Brevet FR2661542A1 — publié le 19911031

La présente invention est relative à un appareil a disque optique destiné à lire optiquement des données sur un disque d'un milieu d'enregistrement, et plus particulière- ment à une tête optique comprenant un système optique comportant une source lumineuse et un photodétecteur pour détecter de la lumière réfléchie par le disque. Les Figs 7 à 9 des dessins ci-annexés représentent la structure d'une tête optique classique La Fig 7 est une vue schématique montrant la structure de la tête optique mise en oeuvre dans l'appareil à disque optique représenté par la Fig 7; la Fig 8 est une vue de côté avec coupe d'un moyen d'émission de faisceau lumineux utilisé dans la tête optique; et la Fig 9 est un schéma d'ensemble montrant des composants optiques du moyen d'émission de faisceau. Sur les dessins, le repère numérique 1 désigne un disque formant milieu d'enregistrement, le repère numérique 2 un moteur de disque, le repère numérique 3 une embase optique, le repère numérique 4 un ensemble d'entraînement de lentille d'objectif, le repère numérique 5 une lentille d'objectif, le repère numérique 6 un miroir de réflexion disposé solidairement à l'ensemble d'entraînement 4 et servant a guider un faisceau lumineux 9 émis par un moyen d'émission de faisceau lumineux 50 comme décrit plus loin Un moyen de concentration 40 est constitué de l'ensemble d'entraînement de lentille d'objectif 4, de la lentille d'objectif 5 et du -2- miroir de réflexion 6 Le repère numérique 7 désigne une embase servant à supporter le moteur de disque 2 et l'embase optique 3, etc; le repère numérique 9 désigne un faisceau lumineux émis par le moyen d'émission de faisceau lumineux 50 comme décrit plus loin, le repère numérique 9 a un axe optique représentant le centre du faisceau lumineux 9, le repère numérique 10 un microspot de faisceau concentré par la lentille d'objectif 5 sur une surface d'enregistrement de données du disque 1, le repère numérique 11 un laser à semi- conducteur, le repère numérique 12 une lentille collimatrice transformant le faisceau lumineux émis par le laser à semiconducteur 11 en un faisceau parallèle, et le repère numérique 13 un demi-prisme Le moyen d'émission de faisceau lumineux 50 est constitué du laser à semiconducteur 11, de la lentille collimatrice 12 et du demi-prisme 13 D'une fa- çon similaire, le repère numérique 14 désigne une embase de support de laser à semiconducteur, le repère numérique 15 un couvercle, le repère numérique 16 un séparateur de faisceaux polarisant, le repère numérique 17 un prisme de Foucault; les repères numériques 18 et 19 des lentilles de champ, le repère numérique 20 un détecteur de lumière séparée pour la détection des erreurs de suivi de piste, les repères numériques 21 a et 21 b un détecteur de lumière séparée pour la détection des erreurs de focalisation, et le repère numérique 24 une lame demi-onde. On va décrire ci-après le principe de fonctionnement de la tête classique Comme représenté par la Fig 8, de la lumière émise par le laser à semiconducteur 11 est convertie en un faisceau parallèle par la lentille collimatrice 12, et le faisceau parallèle traverse ensuite le demi-prisme 13 et est émis par le moyen d'émission de faisceau lumineux 50 en formant le faisceau lumineux 9 De plus, comme visible sur la Fig 7, l'ensemble d'entraînement de lentille d'objectif 4 est monté mobile en translation dans une direction radiale (flèche B) du disque 1 au moyen d'un palier à glissement ou analogue (non représenté) et est entraîné dans la direction radiale (direction B) par un moteur linéaire (non représen- -3- té), etc Le faisceau lumineux 9 émis est dirigé vers la lentille d'objectif 5 au moyen du miroir de réflexion 6 monté à l'une des extrémités de l'ensemble d'entraînement de lentille d'objectif 4 et est ensuite focalisé en un micro- spot de faisceau 10 d'environ 1 à 2 micromètres de diamètre sur la surface d'enregistrement de données du disque 1. L'ensemble