Brevet FR2502800A1 — publié le 19821001

SENSEUR OPTIQUE D'ASSERVISSEMENT DE FOCALISATION La présente invention concerne un senseur optique, fournissant les signaux d'erreur de focalisation, d'un système optique sur une surface. Ces signaux sont utilisés pour commander le tirage du système optique, qui est ainsi asservi à une focalisation correcte. Cette invention s'applique plus particulièrement à la lecture optique d'informations sur un support mobile, notamment un vidéodisque. Pour ces applications la profondeur de champ du système optique de focalisation est de l'ordre du micron et il est donc indispensable de corriger les erreurs de tirage du système optique, dues au mouvement du support. Il est connu par les brevets français NI 74 01 283 déposé le 15 Janvier 1974 et son addition NI 75 14 433 déposée le 26 Mai 1975, d'utiliser une partie du faisceau optique réfléchi par le support pour obtenir après passage de ce faisceau dans l'objectif de focalisation un faisceau astigmate, grâce à une lentille cylindrique. Quatre cellules accolées formant un carré sont placées dans le plan de moindre diffusion, o se trouve une tache lumineuse circulaire, si la focalisation est correcte. En cas de défocalisation cette tache se déforme et cette déformation est détectée par les signaux des 4 cellules. Un signal d'erreur est obtenu qui agit après amplification sur le moteur de commande du tirage. Suivant le brevet d'addition NI 75 14 433 déjà cité, il est possible d'obtenir également le signal de lecture à partir des signaux fournis par les cellules. La présente invention présente l'avantage par rapport à cet art antérieur, de réaliser le système produisant l'astigmatisme et la réflexion du faisceau réfléchi, par le support par un seul élément optique qui est un prisme. Ceci permet une mise en oeuvre simplifiée par rapport à l'art antérieur. Brièvement c'est un senseur optique d'asservissement d'un objectif de focalisation d'un faisceau optique sur un support mobile, une partie du faisceau réfléchi par ce support retraversant cet objectif L et passant par un élément optique rendant ce faisceau réfléchi astigmate; et que quatre cellules accolées sont placées dans le plan du cercle de moindre diffusion de ce faisceau astigmate, caractérisé par le fait que cet élément optique est un prisme et qu'à partir des signaux fournis par les quatre cellules est obtenu un signal d'erreur pour corriger le tirage de l'objectif. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, illustrée par les figures qui représentent: - figure 1: un schéma optique du senseur suivant l'invention; - figure 2: le schéma de réception et d'asservissement. La figure 1 représente le schéma optique du senseur suivant l'invE n- tion. Une source optique 2 préférentiellement un laser, fournit un faisceau parallèle qui est focalisé au point 51 par un objectif 1I. Le faisceau divergent issu de S1 est incident sur un prisme 1. A, B et C représentent les sommets du triangle de la section principale du prisme 1. Sur la figure 1 on a représenté les points d'incidence sur le prisme Ml, M2 et M3 du rayon axial et des deux rayons extrêmes situés dans le plan de section principale de prisme. Une partie du faisceau se réfléchit sur la face AB, tombe sur l'objectif de focalisation L, qui forme l'image du point 51 en 52- Pour le bon fonctionnement de la lecture, il faut que le point 52 se trouve dans le plan de mémoire P1. Dans ce cas le faisceau réfléchi par le plan mémoire P1 est auto-collimaté repassant par l'objectif L. Une partie auto-collimatée du faisceau est réfléchi par la face AB et peut être utilisée éventuellement pour la lecture. Ce système de lecture de l'information n'est pas représenté, étant connu de l'art antérieur. Sur la figure est marqué le point de focalisation virtuel 52 du faisceau réfléchi par le support. Ce point 52 est le symétrique du point S1 par rapport à la face AB du prisme. Une partie du faisceau réfléchi par le support entre dans le prisme 1 par la face AB, et l'autre partie s'y réfléchit. La partie transmise dans le prisme 1 sort par la face AC. Sur la figure on a représenté trois rayons M 1N, M2N2 et M3N3. Le faisceau sortant par la face AC est astigmate et il est connu qu'un tel faisceau passe sensiblement par deux