Brevet FR2541029A1 — publié le 19840817

La présente invention concerne un appareil de lecture optique d'informations. Dans un lecteur de disques vidéo optiques ou un lecteur de disques de son de type "compact" ou autres, une piste constituée par des cavités sur une surface d'enregistrement du disque est éclairée avec un point lumineux et les variations de la lumière réfléchie par la piste sont converties en un signal électrique à partir duquel peuvent être obtenues diverses informations comme des informations d'images. Dans cet appareil de lecture optique d'informations, un signal d'asservissement de mise au point et un signal d'asservissement d'alignement ainsi qu'un signal régénéra- tif (portant des informations enregistrées) sont détectés simultanément en utilisant un élément photoélectrique Le signal d'asservissement de mise -au point est utilisé pour faire converger exactement le faisceau d'éclairage sur la surface d'enregistrement du disque tandis que le signal d'asservissement d'alignement est utilisé pour maintenir l'alignement du faisceau avec la piste. Des systèmes actuellement disponibles-pour détecter le signal d'asservissement de mise au point utilisé dans les appareils conventionnels comprennent un système astig- matique, un sytème d'application à prisme en coin, un système d'application à prisme à angle critique et un système à double cercle Le système astigmatique, le système à prisme en coin et le système à prisme à angle critique sont désavantageux en ce qui concerne le prix Gar des éléments optiques tels qu'une lentille cylindrique et un prisme ou autres sont utilisés Le système à double cercle pose une difficulté pour obtenir une commande d'asser- vissement précise car la lumière du signal régénératif tend à interférer avec celle du signal d'asservissement de mise au point quand le faisceau lumineux traverse la piste d'enregistrement du disque En outre, l'appareil de lecture optique d'information conventionnel nécessite d'autres éléments optiques, comme un réseau optique et autre, ces éléments étant coûteux. Un objet de l'invention est donc de proposer un appareil de lecture optique d'informations, capable de détecter le signal d'asservissement avec une précision considérable et dont le prix est peu élevé. Pour répondre à cet objet ainsi que d'autres, l'invention concerne donc un appareil de lecture optique d'information comprenant un dispositif pour éclairer un support-d'enregistrement avec un seul faisceau lumineux, un élément de détection de lumière et un dispositif pour diriger la lumière réfléchie par la surface du support d'enregistrement vers l'élément de détection de lumière. Selon l'invention, l'élément de détection de lumière est constitué par quatre surfaces de détection de lumière produisant chacune un signal électrique de sortie dont l'amplitude est déterminée selon l'intensité de la lumière qu'elle reçoit La première et la seconde des surfaces de détection de lumière sont disposées symétriquement autour d'une ligne faisant un angle de 45 avec une ligne sur l'élément de détection de lumière correspondant à une direction d'alignement sur le support d'enregistrement. La troisième et la quatrième surfaces de détection de lumière entourent la première et la seconde surfaces de détection de lumière De préférence, la première et la seconde surfaces de détection de lumière sont rondes. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un appareil de lecture optique d'informatior selon l'invention, La figure 2 est une vue de dessus d'un élément de détection de lumière utilisé dans l'appareil de lecture optique d'informations de la figure 1, Les figures 3 A à 3 C sont des vues utilisées pour expliquer la manière de détecter un signal d'asservissement de mise au point, Les figures 4 A à 4 C sont des vues de dessus de l'élément de détection de lumière de la figure 2, corres- pondant aux figures 3 A à 3 C respectivement, La figure 5 est un graphe montrant les variations du signal d'asservissement de mise au point en réponse aux variations de la position relative d'un objectif et du disque d'enregistrement dans l'appareil de la figure 1, et La figure 6 est une vue de dessus de l'élément de détection de lumière, servant à expliquer la manière dont est détecté un signal d'asservissement d'alignement. Un