Brevet FR2657190A1 — publié le 19910719

A / 2657190 DISPOSITIF DE LECTURE DE SEGMENTS OBLONGS D'UN SUPPORT EN DEFILEMENT La présente invention se rapporte à un dispositif de lecture de segments oblongs d'un support en défilement. Actuellement, la lecture de bandes magnétiques est réalisée par des têtes de lecture soit du type magnétique, soit du type magnéto-optique Les têtes magnétiques ne conviennent généralement que pour la lecture de bandes magnétiques à grande vitesse de défilement, alors que les têtes du type magnéto-optique conviennent pour de faibles vitesses de défilement de ces bandes magnétiques. On sait capter les informations fournies par le transducteur (en général un grenat) d'une telle tête magnéto-optique en envoyant un rayon lumineux sur ce transducteur et en analysant à l'aide d'un capteur photoélectrique le rayon réfléchi La partie optique d'un tel système capteur est encombrante et ne convient pas pour des têtes multipistes dont la zone à lire a une forme oblongue. La présente invention a pour objet un dispositif de lecture de segments oblongs d'un support en défilement, dispositif qui soit le plus compact possible et présente le moins possible d'aberrations optiques et une grande résolution (environ 1 pm dans le sens de la largeur du segment oblong). Le dispositif de lecture conforme à l'invention comporte une source lumineuse polarisée focalisée de façon à illuminer la zone oblongue à lire, un dispositif d'imagerie catoptique à miroirs sphériques concave et convexe concentriques, et un dispositif détecteur dont la forme et les dimensions de la surface utile sont sensiblement les mêmes que celles du segment à lire. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est un schéma du dispositif d'imagerie catoptique utilisé par l'invention, et la figure 2 est un schéma d'un mode de réalisation du dispositif de lecture conforme à l'invention. L'invention est décrite cidessous en référence à la lecture de pistes d'une bande magnétique multipiste, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à une telle application et peut être mise en oeuvre pour la lecture dynamique d'informations enregistrées sur divers supports en déplacement relatif par rapport au dispositif de lecture, par exemple pour la lecture de films cinéma dans un système de télécinéma (transformation en signaux vidéo), ou pour la lecture de codes divers (codes optiques tels que les codes à barres ou les codes à points de programmes ou d'instructions pour ordinateurs) imprimés sur des bandes opaques ou transparentes, etc. On a représenté en figure I le schéma simplifié du dispositif catoptique d'imagerie 1 utilisé dans le dispositif de lecture de l'invention Le dispositif I comporte essentiellement deux miroirs sphériques concentriques 2 et 3 Le miroir 2 est concave et le miroir 3 est convexe et de plus petit diamètre d'ouverture que le miroir 2 Le rayon R 2 du miroir 3 est, de préférence, égal à la moitié du rayon Ri du miroir 2 Les miroirs 2 et 3 sont disposés de façon que leur centre commun C soit aligné avec les sommets respectifs Ci, C 2 de leurs surfaces spéculaires et situés sur ces surfaces La droite 4 passant par C,C 1,C 2 est ainsi l'axe optique commun des miroirs 2,3 Dans un mode de réalisation de l'invention, Rl est d'environ 20 mm. L'objet ou surface à imager par le dispositif 1 est placé en un point A décalé par rapport à l'axe 4 de façon qu'un rayon lumineux 5 issu de A et parallèle à l'axe 4 ne soit pas occulté par le miroir 2 et puisse être réfléchi par le miroir 2. Ce décalage est, dans le présent exemple (Rl = 20 mm environ, diamètre du miroir 20 mm = et diamètre du miroir 3 = 8 mm), d'environ 6 à 7 mm. Après réflexion en 2 A sur le miroir du rayon 5, le rayon réfléchi 6 arrive au centre C 2 du miroir 3 Le rayon réfléchi 7 issu de C 2 se réfléchit en 2 B, sur le miroir 2 et donne un rayon émergent 8 symétrique