DE2622560A1 - Einrichtung zum auslesen eines aufzeichnungstraegers - Google Patents

Einrichtung zum auslesen eines aufzeichnungstraegers

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DE2622560A1 DE19762622560 DE2622560A DE2622560A1 DE 2622560 A1 DE2622560 A1 DE 2622560A1 DE 19762622560 DE19762622560 DE 19762622560 DE 2622560 A DE2622560 A DE 2622560A DE 2622560 A1 DE2622560 A1 DE 2622560A1
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam

Description

12.4.76
"Einrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers".
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, auf dem Information, z.B. Bild- und/oder Toninformation, in einer optisch auslesbaren Informationsstruktur angebracht ist, welche Einrichtung eine ein Auslesebündel mit grosser Kohärenzlänge liefernde -Strahlungsquelle und ein Objektivsystem enthält, mit dessen Hilfe das Auslesebündel über den Aufzeichnungsträger einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem zugeführt wird.
Eine derartige Einrichtung ist u.a. aus "Philips Technische Rundschau" 33, Nr. 7, S. I98 -
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bekannt. In der bekannten Einrichtung zum Auslesen einesreflektierenden Aufzeichnungsträgers ist die Strahlungsquelle ein Laser, der linear polarisierte Strahlung emittiert. Diese Strahlung wird vollständig von einem Bündelteiler, der ein polarisationstrennendes Element ist, zu dem Aufzeichnungsträger durchgelassen. Zwischen dem Bündelteiler und dem Aufzeichnungsträger ist eine X_ /4-Platte in diagonaler Lage angeordnet, die einmal von dem hinlaufenden und einmal von dem modulierten Auslesebündel durchlaufen wird. Dadurch wird im idealen Zustand die Polarisationsrichtung des modulierten Auslesebündels über 90° in bezug auf die des hinlaufenden Auslesebündels gedreht, so dass das modulierte Auslesebündel vom Bündelteiler reflektiert wird. Auf diese Weise kann im Idealfall eine unerwünschte Rückkopplung der modulierten Strahlung auf den Laser, welche Rückkopplung unerwünschte Schwankungen in der Ausgangsleistung des Lasers herbeiführen würde, vermieden werden.
Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers muss dafür gesorgt wrrden, dass das Auslesebündel nach wie vor scharf auf die Informationsstruktur fokussiert ist und dass dieses Bündel nach wie vor gut auf eine auszulesende Spur zentriert ist. Dazu ist die Ausleseeinrichtung mit z.B. einem optoelektronischen Fokussierungsdetektionssysten} versehen, das ein Signal abgibt, das
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ein Mass für eine Abweichung zwischen der Soll- und der Istfokkusierungsebene des Auslesebündels ist, welches Signal einem Regelsystem zur Nachregelung der Fokussierung zugeführt wird. Die Ausleseeinrichtung ist weiter mit einem optoelektronischen Zentrierungsdetaktionssystem versehen, das ein Signal liefert, das ein Mass für die Zentrierung des Auslesebündels in bezug auf eine auszulesende Spur ist und das einem Regelsystem zur Nachregelung der Zentrierung zugeführt wird.
