Brevet FR2754096A1 — 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 intégré. 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 à introduit un procédé astigmatique pour résoudre le problème. Un objet principal de la présente invention est ainsi de créer un dispositif à capteur optique présentant une taille réduite avec une structure plus simple que celle de la technique antérieure. Conformément à un aspect de la présente invention, il est créé un dispositif à capteur optique permettant de lire des signaux d'information stockés sur un disque optique présentant une surface d'enregistrement, ledit dispositif comprenant : une source de lumière pour produire un faisceau de lumière comprenant une composante de polarisation P et une composante de polarisation s une plaque 1/4S pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers cette dernière ; un détecteur pour détecter le signal d'information du disque optique ; et un diviseur de faisceau, présentant une première et une seconde surface, la première surface étant capable de réfléchir une des composantes de polarisation vers le disque optique à travers la plaque 1/4S et de transmettre le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique dont la composante de polarisation a été changée par passage à travers la plaque l/4X vers la seconde surface en étant capable de réfléchir le faisceau de lumière tombant dessus vers le détecteur, en permettant ainsi au dispositif à capteur optique de lire les signaux d'information de la surface d'enregistrement. Conformément à. un autre aspect de la présente invention, il est créé un dispositif à capteur optique capable de lire des signaux d'information stockés sur un disque optique présentant une surface d'enregistrement en utilisant un bord à couteau, ledit dispositif comprenant : une source de lumière pour produire un faisceau de lumière comprenant une composante de polarisation P et une composante de polarisation S ; une plaque 1/4k pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers cette dernière un détecteur pour détecter le signal d'information du disque optique et un diviseur de faisceau présentant une première et une seconde surface, la première surface étant capable de réfléchir l'une des composantes de polarisation vers le disque optique à travers la plaque 1/4S et de transmettre le faisceau de lumière réfléchi depuis le disque dont la composante de polarisation a été changée en traversant la plaque 1/4k vers la seconde surface en étant capable de réfléchir une partie du faisceau de lumière dont la polarisation a été changée et tombant dessus vers le détecteur, en permettant ainsi à la seconde surface de servir de bord à couteau. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentés, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. Aux dessins - la figure 1 représente une vue latérale schématique d'une tête optique de la technique antérieure - la figure 2 montre une vue latérale schématique d'un dispositif à capteur optique utilisant un diviseur de faisceau conforme à un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 3 représente une vue latérale schématique d'un dispositif à capteur optique utilisant un diviseur de faisceau conforme à un seconde mode de réalisation de la présente invention. A la figure 1, on a illustré un dispositif à capteur optique de la technique antérieure utilisant le procédé astigmatique, comme décrit dans une demande de brevet antérieur intitulé "Optical Focusing Device" et qui est incorporée 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 de 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. En outre, ce procédé astigmatique traditionnel nécessite une lentille cylindrique 150 pour focaliser un point du faisceau d'une manière astigmatique. De plus, étant donné que la lentille cylindrique traditionnelle 150 employée dans cette réalisation de la technique antérieure n'est pas plane, il est difficile d'aligner la lentille cylindrique 150 de manière précise avec le point de convergence 142 et le centre de la surface de réception de lumière 162 du détecteur optique 160 de telle manière que le centre de la surface de réception de lumière 162 coïncide avec le centre de la forme circulaire de l'image du flux lumineux lorsque le faisceau de lumière est "juste focalisé" sur la surface d'enregistrement 144 du disque optique 140. Aux figures 2 et 3 qui illustrent la présente invention on a représenté des vues latérales schématiques de dispositifs à capteur optique 200 et 300 conformes à un premier et à un second mode préféré de la présente invention, respectivement. On notera que les pièces analogues apparaîssant aux figures 2 et 3 sont représentées par le même numéro de référence. A la figure 2, on a représenté une vue latérale schématique du dispositif à capteur optique 200 conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention et qui comprend une source de lumière 210, par exemple un laser semi-conducteur 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 hl, une plaque 1/4k 230, une lentille objective 240, un détecteur optique 260 et un diviseur de faisceau 220 présentant une base 223 transparente au faisceau de lumière, une première et une seconde surface 222, 224, où le diviseur de faisceau 220 peut être réalisé, par exemple, en déposant sur la première surface 222 une première matière qui est capable de réfléchir la composante de lumière à polarisation P tombant sur elle et de transmettre la composante de lumière à polarisation S, et en recouvrant la seconde surface 224 d'une seconde matière qui est capable de réfléchir le faisceau de lumière tombant sur elle. La lentille objective 240, la plaque 1/4 230 et le diviseur de faisceau 220 sont montés de telle manière que la plaque 1/4k 230 est disposée 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 à travers le centre de la plaque 1/4k 230 et rencontre également les première et seconde surfaces 222, 224 du diviseur de faisceau 220 selon un angle prédéterminé, de préférence l'angle prédéterminé étant de 45 degrés. La source de lumière 210 est placée au niveau d'une position telle qu'un faisceau de lumière, provenant de celle-ci et amené à converger par la lentille objective 240 après avoir été tout d'abord réfléchi sur la première surface 222 et transmis ensuite à travers la plaque 1/4k 230, sera focalisé en un point le long de l'axe optique, où le faisceau de lumière est aligné le long d'une première ligne reliant la source de lumière 210 à un premier point d'intersection de l'axe optique avec la première surface 222 du diviseur de faisceau 220. La première ligne est perpendiculaire à l'axe optique lorsque l'angle prédéterminé est de 45 degrés. Lorsque le faisceau de lumière provenant de la source de lumière 210 tombe sur le diviseur de faisceau 220, la première surface 222 du diviseur de faisceau 220 transmet la composante de lumière à polarisation S et réfléchit la composante de lumière à polarisation P. Le faisceau de lumière à polarisation P réfléchi par la première surface 222 est transmis à travers la plaque 1/4k 230 et est ensuite focalisé sur la surface d'enregistrement du disque optique 250 par la lentille objective 240. Après quoi, le faisceau de lumière à polarisation P réfléchi par la surface d'enregistrement du disque optique 250 est tout d'abord amené à converger par la lentille objective 240, et est ensuite transmis à travers la plaque 1/4 230, en convertissant ainsi le faisceau de lumière à polarisation P en un faisceau de lumière à polarisation S. Le faisceau de lumière à polarisation S ainsi converti à partir du faisceau de lumière à polarisation P est transmis à travers la première surface 222 du diviseur de faisceau 220 et tombe sur la seconde surface 224 de celui-ci. Le faisceau de lumière à polarisation S est alors réfléchi par la seconde surface 224 du diviseur de faisceau 220 vers le détecteur optique 260 après avoir traversé la première surface 222, où le faisceau de lumière à polarisation S qui a été converti à partir du faisceau de lumière à polarisation P est représenté par des lignes en traits interrompus à la figure 2. Etant donné que le faisceau de lumière qui tombe sur le diviseur de faisceau 220 est un faisceau de lumière qui n'est pas parallèle et que le diviseur de faisceau 220 est incliné par rapport à l'axe optique, la base 223 du diviseur de faisceau 220 peut être rendue suffisamment épaisse pour produire une aberration astigmatique pour le faisceau de lumière, en convertissant ainsi le faisceau de lumière à polarisation S en un faisceau de lumière astigmatique, et en permettant ainsi au détecteur optique 260 de détecter un signal d'erreur de focalisation. Le détecteur optique 260 est placé au niveau d'un point de focalisation du faisceau de lumière à polarisation S convertie qui a été réfléchi par la seconde surface du diviseur de faisceau 220 et est placé sur une seconde ligne reliant le centre du détecteur 260 et un second point d'intersection de l'axe optique avec la seconde surface 224 du diviseur de faisceau 220, où la seconde ligne est perpendiculaire à l'axe optique lorsque l'angle prédéterminé est de 45 degrés. Le trajet optique du faisceau de lumière à polarisation S convertie, qui va du détecteur optique 260 au premier point d'intersection, devient égal au trajet optique qui va de la source de lumière 210 au premier point d'intersection. Le détecteur optique 260 est capable de mesurer l'intensité d'un faisceau de lumière détecté sur ce dernier. Le faisceau de lumière astigmatique, réfléchi par la seconde surface 224 du diviseur de faisceau 220, tombe sur le détecteur optique 260, en permettant ainsi au dispositif à capteur optique 220 de reproduire le