DE69520013T2 - Vorrichtung zur Überwachung der Lage und/oder der Fokussierung eines fokussierten Lichtstrahls - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung der Lage und/oder der Fokussierung eines fokussierten Lichtstrahls

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DE69520013T2
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Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte optische Vorrichtung bzw. eine Vorrichtung mit integrierter Optik zur Überwachung der Fokussierung und der Position eines Bilds.
  • Eines der bevorzugten Anwendungsgebiete dieser Erfindung ist das Gebiet der optischen und/oder magnetooptischen Speicher. Die Leseköpfe der Systeme mit optischen oder magneto-optischen Speichern umfassen im allgemeinen eine Linse zur Fokussierung auf die Platte, die an einem 2-Richtungs-Aktuator angebracht ist und eine Beibehaltung der Fokussierung und der Spurführung bzw. Spurverfolgung während der Drehung der Platte ermöglicht. Dieser Vorgang ist notwendig, um ein gutes Rauschverhältnis während der Lesephasen sowie eine gute Definition der auf der Platte aufgezeichneten Speicherpunkte während der Schreibphasen zu garantieren.
  • Die nachstehend beschriebene integrierte optische Schaltung dient zur Überwachung der Fokussierung und der Spurführung bzw. -verfolgung. Sie gestattet die Erzeugung entsprechender Fehlersignale, die zur Steuerung des Aktuators bzw. Betätigers dienen.
  • Bei Anwendung der Vorrichtung auf einen magnetooptischen Lesekopf wird aus der Positionssteuerung des Bilds eine Steuerung der Spurführung bzw. -verfolgung der Aufzeichnungsspur.
  • Allgemeiner gesagt, kann die integrierte optische Schaltung verwendet werden, um die Form und die Position eines Lichtbündels bzw. Lichtstrahls zu analysieren: Sie kann daher auf bestimmte Wegmesser bzw. Stellungsgeber (capteurs de déplacement) angewandt werden.
    • Stand der Technik
  • Eine integrierte optische Vorrichtung zur Überwachung der Fokussierung und der Position eines Bildes ist aus der französischen Patentanmeldung FR-A-2 692 683 bekannt.
  • Eine Ausführungsform dieser Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser Figur erkennt man eine Leitstruktur 3 mit einem Substrat 5, eine erste Begrenzungsschicht 7, eine Leitschicht 9 und eine zweite Begrenzungsschicht 11. In diese Struktur sind integriert:
  • - eine erste Optikeinheit 01 mit einer Kollimationsfunktion für das von einem Bild I kommende Lichtbündel; diese Optikeinheit besitzt eine Brennweite bzw. einen Brennpunktabstand f&sub1; und liefert ein kollimatiertes Lichtbündel 13,
  • - eine zweite Optikeinheit 02 mit einer Fokussierungsfunktion, die von der ersten Einheit 01 um einen Abstand d getrennt ist und das kollimatierte Lichtbündel 13 empfängt; diese zweite Optikeinheit besitzt eine optische Achse 15, einen Brennpunkt 17 und eine Brennweite f&sub2;;
  • - vier Photodetektoren D&sub1;, D&sub2;, D&sub3;, D&sub4;, die an vier Punkten M&sub1;, M&sub2;, M&sub3;, M&sub4; gelegen sind, welche alle in der Ebene der Leitschicht 9 gelegen sind,
  • - ein Mittel 19 zum Bilden verschiedener Summe und Differenzen SF, SP, basierend auf von den vier Photodetektoren gelieferten Signalen.
  • Die Punkte M&sub2; und M&sub4; sind auf beiden Seiten der optischen Achse 15 und in einem Abstand zum Optikelement 02 gelegen, der kleiner ist als die Brennweite bzw. der Brennpunktabstand f&sub2;. Demgegenüber sind die Punkte M&sub1; und M&sub3; jenseits des Brennpunkts 17, jedoch nach wie vor symmetrisch in bezug auf die Achse 15 gelegen. Mit anderen Worten sind die Punkte M&sub1;, M&sub2;, M&sub3;, M&sub4; die Ecken eines Rechtecks, von dem der Brennpunkt 17 das Zentrum ist. Es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich (beispielsweise im Trapez mit einem Abstand zwischen M&sub2; und M&sub4;, der kleiner oder größer ist als der Abstand zwischen M&sub1; und M&sub3;, oder auch im Quadrat).
  • In diesem Beispiel sind die eigentlichen Photodetektoren D&sub1;, D&sub2;, D&sub3;, D&sub4; "hybrid" auf der optischen Struktur angebracht, d. h. auf dieser befestigt. Die Schaltung 19 bildet zunächst die Summe der von den Photodetektoren D&sub1; und D&sub3; gelieferten Signale und die Summe der von den Photodetektoren D&sub2; und D&sub4; gelieferten Signale. Dann berechnet sie die Differenz zwischen diesen Summen, d. h.:
  • SF = (D&sub1; + D&sub3;) - (D&sub2; + D&sub4;),
  • wobei jedes Signal durch den Bezugswert des Photodetektors, der es liefert, dargestellt ist, und wobei SF das Fokussierfehlersignal bezeichnet.
  • Um die Position bzw. Lage in bezug auf die Spur zu steuern, berechnet die Schaltung 19 das Positionsfehlersignal SP, das gegeben ist durch:
  • SP = (D&sub2; + D&sub3;) - (D&sub1; + D&sub4;).
  • Bei einer Defokussierung konvergiert das von dem Optikelement 02 kommende Lichtbündel entweder vor oder nach dem Brennpunkt 17 und bevorzugt damit entweder das Paar D&sub1;, D&sub3; oder das Paar D&sub2;, D&sub4;. In beiden Fällen ist das Signal SF in einer oder der anderen Richtung aus dem Gleichgewicht (das Signal SP bleibt jedoch unverändert).
  • Bei einer Verschiebung des Lichtbündels in bezug auf eine Bezugsposition (im Fall einer magneto-optischen Aufzeichnung eine Spur) verschiebt sich das Lichtbündel in einer bevorzugten Richtung D&sub2; und D&sub3; sowie in einer anderen Richtung D&sub4; und D&sub1;. In beiden Fällen ist das Signal SP unausgeglichen bzw. verschoben (das Signal SF bleibt jedoch unverändert).
  • Diese Vorrichtung kann auf eigenständige Art und Weise benutzt werden, wenn man ihr eine Kollimationsoptik beifügt, oder sie kann dem integrierten Lesekopf zugeordnet sein, wie er im Dokument FR-A-2 606 021 beschrieben ist.