mode de réalisation d'un appareil de lecture optique d'information selon l'invention sera donc maintenant décrit en regard de la figure 1. Dans l'appareil de la figure 1, la lumière provenant d'une source lumineuse 1 qui peut être un laser à semi- conducteurs ou similaire, passe par un séparateur de faisceau 2 et une lentille collimatrice 3, puis il converge par un objectif 4 sur la surface du disque d'en- registrement 5 La lumière réfléchie-par la surface du disque 5 revient par l'objectif 4 et la lentille collima- trice 3 et elle est dirigée par le séparateur de faisceau 2 sur la surface d'un élément 6 de détection de lumière. La structure de la surface de l'élément de détection de lumière 6 est représentée sur la figure 2 Comme le montre cette figure l'élément de détection de lumière 6 est formé par deux surfaces intérieures 6 a, 6 b de détection de lumière, avec chacune une forme circulaire Les surfaces 6 a et 6 b sont symétriques autour d'une ligne faisant un angle de 450 avec une ligne C correspondant à la direction d'alignement sur le disque 5 Pour des raisons-qui seront expliquées ci-après, les diamètres des- surfaces 6 a et 6 b sont de préférence à peu près la moitié du diamètre du faisceau en retour lorsqu'il est correctement focalisé sur l'élément de détection de lumière 6 Les surfaces extérieures 6 c et 6 d de détection de lumière entourent les surfaces-intérieures 6 a et Gb Les régions hachurées D de la figure 2 sont des régions non sensibles entre les surfaces de détection de lumière Les surfaces 6 a à 6 d produisent des signaux de sortie respectifs I 1 à I 4 dont les amplitudes sont déterminées par l'intensité de la lumière reçue par les surfaces 6 a à 6 b. Selon l'invention, un signal IF d'asservissement de mise au point peut être exprimé par: IF = I 1 + I 2 3 I 4 t tandis que le signal 'RF d'informations régénérées peut être exprimé par IRF = I 1 + I 2 + 3 + 4 Le IT d'asservissement d'alignement peut être exprimé par la même formule que celle de F. Le fonctionnement de l'appareil représenté sur les figures let 2 sera maintenant expliqué en regard des figures 3 A à 3 C et 4 A à 4 C. Lorsqu'un faisceau en retour reçu par l'élément 6 de détection de lumière est correctement focalisé comme le montrent les figures 3 A à 4 A, le diamètre de ce faisceau en retour sur la surface de l'élément 6 de détection de lumière est double du diamètre de chacune des surfaces 6 a et 6 b Autrement dit, le faisceau en retour forme un point lumineux A sous forme d'un grand cercle autour des surfaces 6 a et 6 b Il apparaît à partir de simples considérations géométriques, que la somme des surfaces extérieures 6 c et 6 d de détection de lumière à l'intérieur du point lumineux A est égale à celle des surfaces 6 a et 6 b Par conséquent, si l'on suppose que les surfaces sensibles 6 a à 6 d ont les mêmes sensibilités, IF = Par contre, comme le montrent les figures 3 D et 4 D, si le faisceau lumineux en retour est focalisé en un point derrière la surface de l'élément de détection de lumière 6, la somme des surfaces 6 a et 6 b éclairée par le point lumineux A est supérieure à la somme des surfaces 6 c et 6 d éclairées par le point lumineux A Par conséquent, le signal IF a une valeur positive Si le faisceau en retour est focalisé en avant de la surface de l'élément de détection de lumière 6 comme le montrent les figures 3 C et 4 C, la surface éclairée de la paire extérieure des surfaces 6 c et 6 d est supérieure à celle des surfaces 6 a et 6 b et par conséquent IF a une valeur négative. La courbe de la figure 5 donne la valeur de IF en fonction de la position de focalisation Les pointillés sur la figure 5 indiquent les parties D hachurées non sensibles de la figure 2. En ce qui concerne le signal d'asservissement d'alignent IT' la figure 6 illustre le cas o l'alignement est correct Plus particulièrement, les régions hachurées D de la figure 6 correspondent aux plus et moins premiers degrés de lumière diffractée, retournée par le support d'enregistrement 5 Dans le cas de l'alignement correct illustré sur la figure 6, les parties éclairées des surfaces 6 a à 6 d sont toutes égales entre elles et par conséquent, IT = O Par contre, quand le point lumineux sur la surface du support d'enregistrement 5 est décalé par rapport à la piste, les