. Die Systeme zum Konstanthalten der Fokussierung und der Zentrierung können, wie gefunden wurde, stark von dem sogenannten "optischen Geräusch" beeinflusst werden, das in der Ausleseeinrichtung auftreten kann. Die Frequenzen des optischen Geräusches liegen nämlich in der Nähe der Frequenzen der Fokussierungsdetektions- und der Zentrierungsdetektionssignale. Die Ursachen des optischen Geräusches sind folgende:
Der Abstand, über den die Laserstrahlung konstant ist, ist verhältnismässig gross. Trotz des Vorhandenseins des polarisationstrennenden Elements und der y(. /4-Platte kann dennoch eine Rückkopplung von Strahlung auf den Laser stattfinden. Das Gebilde der
A. /4-Platte und des polarisationstrennenden Elements hat die obenbeschriebene ideale Wirkung nämlich nur für ein paralleles Strahlungsbtindel, das senkrecht
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auf diese Elemente einfällt. Das hinlaufende Auslesebündel ist aber an der Stelle dieser Elemente ein divergierendes Bündel und das modulierte Auslesebündel ein konvergierendes Bündel, so dass auch Strahlung unter einem spitzen Winkel auf das polarisationstrennende Element und die /\ /^-Platte einfällt. Ausserdem kann der Aufzeichnungsträger, der sich in bezug auf das Auslesebündel bewegt, Änderungen in der Lage der Polarisationsebene des Auslesebündels herbeiführen. Durch die Unparallelität des Auslesebündels und durch die zusätzlichen Drehungen der Polarisationsebene kann das Gebilde des polarisationstrennenden Elements und der /L /4-Platte eine Rückkopplung von Strahlung auf den Laser nicht völlig verhindern. Weiter kann auch Strahlung von in dem Strahlungsweg vor dem polarisationstrennenden Element angeordneten optischen Elementen oder von dem letzteren Element selbst zu dem Laser reflektiert werden.
Schliesslich besteht eine Ursache des optischen Geräusches darin, dass die reflektierende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, die Aussenoberflache des Auskopplungsspiegeis des Lasers und die Flächen der optischen Elemente im Strahlungsweg, welche Flächen doch immer eine gewisse Reflexion aufweisen, Resonanzräume bilden können. Durch aufeinanderfolgende Reflexionen an diesen Flächen erzeugte Strahlungsbündel
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können miteinander interferieren. Die genannten Flächen werden beim Betrieb der Ausleseeinrichtung eine Bewegung zu der optischen Achse des Auslesebündelfe hin vollführen. In absolutem Sinne sind die Bewegungen sehr klein, aber im Verhältnis zu der Wellenlänge der Auslese strahlung ziemlich gross. Durch die genannten Bewegungen werden Änderungen in den Längen der Resonanz— räume herbeigeführt, welche Änderungen zufällige Intensitätsmodulationen im Auslesebündel hervorrufen.
Das Vorhandensein einer· /{ /4-Platte in einem Resonanzraum hat zur Folge, dass die eine gerade Anzahl Male an den Flächen der Resonanzraume reflektierten Strahlungsbündel eine Polarisationsrichtung aufweisen, die um 90° in bezug auf die Polarisationsrichtung der Bündel gedreht ist, die eine ungerade Anzahl Male an den Flächen dieser Resonanzräume reflektiert sind. Dadurch wird elliptisch polarisierte Strahlung erzeugt, deren Intensitätsänderungen kleiner als die Änderungen sind, die herbeigeführt werden würden, wenn keine
/t/4-Platte im Strahlungsweg vorhanden wäre. Durch die ///4-Platte kann zwar eine Herabsetzung zufälliger Modulationen in der Intensität des Auslesebündels bewirkt werden, aber es stellt sich heraus, dass in der Praxis diese Herabsetzung oft noch zu gering ist.
Ausserdem können in der Ausleseeinrichtung Resonanzräume vorhanden sein, in denen sich keine
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/i/4-Platte befindet.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, mit einfachen Mitteln das optische Geräusch in einer Einrichtung zum optischen Auslesen eines Aufzeichnungsträgers derart herabzusetzen, dass sein Einfluss auf die Systeme zum Konstanthalten der Zentrierung und der Fokussierung vernachlässigbar ist. Die Einrichtung nach der Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass im Sti"ahlungsweg zwischen der Strahlungsquelle und dem Objektivsystem ein Strahlungsschwächendes Element angeordnet ist.