  • Diese Vorrichtung ist zwar in gewisser Hinsicht zufriedenstellend, hat jedoch folgende Nachteile:
  • - sie weist sehr starke optische Verluste auf, da jeder Detektor D&sub1;, D&sub2;, D&sub3;, D&sub4; nur einen kleinen Teil des Lichtbündels auffängt,
  • - die Funktionen der Steuerung bzw. Überwachung der Fokussierung und der Spurführung bzw. - verfolgung sind bei dieser Vorrichtung voneinander abhängig: die eine funktioniert schwerlich ohne die andere und modifiziert in jedem Falle die andere,
  • - das Ansprechverhalten der Vor richtung ist im Ruhezustand schwer auszugleichen: es besteht immer ein Unterschied beispielsweise zwischen den Lichtstärken der Detektoren D&sub2; + D&sub4; und D&sub1; + D&sub3;, selbst wenn der Lichtstrahl gut fokussiert und gut auf der Spur positioniert ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gerade diese Nachteile auszuschalten, indem sie eine Vorrichtung zur Überwachung bzw. Steuerung der Fokussierung und/oder der Spurführung (oder der Position) vorschlägt, die mit einer integrierten Optikeinheit realisiert wird, welche die optischen Verluste minimiert (da das gesamte Strahlenbündel nutzbar ist), die beiden Funktionen der Steuerung der Fokussierung und der Spurführung unabhängig voneinander gestaltet und im Ruhezustand leicht ausgeglichen werden kann.
    • Abriß der Erfindung
  • Im einzelnen betrifft die Erfindung eine integrierte optische Vorrichtung bzw. eine Vorrichtung mit integrierter Optik zur Überwachung der Position und/oder der Fokussierung bzw. Brennpunkteinstellung eines Lichtbündels mit einer integrierten optischen Leitstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:
  • - einen Multimode-Wellenleiter oder eine Anordnung von Monomode-Leitern, die so verteilt sind, daß sie Energie austauschen können, wobei er/sie in die Leitstruktur integriert und in der Lage ist/sind, wenn die Verteilung des auf den Eingang des Leiters oder der Leiter- Anordnung gerichteten Lichtstrahls ein einziges Maximum aufweist, diese Verteilung in eine Verteilung von N Maxima (N ≥ 2) am Ausgang des Leiters oder der Leiter-Anordnung umzuwandeln,
  • - Erfassungsmittel, die in der Lage sind, die Verteilung der Intensität bzw. Lichtstärke am Ausgang des Wellenleiters oder der Anordnung von Monomode-Leitern zu messen,
  • - Mittel zur Analyse der Lichtstärkenverteilung, die mit den Erfassungsmitteln verbunden sind.
  • Aufgrund der Führung des Lichtbündels in einem Multimode-Leiter oder in einer Anordnung von Monomode- Leitern werden die optischen Verluste in bezug auf die in einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik festgestellten vernachlässigbar.
  • Außerdem werden die Funktionen der Steuerung bzw. Überwachung der Position einerseits und der Fokussierung andererseits unabhängig gestaltet, da:
  • - wenn es zu einen Abweichung der Position des Lichtbündels von einer Initialposition kommt, eine Modifikation der Position der Maxima am Ausgang stattfindet,
  • - wenn es zu einer Abweichung der Fokussierung des Lichtbündels kommt, es auf überraschende Weise zu einem Übergang am Ausgang des Leiters von einer Verteilung mit N Maxima zu einer Verteilung mit N' Maximal kommt, wobei N' sich von N unterscheidet (z. B.: N' = N ± 1).
  • Schließlich ist die Vorrichtung viel leichter im Ruhezustand auszugleichen bzw. auszubalancieren.
  • Die Erfassungsmittel können derart angeordnet sein, daß die Intensität bzw. Lichtstärke an mindestens N Punkten, Meßpunkte genannt, am Ausgang des Wellenleiters oder der Leiter-Anordnung werden, gemessen werden kann.
  • Sie können auf alternative Weise einen Detektor umfassen, der in der Lage ist, ein kontinuierliches Bild der Verteilung der Lichtintensität bzw. Lichtstärke am Ausgang des Leiters zu liefern.
  • Diese Vorrichtung kann auch optische Mittel umfassen, die in die Leitstruktur integriert sind, um das Lichtbündel am Eingang des Multimode-Wellenleiters oder der Anordnung von Monomode-Leitern zu fokussieren, und/oder optische Mittel zum Vergrößern des Lichtbündels bzw. Lichtstrahls.
  • Schließlich können Analysemittel die Lichtstärken bzw. -intensitäten In (1 ≤ n ≤ N) an N Meßpunkten berechnen und davon ein Positionsfehlersignal SP und/oder ein Fokussierfehlersignal SF ableiten.
    • Detaillierte Beschreibung der Figuren
  • Die Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung näher hervor. Diese Beschreibung bezieht sich auf zur Erläuterung und nicht einschränkend gegebene Ausführungsbeispiele, die sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehen, in denen zeigen:
  • Fig. 1 eine integrierte optische Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur Überwachung bzw. Steuerung der Fokussierung und der Position eines Bilds,
  • Fig. 2 eine Mehrschichtstruktur zur Vorbereitung einer integrierten Struktur, die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbar ist,
  • Fig. 3a eine perspektivische schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 3b eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
  • Fig. 4 einen Multimode-Lichtleiter mit Bildung von Einfach- und Mehrfachbildern eines Objektpunkts P,
  • Fig. 5 eine Variante der Vorrichtung, welche Mikroleiter zwischen den Meßpunkten und den Detektoren verwendet,
  • Fig. 6 eine Variante der Vorrichtung mit einem optischen Vergrößerungssystem,
  • Fig. 7a und 7b jeweils die Verteilung der Lichtstärken am Eingang und am Ausgang des Leiters und im Detail die Verteilung am Ausgang für ein korrekt positioniertes und fokussiertes Lichtbündel,
  • Fig. 8a und 8b jeweils die Verteilung der Lichtstärken am Eingang und am Ausgang des Leiters und die detaillierte Verteilung am Ausgang für ein nach vorne defokussiertes Lichtbündel,
  • Fig. 9a und 9b jeweils die Verteilung der Lichtstärken am Eingang und am Ausgang des Leiters und die detaillierte Verteilung am Ausgang für ein nach hinten defokussiertes Lichtbündel,
  • Fig. 10a und 10b jeweils die Verteilung der Lichtstärken am Eingang und am Ausgang des Leiters und die detaillierte Verteilung am Ausgang für ein Lichtbündel mit verschobener Position,
  • Fig. 11 und 13 das Ansprechverhalten des Steuerkreises in Reaktion auf einen Fokussierfehler, jeweils ohne und mit Positionsfehler,
  • Fig. 12 das Ansprechverhalten des Steuerkreises in Reaktion auf einen Positionsfehler,
  • Fig. 14 einen Leiter und N Meßpunkte am Ausgang,
  • Fig. 15 eine komplette integrierte Detektionsschaltung für einen herkömmlichen Lese-/Schreibkopf,
  • Fig. 16 bis 18 Beispiele eines herkömmlichen magneto-optischen Lesekopfs, der mit einer integrierten Erfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
    • Genaue Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine integrierte optische Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Fig. 3a und 3b dargestellt.
