die zweite Lichtquelle 302A, 302B in der Nachbarschaft zu beiden Seiten der ersten Lichtquelle 301 mit einer zu der der ersten Lichtquelle 301 umgekehrten Phase π angeordnet ist, wird ein Doppelbeugungs-Abbild (eine Komplexamplituden-Verteilung) 302A der zweiten Lichtquelle 302A über das Doppelbeugungs-Abbild 301A der ersten Lichtquelle 301 (ein Doppelbeugungs-Abbild der zweiten Lichtquelle 302B ist nicht gezeigt, es ist jedoch axialsymmetrisch mit bezug auf das Doppelbeugungs-Abbild 302A der zweiten Lichtquelle 302A)überlagert. Da die dritte Lichtquelle 303A, 303B in der Nachbarschaft zu beiden Seiten der zweiten Lichtquelle 302A, 302B mit der gleichen Phase wie die der ersten Lichtquelle 301 gelegen ist, wird ein Doppelbeugungs-Abbild (eine Komplexamplituden- Verteilung) 303a der dritten Lichtquelle 303A kohärent in der gleichen Weise wie vorher erwähnt überlagert (ein Doppelbeugungs-Abbild der dritten Lichtquelle 303B ist nicht gezeigt, ist jedoch axialsymmetrisch mit bezug auf das Doppelbeugungs- Abbild 303a der dritten Lichtquelle 303A). Die Intensitätsverteilung eines als ein Ergebnis der Interferenz der ersten Lichtquelle 301, der zweiten Lichtquelle 302A, 302B und der dritten Lichtquelle 303A, 303B miteinander erzielte Fleckabbildes zeigt eine Hochauflösung, die im wesentlichen durch eine Kurve 320 dargestellt ist.
  • Mit bezug auf Fig. 8 wird die nachfolgende Beschreibung ein Beispiel der Auslegung der Phasenreihen-Lichtquellen in jeder der ersten und der zweiten Ausführungen der vorliegenden Erfindung besprechen, wobei beispielsweise umfassende Zahlenangaben gegeben werden.
  • Zuerst wird das Nachfolgende als Voraussetzung dargelegt.
  • Die komplexe Amplitude des Doppelbeugungs-Abbildes der ersten Lichtquelle 301 wird dargestellt durch
  • u&sub1; (x) = sin x/x .................. (1).
  • Die komplexen Amplituden der Doppelbeugungs-Abbilder der zweiten Lichtquelle 302A, 302B sind dargestellt durch
  • Die komplexen Amplituden der Doppelbeugungs-Abbilder der dritten Lichtquellen 303A, 303B sind dargestellt durch
  • Bei den angeführten Gleichungen beziehen sich A+1, A-1 sowie A+2 bzw. A-2 jeweils auf die relativen Amplituden der zweiten Lichtquelle 302A, 302B bzw. der dritten Lichtquelle 303A, 303B, wenn die Amplitude der ersten Lichtquelle 301 auf 1 normalisiert ist. Hier ist x gleich (a/(λ x f)) x , a ist der Öffnungsdurchmesser der Aperturfläche 312, δ&sub1; sind die Koordinaten der Spitzenposition der komplexen Amplitudenverteilung der zweiten Lichtquelle 302A, 302B, δ&sub2; sind die Koordinaten der Spitzenposition in der komplexen Amplitudenverteilung der dritten Lichtquelle 303A, 303B, λ ist die Wellenlänge jeder Lichtquelle, f ist gleich f&sub2; (f&sub2; ist die Brennweite der Objektivlinse 308, siehe Fig. 7), und sind die Koordinaten der Bildformungsfläche 310, ausgedrückt in Realdimensionen. In Fig. 7 ist f&sub1; die Brennweite der Fokussierungslinse 306.
  • Die komplexe Amplitudenverteilung eines Doppelbeugungs-Abbildes, das als Ergebnis der kohärenten Überlagerung der Gleichungen (1) bis (5) erhalten wird, ist dargestellt durch die nachfolgende Gleichung:
  • In Fig. 8 ist in Form einer Kurve 320 die Intensitätsverteilung des Doppelbeugungs-Abbildes, d.h. I&sub1;(x) = u(x) ² aufgezeichnet, die als ein Ausführungsbeispiel gemäß der Gleichung (6) berechnet ist, wobei A+1 = A-1 = -0,3, A+2 = A-2 = 0,15, δ&sub1; = 2,5 rad und δ&sub2; = 5 rad. Zum Vergleich zeigt Fig. 8 auch in Form einer Kurve 330, I&sub0;&sub0; (x) = 0,73 x I&sub0;, was eine Verteilung darstellt, bei der der Spitzenwert I&sub0; an der optischen Achse der Intensitätsverteilung des Doppelbeugungs-Abbildes mit der ersten Lichtquelle 301 allein so angeordnet ist, daß mit 0,73 multipliziert wurde.
