Brevet FR2754097A1 — publié le 19980403

La présente invention concerne un dispositif à capteur optique et s'applique plus particulièrement à un dispositif à capteur optique présentant une taille réduite en y incorporant un diviseur de faisceau à couche de phase. Un des problèmes habituel dans un disque d'enregistrement d'information optique, par exemple un disque laser, est concerné par l'apparition d'erreurs de focalisation, et la technique antérieure a introduit un procédé astigmatique pour résoudre le problème. Un objet principal de la présente invention est de créer un dispositif à capteur optique présentant une taille réduite avec une structure plus simple que celle de la technique antérieure. Conformément à la présente invention, il est créé un dispositif à capteur optique permettant de lire des signaux d'information stockés sur un disque optique, ledit dispositif comprenant : une source de lumière permettant de produire un faisceau de lumière comprenant une première et une seconde composantes de polarisation une plaque 1/4k permettant changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers ce dernier ; et un diviseur de faisceau permettant de réfléchir la première composante de polarisation en direction du disque optique à travers la plaque 1/4k et de réfléchir la seconde composante de polarisation dans l'autre direction de manière ainsi que la première composante de polarisation soit utilisée pour lire les signaux d'information du disque optique. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Un mode de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. - la figure 1 représente une vue latérale schématique d'une tête optique de la technique antérieure - la figure 2 représente une vue latérale schématique d'un dispositif à capteur optique utilisant un diviseur de faisceau conforme à la présente invention. A la figure 1, on illustré un dispositif à capteur optique de la technique antérieure utilisant le procédé astigmatique, comme décrit dans une demande de brevet antérieur intitulée "Optical Focusing Device" et qui est incorporé ici par référence. Le dispositif à capteur optique 100 comprend une source de lumière 110, un diviseur de faisceau 120, une lentille objective 130, un disque d'enregistrement d'information optique 140 (ciaprès, appelé disque optique), une lentille cylindrique 150, et un détecteur optique 160. Dans le dispositif 100, un faisceau de lumière 112 émis par une source de lumière 110, par exemple une diode laser, tombe sur le diviseur de faisceau 120 et est partiellement réfléchi par une surface réfléchissante 122 incorporée dans ce dernier. Le faisceau de lumière réfléchi par la surface réfléchissante 122 est focalisé à travers la lentille objective 130 sur une surface d'enregistrement 144 du disque optique 140 en tant que faisceau de lumière focalisé. Le faisceau de lumière focalisé réfléchi par le disque optique 140 est amené à converger par la lentille objective 130 et est partiellement transmis par l'intermédiaire du diviseur de faisceau 120, rendu astigmatique par son passage à travers la lentille cylindrique 150 et tombe ensuite sur une surface de réception de lumière 162 du détecteur optique 160, où la surface de réception de lumière 162 est divisée en quatre cellules photo-électriques carrées (non représentées) disposées pour former un carré. Chacune des cellules photo-électriques produit un signal de sortie sous la forme d'une mesure d'intensité de lumière. Deux signaux de sortie des deux cellules photo-électriques placées en diagonale à l'opposé l'une de l'autre dans la surface carrée de réception de lumière sont envoyés vers un premier additionneur et les signaux de sortie des deux autres cellules photo-électriques sont envoyés vers un second additionneur, respectivement. Les résultats des premier et second additionneurs sont ensuite envoyés vers un amplificateur différentiel (non représenté) qui à son tour produira une erreur de focalisation associée en comparant les deux signaux de sortie des premier et second additionneurs, l'erreur de focalisation étant simplement une différence entre les deux signaux de sortie de la paire d'additionneurs. Du fait qu'elle est astigmatique, la forme de l'image du flux lumineux sur la surface de réception de lumière 162 du détecteur optique 160 change selon la position relative de la surface d'enregistrement 144 du disque optique 140 par rapport à un point de convergence 142 du faisceau de lumière. De manière à détecter le changement de la forme de l'image du flux lumineux, la lentille cylindrique 150 est placée entre le point de convergence 142 et le détecteur optique 160 de telle manière que la forme de l'image du flux lumineux sur la surface de réception de lumière 162 devienne circulaire lorsque le faisceau de lumière est exactement focalisé (erreur de focalisation nulle) sur la surface d'enregistrement 144, et ceci est connu dans la technique comme étant une position "juste focalisée". Si le disque optique 140 est déplacé le long d'un axe optique tiré entre la position juste focalisée et le centre de la lentille objective 130, le signal d'erreur de focalisation devient non nul avec un signe indiquant la direction du déplacement de la surface d'enregistrement 144 du disque optique 140 par rapport à la position "juste focalisée", en détectant ainsi l'erreur de focalisation. Un des inconvénients principal du dispositif 100 à capteur optique décrit ci-dessus est constitué par la grande taille de ce dernier du fait des emplacements de la lentille cylindrique 150 et du détecteur