  • Diese Vorrichtung umfaßt eine integrierte optische Leitstruktur, die auf der Basis einer in Fig. 2 dargestellten Struktur ausgebildet ist und ein Substrat 20, beispielsweise aus Silizium, eine erste Begrenzungsschicht 22, beispielsweise aus Kieselerde bzw. Quarzgut SiO&sub2; mit dem Index 1,45, eine Leitschicht 24, beispielsweise aus Si&sub3;N&sub4; mit dem Index 1,99, sowie eine zweite Begrenzungsschicht 26, beispielsweise aus SiO&sub2; mit dem Index 1,47 umfaßt (diese Indizes sind für λ = 0,78 um gegeben). Die Dicke der ersten und dritten Schichten beträgt etwa 2 bzw. 1 um. Die der Zwischenschicht liegt zwischen 100 und 200 nm und beträgt beispielsweise 165 nm.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf diese Struktur beschränkt, selbst wenn sich die im folgenden gegebenen numerischen Beispiele auf diesen besonderen Fall beziehen.
  • Diese Vorrichtung kann bei einem beliebigen Typ von integrierter optischer Struktur realisiert werden. Im einzelnen kann sie in Glas, in Lithiumniobat, in halbleitenden Mehrfachschichten wie z. B. den Strukturen III-V oder II-VI, realisiert werden.
  • Beispielsweise kann eine der folgenden Strukturen verwendet werden:
  • - Glas/Glas, dotiert durch Ionenaustausch/SiO&sub2;,
  • - LiNbO&sub3;/LiNbO&sub3;, dotiert durch Diffusion von Titan/LiNbO&sub3;,
  • wobei in diesen beiden ersten Fällen die erste Begrenzungsschicht oder Pufferschicht mit dem Substrat vermischt wird,
  • - Si/SiO&sub2;/Si&sub3;N&sub4;/SiO&sub2;,
  • - Si/SiO&sub2;/SiOxNy/SiO&sub2; mit 0 ≤ x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 4/3,
  • - Si/SiO&sub2;/SiO&sub2; dotiert/SiO&sub2;, wobei die Dotierstoffe der Leitschicht derart sind, daß diese einen höheren Brechungsindex aufweist als der der benachbarten Schichten, wie z. B. Phosphor, Germanium, Titan oder Stickstoff.
  • Darüber hinaus ist es möglich, die Leitschicht aus Si&sub3;N&sub4; durch Aluminiumoxid bzw. Tonerde zu ersetzen und/oder das verwendete Quarzgut als Pufferschicht und als obere Schicht der Leitstruktur durch einen Dotierstoff zu dotieren, welcher den Brechungsindex des Quarzguts herabsetzt, wie z. B. Fluor, oder aber auch durch einen Dotierstoff, welcher den Brechungsindex des Quarzguts erhöht. Es ist anzumerken, daß dabei die Leitschicht immer einen Brechungsindex aufweisen muß, der über dem der zugeordneten Pufferschicht und dem der oberen Schicht liegt. Ein Herstellungsverfahren eines solchen Aufbaus wendet die üblichen Techniken zur Aufbringung der Schichten an. Unter diesen sind zu nennen das plasmagestützte chemische Aufdampfen, insbesondere wenn es sich um Siliziumoxidschichten (SiO&sub2;) handelt, (eine in der angelsächsischen Terminologie unter der Bezeichnung PECVD bekannte Technik), oder andere chemische Aufdampfverfahren, wie z. B. die Flamm-Hydrolyse und das chemische Niederdruck-Aufdampfen, insbesondere wenn es sich um Schichten von Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) handelt (eine Technik, die in der angelsächsischen Terminologie durch das Akronym LPCVD bezeichnet ist).
  • Wenn diese Schichten denselben Basisbestandteil aufweisen, z. B. Siliziumoxid, führt man zur Erzielung eines Unterschieds im Brechungsindex übrigens das Dotieren einer, mehrerer oder aller dieser Schichten durch bekannte Verfahren aus, unter denen der Einsatz chemischer Reaktionen in Präsenz von Reaktionsgasen, das Ionen-Impfen und die Diffusion verschiedener Ionen oder Atome anzuführen sind.
  • Auf einer Leitstruktur wie derjenigen der Fig. 2, die weiter unten beschrieben wird, stellt man einen Multimode-Wellenleiter, beispielsweise einen Mikroleiter her. Unter Multimode-Leiter ist ein Leiter zu verstehen, der mindestens in einer der Richtungen (entweder in der in der Ebene der Schichten gelegenen Richtung oder in einer zu dieser Ebene senkrechten Richtung) mehrere Ausbreitungsmoden präsentiert, wobei die andere Richtung lediglich einen Ausbreitungsmodus präsentieren kann. Man stellt solche Mikroleiter beispielsweise durch totale oder partielles Ätzen der oberen Begrenzungsschicht oder der Leitschicht nach herkömmlichen Techniken her, beispielsweise mittels Masken-Photolithographie.
  • Wenn die obere Begrenzungsschicht eingraviert wird, erhält man dabei eine Struktur wie die in der Fig. 3a dargestellte, in der die Bezugsziffern 20, 22, 24 die gleiche Bedeutung haben wie in der Fig. 2, und in der die Bezugsziffer 27 die gravierte Schicht bezeichnet. Der Mikroleiter 28 wird durch Übereinanderlagerung der drei Schichten 22, 24 und 27 festgelegt und ausgebildet. Man kann aber auch eine Mehrzahl von Mikroleitern auf der gleichen Struktur bilden, wie es in Fig. 3a in unterbrochenen Linien dargestellt ist.