signal d'information de la surface d'enregistrement du disque optique 250. En comparant le dispositif à capteur optique 200 selon l'invention avec le dispositif à capteur optique 100 de la technique antérieure telle que montré à la figure 1, on voit que le dispositif 200 présente un processus d'alignement plus simple ainsi qu'une structure plus simple. Ceci est obtenu en y incorporant le diviseur de faisceau 220 présentant une épaisseur suffisante pour produire une aberration astigmatique ainsi que ses première et' seconde surfaces 222, 224, où la première surface 222 du diviseur de faisceau 220 est formé par revêtement d'une première matière qui est capable de réfléchir la composante de lumière à polarisation P tombant sur cette dernière et de laisser passer la composante de lumière à polarisation S, et la seconde surface 224 du diviseur de faisceau 220 est réalisée par revêtement d'une seconde matière qui est capable de réfléchir le faisceau de lumière tombant sur cette dernière, en éliminant ainsi la lentille cylindrique 150 du dispositif 100 à capteur optique de la technique antérieure, de manière ainsi à réduire l'ensemble du trajet optique du dispositif à capteur optique 200. En outre, étant donné que les première et seconde surfaces 222 et 224 sont intégrées dans le diviseur de faisceau 220, l'alignement du dispositif 200 à capteur optique selon l'invention est beaucoup plus facile que celui du dispositif 100 à capteur optique de la technique antérieure. En variante, à la figure 3, on a illustré une vue latérale schématique d'un système à capteur optique 300 incorporant un diviseur à faisceau 320 conforme à un second mode de réalisation préféré de la présente invention. Le diviseur de faisceau 320 est analogue à celui du premier mode de réalisation préféré montré à la figure 2 à l'exception qu'une partie 325 de la seconde surface 324 est revêtue d'une matière capable de réfléchir la composante de polarisation S du faisceau de lumière et qu'une partie restante est revêtue d'une matière capable de transmettre la composante de polarisation S du faisceau de lumière, la seconde surface 224 étant divisée en deux par une ligne passant par un point d'intersection entre l'axe optique et la seconde surface 324, et la partie 325 qui est une partie de la seconde surface 324 en dessous du point d'intersection. Un bord supérieur de la partie 325 de la seconde surface 324 sert de bord à couteau, en permettant ainsi au dispositif à capteur optique 300 de reproduire le signal d'information de la surface d'enregistrement du disque optique 250. Par rapport au premier mode de réalisation de la présente invention, le second mode de réalisation est capable de réduire l'épaisseur du diviseur de faisceau 320. Ceci est obtenu en utilisant le bord supérieur de la partie 325 de la seconde surface 324 en tant que bord à couteau. Par conséquent, le diviseur de faisceau 320 n'est pas nécessairement suffisamment épais pour produire une aberration astigmatique. Dans le premier mode de réalisation selon la présente invention décrit pour un dispositif à capteur optique 200 comprenant un diviseur de faisceau 220 capable de produire une aberration astigmatique, si le diviseur de faisceau 220 n'est pas suffisamment épais pour produire l'aberration astigmatique, un organe optique, par exemple une lentille de Fresnel, peut être formée sur une partie de la seconde surface 224 du diviseur de faisceau 220, la lentille de Fresnel étant capable de rendre astigmatique un faisceau de lumière passant à travers elle, la partie étant placée au niveau d'une position sur laquelle tombe le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits 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 enregistrés sur un disque optique présentant une surface d'enregistrement, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire un faisceau de lumière comprenant une composante de polarisation P et une composante de polarisation S une plaque 1/4k pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers cette dernière des moyens pour détecter le signal d'information de la surface d'enregistrement du disque optique ; et des moyens optiques présentant une première et une seconde surface, la première surface étant capable de réfléchir une des composantes de polarisation vers le disque optique à travers la plaque l/4X et de transmettre le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique dont la composante de polarisation a été convertie à l'autre composante de polarisation en traversant la plaque 1/4R en va-et-vient vers la seconde surface qui est capable de réfléchir le faisceau de lumière tombant dessus vers les moyens de détection, en permettant ainsi au dispositif à capteur optique de lire les signaux d'information de la surface d'enregistrement. 