Brevet FR2495338A1 — publié le 19820604

249533e "Dispositif pour la focalisation optique précise du rayon- nement d'une source sur un objet". L'invention conoerne un dasxFitif dessdné à la focalisa- tion optique précise du rayonnement d'une source sur un objet comportant outre la source, des moyens de focali- sation du rayonnement émis par ladite source sur l'objet, des moyens de détection pour détecter l'écart de focali- sation, ainsi que des moyens de commande sous l'action des- quels ladite source et/ou les moyens de focalisation ou du moins des parties de ceux-ci sont déplacés par rapport à l'objet de façon à diminuer ledit écart de focalisation. Les dispositifs du genre précisé ci-dessus sont utilisés entre autre pour la lecture de l'information co- dée sous forme optique sur un porteur d'information, comme c'est le cas dans des systèmes décrits dans la littérature sous le nom de "disque VLP" et "Compact Disk". Un dispositif du genre mentionné dans le préambule est connu du brevet allemand NO 2 619 232. Dans ce dispo- sitif connu, les moyens de commande exercent leur action sur deux parties du système optique, à savoir la source de rayonnement et les moyens de focalisation, une de ces par- ties étant à même d'effectuer des déplacements relativement lents tandis que l'autre est à même d'effectuer des dépla- cements relativement rapides, dans le but d'arriver à une vitesse élevée (fréquence limite) du réglage. Dans ce cas le signal de réglage est fourni en sens de contreréaction aux deux parties, ce qui dans la pratique entraîne des problèmes techniques importants pour la réalisation d'un réglage stable. Or, le but de l'invention est de procurer un dispo- sitif qui, tout en appartenant au genre décrit ci-dessus, permet d'effectuer d'une autre façon le problème de régla- ge posé ci-dessus. L'invention est remarquable en ce qu'en plus des moyens de détection d'écart de focalisation, le dispositif comporte un détecteur d'inclinaison d'objet fournissant un autre signal de réglage, qui est fonction de l'inclinaison que l'objet présente localement par rap- port à un plan perpendiculaire à l'axe optique des moyens de focalisation, ledit autre signal de réglage ainsi que le signal fourni par les moyens de détection d'écart de foca- lisation étant fournis aux moyens de commande. L'invention repose sur l'idée que le signal fourni par le détecteur d'inclinaison est très utile pour la sta- bilité du réglage, du fait d'une part que ce signal est indépendant de la boucle de réglage comportant les moyens de détection d'écart de focalisation et les moyens de com- mande, et d'autre part que les moyens de détection d'écart de focalisation peuvent dès-à-présent fournir un signal à moins grande amplitude pour focaliser sur l'objet le rayonnement émis par la source. La description suivante, en regard des dessins an- nexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma de principe du dispositif conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 illustrent deux exemples de réa- lisation du dispositif conforme à l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 indique un porteur muni d'information enregistrée en correspondance à un code optique, ce porteur étant par exemple un disque "VLP"I ou un "Compact Disk". De façon connue, la lecture de cette information est possible à l'aide d'une source de rayon- nement 2, notamment un laser, dont le rayonnement est fo- calisé sur le porteur 1 à l'aide d'un système de lentilles 3, 4, après quoi, sur la base du rayonnement réfléchi après détection, il est possible d'obtenir un signal électrique correspondant à l'information présente sur le porteur 1. On connaît en outre bon nombre de façons pour obtenir un signal constituant une mesure de l'écart de focalisation, c'est-à-dire de la distance entre d'une part le point os d'image 5 de la source 2 dont l'image est formée sur le porteur 1 par le système de lentilles 3, 4 et d'autre part la couche 6 sur ledit porteur, munie de l'information co- dée sous forme optique. La référence 7 indique schémati- quement le détecteur qui fournit un signal électrique cor- respondant à l'écart de focalisation, ce signal électrique étant appelé le signal d'erreur. Dans le document allemand cité dans le troisième alinéa de cet exposé, ledit signal d'erreur est (après am- plification) fourni en sens de contreréaction à deux or- ganes de commandes 8, 9, l'organe 9 n'étant à même d'impo- ser au point d'image 5 que des déplacements relativement lents, alors que l'autre organe 9 est à même d'assurer des mouvements rapides de ce point, et cela de façon à permettre de réaliser la fréquence limite désirée du dispositif de réglage. De façon schématique, l'organe de commande 8 est représenté comme étant une bobine électrodynamique capable de déplacer l'entier système de lentilles 3, 4 vers l'axe optique, alors que de son c8té l'organe 9 est par exemple un piézocristal sous l'influence duquel la source de rayon- nement 2, par exemple une diode laser, peut être déplacée vers l'axe optique, de ce qui suit, il est toutefois évident qu'il est possible également d'utiliser un seul organe de commande ou encore des organes de commande combinés d'une autre façon. De plus de détecteur