  • Aus dem Ergebnis dieser Berechnungen ist zu verstehen, daß die Intensitätsverteilung 320 des Doppelbeugungs-Abbildes auf etwa 1,1/1,4 (ca. 0,79) in der Halbbreite reduziert ist im Vergleich zu der vorher erwähnten Verteilung 330 (wo die Verteilung mit der ersten Lichtquelle 301 allein mit 0,73 multipliziert ist)
  • Weiter wird die Rate der Lichtmengenverteilung außerhalb der Halbbreite reduziert im Vergleich zu der Verteilung 330, wo die mit der ersten Lichtquelle 301 allein erzielte Verteilung mit 0,73 multipliziert ist( Dementsprechend ist eliminiert ein optisches Schlitzsystem (in Fig. 19 mit 26 bezeichnet) zum Begrenzen der Seitenkeulen, das in einem herkömmlichen optischen Hochauflösungs-System mit einer einfachen ringförmigen Öffnung benutzt wird.
  • Bei einem normalen optischen Bildformungs-System wird allgemein eine kreisförmige statt einer rechtwinkligen Apertur benutzt. In diesem Falle wird die Form eines an der Bildformungsebene erhaltenen Fleckes ausgedrückt durch die nachfolgende Gleichung unter Benutzung der Bessel-Funktion erster Art J&sub1;(r):
  • u (r) = 2 x J&sub1; (r) x (Hz) ..... (7),
  • wobei r durch a x (1/λf) x gegeben ist.
  • Im Vergleich mit einer Anordnung mit einer rechtwinkligen Apertur wird die Hauptkeulengröße (das mit einer kreisförmigen Apertur erhaltene Bild wird ein Airy-Muster genannt, und dessen Durchmesser D ist gleich 1,22 x a x (1/λf) x ) um das 1,22- fache größer (wenn r annähernd = 3,8, ist J&sub1;(r) gleich 0).
  • Dementsprechend ist die optimale Auslegung der Lichtquellenreihen zum Erzeugen eines Hochauflösungs-Effektes mit einer kreisförmigen Öffnung leicht unterschiedlich von der mit einer rechtwinkligen Öffnung. Als ein Auslegungsbeispiel: wenn die Mitte der Hauptkeule der zweiten Lichtquelle in der Umgebung von r = i 3 gelegen ist, liegt die Mitte der Hauptkeule der dritten Lichtquelle in der Umgebung von r = ± 4,5, das Amplitudenverhältnis der zweiten Lichtquelle zu der ersten Lichtquelle wird auf 0,3 gesetzt und das Amplitudenverhältnis der dritten Lichtquelle zu der ersten Lichtquelle auf etwa 0,15, und so wird ein Hochauflösungs-Effekt vom etwa 0,9-fachen im Vergleich des Bezugs auf die Halbbreite erzeugt.
  • Fig. 9 zeigt ein Beispiel der Auslegung von Lichtquellenreihen. Bei diesem Beispiel ist zur Maximalisierung des Hochauflösungs- Effektes an der Bildformungsfläche und zum Maximalisieren des Spitzenwerts der Hauptkeule der ersten Lichtquelle 301 jede zweite Lichtquelle 302 und die dritte Lichtquelle 303 so ausgelegt, daß sie in diskontinuierlicher Weise (in Form von Inselchen) auftreten.