du rayon 5 par rapport à l'axe 4. On dispose le capteur photoélectrique en A' symétrique de A par rapport à l'axe 4. Si la relation précitée R 1 = 2 R 2 est respectée, le dispositif d'imagerie 1 est stigmatique Son grandissement est égal à -1 quelle que soit la distance de A au miroir 2, et sa résolution est limitée par le diamètre du miroir 3 faisant office de diaphragme. On a représenté en figure 2 un mode de réalisation d'un dispositif 9 de lecture de bande magnétique 10, incorporant le dispositif d'imagerie 1 Ce dispositif 9 est placé contre un transducteur magnéto-optique 11 ou à proximité de ce dernier. Le transducteur 11 est de tout type approprié (utilisant en particulier l'effet Faraday et/ou l'effet Kerr) L'angle d'incidence des rayons envoyés sur le transducteur 11 peut être fonction de l'effet magnéto- optique mis en oeuvre Dans l'exemple représenté en figure 2, le dispositif de lecture 9 est placé dans un boîtier 12 ayant, en coupe axiale, la forme d'un "L", mais il est bien entendu que sa forme peut être quelconque A l'intérieur du boîtier 12, près de l'une de ses extrémités, on dispose, dans l'axe d'une branche du "L", une source lumineuse 13 Cette source 13 est par exemple une diode laser polarisée La longueur d'onde de son rayonnement est par exemple d'environ 750 à 800 nm Le rayonnement issu de la source 13 est dirigé, selon l'axe de la branche du "L" dans laquelle est disposée cette source, vers une fenêtre 14 formée ou rapportée sur la paroi du boîtier 12 en vis-à-vis de la source 13. La fenêtre 14 est, bien entendu, en matériau transparent à la longueur d'onde utilisée, et le transducteur magnéto-optique 11 est à proximité de cette fenêtre. Le rayonnement issu de la source 13 traverse respectivement une lentille sphérique 15 de collimation, le cas échéant (si la source 13 n'est pas polarisée) un polariseur 16, une lentille cylindrique 17 de focalisation, un cube séparateur 18 (ou une lame à faces parallèles disposée à 45 ), et une micro-lentille cylindrique 19 fixée sur la fenêtre 14 Toutefois cette micro-lentille n'est pas nécessaire dans tous les cas d'utilisation Selon un mode de réalisation, la micro-lentille 19 est réalisée à partir d'un tronçon de fibre optique, d'une longueur de 10 à 20 mm environ, fendu selon un plan passant par son axe Le rayon de la fibre optique utilisée est, de préférence, inférieur à 20 pum environ. Le dispositif 9 et le transducteur 11 sont disposés de façon que les rayons réfléchis par ce transducteur passent par la micro-lentille 19 et soient dirigés par le séparateur 18 vers le miroir 2 Sur le trajet des rayons, entre le séparateur 18 et le miroir 2, on dispose une lentille cylindrique 20 de correction d'astigmatisme Les rayons issus du miroir 2 après réflexion sur le miroir 3 sont recueillis par un analyseur 21 et un détecteur 22 qui est réalisé par exemple à l'aide d'une barrette CCD Le détecteur 22 est disposé de telle façon que la distance entre sa surface sensible et le point 2 B du miroir 2 soit égale à la distance entre la surface de réflexion du transducteur 11 et le point 2 A du miroir 2 Bien entendu, les trajets entre, d'une part, la source 13 et la lentille 19, et d'autre part le miroir 2 et le détecteur 22, peuvent ne pas être rectilignes, et on peut disposer sur ces trajets des miroirs, afin de réduire encore l'encombrement du dispositif de lecture. Le positionnement et le rayon de courbure de la micro-lentille 19 sont déterminés pour augmenter la résolution selon la direction perpendiculaire à la longueur de la lentille. Son axe longitudinal est parallèle à l'axe de la zone oblongue à lire Cette lentille 19 crée de l'astigmatisme puisque l'image virtuelle qu'elle produit est plus éloignée selon sa largeur que selon sa longueur La correction d'astigmatisme est réalisée par la lentille cylindrique 20, qui peut être de faible puissance (focale