Brevet FR2485781A1 — publié le 19811231

"Dispositif de mise au point optique." L'invention concerne un dispositif de mise au point op- tique comportant une source de rayonnement, des moyens pour. focaliser le rayonnement de ladite source sur un objet, des moyens pour détecter l'écart de focalisation, ainsi que des moyens de commande à l'aide desquels la source de rayonnement et/ou les moyens de focalisation ou du moins des parties de ceux-ci sont déplacés par rapport à l'objet de façon à dimi- nuer l'écart de focalisation, lesdits moyens de commande exerçant leur action d'une part sur une première partie ne pouvant être déplacée qu'à une vitesse inférieure à celle correspondant à la fréquence limite désirée du dispositif, et d'autre part sur une seconde partie dont le déplacement éventuel peut avoir lieu à une vitesse notablement supérieu- re à celle de la première partie. Des dispositifs du genre précisé ci-dessus sont utili- sés entre autres pour la lecture de l'information codée sous forme optique sur un porteur d'information, comme par exemple dans les systèmes décrits dans la littérature sous les noms de disque "VLP" et "Compact Disc". Un dispositif du genre précisé dans le préambule est connu du document allemand "Offenlegungsschrift" NI 2 619 232. L'avantage que les moyens de commande exercent leur action d'une part sur une première partie pouvant être déplacée lentement et d'autre part sur une seconde partie pouvant être déplacée de façon assez rapide consiste en ce que ladite première partie est à même de contrecarrer des déplacements de foyer importants, tandis que de son côté, la seconde partie permet la vitesse désirée du réglage, cette seconde partie n'étant toutefois capable, du fait de sa construction plus légère, que de donner lieu à des déplace- ments de foyer moins importants. Dans le dispositif connu, le signal de réglage engendré par les moyens de détection est fourni sous forme de signal de contre-réaction auxdites première et seconde parties. L'invention repose sur l'idée que de ce fait, il devient extrêmement difficile de réaliser un réglage stable qui en outre a encore l'avantage d'une vitesse désirée, c'est-à-dire la fréquence limite de réglage. En présence de fréquences du signal de réglage auxquelles la première partie n'est plus déplaçable de façon suffisamment rapide, un déphasage se produit dans la boucle de réglage formée. par lesdits moyens de détection et lesdits moyens de commande sur la seconde partie, ledit déphasage pouvant conduire à une autogénération ou encore des oscillations du système de réglage. S'il est vrai qu'en théorie le réglage sur la seconde partie s'effor- cera de contrecarrer cette tendance à autogénération, il faut dans la pratique tenir compte de résonances parasitaires dont les fréquences devraient être beaucoup plus élevées - par exemple 10 fois plus élevées - que la fréquence limite désirée du système de réglage. Par conséquent, malgré la réalisation mécanique soignée, des déphasages supplémentai- res se produiront dans-la boucle de réglage que forment les moyens de détection et les moyens de commande sur la seconde partie, tandis qu'en outre cette seconde partie ne donnera lieu à des déplacements de foyer suffisants - c'est-à-dire à la plage de réglage désirée - qu'en présence d'une grande amplification en boucle, de sorte que généralement, la sup- pression de la tendance à autogénération est insuffisante. On doit alors avoir recours à l'incorporation de réseaux électriques adéquats à la boucle de réglage, ce qui générale- ment conduit à une réduction de la fréquence limite, donc à la réduction de la vitesse maximale susceptible d'être attein- te par le système de réglage. Le dispositif conforme à l'invention est remarquable en ce que les moyens servant à détecter l'écart de focalisation guident un faisceau de rayonnement le long d'une voie opti- que qui n'est pratiquement pas influencée par des déplace- ments de la deuxième partie des moyens de commande, et que le signal de réglage engendré par lesdits moyens de détec- tion est fourni comme signal de contre-réaction à ladite première partie mais est fourni comme signal direct à ladite seconde partie des moyens de commande. Grâce aux mesures conformes à l'invention, on a créé la possibilité de con- cevoir sans autogénération le réglage agissant sur la premiè- re partie, tandis que par sa nature même le réglage sur la seconde partie est exempte d'autogénération puisqu'il s'agit d'un réglage en sens direct, de sorte que sans risque, il est possible d'incorporer à la branche de réglage de ladite seconde partie au besoin des réseaux de correction d'ampli- tude et/ou de correction de phase. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre le principe du dispositif connu. Les figures 2, 3, 4 et 5 illustrent quatre exemples de réalisation différents du dispositif conforme à l'invention. Tous ces exemples concernent des dispositifspour la lecture d'information codée sous forme optique sur un porteur d'in- formation, mais on onçoit facilement que les exemples sont utilisables aussi pour les autres applications dont fait mention le document allemand précité. Sur la figure 1, la référence 1 indique un porteur d'information emmagasinée suivant un code optique, ce por- teur étant par exemple un disque "VLP" ou un "Compact Disc". La lecture de l'information que contient ledit porteur peut avoir lieu de façon connue à l'aide d'une-source de rayonne- ment 2, notamment un laser, dont le rayonnement est focalisé sur le porteur 1 à l'aide d'un ensemble de lentilles 3, 4, après quoi, hors du rayonnement réfléchi, il est possible d'obtenir après détection un signal électrique qui corres- pond à l'information sur le porteur 1. On connaît également plusieurs façons pour obtenir un signal constituant une mesu- re de l'écart de focalisation, c'est-à-dire la distance entre le point d'image 5 de la source 2 qui sur, le porteur 1 est formé par l'ensemble des lentilles 3, 4, et la courhe6 de ce porteur, munie de l'information codée sous forme optique. La référence 7 indique schématiquement le détecteur qui fournit un signal électrique correspondant à l'écart de focalisation, appelé le signal d'erreur. Dans le document allemand déjà cité, ledit signal d'erreur est appliqué (après amplification) comme signal de contre-réaction à deux organes de commande 8, 9, le premier organe (8) ne convenant que pour donner lieu à des déplace- ments assez lents du point d'image 5, tandis que l'autre organe 9 est à même d'assurer des déplacements rapides au point à donner lieu à la fréquence limite souhaitée du dis- positif de réglage. De façon schématique, l'organe de com- mande 8 est représenté comme une bobine électrodynamique ca- pable de déplacer en entier l'ensemble de lentilles 3, 4 vers l'axe optique, tandis que de son côté l'organe 9 est par exemple un piézocristal capable de déplacer la source de rayonnement 2, par exemple une diode laser, vers l'axe opti- que; de ce qui suit ci-après, il apparaitra-toutefois clai- rement qu'il est possible aussi d'utiliser d'autres combi- naisons d'organes de commande. Comparativement au dispositif connu décrit ci-dessus, les dispositifs conformes à l'invention se distinguent par la façon spéciale dont est obtenu le signal d'erreur et dont celui-ci est rendu actif en partie dans une boucle de contre-réaction et en partie en sens direct. La figure 2 illustre un exemple de réalisation de l'inews tion suivant lequel la source de rayonnement est un laser à décharge dans un gaz, par exemple un laser contenant un mélange d'hélium et de néon. Par l'intermédiaire d'un ensem- ble de prismes 12, et d'un ensemble formé par une lentille de champ 13 et une lentille-objectif 14, ladite source il (laser) projette sa lumière sur le porteur 1, alors que notamment ladite lentille 14 assure la mise au point cor- recte sur la piste d'information de ce porteur 1. La lumiè- re que réfléchit le porteur 1 passe par les lentilles 14 et 13, alors qu'ensuite, à l'aide de l'ensemble de prismes 12, la lumière réfléchie est déviée vers une photodiode 15 four- nissant un signal électrique correspondant à l'information sur le porteur 1. La lumière de la source 11 est déviée en partie par l'ensemble de prismes 12 vers un petit miroir 16, après quoi ladite partie déviée est focalisée, en dehors de la lentille de champ 13, sur le porteur 1 à l'aide de la len- tille-objectif 14, est réfléchie par le porteur 1 et ensuite orientée vers deux photodiodes 17 et 18 à travers la lentil- le-objectif 14. Les photodiodes 17 et 18 sont positionnées de façon