  • Der Mikroleiter 28 ist gerade dargestellt worden, er kann aber auch die Form eines Trichters aufweisen, wie in unterbrochenen Linien in der Fig. 3b dargestellt ist. Wenn der Leiter gerade ist, weist er beispielsweise eine Breite der Größenordnung von 10 bis zu mehreren 10 um auf, beispielsweise 15 um.
  • Der Multimode-Leiter 28 präsentiert eine Symmetrieachse, die in Fig. 3b durch (AA') aufgetragen ist, sowohl bei geradem als auch trichterförmigem Leiter.
  • Die Länge L des Multimode-Leiters 28 ist derart, daß, wenn ein auf den Eingangsabschnitt des Leiters gerichtetes einfallendes Lichtbündel I eine Lichtstärkenverteilung mit nur einem Maximum aufweist, ein Lichtbündel am Ausgang erhalten wird, das eine Anzahl N von Maxima aufweist, wobei N ≥ 2 ist.
  • Die Bedingungen für den Erhalt eines solchen Resultats sind beispielsweise durch die analytische Methode vorgegeben, die für Multimode-Leiter in einem Artikel von R. Ulrich et al. mit dem Titel "Self imaging in homogeneous planar optical waveguides", veröffentlicht in Applied Physics Letters, Band 27, Nr. 6, 15. September 1975, Seiten 337-339, beschrieben ist.
  • Gemäß diesem Artikel, wie in Fig. 4 dargestellt ist, existiert für jeden Multimode-Leiter 21, sei er parallel oder trichterförmig, und für jeden Objektpunkt P im Inneren des Leiters eine bestimmte Anzahl von einfachen reellen Bildern von P an verschiedenen Punkten Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; etc. des Leiters hinter P im Ausbreitungssinn des Lichts, und an Zwischenpositionen existieren Mehrfachbilder von P (beispielsweise bei R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; in Fig. 4).
  • Die Abweichungs- sowie Auflösungsprobleme sind übrigens in dem Artikel von R. Ulrich et al. mit dem Titel "Resolution of self-images in planar optical waveguides", erschienen im Journal of Optical Society of America, Band 68, Nr. 5, 1978, Seiten 583-592, behandelt.
  • Unabhängig von den Eigenschaften des Multimode- Leiters kann man die notwendige Länge zum Erhalt einer Lichtstärkenverteilung mit mehreren Maxima am Ausgang für eine Verteilung mit nur einem Maximum am Eingang bestimmen, indem man Methoden numerischen Typs anwendet, wie z. B. die "beam propagation method" und ihre Varianten, die im Artikel von M. D. Feit et al. beschrieben sind ("Light propagation in graded-index optical fibers", Applied Optics 1978, Band 27, Nr. 24, Seiten 3990-3998), von G. R. Hadley ("Transparent boundary condition for beam propagation", Optics Letters, 1991, Band 16, Nr. 9, Seiten 624-626) und im Artikel von Chung et al. ("An assessment of Finite Difference Beam propagation method", IEEE Journal of Quantum Electronics, Band 26, Nr. 8, Seiten 1335-1339, 1990). Diese numerische Berechnungsmethode, die auf der Auflösung der Wellengleichung beruht, ist präziser als die oben genannte analytische Methode. Im Handel ist sogar Rechensoftware erhältlich, die auf dieser numerischen Methode beruht (beispielsweise das BPM CAD, das in National Optics Institute Bulletin, Special Edition November 1991, Quebec, Kanada, beschrieben ist).
  • Auf alternative Art und Weise kann man anstelle eines breiten Multimode-Leiters 28 mehrere Monomode- Leiter verwenden, die vorzugsweise untereinander parallel und ausreichend nahe aneinander gelegen sind, damit ihre Modes Energie austauschen können. In der Praxis müssen die benachbarten Monomode-Leiter in einem Abstand von weniger als 10 um voneinander gelegen sein, vorzugsweise unter 5 um. Die Breite eines einzelnen Monomode-Leiters beträgt ungefähr 1 bis 2 um. Die notwendige Länge, um das gleiche Resultat zu erhalten wie mit einem Multimode- Leiter, d. h. eine Lichtstärkenverteilung mit mehreren Maxima am Ausgang für eine Lichtstärkenverteilung mit nur einem Maximum am Eingang, erhält man beispielsweise durch Anwenden der gleichen numerischen Methoden wie die oben beschriebenen.
  • Die Monomode-Mikroleiter werden wie im Fall der Multimode-Leiter durch Ätzen nach den schon oben erwähnten Techniken erhalten.
  • Die Vorrichtung umfaßt außerdem Mittel zum Messen der Lichtstärken- bzw. Intensitätsverteilung an Punkten M&sub1;, M&sub2; etc. am Ausgang des Multimode-Leiters (oder der Monomode-Leiter; im folgenden wird das Beispiel eines Multimode-Leiters herangezogen, da die sich auf die Erfassung beziehenden Überlegungen für die zwei realisierten Modes die gleichen sind).
  • Wenn der Ausgang des Leiters flach und senkrecht zur Symmetrieachse (AA') ist, sind diese Mittel in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene und nahe dem Ausgang des Leiters gelegen. Sie sind außerdem in bezug auf das Zentrum C des Ausgangs des Multimode-Leiters, der auf der Achse (AA') gelegen ist, symmetrisch verteilt, wie aus Fig. 3b ersichtlich ist.
  • Diese Mittel können aus einer Mehrzahl (mindestens zwei erforderlich) von Photodetektoren D&sub1;, D&sub2;, ... bestehen, die jeweils bei M&sub1;, M&sub2;, ... gelegen sind und mit einer Vorrichtung 30 zum Messen des von jedem Photodetektor gelieferten Signals verbunden sind, auf dessen Basis es möglich ist, die relative Lichtstärke Ii am Ausgang des Leiters für jeden der Punkte Mi abzuleiten.
  • Es können auch mehrere Detektoren pro Meßpunkt vorhanden sein.
  • Die Signalverarbeitung durch die Vorrichtung 30 kann auf mehrere Arten und Weisen vorgenommen werden. Man kann beispielsweise jedes von einem Photodetektor gelieferte Signal numerisch ausdrücken (und zwar mittels eines analog-numerischen Wandlers) und danach die Verarbeitung in numerischer Form mittels eines Mikroprozessors vornehmen. Man kann die von den Photodetektoren gelieferten Signale auch mittels Schaltungen vom Verstärker- oder Funktionsverstärkertyp analog verarbeiten.
  • In die Vorrichtung 30 sind auch Mittel zur Realisierung verschiedener Operationen bezüglich der gemessenen Größen integriert, insbesondere von Kombinationsoperationen der Größen unter sich, die später beschrieben werden. Es kann natürlich auch jedes notwendige Mittel zur Speicherung der Daten integriert werden.