d'entraînement de lentille d'objectif 4, qui ne sera pas plus amplement décrit ici, corrige les erreurs de focalisation et erreurs de suivi de piste par rapport à la surface d'enregistrement de données du disque 1 en déplaçant la lentille d'objectif 5 dans le sens de l'axe optique et dans le sens radial (flèche B) orthogonalement à la surface du disque 1. Le faisceau lumineux réfléchi par la surface du disque 1 est re-réfléchi par le demi-prisme 13 après avoir traversé la lentille d'objectif 5 et le miroir de réflexion 6 comme illustré par la Fig 9, et il est séparé dans deux direc- tions au moyen du séparateur de faisceaux polarisant 16. Celui 22 des deux faisceaux lumineux séparés qui est trans- mis à travers le séparateur polarisant 16 est focalisé sur le photodétecteur 20 par la lentille de champ 19 Le photo- détecteur 20 transforme le faisceau lumineux incident en des signaux électriques, et une erreur de suivi de piste est détectée à partir d'une sortie différentielle des signaux. D'autre part, le faisceau lumineux réfléchi par le séparateur de faisceaux polarisant 16 subit une nouvelle séparation au moyen du prisme de Foucault 17 en un faisceau lumineux 23 a et un faisceau lumineux 23 b, qui sont eux aussi concentrés par la lentille de champ 18 pour tomber sur les photodétecteurs 21 a et 21 b qui sont utilisés pour détecter les erreurs de focalisation et sont disposés au point de formation d'image L'erreur de focalisation est détectée à partir de chaque sortie différentielle L'ensemble d'entrai- nement de lentille d'objectif 4 précédemment décrit déplace la lentille d'objectif 5 dans la direction de l'axe optique et dans la direction radiale en réponse à la grandeur des erreurs de suivi de piste et de focalisation de manière à -4- corriger l'erreur de suivi de piste et l'erreur de focali- sation Ici, une donnée peut être obtenue à partir du disque 1 par addition de signaux délivrés par le photodétecteur 20 et par les photodétecteurs 21 a et 21 b. Dans cette tête optique classique, la hauteur de l'ap- pareil à disques optiques dépend de la hauteur H (Fig 7) de la tête optique Plus précisément, la hauteur H de la tête optique est la somme de la différence de hauteur hi entre la surface du disque 1 et le centre du miroir de réflexion 6, ou entre la face supérieure du disque 1 et le centre de l'axe optique du faisceau lumineux 9 émis par le moyen d'émission de faisceau lumineux 50, de la différence de hauteur h 2 entre le centre de l'axe optique 9 a du faisceau lumineux 9 et le centre de la hauteur de pièces optiques telles que la lentille collimatrice 12 ou que l'épaisseur du bas de l'embase optique 3 ou similaire, et de la hauteur h 3 de l'épaisseur de l'embase 7. Dans les appareils à tête optique classique présentant la structure que l'on vient de décrire, il est nécessaire de ménager de la place pour disposer une monture porte-objectif non représentée ou un circuit de commande sur la hauteur hi comprise entre la face supérieure du disque et le centre du miroir de réflexion 6 lors de la conception du dispositif d'entraînement de lentille d'objectif 4, ce qui imposait une limite pour la réduction des dimensions de l'appareil En outre, la hauteur h 2 est avant tout déterminée par la dimension des pièces utilisées dans le moyen d'émission de faisceau lumineux 50, et il était de ce fait difficile de réduire la hauteur h 2 De plus, la réduction de la hauteur h 3 de l'embase se heurte elle aussi à une limite si l'on veut conserver une résistance mécanique suffisante. La présente invention vise à surmonter les inconvénients ci-dessus exposés de l'art antérieur, et elle a pour but de fournir un appareil à disques optiques compact dans lequel la hauteur de la tête optique peut être réduite. A cet effet, selon l'un des aspects de la présente invention, il est fourni une tête optique comprenant: un moyen d'émission de faisceau lumineux propre à émettre un faisceau lumineux le long d'un premier trajet optique; un moyen de concentration