  • Fig. 10 zeigt die Anordnung einer ersten Ausführung eines Hochauflösungs-Lichtquellengerätes, das gemeinsam in den optischen Aufnahmekopfgeräten entsprechend der ersten und der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Fig. 11 zeigt die Struktur eines Hochauflösungs-Lichtquellengerätes im Schnitt, längs Linie XI-XI der Fig. 10 genommen. Eine Phasenplatte 402 ist in der Nähe einer Öffnung 400a in der Lichtemissionsfläche einer Kohärent-Lichtquelle 400 angeordnet, die einen Halbleiterlaser umfaßt. Wie in Fig. 11 gezeigt, enthält die Phasenplatte 402 einen Niveau-Unterschied( Insbesondere ist die Phasenplatte 402 an ihrer Oberfläche mit einer ersten Phasenfläche 402a versehen, welche eine rechtwinklige Konvexe umfaßt, einer zweiten Phasenfläche 402b, die eine Konvexe in Form eines rechtwinkligen Rahmens umfaßt, der außerhalb der ersten Phasenfläche 402a sitzt, und eine dritte Phasenfläche 402c, die eine Konvexe in Form eines außerhalb der zweiten Phasenfläche 402b ausgebildeten rechtwinkligen Rahmens umfaßt. Eine lichtundurchlässige Fläche 402d ist außerhalb der dritten Phasenfläche 402c an der Oberfläche der Phasenplatte 402 gebildet. Als lichtundurchlässige Fläche 402d kann eine lichtundurchlässige Schicht benutzt werden, um Licht abzufangen, jedoch kann die lichtundurchlässige Fläche 402d auch weggelassen werden, da die einfallende Lichtmenge im grunde gering ist( Die erste Phasenfläche 402a und die dritte Phasenfläche 402c besitzen den gleichen Pegel, und zwischen jeder dieser ersten und dritten Phasenflächen 402a, 402c und der zweiten Phasenfläche 402b ist eine Niveaudifferenz d&sub3; zum Erzeugen eines Phasenunterschieds π zwischen dem jeweils eine Wellenlänge γ besitzenden Licht ausgebildet( Die Niveaudifferenz d&sub3; wird durch die folgende Gleichung gegeben:
  • d&sub3; = λ/ (2 x (n - 1)).
  • Dementsprechend dient Licht, das die erste Phasenfläche 402a durchdringt, als die erste Lichtquelle 301 in Fig. 7, Licht, das die zweite Phasenfläche 402b durchläuft, dient als die zweite Lichtquelle 302A, 302B in Fig. 7, und Licht, das die dritte Phasenfläche 402c durchläuft, dient als die dritte Lichtquelle 303A, 303B in Fig. 7.
  • Wenn die Phasenplatte 402 mit der erwähnten Anordnung benutzt wird und der Abstand L zwischen der Phasenplatte 402 und der Kohärentlichtquelle 400 auf einen entsprechenden kleinen Wert gesetzt wurde, kann der Durchmesser eines durch ein optisches Abtastsystem mit Benutzung des Hochauflösungs-Lichtquellengerätes der vorliegenden Erfindung erhaltenen Fleckes entsprechend dem mit bezug auf Fig. 7 diskutierten Prinzip verringert werden. Weiter wird es möglich, die ungleiche Verteilung des Beugungswinkels zu verbessern, d.h. das Phänomen, daß in Fig. 10 β größer als α ist, das als ein Defekt bei einem herkömmlichen Haibleiterlaser angesehen wurde, so daß ein großer Spreizwinkel α' auch in der Richtung der X-Achse erhalten werden kann. Weiter wird es möglich, Astigmatismus eines Halbleiterlasers zu korrigieren.
  • Fig. 12 zeigt die Anordnung einer zweiten Ausführung des Hochauflösungs-Lichtquellengerätes, das üblicherweise bei den früher erwähnten optischen Aufnahmekopfgeräten benutzt werden kann.
  • Wie in Fig. 12 gezeigt, ist bei dem Hochauflösungs-Lichtquellengerät gemäß der zweiten Ausführung eine Phasenschicht aus beispielsweise SiO&sub2; an der Lichtemissions-Facette eines Halbleiterlasers 500 ausgebildet, um zur Ausbildung einer Hochauflösungs-Lichtquelle einen eindimensionalen gitterartigen Phasenbereich zu bilden. Insbesondere ist der Halbleiterlaser 500 an seiner Lichtemissions-Facette mit einer ersten Phasenfläche 502a in Form einer sich im rechten Winkel zu einer Lichtemissionsöffnung 500a des Halbleiterlasers erstreckenden Konvexen versehen, mit zweiten Phasenflächen 502b, jeweils in Form einer Konkaven, die sich zu beiden Seiten der ersten Phasenfläche 502a und parallel zu ihr erstreckt, und mit dritten Phasenflächen 502c, jeweils in Form einer Konvexen, die außerhalb der zweiten Phasenflächen 502b und parallel zu diesen gebildet ist. Die erste Phasenfläche 502a und die dritten Phasenflächen 502c haben das gleiche Niveau, und zwischen jedem der ersten und dritten Phasenflächen 502a, 502c und den zweiten Phasenflächen 502b ist eine Niveaudifferenz d&sub4; zum Erzeugen einer Phasendifferenz von π zwischen den durchgelassenen Lichtwellen mit der jeweiligen Wellenlänge λ ausgebildet. Die Niveaudifferenz d&sub4; ist durch die folgende Gleichung gegeben:
  • d&sub4; = λ/ (2 x (na - 1)),
  • wobei na der Brechungsindex der Phasenschicht ist.
