Brevet FR2744831A1 — publié le 19970814

La présente invention concerne une tête à lecture optique qui est appliquée à un appareil de lecture optique, et de manière plus particulière, une tête à lecture optique qui permet de lire des informations sur des disques optiques ayant des épaisseurs différentes et qui permet d'enregistrer des informations sur ceux-ci. Dans une tête à lecture optique, une lentille d'objectif est située en vis-à- vis d'une surface d'enregistrement d'un disque optique pour focaliser une lumière sur des informations enregistrées sur la surface d'enregistrement du disque ou recevoir une lumière réfléchie par la surface du disque pour lire des informations. Récemment, on a mené des recherches concernant un lecteur optique dans lequel le lecteur peut recevoir des disques ayant différentes épaisseurs en adoptant un ensemble de lentilles comportant à la fois une lentille holographique et une lentille réfringente. Les figures 1 et 2 représentent des états de focalisation d'une tête à lecture optique conventionnelle, d'une lumière venant frapper, par l'intermédiaire d'une lumière diffractée d'ordre zéro et d'une lumière diffractée du premier ordre, un disque mince et un disque épais, respectivement. Une lentille réfringente 2 et une lentille holographique 1 sont agencées en séquence le long d'un trajet optique pour chacun des disques 3a et 3b. La lentille holographique 1 a un motif en réseau 11 pour diffracter la lumière qui passe à travers la lentille holographique 1. Ainsi, alors que la lumière 4 émise par une source lumineuse (non-représentée) passe à travers la lentille holographique 1, la lumière est séparée en lumière diffractée du premier ordre 41 et en lumière d'ordre zéro non- diffractée 40, respectivement. Alors que la lumière diffractée du premier ordre 41 et la lumière d'ordre zéro non-diffractée 40 passent à travers chacune des lentilles d'objectif 2, les lumières 41 et 40 sont focalisées avec des intensités différentes, en formant ainsi un foyer sur le disque mince 3a et sur le disque épais 3b. L'ensemble de lentilles décrit ci-dessus peut enregistrer des informations sur des disques ayant des épaisseurs différentes et lire des informations à partir de ceux- ci en utilisant la lumière d'ordre zéro et la lumière du premier ordre. Cependant, comme la lumière incidente est séparée en lumière d'ordre zéro et en lumière de premier ordre, l'efficacité de l'utilisation de la lumière est abaissée. Ainsi puisque la lumière incidente est divisée en lumière d'ordre zéro et lumière du premier ordre par la lentille holographique 2, la quantité réelle de lumière utilisée pour enregistrer des informations n'est que de %. Aussi, lorsque des informations sont reproduites, les informations sont incluses dans une seule lumière parmi la lumière d'ordre zéro et la lumière de premier ordre. Ainsi, la lumière de premier ordre ou la lumière d'ordre zéro sans information est détectée par un photodétecteur et la lumière détectée peut produire un bruit. Le problème ci-dessus peut être résolu en traitant la lentille holographique de l'ensemble de lentilles. Cependant, ceci nécessite un processus de gravure avec une grande précision d'un fin dessin sur la lentille holographique, ce qui augmente donc le coût de fabrication. C'est un but de la présente invention de fournir une tête à lecture optique dans laquelle les parties de celui-ci peuvent être fabriquées et assemblées facilement, à un faible coût. C'est un autre but de la présente invention de fournir une tête à lecture optique qui a une grande efficacité d'utilisation de lumière et une faible aberration sphérique. Pour aboutir aux buts ci-dessus, on fournit une tête à lecture optique comportant: une source de lumière, une lentille d'objectif située en vis-à-vis d'un disque et ayant une région de passage de lumière divisée en région centrale, région intermédiaire et région périphérique respectivement correspondant à une zone proche de l'axe, une zone intermédiaire par rapport à l'axe et une zone éloignée de l'axe de la lumière incidente, dans lequel les courbures des régions centrale et périphérique sont optimisées pour un disque