2. Dispositif à capteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une lentille objective pour focaliser le faisceau de lumière vers la surface d'enregistrement du disque optique, et faire converger le faisceau de lumière réfléchi de la surface d'enregistrement sur les moyens de détection. 3. Dispositif à capteur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque 1/4k est placée entre les moyens optiques et la lentille objective. 4. Dispositif à capteur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la lentille objective est placée entre la plaque l/4X et le disque optique. 5. Dispositif à capteur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première surface des moyens optiques est montée de telle manière qu'elle est inclinée 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. 6. Dispositif à capteur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle prédéterminé est de 45 degrés. 7. Dispositif à capteur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde surface est séparée de la première surface d'une distance prédéterminée, en rendant ainsi astigmatique le faisceau de lumière transmis à travers les moyens optiques. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de production d'un faisceau de lumière sont placés au niveau d'une position telle que le faisceau de lumière en provenant soit focalisé par la lentille objective au niveau d'un point le long de l'axe optique, et en ce que le faisceau de lumière est aligné le long d'une ligne reliant les moyens de production de faisceau de lumière avec un point d'intersection de l'axe optique et la première surface des moyens optiques. 9. Dispositif à capteur optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de détection sont placés au niveau d'un point de focalisation du faisceau de lumière réfléchi par la seconde surface des moyens optiques, le faisceau de lumière étant focalisé par la lentille objective après avoir été réfléchi par le disque optique, et sont alignés perpendiculairement par rapport à une seconde ligne reliant le centre des moyens de détection et un point d'intersection de l'axe optique avec la seconde surface des moyens optiques. 10. Dispositif à capteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde surface est formée par recouvrement d'une matière capable de réfléchir le faisceau de lumière incident. 11. Dispositif à capteur optique selon la revendication 10, caractérisé en ce que seule une partie de la seconde surface sur laquelle tombe le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique est revêtue de la matière capable de réfléchir le faisceau de lumière incident, en faisant que le faisceau de lumière tombant sur la partie restante de celle-ci soit transmis vers l'extérieur du dispositif à capteur optique, de manière ainsi à réduire les bruits. 12. Dispositif à capteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une lentille de Fresnel est formée sur une partie de la seconde surface, et en ce que la lentille de Fresnel est capable de rendre astigmatique un faisceau de lumière la traversant. 13. Dispositif à capteur optique permettant de lire des signaux d'information stockés sur un disque optique présentant une surface d'enregistrement en utilisant un bord de couteau, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire un faisceau de lumière comprenant une composante de polarisation P et une composante de polarisation S une plaque 1/4k pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers cette dernière des moyens pour détecter le signal d'information du disque optique des moyens optiques présentant une première et une seconde surface, la première surface étant capable de réfléchir une des composantes de polarisation vers le disque optique à travers la plaque 1/4k et de transmettre l'autre, et de transmettre le faisceau de lumière réfléchi par disque optique dont la composante de polarisation a été changée à l'autre composante de polarisation du faisceau de lumière par passage à travers la plaque 1/4k en va et vient vers la seconde surface qui est capable de réfléchir une partie du faisceau de lumière à polarisation changée tombant dessus vers les moyens de détection, en permettant ainsi à la seconde surface de servir de bord à couteau ; et une lentille objective pour focaliser le faisceau de lumière sur la surface d'enregistrement du disque optique, et faire converger le faisceau de lumière réfléchi par la surface d'enregistrement sur les moyens de détection. 14. Dispositif à capteur optique selon la revendication 13, caractérisé en ce que la seconde surface comprend une partie, et en ce que la partie est choisie à partir de parties de la seconde surface partagée en deux par une ligne passant à travers le point d'intersection entre un axe optique et la seconde surface, l'axe optique étant formé en reliant un point central de la lentille objective et un point focal de cette dernière.