  • Die Photodetektoren können in die Mehrschichtstruktur integriert oder auf diese aufgebracht werden, wie in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist. In diesen Figuren sind die Photodetektoren direkt am Ausgang des Multimode-Leiters angeordnet, sie können jedoch auch nach einer in Fig. 5 dargestellten Variante mit den Punkten M&sub1; durch Mikroleiter oder optische Fasern Fi verbunden sein. In letzterem Fall kann jeder der Photodetektoren D&sub1; auch in die entsprechende Leitstruktur Fi integriert oder auf diese aufgebracht sein.
  • Alternativ kann die Erfassung auch durch einen kontinuierlichen Detektor vorgenommen werden, beispielsweise eine Photodetektorleiste oder eine Kamera, die es ermöglicht, ein "Bild" der Lichtstärkenverteilung am Ausgang des Multimode-Leiters zu erhalten; das Fokussier- Fehlersignal und/oder das Positions-Fehlersignal wird sehr genau durch Vergleich mit den theoretischen, berechneten Lichtstärkenverteilungen und/oder den vorher aufgezeichneten, oder allgemeiner gesagt mit den Bezugs-Lichtstärkenverteilungen, erhalten. Diese Signale können auch, wie im Fall der punktuellen Detektoren, durch Vergleich der Intensitäten an bestimmten Punkten oder an einer Gruppe von Punkten, beispielsweise auf die nachstehend beschriebene Art und Weise erhalten werden.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch eine Fokussierungsoptik und/oder eine Kollimationsoptik umfassen, wobei die Kombination der beiden gestattet, eine Vergrößerung oder eine Verstärkung der Defokussierung und/oder des Positionsfehlers des gesteuerten Lichtstrahls zu erhalten. Eine solche Variante ist in Fig. 6 dargestellt, welche eine Struktur mit integrierter Optik wie die oben beschriebene darstellt, und zwar in der Version, in der die Detektoren Di mit Meßpunkten Mi durch Mikroleiter oder optische Fasern Fi und mit einem Multimode-Wellenleiter 28 verbunden sind. Die Einheit ist in eine Struktur 27 integriert, in die ebenfalls integriert sind:
  • - ein erstes Optikelement 32, das eine Kollimationsfunktion für das einfallende Lichtbündel hat; dieses Optikelement besitzt eine Brennweite f&sub1;. Dieses erste Optikelement 32 kann beispielsweise aus einem Parabolspiegel bestehen.
  • - ein zweites Optikelement 34, das eine Fokussierfunktion hat und vom ersten um einen Abstand d getrennt ist, und welches das von dem ersten Optikelement 32 kollimatierte Lichtbündel empfängt; dieses zweite Optikelement besitzt eine optische Achse, einen Brennpunkt und eine Brennweite f&sub2;. Auch dieses kann ein Parabolspiegel sein.
  • - der Eingang des Multimode-Wellenleiters wird in den Brennpunkt des zweiten Optikelements 34 plaziert, und seine Achse (AA') wird mit der optischen Achse des zweiten Optikelements 34 ausgerichtet.
  • Ein "Verstärkungseffekt" der Fokussierungs- und Positionierungsmängel kann mit einem solchen System erhalten werden. Hierfür wählt man f&sub2; > f&sub1; und d > > f&sub2; und f&sub1;. In der Tat ergibt ein Fokussierfehler z am Eingang des Systems einen Fokussierfehler (f&sub2;/f&sub1;)²z am Eingang des Multimode-Leiters, während ein Positionsfehler x am Eingang des Systems einen Fehler (f&sub2;/f&sub1;)X am Eingang des Multimode-Leiters ergibt (und somit am Ausgang des Systems der zwei Optikelemente 32 und 34).
  • Im folgenden ist die Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im Fall der vier Detektoren D&sub1;, D&sub2;, D&sub3;, D&sub4; am Leiterausgang beschrieben.
  • Die Breite W und die Länge L des Leiters werden so gewählt, daß, wenn das System sich im Ruhezustand befindet, d. h. wenn das Lichtbündel am Eingang IE eine Lichtstärkenverteilung mit nur einem Maximum aufweist, die auf die Symmetrieachse des Leiters zentriert ist, man am Ausgang eine Lichtstärkenverteilung mit vier Maxima an vier Punkten M&sub1;, M&sub2;, M&sub3;, M&sub4; erhält, die symmetrisch in bezug auf die Symmetrieachse des Leiters verteilt sind (man sagt auch, daß man vier Bilder am Ausgang erhält).
  • Diese Situation ist in den Fig. 7a und 7b für einen Leiter dargestellt, der folgende Merkmale aufweist:
  • - eine integrierte optische Struktur vom Typ Si/SiO&sub2;/Si&sub3;N&sub4;/SiO&sub2;,
  • - einen Multimode-Leiter nach der in der Ebene der Schichten liegenden Richtung, von einer Breite W = 15 um, die durch vollständiges Ätzen des Superstrats der Länge L = 136 um, λ = 0,78 um, n(SiO&sub2;) = 1,45 (Schicht 22), n(Si&sub3;N&sub4;) = 1,99 (Schicht 24), n(SiO&sub2;) = 1,47 (Schicht 26) erhalten wird.
  • - ein optisches "Vergrößerungssystem" der Vergrößerung 3.
  • Die Fig. 7a stellt schematisch die Lichtstärkenverteilung am Eingang und am Ausgang des Leiters dar, und Fig. 7b stellt auf detailliertere Art und Weise die Verteilung der Bilder am Ausgang dar. Im Ruhezustand sind die Intensitäten bzw. Lichtstärken I&sub1;, I&sub2;, I&sub3;, I&sub4;, die jeweils bei M&sub1;, M&sub2;, M&sub3; bzw. M&sub4; gemessen wurden, gleich:
  • I&sub1; = I&sub2; = I&sub3; = I&sub4; = 0, und:
  • Wenn das Eingangs-Lichtbündel zentriert bleibt, jedoch nach vorne defokalisiert ist, wird die Lichtstärkenverteilung am Eingang des Leiters ebenso wie die Verteilung am Ausgang, die sich zu einer symmetrischen Verteilung mit fünf Bildern entwickelt, modifiziert. Dies ist in den Fig. 8a und 8b dargestellt, wobei die erste Figur die Entwicklung des Bildes im Multimode-Leiter darstellt, und die zweite die Verteilung der Lichtstärke am Ausgang des Leiters detailliert darstellt. Die bei M&sub2; und M&sub3; gemessene Lichtstärke ist größer als die bei M&sub1; und M&sub4; gemessene. Das Signal SF = (I&sub2; + I&sub3;) - (I&sub1; + I&sub4;) wird dabei im positiven Sinn verschoben.