lignes focales t et s appelées focale tangentielle et sagittale. L'une étant perpendiculaire au plan de section principal et l'autre dans ce plan. A égale distance des deux focales t et s se trouve le plan T appelé plan du cercle de moindre diffusion. C'est dans ce plan T, perpendiculaire au rayon moyen que se trouvent les cellules accolées. Sur la figure 1 on a représenté un plan mémoire P2 déplacé par rapport au point de focalisation S2. Dans ce cas le faisceau réfléchi n'est plus auto- collimaté et la tache lumineuse dans le plan T sera déformée. La figure 2 montre schématiquement le dispositif d'asservissement, analogue à celui décrit dans le brevet français NI 74 01 283 déjà cité. Les cellules carrées 31, 32, 33 et 34 sont accolées pour former un grand carré. La diagonale 12 de ce grand carré est placée dans le plan de section principale du prisme 1. Pour une focalisation parfaite de l'objectif L sur le plan mémoire, la tache lumineuse 8 est un cercle. Pour une défocalisation de l'objectif L, la tache s'allonge 82, suivant la diagonale 12 ou 81 suivant l'autre diagonale 11, suivant que le point 52 se trouve en avant ou en arrière du plan mémoire. Les signaux fournis par les cellules opposées 31 et 32 sont additionnés dans un circuit 35 et les signaux fournis par les cellules 32 et 33 sont additionnées dans un circuit 36. Les signaux de sortie des circuits 35 et 36 sont appliqués à un amplificateur différentiel 37, qui fournit le signal de correction S. La valeur de ce signal S peut être lue sur un appareil de mesure 38. Finalement ce signal S est appliqué au moteur de commande du tirage de l'objectif L. Les flèches de la figure 2 montrent les deux sens du mouvement de l'objectif L suivant le signe de S. L'optimisation du système se fait par exemple, en s'imposant une valeur de la distance d'astigmatisme ts (figure 1). On prend généralement des angles d'incidence de 45 sur la face AB du prisme 1. Connaissant le point de convergence 53 du faisceau réfléchi et la distance E = M1A on peut calculer l'angle Y du prisme ou on se fixe cet angleT et l'on détermine E. Ces calculs sur des faisceaux astigmates à travers des dioptres plans sont décrits dans tous les traités d'optique géométrique. Finalement on a décrit un nouveau senseur pour l'asservissement d'un objectif, pour permettre la lecture d'une mémoire optique et plus particuliè- rement un vidéodisque. REVENDICATIONS 1. Senseur optique d'asservissement d'un objectif de focalisation d'un faisceau optique sur un support mobile (P1), une partie du faisceau réfléchi par ce support retraversant cet objectif L et passant par un élément optique rendant ce faisceau réfléchi astigmate; et que quatre cellules accolées (31, 32, 33, 34) sont placées dans le plan (T) du cercle de moindre diffusion de ce faisceau astigmate, caractérisé par le fait que cet élément optique est un prisme (1) et qu'à partir des signaux fournis par les quatre cellules (31, 32, 33, 34) est obtenu le signal d'erreur (S) pour corriger le tirage de l'objectif (L). 2. Senseur optique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le faisceau fourni par une source optique (2) après focalisation se réfléchit sur une face AB du prisme 1, le faisceau ainsi réfléchi étant focalisé (52) sur le plan mémoire (PQ, qui réfléchit à nouveau le faisceau et qu'une partie de ce faisceau entre dans le prisme (1) par la face AB et sort par une face AC et tombe sur les cellules (31, 32, 33, 34) placées dans le plan (T) du cercle de moindre diffusion. 3. Senseur optique suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la source optique (2) est un laser. 4. Senseur optique suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les quatre cellules (31, 32, 33, 34) ont une forme sensiblement carrée et sont accolées pour former un grand carré, que les signaux fournis par des cellules opposées par la diagonale du grand carré (31, 34) (32, 33) sont additionnées par deux additionneurs (35, 36), que les signaux fournis par ces additionneurs sont appliqués à un amplificateur différentiel (37) fournissant le signal de correction (S) du moteur (39) commandant le tirage de l'objectif (L). 5. Senseur suivant les revendications 1-5, caractérisé par le fait que le support mobile (P1) est un vidéodisque.