Das strahlungsschwächende Element ist derart angeordnet, dass es von der von dem Detektionssystem aufgefangenen Strahlung nur einmal durchlaufen ist. Die Intensität dieser Strahlung ist dem Schwächungsfaktor des strahlungsschwächenden Elements umgekehrt proportional. Die zu dem Laser reflektierte Strahlung durchläuft zweimal oder bei mehrex'en Reflexionen mehrmalig den Strahlungsschwächer, so dass die Intensität dieser Strahlung mindestens der zweiten Potenz des Schwächungsfaktors umgekehrt proportional ist.
Es sei bemerkt, dass aus der deutschen Offenlegungsschrift 2.413· ^23 eine optische Ausleseeinrichtung bekannt ist, in der eine 7 /4-Platte im Lichtweg angeordnet ist, die zur Herabsetzung der zufälligen Intensitätsmodulat.ionen des Laserbündels infolge von
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Bewegungen des Aufzeichnungsträgers in Richtung der optische Achse dient. Diese /L/4-Platte verringert die Intensitätsmodulationen auf gleiche Weise wie die
A /4-Platte in der obenbeschriebenen Einrichtung, welche letztere /ί/4-Platte an erster Stelle dazu dient, ein moduliertes Auslesebündel aus der von dem Aufzeichnungsträger herrührenden Strahlung abzuspalten. Die /L/4-Platte in der Einrichtung nach der genannten deutschen Offenlegungsschrift hat also eine andere Funktion als das Strahlungsschwächende Element nach der Erfindung,
In einer Einrichtung zum optischen Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers kann statt mit Hilfe eines polarisationstrennenden Elements und einer Λ /4-Platte auch mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels ein moduliertes Auslesebündel abgespaltet werden. Dadurch kann die Ausleseeinrichtung einfacher und billiger ausgeführt werden. Dann wird aber wohl mehr Strahlung zu dem Laser reflektiert, während mehr optisches Geräusch auftritt. Auch in einer Ausleseeinrichtung mit einem halbdurchlässigen Spiegel kann nach der Erfindung ein strahlungsschwächendes Element zur Herabsetzung des optischen Geräusches angebracht werden.
Bisher wurde ein strahlungsreflektierender Aufzeichnungsträger betrachtet. Ein Aufzeichnungs-
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träger kann aber auch strahlungsdurchlässig sein. Auch in einer Einrichtung zum Auslesen eines strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträgers könnten unerwünschte Reflexionen an den optischen Elementen im Strahlungsweg oder an dem Aufzeichnungsträger auftreten. Optisches Geräusch infolge der Reflexionen an den optischen Elementen kann leicht dadurch vermieden werden, dass diese Elemente schräg in bezug auf den Hauptstrahl des Auslesebündels angeordnet werden. Dann kann nur noch eine unerwünschte Reflexion an dem Aufzeichnungsträger, die zu dem Hauptstrahl des Auslesebündels senkrecht ist, optisches Geräusch herbeifuhren. Dieses optische Geräusch kann wieder dadurch herabgesetzt werden, dass nach der Erfindung ein strahlungsschwächendes Element in dem Strahlungsweg angeordnet wird.
Der Schwächungsfaktor des strahlungsschwächenden Elements, der gleich dem Quotienten der auf das Element einfallenden Strahlungsintensität und der von dem Element durchgelassenen Strahlungsintensität ist, kann je nach der Ausführung der Ausleseeinriciitttng verschiedene Werte, z.B. von 1,2 bis 10," aufweisen. Die höheren "Werte werden für eine Ausleseeinrichtung mit einem halbdurchlässigen Spiegel gewählt.
Das strahlungsschwächende Element wird vorzugsweise dem Laser möglichst nahe, also vor allen optischen Elementen, an denen etwa Strahlung reflek—
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tiert werden kann, angeordnet. Bei einer bevorzugte Ausführungsform ist das strahlungsschwächende Element auf dem Substrat des Auskopplxings spiegeis des Lasers angebracht.