  • Das Signal SP = (I&sub1; + I&sub2;) - (I&sub3; + I&sub4;) bleibt Null, da I&sub1; = I&sub4; und I&sub2; = I&sub3; (siehe Fig. 8b).
  • Wenn das Lichtbündel am Eingang zentriert bleibt, jedoch nach hinten defokussiert wird, wird die Lichtstärkenverteilung am Eingang des Leiters modifiziert, ebenso wie die Lichtstärkenverteilung am Ausgang, die sich zu einer symmetrischen Lichtstärkenverteilung mit drei Bildern hin entwickelt. Dies ist in den Fig. 9a und 9b dargestellt, wobei erstere die Entwicklung des Bilds im Multimode-Leiter darstellt, und letztere im Detail die. Verteilung der Lichtstärke am Ausgang des Leiters darstellt. Das Signal SE = (I&sub2; + I&sub3;) - (I&sub1; + I&sub4;) wird in negativer Richtung verschoben.
  • Das Signal SP = (I&sub2; + I&sub2;) - (I&sub3; + I&sub4;) bleibt immer Null, da I&sub1; = I&sub4; und I&sub2; = I&sub3; (siehe Fig. 9b).
  • Folglich wird in jedem dieser beiden ersten Fälle die Symmetrie der Verteilung der Bilder in bezug auf die Achse AA' beibehalten, und das Signal SP ist nie davon betroffen. Bei der Überwachung der Fokussierung berechnet dabei die Schaltung 30 auch SF = (I&sub2; + I&sub3;) - (I&sub1; + I&sub4;).
  • Wenn das Lichtbündel am Eingang dezentriert ist (jedoch nicht defokussiert), d. h. wenn ein Spurfolge- oder Positionsfehler in einer Richtung vorliegt, ist die Lichtstärkenverteilung am Ausgang des Multimode-Leiters unausgeglichen, dieses Mal dissymmetrisch in bezug auf die Achse AA'. Dies ist in den Fig. 10a und 10b dargestellt, wobei erstere die Entwicklung des Bilds im Multimode-Leiter darstellt und letztere die Verteilung der Lichtstärke am Ausgang des Leiters im Detail darstellt.
  • Das Signal SP = (I&sub1; + I&sub2;) - (I&sub3; + I&sub4;) wird in der negativen Richtung verschoben, während das Signal SF = (I&sub2; + I&sub3;) - (I&sub1; + I&sub4;) im wesentlichen Null bleibt.
  • Wenn ein Spurfolge- oder Positionsfehler in der anderen Richtung auftritt, wird das Signal SP in der positiven Richtung verschoben, wobei SF nach wie vor auf Null bleibt.
  • Damit sind bei einem Spurfolgefehler die auf einer Seite der optischen Achse gelegenen Meßpunkte im Vergleich zu den auf der anderen Seite gelegenen privilegiert.
  • Wenn es um die Steuerung der Position in bezug auf die Spur geht, berechnet die Schaltung 30 auch das Signal SP, das durch SP = (I&sub1; + I&sub2;) - (I&sub3; + I&sub4;) gegeben ist.
  • Des weiteren zeigen die Fig. 11 und 12 für den Fall eines Systems mit den gleichen Eigenschaften wie den oben erwähnten (W = 15 um, L = 136 um) die normalisierten Signale, die jeweils für die Messung der Defokussierung und die Messung des Positionsfehlers in Abhängigkeit vom Fokussierfehler φ und dem Spurfolgefehler τ erhalten werden, die beide in Mikrometer ausgedrückt werden.
  • Diese normalisierten Signale können Fehlersignale darstellen, um einen Aktuator bzw. Betätiger (galvanometrisch oder piezoelektrisch oder von irgendeinem anderen Typ) zu steuern, welcher die optischen Mittel verschiebt, um die Fokussier- und/oder Positionsfehler zu korrigieren.
  • Fig. 13 zeigt das Ansprechverhalten der Schaltung zur Steuerung der Fokussierung bei Auftreten eines geringen Positionsfehlers (τ = 0,2 um). Wie zu erkennen ist, ist die erhaltene normalisierte Kurve praktisch identisch mit der der Fig. 11, was die Unabhängigkeit der Fokussier-Steuerfunktionen und der Spurfolge-Steuerfunktionen voneinander zeigt. Diese Unabhängigkeit erklärt sich durch die Tatsache, daß die bei der Messung der Defokussierung mitspielenden Effekte (Übergehen von 4 auf 3 oder 5 Maxima) gegenüber den bei der Messung der Spurfolge mitspielenden Effekten unterschiedlicher Natur sind.
  • Die Funktion der Vorrichtung ist im Fall von 4 Detektoren für 4 Bilder am Ausgang des Multimode- Leiters erklärt worden.
  • Man kann aber auch einen Wellenleiter verwenden, dessen Länge und Breite derart sind, daß man im Ruhezustand für ein zentriertes Bild am Eingang statt 4 Bildern 2 Bilder am Ausgang des Leiters erhält. In diesem Fall werden zwei Detektoren D&sub1; und D&sub2; vorzugsweise derart plaziert, daß sie die Lichtstärke am Ausgang des Leiters an symmetrischen Punkten auf jeder Seite der optischen Achse messen.
  • Man kann dabei nur ein Positionsfehler- oder Spurfolgesignal erhalten, welches einfach proportional zur Differenz der von jedem der Detektoren gelieferten Signale ist: SPI&sub1; - I&sub2;.
  • Wenn der Leiter so gestaltet ist, daß man im Ruhezustand für ein zentriertes Bild am Eingang 3 Bilder am Ausgang erhält, müssen 3 Detektoren D&sub1;, D&sub2;, D&sub3; ermöglichen, die Lichtstärke an 3 Punkten am Ausgang des Leiters zu erfassen. Einer dieser Detektoren (D&sub2;) gestattet beispielsweise die Messung der Lichtstärke an der optischen Achse und die beiden anderen (D&sub1; und D&sub3;) an Punkten M&sub1; und M&sub3;, die symmetrisch in bezug auf die optische Achse sind, und zwar dort, wo sich am Ausgang des Leiters im Ruhezustand die Maxima bilden.
  • Das Positionsfehlersignal ist gegeben durch (oder proportional zu): SP = I&sub1; - I&sub3;.