propre à concentrer de la lumière sur un milieu d'enregistrement; et un convertisseur d'axe opti- que propre à convertir l'axe optique du faisceau lumineux en transformant le premier axe optique en un deuxième axe optique parallèle au premier axe optique et espacé de celui- ci d'une hauteur donnée, ledit moyen convertisseur d'axe optique étant placé entre le moyen d'émission de faisceau lumineux et le moyen de concentration. En tant que moyen convertisseur d'axe optique, il est fait appel à un prisme présentant deux faces réfléchissantes parallèles et espacées l'une de l'autre d'une distance donnée Le faisceau lumineux émis par le moyen d'émission de faisceau lumineux est réfléchi par les deux faces réfléchis- santes, et le premier axe optique du faisceau se trouve transformé en le deuxième axe optique. Par conséquent, le deuxième axe optique est de préférence décalé du côté de l'embase par rapport au premier axe optique, et la hauteur H de la tête optique est réduite tandis que la hauteur hl de la Fig 7 est diminuée. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront plus amplement de la description détaillée donnée ci- après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig 1 est une vue de côté montrant une tête optique conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; la Fig 2 est une vue explicative illustrant un conver- tisseur optique; la Fig 3 est un schéma général montrant des composants optiques d'un moyen d'émission de faisceau lumineux; les Figs 4 A à 4 C sont des schémas de principe illustrant la relation entre un déplacement d'un prisme convertisseur d'axe optique et le déplacement de l'axe optique; la Fig 5 est une vue de côté montrant un deuxième mode de réalisation de la présente invention; -6- la Fig 6 est une vue explicative montrant la conversion d'axe optique réalisée dans le mode de réalisation de la Fig 5; la Fig 7 est une vue de côté montrant une tête optique classique; la Fig 8 est une vue de côté avec coupe montrant le moyen d'émission de faisceau lumineux de la tête optique classique; et la Fig 9 est un schéma d'ensemble montrant des compo- sants optiques du moyen d'émission de faisceau lumineux. En référence aux dessins ci-annexés, on va décrire ci- après une tête optique conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention. La Fig 1 est une vue montrant la structure de la tête optique d'un appareil à disques optiques conforme à l'un des modes de réalisation de la présente invention; la Fig 2 est une vue de côté avec coupe montrant un moyen d'émission de faisceau lumineux; la Fig 3 est un schéma général montrant des composants optiques d'un moyen d'émission de faisceau lumineux; et les Figs 4 A à 4 C sont des schémas de principe montrant la déviation du trajet de la lumière sous l'effet du dépla- cement d'un prisme convertisseur d'axe optique. Sur les dessins, le repère numérique 1 désigne un disque formant milieu d'enregistrement, le repère numérique 2 un moteur d'entraînement de disque, le repère numérique 3 une embase optique, le repère numérique 4 un dispositif d'en- traînement de lentille d'objectif, le repère numérique 5 une lentille d'objectif, le repère numérique 6 un miroir de réflexion monté sur une pièce du dispositif d'entraînement de lentille d'objectif 4 et servant à guider un deuxième faisceau lumineux 30, dont l'axe optique est converti par un prisme convertisseur d'axe optique 8 comme on le verra plus loin, vers la lentille d'objectif 5; et un moyen de concentration 40 est constitué par l'ensemble du dispositif d'entraînement de lentille d'objectif 4, de la lentille d'objectif 5 et du miroir de réflexion 6. 