Das strahlungsschwächende Element kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Dieses Element ist z.B. ein Absorptionsfilter, ein Gebilde zweier linearer Polarisatoren, deren Hauptrichtungen einen spitzen Winkel miteinander einschliessen, oder ein Reflexionsfilter, das nicht senkrecht von dem Auslesebündel getroffen wird.
Die Erfindxmg wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Axisführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers zeigt.
In dieser Figur ist mit 1 ein runder scheibenförmiger Auf zeichnungs träger, der mit Inf ormat ions spxiren 2 versehen ist, im Schnitt dargestellt. Der Aufzeichnungsträger wird mit von einem Laser 3 herrührender Strahlung (4) beleuchtet. Das Auslesebündel 11 wird vom Objektiv 10 auf die Fläche der Informationsspuren zu einem kleinen Strahlungsfleck 12 in der Grössenordnung der Informationsdetails in der Informations struktur fokussiert. Die Hilfslinse 13 sorgt dafür, dass die Pupille des Objektivs ausgefüllt wird.
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Das Auslesebündel wird von der Inforniationsstruktur reflektiert und durchläuft zum zweiten Male das Objektiv 10.
In dem Wege des Auslesebündels befinden sicli ein polarisationstrennendes Teilpi^isma 7 und eine im Diagonalstand angeordnete /t /4-Platte 9· Der Laser emittiert linear polarisierte Strahlung, die vom Teilprisma 7 durchgelassen wird. Die /j_/4-Platte wird einmal von dem hinlaufenden und einmal von dem modulierten Auslesebündel durchlaufon, so dass die Polarisationsrichtung des zuletzt genannten Bündels über 90° in bezug auf die Polarisationsrichtung des aus dem Laser heraustretenden Bündels gedreht ist. Das modulierte Auslesebündel wird dann vom polarisationstrennenden Teilprisma zu einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem 14 reflektiert. Bei Drehung des Aufzeichnungsträgers um eine mittlere Achse 15 tritt an einem Ausgang des Detektionssystems ein elektrisches Signal S. auf, das entsprechend der in einer auszulesenden Spur, auf die der Auslesefleck zentriert ist, gespeicherten Information zeitlich moduliert ist. Für den Fall, dass ein Farbfernsehprogramm auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist, kann das Signal S. dekodiert und auf einer Fernsehwiedergabevorrichtung sichtbar1 gemacht werden.
Es sind bereits verschiedene :Verfahren zum
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Detektieren von Fehlern in der Zentrierung des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur vorgeschlagen worden. In der Fig. ist beispielsweise eine der Möglichkeiten veranschaulicht· In dem Wege des Auslesebündels ist ein Phasenraster 17 angeordnet, das das Auslesebündel in ein Bündel nullter Ordnung zum Auslesen der Information auf dem Aufzeichnungsträger und zwei nicht dargestellte Bündel erster Ordnung spaltet. Die beiden letzteren Bündel werden vom Objektiv zu Hilfsstrahlungsflecken fokussiert, die über eine halbe Spurbreite in bezug auf den Auslesefleck in entgegengesetzten Richtungen verschoben sind. In dem Detektionssystem ist jedem der Hilfsstrahlungsflecke ein gesonderter" Detektor zugeordnet. Durch Vergleich der von den den Hilfsstrahlungsflecken zugeordneten Detektoren gelieferten Signale kann eine Anzeige über die Grosse und die Richtung einer Dezentriex"ung des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur erhalten werden. Die Zentrierung kann dann z.B. durch Drehung des Spiegels 8 nachgeregelt werden.