d'écart de focalisation dé- crit dans ce qui précède, le dispositif conforme à l'inven- tion est muni également d'un détecteur d'inclinaison per- mettant de détecter l'inclinaison que le porteur d'infor- mation 1 peut présenter localement par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe optique des moyens de focalisation à savoir, dans le cas présent, le système de lentilles 2, 3. Un tel détecteur d'inclinaison dont le fonctionnement repose sur des principes optiques, est connu de la publi- cation "Neues aus der Technik", page 3, décembre 1976. Les détecteurs d'inclinaison qui sont indiqués sur les figures 1 et 2 sont d'une conception. légèrement différente qui se prête en particulier à leur incorporation dans un appareil de reproduction à disque "VLP" ou à "Compact [dlsk". Dans le schéma de principe répondant à la figure 1, le détecteur d'inclinaison est indiqué schématiquement par la référence 10. Le signal de sortie de ce détecteur 10 est fourni à un réseau différentiateur 11 et ensuite ajouté, dans un étage d'addition 12, au signal d'erreur fourni par le détecteur d'écart de focalisation. Pour une vitesse de mouvement déterminée u du porteur d'information 1 par rapport au système de lecture que forment les com- posants 2, 3 et 4, il est théoriquement possible de régler le fonctionnement des amplificateurs 13, 14 de façon que les déplacements imposés par les moyens de commande 8, 9 au système de lentilles 3, 4 et à la source de rayonnement 2 et, partant, au point d'image 5, suivent fidèlement les déplacements de la couche à information 6 uniquement en conséquence du signal fourni par le détecteur d'inclinaison 10. Dans le cas o le porteur 1 présente par exemple une petite bosse de sorte que la couche à information 6 se trou- ve d'une distance x plus proche du système de lecture 2, 3, 4, le détecteur d'inclinaison 10 fournit un signal propor- tionnel à dx Après différentiation dans le réseau 11, v d:t il se forme donc un signal de réglage qui, en supposant une2vitesse de mouvement constante v, est proportionnel à 2. La force qui en conséquence est exercée sur les dt moyens de commande 8 et 9 est, en cas d'un réglage précis du facteur de proportnnalité, tout juste à même de réa- liser le déplacement désiré x du point d'image 5. Du fait de combiner ce réglage en sens direct avec le réglage ha- bituel à l'aide du détecteur d'écart de focalisation 7, combinaison grâce à laquelle des écarts de focalisation (par exemple en conséquence d'un réglage imprécis dudit facteur de proportIrknalité de l'état non idéal du réseau différentiateur 11), subissent une contreréaction, les écarts de focalisation résiduels seront supprimés, et à cette occasion on profite en même temps de l'avantage que le réglage débute déjà longtemps avant l'entrée en action du détecteur d'inclinaison lequel n'est opérant que dans une plage restreinte). Généralement, les moyens de commande 8 réagiront plus lentement que les moyens de commande 9, étant donné que les moyens 8 doivent déplacer tout le système de len- tilles 3, 4, les moyens 9 par contre ne devant déplacer que la source 2, relativement légère. C'est pourquoi dans la pratique le signal de sortie du détecteur d'inclinaison n'est fourni qu'en sens direct aux moyens de commande 2 réagissant rapidement, tandis que de son côté, le signal de sortie du détecter d'écart de focalisation 7 est fourni en sens de contreréaction aux moyens de commande 8 réagis- sant lentement ainsi qu'en sens de contreréaction ou en sens direct, aux moyens de commande 9 réagissant rapidement, alors qu'à l'égard de ce dernier réglage plusieurs méthodes sont précisées dans une demande de brevet plus ancienne mais non encore publiée. La figure 2 illustre un exemple de réalisation dans lequel les principes énoncés ci-dessus sont expliqués plus en détail. Comme précédemment, l'information que contient la couche 6 élaborée sur le porteur d'information 1 est explorée à l'aide du rayonnement de la source 2, par exem- ple une diode laser dont le rayonnement est focalisé sur la couche 6 (point focal 5) à l'aide du système de lentilles 3, 4. Une partie du faisceau de rayonnement est interceptée à l'aide d'un miroir 21 en forme de coin, réfléchie sur la couche 6 de façon qu'il en résulte un faisceau à faible section transversale et à rayons pratiquement parallèles, et revient ensuite vers la lentille de collimateur 3 par l'intermédiaire d'un miroir 22 en forme de coin, lentille 3 à l'aide de laquelle le faisceau est projeté sur deux photodiodes 17, 18 montées en push-pull. Lorsque la couche 6 à information se trouve avant ou derrière le point fo- cal 5, le point de réflexion 23 du faisceau dérivé se dé- place latéralement, de sorte que, soit la diode 17 soit la diode 18 reçoit plus de rayonnement et que, par l'in- termédiaire de l'amplificateur équilibré 19, est obtenu un signal e constituant une mesure de l'écart de focali- os sation entre le point focal 5 et la couche 6, munie de l'information. Une telle méthode pour définir l'écart de focalisation est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 135 207. Pour détecter l'inclinaison (locale) que présente la couche 6 par rapport à l'axe optique du système de len- tilles 3, 4 