7- En outre, le repère numérique 7 désigne une embase pour l'assemblage du moteur de disque 2 et de l'embase optique 3, ou analogue, le repère numérique 8 un prisme convertisseur d'axe optique servant à transformer un axe optique en un autre axe optique, le repère numérique 9 un premier faisceau lumineux émis par un moyen d'émission de faisceau lumineux qui sera décrit plus loin, le repère numérique 9 a un premier axe optique représentant le centre du premier faisceau lumineux 9, le repère numérique 10 un microspot de faisceau concentré sur une surface d'enregistrement de données du disque 1 à travers la lentille d'objectif 5, le repère numérique 11 un laser à semiconducteur, le repère numérique 12 une lentille collimatrice servant à convertir la lumière rayonnée par le laser à semiconducteur 11 en un faisceau à rayons parallèles, et le repère numérique 13 un demi-prisme. Un moyen d'émission de faisceau lumineux 50 est constitué du laser à semiconducteur 11, de la lentille collimatrice 12 et du demi-prisme 13. D'autre part, le repère numérique 14 désigne une embase de fixation du laser à semiconducteur, le repère numérique un couvercle, le repère numérique 16 un séparateur de faisceaux polarisant, le repère numérique 17 un prisme de Foucault, les repères numériques 18 et 19 des lentilles de champ, le repère numérique 20 un détecteur de lumière séparée pour la détection des erreurs de suivi de piste, et le repère numérique 24 une lame demi-onde. En outre, le repère numérique 30 désigne un deuxième faisceau lumineux obtenu par conversion du premier faisceau lumineux par le prisme convertisseur d'axe optique 8, et le repère numérique 30 a désigne un deuxième axe optique repré- sentant le centre du deuxième faisceau lumineux. On va à présent expliquer le fonctionnement de principe du premier mode de réalisation de la tête optique selon la présente invention. Comme visible sur les Figs 1 à 3, de la lumière émise par le laser à semiconducteur 11 est transformée en un faisceau de rayons parallèles par la lentille collimatrice -8 - 12, pour former ainsi un premier faisceau lumineux 9 qui sera émis par le moyen d'émission de faisceau lumineux 50 après avoir traversé le demi-prisme 13 Ce premier faisceau lumineux est appliqué au prisme convertisseur d'axe optique 8, qui comporte deux faces réfléchissantes mutuellement parallèles Le premier faisceau lumineux se trouve alors converti en un deuxième faisceau lumineux 30 ayant pour axe optique le deuxième axe optique 30 a, qui présente une hau- teur nouvelle h 4 par rapport au premier axe optique 9 a. Le prisme convertisseur d'axe optique 8 est disposé de telle manière que la hauteur nouvelle h 4 est créée normale- ment à la surface du milieu d'enregistrement 1 et vers le bas de ce dernier, c'est-à-dire du côté de la base 3 De ce fait, dans ce premier mode de réalisation de la tête optique selon l'invention, la hauteur H de la tête optique est réduite de la hauteur nouvelle h 4 comparativement à la hauteur de la tête optique classique De plus, la hauteur h 4 de l'axe optique obtenu par la présente invention peut être librement modifiée au moyen du prisme convertisseur d'axe optique 8 Le deuxième faisceau lumineux 30 dont l'axe opti- que a été converti est ensuite envoyé à la lentille d'objec- tif 5 par le miroir de réflexion 6 monté sur une pièce du dispositif d'entraînement de lentille d'objectif 4 puis focalisé en un spot de faisceau d'environ 1 à 2 micrométres de diamètre sur la surface d'enregistrement de données du disque 1 Les Figs 4 A et 4 B montrent le déplacement imprimé au trajet optique de la lumière émergente par rapport à l'axe optique de la lumière tombant sur le prisme Comme visible sur les Figs 4 A et 4 B, dans le cas de déplacements dans une direction parallèle tels que des déplacements vers le haut et vers le bas (direction C), vers la droite et vers la gauche (direction D) du prisme convertisseur d'axe optique 8 et dans une direction perpendiculaire au plan du dessin, aucun déplacement de l'axe optique ne s'ensuit Par contre, un déplacement angulaire (flèche E) provoque de légers déplacements de l'axe optique D'une façon générale, la grandeur a du déplacement est déterminé par l'angle de rotation Ae et par l'indice de réfraction n Si l'on utilise pour le prisme une matière optique ordinaire ayant un indice