Weiter zeigt die Figur eine der Möglichkeiten zum Detektieren von Fehlern in der Fokussierung des Auslesebündels auf die Fläche der Informationsstruktur. Aus dem von dem Laser gelieferten Bündel k kann mit Hilfe eines Teilspiegels 5 ein Hilfsbündel 18, von dem nur der Hauptstrahl mit einer gestrichelten Linie
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angedeutet ist, abgetrennt werden. Dieses Bündel wird von dem Spiegel 6 zu einer Blende 19 mit einer schmalen Öffnung geschickt. Das enge Hilfsbündel (oder Pokussierungsbündel) 18 durchläuft schräg das Objektiv, wird vom Aufzeichnungsträger reflektiert und durchläuft wieder schräg das Objektiv. Das Fokussierungsbündel wird dann von dem Teilprisma 7 2^- dem stralilungsempfindlichen Detektionssystem 14 reflektiert, in dem zwei zusätzliche Detektoren für das Fokussierungsbündel vorgesehen sind. Der Abstand von der optischen Achse des Objektivs, in dem das Fokussierungsbündel in das Objektiv nach Reflexion am Aufzeichnungsträger eintritt, und somit das Mass, in dem das Fokussierungsbündel gebrochen wird, und daher die Lage dieses Bündels in bezug auf die Fokussierdotektoren werden durch das Mass der Fokussierung dieses Bündels und des Auslesebündels auf die Informationsstruktur bestimmt. Durch Vergleich der von den Fokussierdetektoren gelieferten Signale kann eine Anzeige über die Grosse und die Richtung einer etwaigen Defokussierung erhalten werden. Mit diesox- Information kann die Fokussierung z.B. durch Bewegung des Objektivs in axialer Richtung mit Hilfe einer elektromagnetischen Spule nachgeregelt werden.
In der bisher beschriebenen Vorrichtung könnten den von den Zentrierdetektoren und den Fokussierungsdetektoren gelieferten .Signalen Störsignale übei-lagert
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werden. Wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung auseinandergesetzt Airorden ist, können die Störsignale durch Rückkopplung von Strahlung auf die Laserquelle und weiter dadurch erzeugt werden, dass Strahlungsbündel, die mehrere Male an dem Aufzeichrrungsträger, an der Aussenoberflache des Auskoppltmgsspiegels des Lasers und an Flächen der Optischen Elemente in dem Strahlungswege reflektiert sind, miteinander interferieren.
Zur Herabsetzung der Störsignale kann nach der Erfindung in dem Strahlungsweg vor dem Teilprisma 7> z.B. vor dem halbdurchlässigen Spiegel 5> ein strahlungsschwächendes Element 20 angeordnet werden. Die vom Detektionssystem aufgefangene Strahlung hat dieses Element einmal durchlaufen. Strahlung, die nach Reflexion an dem Aufzeicliimngsträger oder an den Flächen der optischen Elemente vom Teilprisma durchgelassen statt reflektiert wird, passiert mindestens zweimal, bei mehreren Reflexionen an der Austi'ittsflache des Lasers, an dem Aufzeichrrangsträger oder an den genannten Flächen mehrere Male, das strahlungsschwächende Element, Die Intensität dieser unerwünscht reflektierten Strahlung wird mindestens der zweiten Potenz des Scliwächungsfalctors des Strahlungsschwächenden Elements proportional sein. Auch ein von dem Detektionssystem aufgefangenes Sti1 ahlungsbundel wird geschwächt
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werden, jedoch in viel gex-ingem Masse als die unerwünscht reflektierte Strahlung, weil dieses Bündel nur einmal das Element 20 durchläuft. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Schwächungsfaktor derart gewählt werden kann, dass der Einfluss der obengenannten Störsignale auf die Regelsysteme zur Zentrierung und zur Fokussierung vernachlässigbar ist, während noch eine genügende Strahlungsintensität in dem Auslesebündel und in den Hilfsbündeln für die Zentrierung und für die Fokussierung vorhanden ist.
Das strahlungsschwächende Element 20 kann ein Absorptionsfilter sein. In einer praktischen Ausführungsform wies, dieses Filter einen Schwächungsf aktoi" von 2 auf.