  • Fig. 13 zeigt eine Abwandlung der Hochauflösungs-Lichtquelle gemäß der in Fig. 12 gezeigten zweiten Ausführung. Bei dieser Abwandlung wird ein Substrat 510, das beispielsweise aus SiO&sub2; hergestellt ist, an deren Oberfläche vorgesehen mit ersten, zweiten und dritten Phasenflächen 512a, 512b, 512c, welche Betriebswirkungen erzeugen, die gleichartig den durch die erwähnten ersten, zweiten und dritten Phasenflächen 502a, 502b, 502c erzeugten sind. Das Substrat 510 ist gegenüber der Lichtemissionsfläche eines Halbleiterlasers 514 angeordnet. Bei den optischen Aufnahmekopfgerät und den Hochauflösungs- Lichtquellengeräten nach der erwähnten ersten bzw. zweiten Ausführung wurde eine Anordnung beschrieben, bei der zwei Lichtquellen, welche zweite und dritte Lichtquellen umfassen können, als Hilfslichtquellen benutzt werden, jedoch ist die Anzahl der Hilfslichtquellen nicht auf zwei begrenzt. Reihen von schwachen Hilfslichtquellen, welche fünfte und sechste Lichtquellen umfassen, können kombiniert werden, um die Hochauflösungs- und die Seitenkeulen-Begrenzungswirkung zu verbessern.
  • Fig. 14 zeigt das Prinzip eine holographischen Filters zur Hochauflösung, welches ein Äquivalent für das vorher erwähnte Hochauflösungs-Lichtquellengerät ergibt und gemeinhin bei den Lichtaufnahmekopfgeräten gemäß der ersten oder zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
  • Mit der als erste Lichtquelle 301 in Fig. 7 gezeigten Hauptlichtquelle als Referenz-Lichtquelle und den Hilfslichtquellenreihen der zweiten und dritten Lichtquellen 302A, 302B, 303A, 303B in Fig. 7, die als Objekt-Lichtquellen angesehen werden, wird ein Interferenzmuster auf einer photoempfindlichen Ebene 330 aufgezeichnet. Hier sind die Abstände zwischen den jeweiligen Punkten extrem klein in der Größenordnung von 10&supmin;³ (einem Tausendstel) des Abstandes f&sub3; zwischen der Lichtquellenfläche 300 und der photoempfindlichen Fläche 330. Dementsprechend wird auf der photoempfindlichen Ebene 330 ein Interferenzmuster von der Art eines linsenlosen Fourier-Transformations-Hologramms erhalten( Beispielsweise erscheint eine Interferenzkomponente der Punkte 301 und 302A miteinander und eine Interferenzkomponente der Punkte 301 und 302B miteinander in Form einer Kurve 340 als die Intensitätsverteilung I( ) und eine Interferenzkomponente der Punkte 301 und 303A miteinander und einer Interferenzkomponente der Punkte 301 und 300B miteinander erscheint in Form einer Kurve 342. Diese ist beträchtlich unterschiedlich gegenüber einer üblichen Holographie darin, daß ein Interferenzmuster in nur einigen Zyklen in einer vorgegebenen Öffnung gebildet ist.
  • Fig. 15 bis 17 zeigen ein Verfahren zum tatsächlichen Erzeugen eines holographischen Hochauflösungs-Filters gemäß der erwähnten Holographie.
  • Wie in Fig. 15 gezeigt, wird ein von einer Halbleiter-Lichtquelle 600 emittierter kohärenter Strahl durch eine Fokussierungslinse 602 auf eine Lochblende 604 zur räumlichen Filterung fokussiert, und wird dann auf eine Phasenplatte 606 mit einer vorgegebenen Phasenstruktur zum Auftreffen gebracht, so daß ein Hologramm an einer Hologramm-Ebene eines photoempfindlichen Mediums 608 erzeugt wird, die in einem Abstand f&sub5; von der Phasenplatte 606 liegt.