mince et en ce que la région intermédiaire est optimisée pour un disque épais, un photodétecteur pour détecter une lumière réfléchie par le disque, un séparateur de faisceau, disposé entre la lentille d'objectif et la source de lumière, pour transmettre/réfléchir une lumière partant de la source de lumière en direction de la lentille convergente et pour réfléchir/transmettre la lumière réfléchie par les disques en direction du photodétecteur. Les buts et avantages ci-dessus, de la présente invention, apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode préféré de réalisation de celle-ci, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un objectif habituel ayant une lentille holographique focalisant sur un disque mince, - la figure 2 est une représentation schématique de l'objectif de la figure 1 focalisant sur un disque épais, - la figure 3 est une représentation schématique d'une tête à lecture optique selon la présente invention, - les figures 4 et 5 sont des vues en perspective et avant d'une lentille d'objectif adopté dans la tête à lecture optique selon la présente invention, - la figure 6 est un schéma représentant un trajet optique à travers la lentille d'objectif de la tête à lecture optique selon la présente invention, - la figure 7 est une vue agrandie de la partie A de la figure 6. Dans la tête à lecture optique de la présente invention, afin d'empêcher la création d'une aberration sphérique provenant de la lumière d'une zone intermédiaire lorsque des informations sont reproduites à partir d'un disque épais, la zone intermédiaire étant située entre une zone proche et une zone éloignée, par rapport à l'axe optique central, la courbure de la région intermédiaire correspondant à la zone intermédiaire de la lumière est optimisée par rapport au disque épais. De plus, la zone de réception de lumière d'un photodétecteur est limitée de sorte que la lumière de la zone éloignée de l'axe ne peut pas être atteinte par celui-ci lorsque des informations sont reproduites à partir du disque épais. Ici, la zone proche de l'axe représente une zone située autour de l'axe central de la lentille, ayant une aberration négligeable. La zone éloignée de l'axe représente une zone relativement éloignée de l'axe optique par comparaison à la zone proche de l'axe, et la zone intermédiaire représente une zone située entre la zone proche et la zone éloignée de l'axe. La figure 3 est une représentation schématique d'une tête à lecture optique selon la présente invention. Comme une tête à lecture optique classique, une lentille d'objectif 20, un séparateur de faisceau 60 et une lentille de détection 40 sont agencés en séquence sur un trajet optique s'étendant entre un disque 30 et un photodétecteur 90, et une source de lumière 80 est située dans un autre trajet optique partant du séparateur de faisceau 60. Dans la tête à lecture optique ayant la structure indiquée ci-dessus, conformément à la présente invention, la lentille d'objectif 20 est réalisée comme représentée sur les figures 4 et 5. La lentille d'objectif 20 a une région intermédiaire en forme de tore ou d'anneau A2 sur au moins un côté, ayant un diamètre extérieur qui est plus petit que le diamètre de la zone totale de passage de lumière significative. Aussi, une région centrale Ai et une région périphérique A3 sont situées à l'intérieur et à l'extérieur de la région intermédiaire A2, respectivement. Ici, les courbures des régions centrale et périphérique Ai et A3 sont optimisées pour un disque vidéo numérique mince (DVD), et celle de la région intermédiaire A2 est optimisée pour un disque compact épais (CD). Aussi, en fonction des circonstances, la région intermédiaire A2 peut être séparée en plusieurs sous-régions. De préférence, le photodétecteur 90 est conçu pour ne recevoir que la lumière ayant traversé les régions centrale et intermédiaire Ai et A2 de la lentille d'objectif 20 lorsque des informations sont reproduites à partir du disque épais, la lumière de la zone éloignée de l'axe n'étant pas détectée par le photodétecteur 90. Ainsi, comme représenté sur les figures 6 et 7, lorsque des informations sont reproduites à partir