  • Das Fokussierfehlersignal lautet:
  • SF = I&sub2; - (I&sub1; + I&sub3;).
  • Der Fall von 4 Bildern am Ausgang ist weiter oben bereits behandelt worden.
  • Es bleibt nun der Fall eines Leiters zu behandeln, dessen Merkmale derart sind, daß man im Ruhezustand für ein zentriertes Bild am Eingang N Bilder am Ausgang erhält (wobei N > 4 ist).
  • Die N Detektoren (oder die N Lichtleitfasern) sind beispielsweise symmetrisch in bezug auf die optische Achse verteilt, und zwar so, daß die Lichtstärke an Punkten Mi (i = 1 ... N) erfaßt wird, wo sich die Maxima am Ausgang des Leiters bilden, wenn der Eingangslichtstrahl korrekt positioniert und fokussiert ist (siehe Fig. 14, in der die Bezugsziffer 28 den Multimode- Leiter bezeichnet).
  • Wenn N geradzahlig ist, werden N/2 Detektoren so positioniert, daß die Lichtstärke an N/2 Punkten, die auf einer Seite der Achse gelegen sind, erfaßt werden kann, und N/2 andere Detektoren werden derart positioniert, daß die Lichtstärke an N/2 anderen Punkten, die zu den N/2 ersten Punkten in bezug auf die optische Achse symmetrisch sind, erfaßt werden kann.
  • Wenn N ungeradzahlig ist, werden N - 1/2 Detektoren so angeordnet, daß die Lichtstärke an N - 1/2 Punkten auf einer Seite der Achse erfaßt werden kann, und N - 1/2 andere Detektoren werden an N - 1/2 anderen Punkten auf der anderen Seite der Achse angeordnet, wobei der Detektor der Größenordnung N + 1/2 die Lichtstärke am Ausgang des Leiters auf der optischen Achse erfaßt.
  • Das Fehlersignal SP der Position oder der Spurfolge ist proportional zu:
  • - wenn N geradzahlig ist: Ik - Ik
  • - wenn N ungeradzahlig ist: Ik - Ik
  • Es ist möglich, ein Positionsfehlersignal zu erhalten, ohne alle Detektoren zu verwenden. In diesem Fall genügt es, die durch einen oder mehrere auf derselben Seite in bezug auf die optische Achse gelegenen Detektoren gelieferten Signale mit den von dem bzw. den in bezug auf die optische Achse symmetrisch plazierten Detektor(en) gelieferten Signalen zu vergleichen. Z. B. kann SP proportional zu DN - D&sub1; oder aber zu (DN + DN-1) - (D&sub1; + D&sub2;) sein.
  • SP kann aber auch auf allgemeinere Art proportional sein zu:
  • - wenn N geradzahlig ist: αkIk - ΣαN-k+1Ik
  • - wenn N ungeradzahlig ist αkIk - αN-k+1Ik,
  • wobei αk = 0 oder 1 für jedes k ist und der Wert jedes αk vom Anwender festgelegt wird.
  • Was das Fokussierfehlersignal betrifft, so besteht das Prinzip darin, eine erste Summe aus einer Gruppe von an Punkten, die alle auf der gleichen Seite in bezug auf die optische Achse gelegen sind, gemessenen Signalen zu bilden, dazu eine zweite Summe einer Gruppe von an symmetrisch in bezug auf die Optikachse plazierten Punkten gemessenen Signalen hinzuzufügen und diese Gesamtsumme mit der an "komplementären" Punkten gemessenen Signalen zu vergleichen.
  • Damit ist das Fehlersignal SF der Fokussierung beispielsweise proportional zu;
  • - wenn N = 4 m ist: ( Ik + Ik) - Ik
  • - wenn N = 4 m + 1 ist: ( Ik + Ik) - ( Ik)
  • - wenn N = 4 m + 2 ist: ( Ik + Ik) - ( Ik) oder
  • ( Ik + Ik) - Ik
  • - wenn N = 4 m + 3 ist: ( Ik + Ik) - ( Ik-)
  • Andere Kombinationen der (Ik)k = 1, ..., n können in Betracht gezogen werden, wobei die obigen Formeln nur als Beispiel dienen.
  • Diese Formeln oder Kombinationen können auch angewandt werden, wenn ein "kontinuierlicher" Detektor am Ausgang des Leiters vorhanden ist, da man dabei leicht die Lichtstärken an N Punkten messen kann.
  • Die vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich hervorragend für integrierte optische Strukturen. Insbesondere kann sie einem magneto-optischen Lesekopf zugeordnet werden, der in dem Dokument EP 270 429 (US-4 796 226) beschrieben ist, um daraus einen vollständigen integrierten Erfassungs-Schaltkreis zu machen, der mit den herkömmlichen Lese-/Schreibköpfen kompatibel ist. Eine solche integrierte Schaltung ist in Fig. 15 dargestellt, in der die Bezugsziffern 28, 30, 32, 34, F&sub1; - F&sub4;, D&sub1; - D&sub4; die gleichen Elemente wie in Fig. 6 bezeichnen. Die Bezugsziffern 36 und 38 bezeichnen ein Polarisations-Trennelement bzw. einen Polarisationswandler, die Bezugsziffer 40 eine halb-reflektierende Lamelle und die Bezugsziffern 42 und 44 zwei Photodetektoren. Die Gesamtheit der Elemente 36, 38, 40 bildet ein Interferometersystem. Die Schaltung funktioniert auf folgende Weise. Das von einer magneto-optischen Platte reflektierte Licht wird in seiner Polarisierungsrichtung um einen Winkel ± θF je nach der auf die Platte geschriebenen Information (0 oder 1) gedreht. Während der Kopplung in dem integrierten optischen Schaltkreis zerfällt dieses Licht in die zwei Ausbreitungsmoden TE und TM der integrierten optischen Struktur. Die Polarisations-Trenneinrichtung 36 gestattet dabei eine Trennung der Moden TE (Übertragung) und TM (Rückstrahlung). Der Polarisationswandler 38 ermöglicht die Erzeugung eines TM-Strahls (dessen Phase feststehend ist) auf der Basis des TE-Strahls. Die halb-reflektierende Lamelle 40 ermöglicht eine Überschneidung der beiden Strahlen TM (des TM-Signals, dessen Phase die zu erfassende Information darstellt, und des umgewandelten TM-Signals). Man erhält so zwei in der Phase entgegengesetzte Meßwege, welche die Ausführung einer Differentialerfassung ermöglichen (42, 44). Parallel dazu überträgt der Wandler 38 einen Teil des Strahls TE, der durch den Spiegel 34 am Eingang des Leiters 28 fokussiert wird. Dieser Strahl TE wird dabei analysiert, um die Position und/oder die Fokussierung des durch die Platte reflektierten Lichts nach vorheriger Beschreibung zu steuern.