optique 160 qui sont placés sur le côté opposé du disque optique 140 par rapport au diviseur de faisceau 120, en rendant ainsi encombrante la taille de l'ensemble du dispositif à capteur optique 100. A la figure 2, on a représenté une vue latérale schématique d'un dispositif à capteur optique 200 conforme à la présente invention et qui comprend une source de lumière 210, par exemple un laser semiconducteur ou une diode laser, pour produire un faisceau de lumière comprenant une composante de lumière à polarisation P et une composante de lumière à polarisation S chacune de longueur d'onde X1, une plaque 1/4k 230, une lentille objective 240, un détecteur optique 260, une lentille cylindrique 270 et un diviseur de faisceau 220 présentant une base 224 transparente au faisceau de lumière et une couche de phase 223, où le diviseur de faisceau 220 peut être réalisé, par exemple, en déposant sur le dessus de la base 224 la couche de phase 223 munie d'une première et d'une seconde matières, alternativement, où l'indice de réfraction de la première matière pour la composante de lumière à polarisation P est différent de celui de la seconde matière pour la composante de lumière à polarisation S, de sorte que la source de phase 223 produit une différence d'angle de phase entre les composantes à polarisation P et S qui tombent sur cette dernière. La lentille objective 240, la plaque 1/4k 230 et le diviseur de faisceau 220 sont disposés de manière que la plaque 1/4k 230 est placée entre la lentille objective 240 et le diviseur de faisceau 220, et un axe optique reliant un point focal de la lentille objective 240 et le centre de la lentille objective 240 passe par le centre de la plaque 1/4S 230 et rencontre également la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220 selon un angle prédéterminé. La source de lumière 210 est placée à une position telle que la composante à polarisation P du faisceau de lumière qui est amenée à converger du fait de la lentille objective 240 après avoir été tout d'abord réfléchie par la couche de phase 223 et transmise ensuite à travers le plaque 1/4k 230 sera focalisée en un point le long de l'axe optique. Lorsque le faisceau de lumière émanant de la source de lumière 210 tombe sur le diviseur de faisceau 220, la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220 réfléchit les composantes à polarisation P et S dans des directions différentes, respectivement, du fait de la différence d'angle de phase entre les composantes à polarisation P et S tombant sur cette dernière, où le faisceau de lumière est aligné le long d'une première ligne reliant la source de lumière 210 avec un point d'intersection de l'axe optique et de la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220. La couche de phase 223 est conçue de telle manière qu'elle réfléchit la composante de lumière à polarisation P dans la direction de la lentille objective 240 à travers la plaque 1/4k 230, mais qu'elle réfléchit le faisceau de lumière à polarisation S dans une direction différente de manière à réfléchir ainsi la composante de lumière à polarisation S en l'éloignant de la direction de la lentille objective 240, en rendant la composante de lumière à polarisation S inutile pour la lecture de signaux d'information stockés sur un disque optique 250. Ensuite la lentille objective 240 focalise la composante de lumière de polarisation P tombant dessus sur la surface d'enregistrement du disque optique 250. Après quoi, le faisceau de lumière à polarisation P réfléchi sur la surface d'enregistrement du disque optique 250 est tout d'abord amener à converger par la lentille objective 240, il est ensuite transmis à travers la plaque 1/4 230, pour être converti en un faisceau de lumière à polarisation S. Le faisceau de lumière à polarisation S convertie à partir du faisceau de lumière à polarisation P sera réfléchi par la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220 dans une direction différente de la direction vers la source de lumière 210. Le faisceau de lumière à polarisation S ainsi convertie, réfléchi par le diviseur de faisceau 220 est représenté par des lignes en traits interrompus à la figure 2, où le centre du détecteur optique 260 est placé au niveau d'un point de focalisation du faisceau de lumière à polarisation S convertie, réfléchi par la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220. Le faisceau de lumière à polarisation S convertie passe à travers la lentille cylindrique 270, en changeant ainsi la composante de lumière à polarisation S convertie pour donner un faisceau de lumière astigmatique, et en permettant ainsi au détecteur optique 260 de détecter un signal d'erreur de focalisation en utilisant un procédé astigmatique. L'angle entre une seconde ligne et la première ligne est inférieur à 90 degrés, où la seconde ligne est formée en reliant le centre du détecteur optique 260 à un point d'intersection de l'axe optique avec la couche de phase 223. En outre, le détecteur optique 260 est placé entre la source de lumère 210 et la lentille objective 240, en réduisant ainsi l'ensemble de la taille du dispositif à capteur optique 200. Le trajet optique du faisceau de lumière à polarisation S convertie, qui va de la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220 jusqu'au détecteur optique 260, devient égal au trajet optique qui va de la source de luamière 210 à la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220. Le détecteur optique 260 est capable de mesurer l'intensité d'un faisceau de lumière détecté. Le faisceau de lumière