  • Fig. 16(a) und (b) zeigen eine Ringphasenstruktur, die auf der Oberfläche der als Hochauflösungs-Filter dienenden Phasenplatte 606 ausgebildet ist( Fig( 16(b) ist eine Schnittansicht längs der Linie XVI-XVI in Fig. 16(a). Die Phasenplatte 606 ist an ihrer Oberfläche mit einer Zentralfläche 606a (Phase Φ = 0) in der Form einer kreisförmigen Konvexen ausgebildet, in der Mitte ihrer Oberfläche, mit einer ersten Phasenfläche 606b (Phase Φ = π) in Form einer ringförmigen Konkaven außerhalb der Zentralfläche 600a, mit einer zweiten Phasenfläche 606c (Phase Φ = 0) in Form einer ringförmigen Konvexen außerhalb der ersten Phasenfläche 606b, mit einer dritten Phasenfläche 606d (Phase Φ = π) in Form einer außerhalb der zweiten Phasenfläche 606c gebildeten ringförmigen Konkaven, einer vierter Phasenfläche 606e (Phase Φ = 0) in Form einer außerhalb der dritten Phasenfläche 606d gebildeten ringförmigen Konvexen und einer undurchlässigen Fläche 606f in Form einer Konvexen außerhalb der vierten Phasenfläche 606e. Gemäß dem mit bezug auf Fig. 12 diskutierten Wirkungsprinzip dient ein Strahl, der die Zentralfläche 606a der Phasenplatte 606 durchdringt, als das vorher erwähnte Referenzlicht.
  • Fig( 17(a) und (b) zeigen eine ringförmige Phasenstruktur, die an der Oberfläche einer Phasenplatte 610 ausgebildet ist, und als ein Hochauflösungs-Filter in einer Abwandlung der Phasenplatte 606 dient. Fig. 17(b) ist eine Schnittansicht, längs einer Linie XVII-XVII in Fig( 17(a) genommen( Die Phasenplatte 610 ist an ihrer Oberfläche mit einer inneren konkaven Ringnut 610a (mit dem Außenumfangsradius R&sub1;) und einer äußeren Ringnut 610b versehen. In dem kreisförmigen Bereich innerhalb der inneren konkaven Nut 610a ist eine lichtundurchlässige Fläche ausgebildet bis auf eine Zentralfläche 610c (Durchmesser: Δ), die einen kreisförmigen transparenten Teil enthält. Zwischen der inneren und der äußeren konkaven Nut 610a bzw. 610b befindet sich eine ringförmige Fläche 610d, die einen ringförmigen transparenten Teil umfaßt. Gemäß dem mit bezug auf Fig. 14 diskutierten wirkungsprinzip dient ein Strahl, der durch die Zentralfläche 610c (Phase Φ = 0) der Phasenplatte 610 hindurchtritt, als das vorher erwähnte Referenzlicht( Die innere konkave Nut 610a bildet die erste Phasenfläche (Phase Φ = die ringförmige Fläche 610d (Innenumfangsradius R&sub2;) bildet eine zweite Phasenfläche (Phase Φ = 0) und die äußere konkave Nut 610b bildet eine dritte Phasenfläche (Phase Φ = π).
  • Als Mittel zum Annähern der Lichtmengen in den jeweiligen Flächen auf die bezeichneten Werte ist üblicherweise ein Verfahren zum Einstellen des Abstandes L&sub3; zwischen der Kondenserlinse 602 und der Oberfläche der Phasenplatte 606 (610) in Fig. 15 mit bezug auf einen Laserstrahl von Gauss'scher Verteilung angenommen. Um das Ziel genau zu erreichen, kann ein Verfahren benutzt werden, bei dem absorbierende Schichten mit vorgegebener Transmittanz in den ringförmigen Flächen der Phasenpiatte 606 (610) angeordnet sind.
  • Bei der tatsächlichen Auslegung der Ausführungen der vorliegenden Erfindung, wie sie vorangehend besprochen wurden, wird bevorzugt, daß in Gleichung (6) δ&sub2; auf 2δ&sub1; gesetzt wird und in Fig. 17 R&sub2; gleich 2R&sub1; gesetzt wird, in einem Herstellbeispiel für ein holographisches Filter. So werden zwar als Ergebnis der Herstellung des Hologramms sekundäre Harmonische von einer Interferenzkomponente der Hilfslichtquelle erzeugt, d.h. des die erste Phasenfläche 606b der Phasenplatte 606 oder die innere Konkavnut 610a in der Phasenplatte 610 durchdringenden Lichtes mit der Hauptlichtquelle (Referenzlicht), d.h. dem die Zentralfläche 606a der Phasenplatte 606 oder die Zentralfläche 610c der Phasenplatte 610 durchdringenden Licht, doch sind solche sekundäre Harmonische identisch mit einer Interferenzkomponente der zweiten Hilfslichtquelle mit der Hauptlichtquelle( Dementsprechend üben derartige sekundäre Harmonische keinen verschlechternden Einfluß auf die Übertragungskennlinien des Hochauflösungs-Filters aus, d.h. der wiedererzeugten Bildkenngröße des holographischen Filters.