régions éclairées des surfaces 6 a à 6 d par la lumière diffractée au premier degré sont toutes différentes les unes des autres et par conséquent T Avec l'appareil de lecture optique d'informations selon l'invention, étant donné que les régions 6 a et 6 b sont formées symétriquement autour d'une ligne qui fait un angle de 450 par rapport à la ligne C correspondant à la direction d'alignement, quand le faisceau lumineux traverse des pistes, l'influence sur le signal d'asservis- sement de mise au point est évitée car ce signal contient les termes I 1 I 3 et I 2 I 4- Comme cela a été décrit ci-dessus, dans l'appareil de lecture optique d'informations selon l'invention, aucun élément optique séparé n'est nécessaire pour produire le signal d'asservissement de mise au point ou le signal d'asservissement d'alignement Autrement dit, le signal d'informations régénérées, le signal d'asservissement de mise au point et le signal d'asservissement d'alignement sont produits en utilisant un seul faisceau Par conséquent, le signal d'asservissement de mise au point n'est pratique- ment pas affecté par la lumière déviée produite quand le faisceau d'illumination traverse des pistes d'enregistre- ment, de sorte que les signaux d'asservissement sont produits avec une haute précision. Il faut remarquer que l'invention n'est pas'limitée au mode particulier de réalisation décrit ci-dessus. En particulier, il n'est pas nécessaire que la surface sensibleà la lumière des éléments 6 de détection de lumière soit divisée en quatre parties Par exemple, trois surfaces peuvent être utilisées, les surfaces 6 c et 6 d étant combinées en une seule En outre, la configuration des surfaces 6 a et 6 b de détection de lumière n'est pas limitée à une forme circulaire et elles peuvent être elliptiques, carrées ou toute autre configuration géomé- -trique voulue, dans la mesure o les surfaces 6 a et 6 b donnent IF = quand le faisceau en retour est divisé également entre elles et lorsqu'il est correctement foca- lisé sur la surface de l'élément 6 de détection de lumière. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de lecture optique d'informations destiné à détecter des informations enregistrées sur un support d'enregistrement sous forme de pistes, et produisant un signal d'asservissement de mise au point d'un signal d'asservissement d'alignement, appareil caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 1) pour produire un seul faisceau lumineux, un dispositif ( 3) pour diriger ledit faisceau lumineux sur ledit support d'enregistrement, et un élément ( 6) de détection de lumière, ledit élément de détection de lumière comprenant une première et une seocnde surfaces ligne sur ledit élément de détection de lumière corres- pondant à une direction d'alignement dudit support d'en- registrement au moins une troisième surface de détection de lumière ( 6 c, 6 d) entourant ladite première et ladite seconde surfaces de détection de lumière, ledit élément de détection de lumière étant disposé dans un trajet d'un faisceau en retour réfléchi par ledit support d'enregis- trement. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une troisième surface ( 6 c,6 d) consiste en une troisième surface de détection de lumière et une quatrième surface de détection de lumière, ladite troisième et ladite quatrième surfaces de détection de lumière étant divisées le long de ladite ligne correspondant à ladite direction d'alignement dudit élément de détection de lumière. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première et ladite seconde surfaces de détection de lumière ( 6 a, 6 b) ont une forme circulaire et ont des surfaces égales. 4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif qui dirige ledit faisceau lumineux sur ledit support d'enregistrement comporte un séparateur de faisceau ( 2), une lentille collimatrice ( 3) et un objectif ( 4), ledit élément de détection de lumière ( 6) étant disposé dans un trajet de retour produit par ledit séparateur de faisceau. Appareil selon la revendication 3, caractérisé- en ce que les diamètres de ladite première et ladite seconde surfaces de détection de lumière ( 6 a, 6 b) sont chacun environ la moitié du diamètre d'un faisceau lumineux en retour focalisé correctement sur ledit élément de détection de lumière.