qu'en situation de fonctionnement impeccable, elles reçoivent la même quantité de lumière, de sorte que du fait que leurs signaux de sortie électriques sont en équilibre, il est engendré un signal d'erreur égal à zéro; par contre, en présence d'un écart de focalisation, par exemple du fait que le porteur 1 effectue un mouvement de va-et-vient dans la direction de l'axe optique, soit la diode 17 soit la dio- de 18 reçoit une plus grande quantité de lumière, de sorte qu'il est engendré un signal d'erreur e qui correspond audit écart de focalisation. Or, en correspondance au dispositif connu, ledit signal d'erreur e est appliqué, comme signal de contre-réaction, à un organe de commande 19 à l'aide duquel la lentille-objectif 14 est déplacée dans les deux sens vers l'axe optique de fa- çon à contrecarrer des écarts de focalisation. Etant donné que généralement la lentille-objectif est assez lourde, ce déplacement n'aura pas lieu de façon suffisamment rapide pour donner lieu à la fréquence limite élevée désirée du ré- glage. C'est pourquoi le signal d'erreur e est appliqué éga- lement, mais cette fois-ci comme signal direct, à un organe de commande 20 à l'aide duquel la lentille de champ 13 peut être déplacée dans les deux sens vers l'axe optique. Le signe de ce réglage est choisi de façon à compenser des écarts de focalisation résiduels, alors que pour rester mai- tre de façon précise de l'amplitude et de la phase du si- gnal de réglage atteignant l'organe de commande (pour empê- cher la sous-compensation ou la surcompensation), il est possible d'ajouter un réseau 21. Ce réglage en sens direct est exempt de toute forme d'autogénération, puisque le signal d'erreur e est indépendant des déplacements de la lentille de champ 13. Quant à l'exemple de réalisation selon la figure 3, la source de rayonnement est formée par une diode laser 2. A l'aide de l'ensemble de lentille 3, 4, la lentille 3 faisant office de collimateur et la lentille 4 d'objectif, le rayon- nement de ladite source 2 est à nouveau focalisé sur le porteur d'information 1. Le signal d'erreur e qui doit cons- tituer une mesure de l'écart de focalisation est maintenant obtenu du fait que dans la partie centrale (c'est-à-dire dans le voisinage de l'axe optique et autour de celui-ci), une certaine quantité de lumière émise par la source 2 est isolée à l'aide d'un prisme 25, après quoi- le faisceau de lumière isolée atteint à nouveau les photodiodes 17 et 18 par la lentille 14, après réflexion sur le porteur 1 et ensuite par les lentilles 4 et 3, les sorties desdites dio- des étant branchées en équilibre. En correspondance à la figure 1, le signal d'erreur e ainsi obtenu est fourni comme sur la figure 1, d'une part à-l'organe de commande 8(capa- ble de se mouvoir en évitant l'ensemble de lentilles 3, 4 vers l'axe optique) et d'autre part à l'organe de comman- de 9 (capable de déplacer la source 2 vers l'axe optique). S'il est vrai qu'un déplacement de la source 2 conduira à un déplacement correspondant de son point d'image, (et conviendra donc comme moyen pour compenser des écarts de focalisation), le faisceau de lumière isolée par le prisme 26 n'est toutefois pas influencé pratiquement par de tels déplacements, et lorsque les photodiodes 17 et 18 sont mi- ses exactement au point, elles recevront de nouveau la même quantité de lumière quels que soient les déplacements axiaux de la source 2. Par conséquent, si le signal d'erreur e est appliqué comme signal de contreréaction à l'organe de commande 8 mais appliqué comme signal direct à l'organe de commande 9 alors que dans ce cas aussi le réseau 21 et d'éventuels amplificateurs adaptateurs peuvent éventuelle- ment être incorporés à l'ensemble), il est possible d'obte- nir comme précédemment un réglage suffisamment rapide et exempt de tendance à autogénération. Quand à l'exemple de réalisation en variante de ceux suivant les figures 2 et 3, la partie centrale de la lumière émise par la source 2 et convertie en faisceau à rayons pa- rallèles par la lentille de collimation 3, est isolée à l'ai- de d'un petit miroir 31 et ensuite conduite vers les photo- diodes 17 et 18 par l'intermédiaire d'un petit miroir 32, d'une lentille 14, du porteur 1, et des lentilles 4 et 3, voie de lumiere dans laquelle au besoin on peut avoir