il est utilisé une source de rayonnement auxi- liaire 24, par exemple une diode émettant de la lumière dont la longueur d'onde diffère de celle de la source 2. Par l'intermédiaire d'une lentille 25, le rayonnement de ladite source 24 est projeté sur un miroir 26 sensible à la couleur, miroir qui opère comme tel pour la longueur d'onde de oe rayonnement mais qui est transparent pour la longueur d'onde du rayonnement de la source 2. Après avoir passé la lentille d'objectif 4, le rayonnement cité en premier lieu est projeté sous la forme d'un faisceau à rayons pratiquement parralèles sur le porteur d'information 1, réfléchi sur la couche 6 et revient alors par l'inter- médiaire de la lentille 4, le miroir 26 et la lentille 25, pour être projeté sur deux photodiodes 27 et 28, branchées en push-pull. Lorsque la couche 6 à information n'est pas exac- tement perpendiculaire à l'axe optique du système de len- tille 3, 4 mais est basculée plus vers la gauche ou vers la droite, le faisceau de retour frappera davantage soit la photodiode 28 soit la photodiode 27, de sorte que par l'intermédiaire d'un amplificateur équilibré 27 est fourni un signal de détection d'inclinaison s. Ce signal est dif- férentié dans l'étage ad hoc 11 et ajouté ensuite, dans un étage d'addition 12, au signal d' erreur de focalisation e, après quoi, le signal atteint l'organe de commande 8 à l'ai- de duquel il est possible de déplacer la source 2 dans les deux sens dans la directiondi l'axe optique. Le signal e -7 atteint également l'organe de commande 8 à l'aide duquel le système de lentilles peut être déplacé de façon identi- que. En sens de contreréaction, le signai eLest fourni aux organes de commande 8, 9, alors que le signal s est fourni en sens direct à l'organe de commande 2, le dosage exact de ce signal s pouvant être réglé à l'aide de l'am- plificateur 29. Quant à l'exemple de réalisation répondant à la figure 3, le rayonnement émis par la source 2 est de nou- veau focalisé sur le porteur d'information 1 à l'aide du système de lentilles 3, 4, de sorte qu'il se forme un point d'image 5 à l'aide duquel il est possible de procéder à la lecture de l'information que contient le porteur 1. Une par- tie du rayonnement de la source 2 autour de l'axe optique du système de lentilles 3, 4 est isolée à l'aide d'un mi- roir en forme de coin 31 et parvient alors, par l'intermé- diaire de la lentille 4, du porteur 1, de nouveau la lentille 4 et ensuite la lentille 3, aux photodiodes 17 et 18 four- nissant de nouveau le signal d'erreur de focalisation e par l'intermédiaire de l'amplificateur équilibré 19. Pour engendrer le signal de détection d'inclinai- son s, on utilise le rayonnement rayonné par la face arrière de la source 2, par exemple une diode laser. Ce rayonnement est réfléchi par un miroir 32 légèrement basculé, passe ensuite par les lentilles 3 et 4 auxquelles ce rayonnement est réfléchi comme un faisceau à rayons pratiquement paral- lèles à la couche d'information 6 du porteur 5 et atteint ensuite les deux photodiodes 27 et 28 par l'intermédiaire des lentilles 4 et 3 et-le miroir 32. Au cas o le porteur 1 est basculé par rapport au plan perpendiculaire à l'axe optique du système 3, 4, soit la diode 27 soit la diode 28 reçoit plus de rayonnement, de sorte que par l'intermédiai- re de l'amplificateur équilibré 29 est fourni un signal s constituant une mesure du degré de basculement. A l'aide dun circuit d'addition 12, il est ensuite ajouté au signal différentié s le signal e, ce signal e étant ensuite fourni en sens direct à l'organe de commande 9 capable de déplacer la source 2 dans la direction de l'axe optique. Par l'in- corporation d'un étage 33, il est possible de régler l'am- plitude et la phase du signal e de façon à compenser de façon aussi précise que possible l'écart de focalisation, et à cet égard, il faut se rendre compte que le signal e ne dépend pratiquement pas des mouvements que subit la source 2 sous l'action du moyen de commande 9. Par contre, le signal e est fourni en sens de contreréaction à l'or- gane de commande 8 à l'aide duquel les écarts de focali- sation plus lents et plus importants subissent une contre- réaction. 249533S REVENDICATION Dispositif destiné à une focalisation optique pré- cise du rayonnement d'une source sur un objet comportant outre ladite source de rayonnement, des moyens de focali- sation du rayonnement émis par ladite source sur l'objet, des moyens de détection pour détecter l'écart de focalisa- tion ainsi que des moyens de commande sous l'action des- quels ladite source et/ou les moyens de focalisation ou du moins des parties de ceux-ci sont déplacés par rapport à l'objet de façon à diminuer ledit écart de Localisation, caractérisé en ce qu'en plus des moyens de détection d'é- cart de Localisation (7), le dispositif comporte un dé- tecteur d'inclinaison d'objet (10), fournissant un autre signal de réglage qui est fonction de l'inclinaison que l'objet présente localement par rapport à un plan perpen- diculaire à l'axe optique des moyens de Localisation, le- dit autre signal de réglage ainsi que le signal fourni par les moyens de détection d'écart de focalisation étant four- nis aux moyens de commande (8, 9), (Fig. 1).