  • Gemäß einer der Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann ein in einem normalen Hologramm erzeugter Verzerrungsterm in einem solchen Ausmaß beschränkt werden, daß er keinen wesentlichen verschlechternden Einfluß auf die als Hochauflösungs- Filter erforderlichen Kenngrößen ausübt, wenn der Anteil der Lichtmenge der Referenzlichtquelle ausreichend erhöht wird.
  • Im Nachfolgenden werden die Effekte besprochen, die durch die- Verwendung eines solchen holographischen Hochauflösungs-Filters erzeugt werden.
  • (1) Dadurch wird die Notwendigkeit beseitigt, eine Feinphasenplatte an der Lichtquellenfläche eines individuellen optischen Abtastgeräts anzuordnen. D.h., das Original eines genauen holographischen Filters kann mit einem optischen holographischen Interferometer-System erzeugt werden, das in einer getrennten Werkstätte installiert ist, und eine Wiedergabe (Kopie) des Originals kann in einer Vielzahl von normalen optischen Abtastsystemen installiert werden (allgemein ist es zu bevorzugen, eine solche Wiedergabe in der Nähe einer Kollimationslinse einzusetzen).
  • (2) Mit einem einmal hergestellten optischen System zum Beleuchten eines holographischen Hochauflösungs-Filters trägt die auf das holographische Filter auffallende Hauptlichtmenge zu der Ausbildung eines Hauptstrahlbildes an der Bildformungsebene bei und man erhält dadurch einen hellen Hochauflösungsfleck mit begrenzten Seitenkeulen.
  • Der Effekt (2) ist zu verstehen aus der Tatsache, daß die Lichtmenge nicht beträchtlich verlorengeht, außer daß ein nulltes übertragenes Licht durch ein holographisches Filter in einem Äquivalentwert von der Hauptlichtquelle einer Hochauflösungs-Lichtquelle emittiert wird, wodurch das Licht zur Bildung eines Strahls gebracht wird, und dieser Strahl interferiert mit Strahlen von den regenerierten ersten und zweiten Hilfslichtquellen, um dadurch einen vorgegebenen Hochauflösungsfleck zu bilden.
  • Fig. 18 zeigt eine schematische Anordnung eines Beispiels, bei dem das vorher erwähnte Hochauflösungs-Filter mit einer plankonvexen Kollimationslinse 702 in einem optischen System eines Laserstrahldruckers integriert ist, der einen Polygonspiegel 700 benutzt. In Fig. 18 ist auch eine Kohärent-Lichtquelle 704 eines Halbleiterlasers, eine Fokussierungslinse 706 und ein Hochauflösungsfleck 708 gezeigt.
  • Wie in Fig. 18 gezeigt, ist eine Wiedergabe 710 aus Glas oder Harz, die als Hochauflösungs-Filter dient, an die ebene Fläche der plankonvexen Kollimationslinse 702 angeklebt. Alternativ kann eine solche Anordnung hergestellt werden durch Ausbilden eines Hochauflösungs-Filters aus Glas oder aus einem Kunststoffmaterial in integraler Weise mit der ebenen Fläche der plankonvexen Kollimationslinse 702.
  • Bei der vorher erwähnten Anordnung kann statt dem Hochauflösungs-Lichtquellengerät in dem Lichtaufnahmekopfgerät gemäß der jeweiligen ersten bzw. zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ein vorgegebenes holographisches Hochauflösungs- Filter bei der Kollimationslinse 106 in Fig. 1 oder der Kollimationslinse 206 in Fig. 4 angewendet werden. Es ist selbstverständlich, daß die erwähnte Anordnung in üblicher Weise auf jedes aus einer Vielzahl von herkömmlichen Abtastsystemen wie Laserabtast-Mikroskope angewendet werden kann.
  • Weiter ist es für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, zwei holographische Hochauflösungs-Filter der erwähnten Art zu verwenden, die einander überdecken, um dadurch einen noch schärferen feinen Fleck zu bilden. Bei einer solchen Anordnung wird es notwendig, das zweite holographische Hochauflösungs- Filter so auszulegen, daß mit bezug auf einen von dem ersten holographischen Hochauflösungs-Filter gebeugten Strahl durch das zweite holographische Hochauflösungs-Filter ein optimaler Hochauflösungsfleck erhalten wird. Jedoch bildet eine solche Auslegung nur ein Beispiel von Anwendungen des Prinzips der vorliegenden Erfindung, wie sie hier besprochen wurde.