incor- poré un coin 33. Les petits miroirs 31 et 32 et le coin 33, réalisés sous forme de prismes, peuvent être montés sur une même plaque en verre ou être moulés sous pression dans une plaque en matière plastique. Pour le reste, la conception et le fonctionnement du dispositif correspondent entièrement à ce qui a été précisé à l'égard du dispositif selon la figu- re 3. Quant à la figure 5, enfin, il s'agit d'un exemple de réalisation d'un dispositif comportant de nouveau la diode laser 2, la lentille de collimation 3 et la lentille objectif 4. Cette fois-ci, le signal d'erreur est obtenu à l'aide d'une voie lumineuse distincte comportant une source de lu- mière auxiliaire 41, par exemple une diode émettant de la lumière, une lentille 42, un prisme 43, la lentille-objectif 4, le porteur d'information 1, le prisme 44, la lentille 45 et les photodiodes 17 et 18. Comme précédemment, ce signal d'erreur est appliqué d'une part comme signal de contre-réaction à l'organe de commande 9, capable de mouvoir les lentilles 3 et 4 dans la direction de l'axe optique, et d'autre part comme signal direct à l'orga- ne de commande 9, capable de mouvoir de la même façon le laser à diode 2. Comme le faisceau de rayonnement émanant de la source 41 n'est pas influencé par l'organe de commande 9, le signal d'erreur engendré e également est indépendant des mouvements de cet organe 9, de sorte que la commande en sens direct effectuée sur l'organe 9 ne risque pas de provoquer de l'autogénération. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise au point optique comportant une source de rayonnement (11), des moyens (13,14) pour focaliser le rayonnement de ladite source sur un objet (1), des moyens (17,18) pour détecter l'écart de focalisation, ainsi que des moyens de commande (19,20) à l'aide desquels la source de rayonnement et/ou les moyens de focalisation ou du moins des parties de ceux-ci sont déplacés par rap- port à l'objet de façon à diminuer l'écart de focalisation, lesdits moyens de commande exerçant leur action d'une part sur une première partie (14) ne pouvant être déplacée qu'à une vitesse inférieure à celle correspondant à la fréquen- ce limite désirée du dispositif, et d'autre part sur une seconde partie (13) dont le déplacement éventuel peut avoir lieu à une vitesse notablement supérieure à celle de la première partie, caractérisé en ce que les moyens servant à détecter l'écart de localisation guident un faisceau de rayonnement le long d'une voie optique (16,14,1,17,18) qui n'est pratiquement pas influencée par des déplacements de la deuxième partie (13) des moyens de commande, et que le signal de réglage engendré par lesdits moyens de détection (17,18) est fourni comme signal de contreréaction à ladite première partie (14) mais est fourni comme signal direct à ladite seconde partie (13) des moyens de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens de localisation comportent une len- tille de champ (13) et une lentille-objectif (14), et qu'à l'aide d'un ensemble de prismes (12), une partie du rayon- nement de la source de rayonnement (11) est, à l'extérieur de la lentille de champ (13), conduite vers un photodétec- teur (17,18) équilibré à travers la lentille-objectif (14) et le porteur d'information (1), alors que le signal de sortie (e) dudit photoconducteur (17,18) sert de -igal, de contre-réaction pour la commande de la lentille-obJec&if (14) et de signal direct pour la commande de la lentille de champ 03). 3. Dispositif selon la revendication 1, la source de rayonnement étant formée par une diode (2), caractérisé en ce qu'autour de l'axe optique des moyens de focalisation (3,4,8), une partie du rayonnement émis par la source (2) est isolée et conduite vers un photodétecteur (17,18) équi- libré au moins à travers le porteur d'information (1), alors que le signal de sortie (e) dudit photodétecteur commande en tant que signal de contre-réaction les moyens de focalisa- tion (3, 4, 8) et en tant que signal direct la diode (2). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'écart de focalisation est mesuré à l'aide d'un faisceau de rayonnement qui émane d'une source de rayon- nement auxiliaire (41) et dont la propagation est indépen- dante des déplacements de ladite seconde partie (9,2) des moyens de commande.