Das Absorptionsfilter kann für den Fall, dass die Strahlungsquelle linear polarisierte Strahlung aussendet, durch einen linearen Polarisator ersetzt werden, Der Winkel zwischen der Polarisationsrichtung des Polarisators und der der Strahlung bestimmt den Schwächungsfaktor. Auch ist es möglich, zwei lineare Polarisatoren hintereinander in dem Strahlungsweg anzuordnen. Dann braucht die Strahlungsquelle keine linear polarisierte Strahlung auszusenden. Der Schwächungsfaktor des Gebildes der zwei Polarisatoren wird dann durch den Winkel zwischen den Polarisationsrichtungen dieser Polarisatoren bestimmt.
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Das strahlungsschwächende Element kann auch noch durch ein Reflexionsfilter gebildet iverden, d.h. ein Filter, das ein auffallendes Strahlungsbündel teilweise durchlässt und teilweise reflektiert. Dieses Reflexionsfilter muss derart angeordnet werden, dass der Hauptstrahl des Auslesebündels nicht senkrecht auf das Filter einfällt.
Das Strahlungsschwächende Element kann an beliebiger Stelle in dem Lichtweg zwischen dem Laser" und dem Bündelteiler 7 angeordnet werden, vorausgesetzt, dass dieses Element von dem Auslesebündel und den Hilfsbündeln für die Zentrierung und die Fokussierung durchlaufen wird.
Die vorliegende Erfindung lässt sich bei allen Einrichtungen zum optischen Auslesen eines strahlungsreflektierenden oder strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträgers anwenden, welche Einrichtungen mit optoelektronischen Systemen zur Nachregelung der Fokussierung und der Zentrierung versehen sind. Für der Erfindung ist es nicht wesentlich, wie die Zentrierungsund Fokussierungsfehler detektiort'werden. Auch ist es für die Erfindung nicht wesentlich, welche Art Information auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist. Die Information kann ein (Farb)Fernsehprogramm, aber auch digitale Information sein.
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Claims (7)

  1. PHN 8039 12.4.76
    Patentansprüche:
    ^I Λ Einrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, auf dem Information, z.B. Bild- und/oder Toninformation, in einer optisch auslesbaren Informationsstruktur angebracht ist, welche Einrichtung eine ein Auslesebündel mit grosser Kohärenzlänge liefernde Strahlungsquelle und ein Objektivsystem enthält, mit dessen Hilfe das Auslesebündel über den Aufzeichnungsträger einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlungsweg zwischen der Strahlungsquelle und dem Objektivsystem ein strahlungsschwächendes Element angebracht ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 zum Auslesen eines strahlungsrefJLfeküerenden Aufzeichnungsträgers, bei der zwischen der Strahlungsquelle und dem Objektivsystem ein Bündelteiler zum Abtrennen eines modulierten Auslesebündels aus der von dem Aufzeichnungstx"äger reflektierten Strahlung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsschwächende Element zwischen der Strahlungsquelle und dem Bündelteiler angeordnet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Strahlungsquelle ein Laser ist, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsschwächende Element auf dem Substrat des Auskopplungsspiegels des Lasers an-
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    gebracht ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch, gekennzeichnet, dass das strahlungsschwächende Element durch ein Absorptionsfilter gebildet wird.
  5. 5. Eini-ichtung nach Anspruch 4, bei der die Strahlungsquelle linear polarisierte Strahlung aussendet, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsschwächende Element durch einen linearen Polarisator gebildet wird, dessen Polarisationsrichtung einen spitzen Winkel mit der der von dei* Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung einschliesst.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsschwächende Element durch zwei lineare Polarisatoren gebildet wird, dex"en Hauptrichtungen einen spitzen Winkel miteinander- einschliessen.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsschwächende Element durch ein Reflexionsfilter gebildet wird, das unter einein spitzen Winkel zu dem Hauptstrahl des Auslesebündels angeordnet ist.
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