  • Das holographische Hochauflösungs-Filter benutzt nur verschiedene Interferenzverteilungen mit einem extrem langen Zyklus, verglichen mit einem normalen holographischen Optikelement. Die Interferenzmuster können durch einen Computer genau berechnet werden, um das Phasenprofil eines Phasenhologramms zu erhalten, und das so erhalten Phasenprofil kann an einem Glas oder einer Form durch Schneiden oder Polieren des- bzw. derselben wiedergegeben werden. Selbstverständlich kann ein Hochauflösungs- Filter in solcher Weise an einer Kollimationslinsenfläche ausgebildet werden.

Claims (19)

1. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte, welches Gerät mindestens erste (301) und zweite (302A, 302B) Lichtquellen, die miteinander kohärent und zueinander in Phasenumkehr sind, und ein optisches Bildformungssystem mit einer optischen Achse umfaßt,
welche erste Lichtquelle (301) an der optischen Achse oder in der Nähe der optischen Achse des optischen Bildformungssystems angeordnet ist, und
welche zweite Lichtquelle (302A, 302B) in der Nähe der ersten Lichtquelle angeordnet ist, und
welche ersten und zweiten Lichtquellen die Beziehung aufweisen, daß die Hauptkeule des Bildes (302a) der zweiten Lichtquelle an den Seitenrändern der Hauptkeule des Bildes (301a) der ersten Lichtquelle überlagert ist.
2. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für ein optisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem
die zweite Lichtquelle (302A, 302B) kleinere Ausgangsleistung als die erste Lichtquelle aufweist.
3. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte nach Anspruch 1, welches weiter umfaßt
mindestens eine dritte Lichtquelle (303A, 303B), die mit der zweiten Lichtquelle (302A, 302B) kohärent ist und eine zur Phase der zweiten Lichtquelle umgekehrte Phase aufweist, welche dritte Lichtquelle in der Nähe der ersten Lichtquelle (301) und mit bezug auf die erste Lichtquelle (301) auf der der zweiten Lichtquelle gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und
wobei die zweiten und die dritten Lichtquellen die Beziehung haben, daß die Hauptkeule des Bildes (303a) der dritten Lichtquelle (303A, 303B) an den Seitenrändern der Hauptkeule des Bildes (302a) der zweiten Lichtquelle (302A, 302B) überlagert ist.
4. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte nach Anspruch 3, bei dem die zweite Lichtquelle (302A, 302B) eine kleinere Ausgangsleistung als die erste Lichtquelle (301) aufweist, und die dritte Lichtquelle (303A, 303B) eine kleinere Ausgangsleistung als die zweite Lichtquelle (302A, 302B) aufweist.
5. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät, welches umfaßt ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät (122, 220) nach Anspruch 1, Bildformungsmittel zum Formen des Bildes aus Licht von dem Hochauflösungs-Lichtquellengerät (122, 220) durch ein optisches Bildformungssystem, und Abtastmittel zum Abtasten des an einer konjugierten Fläche geformten Bildes, welches Bild die Form eines feinen Fleckes an der konjugierten Fläche besitzt.
6. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät nach Anspruch 5, bei dem das Hochauflösungs-Lichtquellengerät (122, 220) nach Anspruch 1 weiter eine dritte Lichtquelle (303A, 303B) nach Anspruch 3 enthält.
7. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte, welches umfaßt eine Kohärentlichtquelle (100, 200, 400, 500, 514) zum Emittieren eines kohärenten Strahles, und eine Phasenplatte (104, 204, 402, 510), die in der Nähe von und gegenüber einem Strahlemissionsteil der Kohärentlichtquelle (100, 200, 400, 500, 514) zum Emittieren eines kohärenten Strahles angeordnet ist,
welche Phasenplatte (104, 204, 402, 510) besitzt eine erste Phasenfläche (104a, 204a, 402a, 502a, 512a), um einem ersten Bereich, der das Zentrum eines von dem Strahlemissionsteil emittierten kohärenten Strahls ist, eine vorbestimmte Phase zu erteilen;
eine zweite Phasenfläche (104b, 204b, 402b, 502b, 512b), um einem zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereiches des von dem Strahlemissionsteil emittierten kohärenten Strahles eine zu der vorbestimmten Phase umgekehrte Phase zu erteilen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Phasenplatte zusätzlich eine dritte Phasenfläche (104c, 204c, 402c, 502c, 512c) besitzt, welche einem dritten Bereich außerhalb des zweiten Phasenbereiches eines von dem Strahlemissionsteil emittierten kohärenten Strahles eine zu der des zweiten Phasenbereiches umgekehrte Phase erteilt.
8. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte nach Anspruch 7, bei dem die Phasenplatte (104, 204, 402, 510) so ausgelegt ist, daß eine Ausgangsleistung des zweiten Bereiches eines von dem Strahlemissionsteil emittierten kohärenten Strahles kleiner als eine Ausgangsleistung des ersten Bereiches des kohärenten Strahles ist.
9. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für ein optische Geräte nach Anspruch 7, bei dem die Phasenplatte (104, 204, 402, 510) so ausgelegt ist, daß eine Ausgangsleistung des dritten Bereiches eines von dem Strahlemissionsteil emittierten kohärenten Strahles kleiner als eine Ausgangsleistung des zweiten Bereiches, des kohärenten Strahles ist.
10. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte nach Anspruch 7, bei dem die erste Phasenfläche (104a, 204a) kreisförmig und die zweiten (104b, 204b) und dritten (104c, 204c) Phasenflächen ringförmig sind.
11. Ein Hochauflösungs-Lichtquellengerät für optische Geräte nach Anspruch 7, bei dem die erste Phasenfläche (402a) rechteckig und die zweiten (402b) und dritten (402c) Phasenflächen jeweils in der Form eines rechteckigen Rahmens gebildet sind.
12. Ein Hochauflösungs-Filter für optisches Gerät, das ein holographisches optisches Element umfaßt,
welches holographische optische Element (330) ein auf seiner Oberfläche aufgezeichnetes Hologramm aufweist,
welches Hologramm, wenn es beleuchtet wird, die Wellen von Phasenreihen-Lichtquellen schafft, die erste (301) und zweite (302A, 302B) Lichtquellen enthalten, von welchen Licht in der Form von Wellen emittiert wird, deren Phasen zueinander umgekehrt sind,
wobei das Hologramm derart ausgelegt ist, daß, wenn gebeugtes Licht von dem Hologramm fokussiert wird, eine durch die die zweite Lichtquelle (302A, 302B) darstellenden Wellen gebildete Hauptkeule den seitlichen Rändern einer durch die die erste Lichtquelle (301) darstellenden Wellen gebildete Hauptkeule überlagert wird.
13. Ein Hochauflösungs-Filter für optische Geräte nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Hologramm zusätzlich die Wellen einer dritten Lichtquelle (303A, 303B) präsentiert, die eine zu derjenigen der zweiten Lichtquelle (302A, 302B) umgekehrte Phase präsentiert, und
das Hologramm derart ausgelegt ist, daß, wenn von dem Hologramm gebeugtes Licht fokussiert wird, zusätzlich eine durch die die dritte Lichtquelle (303A, 303B) darstellenden Wellen gebildete Hauptkeule an den Seitenrändern der durch die die zweite Lichtquelle (302A, 302B) darstellenden Wellen gebildeten Hauptkeule überlagert wird.
14. Ein Hochauflösungs-Filter für optische Geräte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm computer-synthetisiert ist, und die die Lichtquellen darstellenden Wellen als ein Fouriertransformations-Hologramm vom Inline-Typ berechnet sind.
15. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät, welches umfaßt eine Kohärentlichtquelle (100, 200, 400, 704), Fokussierungsmittel, die eine Kollimatisationslinse (106, 206, 702) und eine Objektivlinse (112, 210) enthalten, zum Fokussieren eines von der Kohärentlichtquelle emittierten kohärenten Strahles auf eine Aufzeichnungsfläche einer optischen Platte (114, 212), und Steuermittel (120, 217) zum Steuern der relativen Anordnung der Fokussierungsmittel mit bezug auf die Aufzeichnungsfläche der optischen Platte (114, 212), und ein Hochauflösungs-Filter nach einem der Ansprüche 12-14, das in einer einheitlichen Struktur an einer der in dem Fokussierungsmittel enthaltenen Linsen angeordnet ist.
16. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochauflösungs-Filter an der Kollimationslinse (106, 206, 702) angeordnet ist.
17. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochauflösungs-Filter an der Objektivlinse (112, 210) angeordnet ist.
18. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter eine Fokussierungslinse (102, 202) umfaßt, und das Hochauflösungs-Filter daran angeordnet ist.
19. Ein optisches Hochauflösungs-Abtastgerät nach einem der Ansprüche 15 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter einen Polygonspiegel (700) umfaßt.
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