de réfraction N d'environ 1,5 et s'il se produit un déplacement angulaire jse de 10 mrad, l'axe optique subit un léger déplacement de l'ordre de 30 micromètres De plus, ce déplacement est un déplacement parallèle Un tel déplace- ment est susceptible d'affecter la distribution d'intensité du spot lumineux sur le détecteur de lumière séparée 20 servant à détecter les erreurs de suivi de piste (Fig 3), mais la grandeur d'un tel déplacement peut être considérée comme suffisamment faible pour être négligeable devant la quantité de dégradation due aux écarts thermiques et à la détérioration par le vieillissement La raison en est que l'utilisation du prisme convertisseur d'axe optique 8 provoque un simple déplacement du faisceau parallèlement à lui-même. Ainsi, selon la présente invention, comme le prisme convertisseur d'axe optique transforme le premier axe optique en un deuxième axe optique décalé d'une distance donnée parallèlement au premier axe optique, il devient possible de modifier librement la position de l'axe optique du faisceau lumineux émis par le moyen d'émission de faisceau lumineux De plus, il devient possible de réduire notablement la taille de la tête optique. Dans ce premier mode de réalisation de la présente invention, le prisme convertisseur d'axe optique 8 a été disposé du côté du moyen d'émission de faisceau lumineux 50. En variante, le prisme convertisseur d'axe optique 8 peut être disposé du côté du moyen de concentration 40 qui est mobile par rapport au moyen d'émission de faisceau lumineux comme visible sur les Figs 5 et 6, en permettant d'obtenir le même résultat. Sur les Figs 5 et 6, le repère numérique 8 désigne un prisme convertisseur d'axe optique fixé à l'avant du miroir de réflexion qui constitue un moyen de concentration de lumière 40, le le repère numérique 9 un premier faisceau lumineux émis par un moyen d'émission de faisceau lumineux - , le repère numérique 9 a un premier axe optique représen- tant le centre du premier faisceau lumineux 9, le repère numérique 30 un deuxième faisceau lumineux qui est obtenu par transformation de l'axe optique du premier faisceau lumineux 9, le repère numérique 30 a un deuxième axe optique représentant le centre du deuxième faisceau lumineux 30, et le symbole h 4 désigne la différence de niveau entre le premier axe optique 9 a et le deuxième axe optique 30 a. En outre, on se rendra compte aisément qu'un résultat analogue peut être obtenu même si le moyen de concentration de lumière 40 et le moyen d'émission de faisceau lumineux sont rassemblés dans un seul bloc. Il va de soi que les dispositions décrites et représen- tées n'ont été données qu'à titre illustratif, et que diver- ses modifications et variantes peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications ci-annexées il - REVENDICATIONS 1 Une tête optique pour l'émission d'un faisceau lumineux rayonné par une source lumineuse ( 11) sur un milieu d'enregistrement ( 1), ladite tete optique comprenant: (a) un moyen d'émission de faisceau lumineux ( 50) propre à émettre un faisceau lumineux le long d'un premier axe optique ( 9 a); (b) un moyen de conversion d'axe optique ( 8) propre à transformer l'axe optique du faisceau lumineux émis par ledit moyen d'émission de faisceau lumineux en un deuxième axe optique parallèle audit premier axe optique et décalé de celui-ci d'une distance donnée; et (c) un moyen de concentration de lumière ( 40) propre à concentrer un faisceau lumineux émis par ledit moyen de conversion d'axe optique sur ledit milieu d'enregistrement. 2 Une tête optique selon la revendication 1, dans laquelle ledit moyen de conversion d'axe optique comprend un prisme 18) présentant deux faces réfléchissantes mutuel- lement parallèles et espacées d'une distance donnée qui transforme ledit premier axe optique ( 9 a) en ledit deuxième axe optique ( 30 a) par réflexion du faisceau lumineux émis par ledit moyen d'émission de faisceau lumineux ( 50) au moyen desdites deux faces réfléchissantes.