astigmatique, c'est-à-dire le faisceau de lumière à polarisation S et qui passe à travers la lentille cylindrique 270 après avoir été réfléchi par la couche de phase 223 du diviseur de faisceau 220, tombe sur le détecteur optique 260, en permettant ainsi au dispositif à capteur optique 200 de reproduire le signal d'information de la surface d'enregistrement du disque optique 250. En comparant avec le dispositif à capteur optique de la technique antérieure indiqué en 100 à la figure 1, le dispositif à capteur optique 200 conforme à l'invention présente une structure plus simple. Ceci est obtenu en y incorporant le diviseur de faisceau 220 présentant une couche de phase 223 formée par recouvrement d'une première et d'une seconde matières alternativement pour réfléchir chacune des composantes de lumière polarisée dans des directions différentes, respectivement, où l'indice de réfraction de la première matière pour la composante de lumière à polarisation P est différent de celui de la seconde matière pour la composante de lumière à polarisation S, en réduisant ainsi la dimension longitudinale du dispositif à capteur optique 200. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif à capteur optique permettant de lire des signaux d'information stockés sur un disque optique, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire un faisceau de lumière comprenant une première et une seconde composante de polarisation une plaque 1/4R pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers celle-ci ; et un moyen optique pour réfléchir la première composante de polarisation en direction du disque optique à travers la plaque 1/4S et réfléchir la seconde composante de polarisation dans une direction différente en l'éloignant de la direction du disque optique de manière ainsi que seule la première composante de polarisation soit utilisée pour lire les signaux d'information du disque optique. 2. Dispositif à capteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour détecter le signal d'information du disque optique. 3. Dispositif à capteur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une lentille objective pour focaliser le faisceau de lumière vers le disque optique, et faire converger le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique sur les moyens de détection par l'intermédiaire des moyens optiques qui sont capables de réfléchir la seconde composante de polarisation du faisceau de lumière incident vers les moyens de détection, et en ce que la première composante de polarisation du faisceau de lumière réfléchi par le disque optique est convertie pour donner la seconde composante de polarisation en passant à travers la plaque 1/4k avant de tomber sur les moyens optiques, en permettant ainsi au dispositif à capteur optique de lire les signaux d'information de la surface d'enregistrement. 4. Dispositif à capteur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens optiques comprennent une base en verre et une couche de phase, et en ce que la couche de phase réfléchit chacune des composantes dans des directions différentes, chacune desdites composantes de polarisation présentant des angles de phase qui différent mutuellement. 5. Dispositif à capteur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de phase est réalisée en recouvrant une surface de cette dernière alternativement avec une première et une seconde matières. 6. Dispositif à capteur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens optiques sont disposés de telle manière qu'ils sont inclinés selon un angle prédéterminé par rapport à un axe optique formé en reliant un point central de la lentille objective et un point focal de la lentille objective. 7. Dispositif à capteur optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens de production d'un faisceau de lumière sont placés au niveau d'une position telle que la première composante de polarisation du faisceau de lumière en provenant soit focalisée par la lentille objective au niveau d'un point le long de l'axe optique après avoir été réfléchi par les moyens optiques, et en ce que le faisceau de lumière est aligné le long d'une première ligne reliant les moyens de production d'un faisceau de lumière avec un point d'intersection de l'axe optique avec la couche de phase des moyens optiques. 8. Dispositif à capteur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de détection sont placés au niveau d'un point de focalisation de la seconde composante de polarisation du faisceau de lumière après avoir été réfléchi par la couche de phase, et en ce que la première composante du faisceau de lumière réfléchi par le disque optique est converti pour donner la seconde composante de polarisation après avoir traversé la plaque 1/4X. 9. Dispositif à capteur optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'angle entre la première et la seconde ligne est inférieur à 90 degrés, et en ce que la seconde ligne est formée en reliant le centre des moyens de détection et un point d'intersection de l'axe optique avec la couche de phase des moyens optiques. 10. Dispositif à capteur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une lentille cylindrique pour produire une aberration astigmatique lorsque le faisceau de lumière passe à travers. 11. Dispositif à capteur optique selon la revendication 10, caractérisé en ce que la plaque 1/4R est placée entre les moyens optiques et la lentille objective. 12. Dispositif à capteur optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la lentille objective est placée entre la plaque 1/4k et le disque optique.