d'environ 300 mm par exemple) Si cette lentille 20 est divergente, sa direction efficace est la même que celle de la micro-lentille 19 Si elle est convergente, sa direction efficace est perpendiculaire à celle de la micro-lentille. Si l'on néglige l'influence du désaxage des rayons 5 et 8 (figure 1), on peut démontrer que le dispositif d'imagerie 1 est dépourvu d'aberrations La condition de stigmatisme étant réalisée, l'aberration sphérique est nulle et le système ne présente pas d'astigmatisme En toute rigueur, les faibles aberrations affectant ce dispositif d'imagerie sont dues au désaxage précité, qui crée de l'astigmatisme. Un calcul par spot diagramme du dispositif de lecture décrit ci-dessus montre que l'on peut imager une ligne de 10 mm avec une distorsion de 0,1 % et une courbure de champ inférieure à 300 pim Le rayon Rl du miroir 2 peut alors être de mm environ Le calcul par spot diagramme montre également qu'un excentrement du miroir 3 par rapport au miroir 2 de l'ordre de 300 pim engendre une distorsion de 0, 2 % sur un champ de 10 mm Un écart de positionnement sur l'axe optique 4 du miroir 3 de 500 p Mn engendre une distorsion de l'image de l'ordre de 0,2 % Ces calculs montrent que la tolérance de positionnement des miroirs est compatible avec des tolérances mécaniques pouvant être tenues. Pour l'application précitée à la lecture de bandes magnétiques multipistes à l'aide d'un transducteur magnéto-optique, l'objet ou zone à imager peut être considéré comme un réseau déphasant La polarisation du faisceau réfléchi par cet objet tourne d'un angle de cp selon la magnétisation de la bande Le dispositif décrit ci-dessus permet de visualiser cette variation de polarisation La diode laser, constituant dans le présent exemple, la source 13, est orientée de façon que le petit axe du faisceau qu'elle produit soit orienté parallèlement à la grande direction de la micro-lentille 19. Dans le cas o la source n'est pas polarisée, et que l'on utilise donc le polariseur 16, ce polariseur permet d'éviter les fluctuations éventuelles de la polarisation de cette source La polarisation du faisceau arrivant sur la micro-lentille 19 est perpendiculaire à son axe longitudinal L'analyseur 21 est orienté à 45 par exemple par rapport à la direction des rayons et permet de détecter la modulation due aux variations de magnétisation de la bande lue On peut remplacer le dispositif analyseur 21 par un polariseur orienté à 450 et un cube séparateur de polarisation. REVENDICATIONS 1 Dispositif de lecture de segments oblongs d'un support en défilement, caractérisé par le fait qu'il comporte une source lumineuse polarisée ( 13), focalisée ( 17) de façon à illuminer la zone oblongue à lire, un dispositif d'imagerie catoptique ( 1) à miroirs sphériques concave ( 2) et convexe ( 3) concentriques, et un dispositif détecteur ( 22) dont la forme et les dimensions de la surface utile sont sensiblement les mêmes que celles du segment à lire. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'imagerie a un grandissement de -1 et que le rapport des rayons du miroir convexe et du miroir concave est 1/2. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'illumination de la zone oblongue est obtenue à l'aide d'une lentille cylindrique ( 17). 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte à la sortie du faisceau d'illumination une micro-lentille cylindrique ( 19). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte sur le trajet du faisceau réfléchi par l'objet illuminé une lentille ( 20) de correction d'astigmatisme. 6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'objet à imager est la surface réfléchissante d'un transducteur magnéto-optique de tête de lecture de bande magnétique multipiste. 7 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'objet à imager est la surface d'un film utilisé dans un système de télécinéma.