  • Die Fig. 16 bis 18 stellen Beispiele eines herkömmlichen magneto-optischen Lesekopfs dar, der mit einer integrierten Erfassungsvorrichtung ausgestattet ist. In diesen Figuren wird ein Strahl 42 durch eine Laserdiode 44 emittiert, die extern zu der eine Steuervorrichtung gemäß der Erfindung umfassenden integrierten optischen Schaltung 46 sein kann (Fig. 16, 17), oder die in diese Schaltung integriert oder hybrid zu dieser angebracht sein kann (Fig. 18). Die Fokussiermittel 48 fokussieren den Strahl 42 auf eine optische oder magnetooptische Platte 50. Die Bezugsziffern 52 und 54 (Fig. 16, 17) bezeichnen jeweils einen Würfel oder eine halbreflektierende Lamelle sowie ein Kollimationsobjektiv. In der Fig. 18 bezeichnet die Bezugsziffer 55 einen Spiegel.
  • Der reflektierte Lichtstrahl 56 durchläuft ein Kopplungsobjektiv 58 (Fig. 16, 18) oder ein Kopplungsnetz 60 und Fokussiermittel 62 (Fig. 17), bevor er in eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung eintritt, die in den Fig. 16 bis 18 nicht im Detail dargestellt ist. Die Bezugsziffer 64 bezeichnet das Detektorensystem am Ausgang des Multimode-Leiters (oder der Mehrzahl von Monomode-Leitern) dieser Vorrichtung.
  • In solchen Vorrichtungen können auf der Basis der Fehlersignale SP und SF, die durch die Steuervorrichtung ermittelt werden, ein Regelungssystem oder Korrekturmittel, die zwischen den Analysemitteln 30 der Vorrichtung und den optischen Mitteln 48 gelegen sind, vorgesehen sein, um die Position und die Fokussierung des Lichtstrahls 42 auf einer gegebenen Spur der Platte zu halten.

Claims (13)

1. Integrierte optische Vorrichtung zur Überwachung der Position und/oder der Fokussierung bzw. Brennpunkteinstellung eines Lichtbündels, mit einer integrierten optischen Leitstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:
- einen Multimode-Wellenleiter (28) oder eine Anordnung von Monomode-Leitern, die so verteilt sind, daß sie Energie austauschen können, wobei er/sie in die Leitstruktur integriert und in der Lage ist, wenn die Verteilung des auf den Eingang des Leiters oder der Leiter-Anordnung gerichteten Lichtbündels ein einziges Maximum aufweist, diese Verteilung in eine Verteilung von N Maxima (N ≥ 2) am Ausgang des Leiters oder der Leiter-Anordnung umzuwandeln,
- Erfassungsmittel (D&sub1;, D&sub2;, D&sub3;, D&sub4;), die in der Lage sind, die Verteilung der Intensität bzw. Lichtstärke am Ausgang des Wellenleiters oder der Anordnung von Monomode-Leitern zu messen,
- Mittel (30) zur Analyse der Intensitätsverteilung, die mit den Erfassungsmitteln verbunden sind.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel derart angeordnet sind, daß sie die Intensität an mindestens N Punkten (M&sub1;, ..., MN) am Ausgang des Wellenleiters oder der Leiter-Anordnung, die als Meßpunkte bezeichnet werden, messen kann.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel an den N Meßpunkten plazierte Photodetektoren sind.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel Mikroleiter oder optische Fasern (Fi) einer Anzahl N umfassen, welche die N Meßpunkte mit Photodetektoren verbinden.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Meßpunkt mindestens ein Photodetektor zugeordnet ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem in die Leiterstruktur integrierte optische Mittel (34) aufweist, um das Lichtbündel am Eingang des Multimode-Wellenleiters oder der Anordnung von Monomode- Leitern zu fokussieren.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem das Lichtbündel vergrößernde optische Mittel (32) aufweist.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel einen Detektor umfassen, der in der Lage ist, ein kontinuierliches Bild der Intensitätsverteilung am Ausgang des Leiters zu liefern.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysemittel aus dem kontinuierlichen Bild die Intensitäten In (1 ≤ n ≤ N) an N Meßpunkten sowie ein Fokussier- Fehlersignal SF und/oder ein Positions-Fehlersignal Sp ableiten können.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich mit den Bezugs-Intensitätsverteilungen ein Fokussier-Fehlersignal SF und/oder ein Positions- Fehlersignal Sp erhalten werden kann.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysemittel (30) die Intensitäten In (1 ≤ n ≤ N) an den N Meßpunkten berechnen und hiervon ein Fokussier-Fehlersignal SF und/oder ein Positions-Fehlersignal Sp ableiten können.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
- wenn N = 2 : Sp proportional zu I&sub2; - I&sub1; ist,
- wenn N = 3 : Sp proportional zu I&sub3; - I&sub1; ist, und SF proportional zu I&sub2; - (I&sub1; + I&sub3;) ist,
- wenn N ≥ 4 : Sp proportional zu αkIk - αN-k+1Ik, wenn
N geradzahlig ist, oder zu αkIk- αN-k+1Ik ist, wenn N
ungeradzahlig ist, wobei αk = 0 oder 1 für jedes k ist, und
- wenn N = 4m : SF proportional zu ( Ik + Ik) - Ik ist (m ganzzahlig ≥ 1), oder
- wenn N = 4m + 1, SF proportional zu ( Ik + Ik) - ( Ik) ist,
oder
- wenn N = 4m + 2, SF proportional zu ( Ik + Ik) - ( Ik)
oder zu ( Ik + Ik) - ( Ik) ist, oder
- wenn N = 4m + 3, SF proportional zu ( Ik + Ik) - ( Ik) ist.
13. Vorrichtung zum Lesen einer optischen oder magnetooptischen Platte (50), mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, Mitteln (44) zum Emittieren eines Lichtbündels (42), Mitteln (48) zum Fokussieren dieses Bündels auf die Platte, sowie Korrekturmitteln zwischen den Analysemitteln (30) und den optischen Mitteln (48) zum Beibehalten der Position und/oder der Fokussierung des Lichtbündels (42) auf eine(r) vorgegebene(n) Spur der Platte (50).
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