du disque épais 30b, seule la lumière existant à l'intérieur de la partie hachurée est focalisée sur le disque épais 30b. Ici, puisque la lumière de la zone proche de l'axe passe à travers la lentille convergente, ceci crée moins d'aberration sphérique, mêmrne si la courbure de la région centrale A1 correspondant à la zone proche de l'axe est optimisée pour le disque mince 30a. Aussi, lorsqu'on reproduit une information à partir du disque mince 30a, la lumière passe à travers les régions centrale et périphérique A1 et A3 dont la courbure est optimisée pour le disque mince, en formant ainsi un foyer sur une surface comportant des informations du disque mince 30a. Lorsque l'ouverture numérique (NA) des régions correspondant aux zones proche de l'axe et intermédiaire est plus petite que 0,4, un petit foyer peut être formé sur le disque épais, dans lequel le petit foyer est optimisé pour le disque. Conformément à l'expérimentation, il est préférable que la largeur de la région intermédiaire en forme d'anneau soit plus grande que les 50 gm du disque mince pour avoir une caractéristique de reproduction stable. Aussi, les données de la lentille d'objectif pour chaque région qui est optimisée pour un CD (disque épais) et un DVD (disque mince) sont résumées dans les Tableaux 1 et 2. Comme décrit ci-dessus, conformément à la tête à lecture optique de la présente invention, le disque épais (CD) et le disque mince (DVD) peuvent être adoptés de manière compatible et un signal peut être détecté sans prélever de bruit quelle que soit l'épaisseur du disque. Aussi, la lentille d'objectif peut être fabriquée facilement par compression conventionnelle ou moulage par injection, en abaissant ainsi les coûts de fabrication. Tableau 1 Données au niveau de la région intermédiaire de la lentille d'objectif Surface Courbure Epaisseur Indice de Coefficient Incurvée réfraction asphérique K= 0,00000 A=-3,51258E-03 avant 2,40632 2,600000 1,505 B=-6,19938E-04 C=-2,32191E-04 D= 0,00000 K=-24,72000 A= 4,46350E-03 arrière -5,11700 1,563295 1,580 B=-3,69750E-03 C= 8,23880E-04 D=-7,45950E-05 disque oo 1,200000 1,550 Inapplicable Tableau 2: Données au niveau des régions centrale et périphérique Surface Courbure Epaisseur Indice de Coefficient Incurvée réfraction asphérique K=-0,872110 A= 4,79500E-03 avant 2,09200 2,600000 1,505 B= 6,25260E-05 C= 1,24380E-05 D=-1,76880E-04 K=-24,72000 IC: Oui CUF=0,000000 arrière -5,11700 1,563295 A= 4,46350E-03 B=-3,69750E-03 C= 8,23880E-04 D=-7,45950E-05 |disque TO0,600000 1,550 Inapplicable REVENDICATIONS 1. Tête à lecture optique, caractérisée en ce qu'elle comporte: une source de lumière (80), une lentille d'objectif (20) située en vis-à-vis d'un disque (30) et ayant une région de passage de lumière divisée en région centrale (A1), région intermédiaire (A2) et région périphérique (A3) correspondant respectivement à une zone proche de l'axe, une zone intermédiaire par rapport à l'axe et une zone éloignée de l'axe de la lumière incidente, dans laquelle les courbures des régions centrale et périphérique sont optimisées pour un disque mince (30a) et celle de la région intermédiaire est optimisée pour un disque épais (30b), un photodétecteur (90) pour détecter la lumière réfléchie par le disque, un séparateur de faisceau (60) disposé entre ladite lentille d'objectif et ladite source de lumière, pour transmettre/réfléchir la lumière provenant de ladite source de lumière en direction de ladite lentille d'objectif et pour réfléchir/transmettre la lumière réfléchie par les disques en direction dudit photodétecteur. 2. Tête à lecture optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit photodétecteur (90) reçoit de la lumière uniquement dans les zones proche de l'axe et intermédiaire par rapport à l'axe pour reproduire des informations provenant du disque épais (30b). 3. Tête à lecture optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la région intermédiaire (A2) de ladite lentille d'objectif est en forme d'anneau. 4. Tête à lecture optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la région intermédiaire (A2) est formée dans au moins un côté de ladite lentille d'objectif.