Brevet FR2755282A1 — publié le 19980430

La présente invention concerne un système capteur optique et, plus particulièrement, un système capteur optique d'une taille réduite par incorporation d'un diviseur de faisceau comprenant une couche de polarisation et un réseau. L'un des problèmes communs dans le domaine des disques d'enregistrement d'information optique, par exemple des disques laser, est en relation avec l'apparition d'erreurs de focalisation, et il a été utilisé un procédé astigmatique pour résoudre ce problème. Sur la figure 1, il est illustré un système capteur optique 100 de l'état de la technique, utilisant un procédé astigmatique, comme décrit dans la demande de brevet US NO 4 023 033, intitulée "Optical Focusing Device", qui est incorporée ici par référence. Le système capteur optique 100 comprend une source de lumière 110, un diviseur de faisceau 120, une lentille d'objectif 130, un disque d'enregistrement d'informations optique 140 (appelé ci-après disque optique), une lentille cylindrique 150 et un détecteur optique 160. Dans le système 100, un faisceau de lumière 112 émis par la 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 qui y est incorporée. Le faisceau de lumière réfléchi par la surface réfléchissante 122 est focalisé à travers la lentille d'objectif 130 sur une surface d'enregistrement 144 du disque optique 140, comme faisceau de lumière focalisé. Le faisceau de lumière focalisé réfléchi par le disque optique 140 est amené à converger par la lentille objective 130, est partiellement transmis à travers le diviseur de faisceau 120, rendu astigmatique par son passage à travers la lentille cylindrique 150 et, ensuite, est incidente 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 (non représentées) agencées de façon à former un carré. Chacune des cellules photo-électriques engendre une sortie en forme d'une mesure d'intensité de lumière. Deux signaux de sortie en provenance de deux cellules photo-électriques placées diagonalement opposées l'une à l'autre dans la surface de réception de lumière carrée sont transmis à un premier additionneur et ceux des deux autres cellules photo-électriques sont transmis à un second aditionneur, respectivement. Des résultats des premier et second additionneurs sont envoyés ensuite à un amplificateur différentiel (non représenté) qui, de son côté, engendrent une erreur de focalisation associée en comparant les deux entrées des premier et second additionneurs, l'erreur de focalisation étant simplement une différence entre les deux signaux de sortie de la paire d'additionneurs. Etant astigmatique, la forme d'image du flux lumineux sur la surface de réception de lumière 162 du détecteur optique 160 change en fonction de 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. Pour détecter le changement dans la forme d'image du flux lumineux, la lentille cylindrique 105 est disposée entre le point de convergence 142 et le détecteur optique 160 de façon que la forme d'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 zéro) sur la surface d'enregistrement 144 et ceci est connu comme position "juste focalisée" dans l'état de la technique. Si le disque optique 140 est déplacé le long de l'axe optique tiré à travers la position juste focalisée correcte et le centre de la lentille d'objectif 130, le signal d'erreur de focalisation devient non-zéro, avec un signe indiquant la direction du déplacement de la surface d'enregistrement 144 du disque optique 140, de la position de "juste focalisée" en détectant ainsi l'erreur de focalisation. L'un des inconvénients majeur du système capteur optique 100 qui vient d'être décrit est une grande taille en raison des dispositions de la lentille cylindrique 150 et du détecteur optique 160 qui sont disposés sur le côté opposé du disque optique 140 par rapport au diviseur de faisceau 120, en rendant ainsi encombrant la taille totale du système capteur optique 100. Par conséquent, un objectif primaire de l'invention est de proposer un système capteur optique ayant une taille réduite avec une structure plus simple. Selon la présente invention, il est prévu un système capteur optique pour la lecture de signaux d'information stockés sur un disque optique, ledit système comprenant : une source de lumière pour engendrer un faisceau de lumière comprenant une première et une seconde composante de polarisation ; une plaque de 1/4 X pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers celle-ci, un détecteur optique pour détecter le signal d'information sorti du disque optique ; un diviseur de faisceau pour réfléchir la première composante de polarisation dans une direction du disque optique à travers la plaque de 1/4 X et pour transmettre la seconde composante de polarisation de façon que seulement la première composante de polarisation soit utilisée pour lire les signaux d'information dans le disque optique, où le diviseur de faisceau comprend une base réalisée en verre, une couche de polarisation en mesure de réfléchir la première composante de polarisation, et transmet la seconde composante de polarisation, et un réseau ayant un nombre de rainures dont la forme est elliptique pour rendre le faisceau de lumière incident astigmatique ; et une lentille d'objectif pour focaliser la première composante de polarisation du faisceau de lumière vers le disque optique, et pour faire converger le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique sur le détecteur optique via le réseau du diviseur de faisceau qui est en mesure de réfléchir la seconde composante de polarisation du faisceau de lumière incident sur lui vers le détecteur optique en passant à travers la base de la couche de polarisation, si bien que la première composante de polarisation du faisceau de lumière réfléchie par le disque optique soit convertie en la seconde composante de polarisation en passant à travers la plaque de 1/4 X avant d'être incidente sur le diviseur de faisceau, de façon à permettre au système capteur optique de lire les signaux d'information hors de la surface d'enregistrement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique latérale d'une tête optique de l'état de la technique ; et - la figure 2 est une vue latérale schématique d'un système capteur optique utilisant un diviseur de faisceau inventif, conformément à la présente invention. La figure 2 est une vue latérale schématique d'un système capteur optique inventif 200, conformément à la présente invention, qui comprend une source de lumière 210, par exemple un laser semi-conducteur ou une diode laser, pour engendrer un faisceau de lumière comprenant des composantes de lumière polarisées du type P et S, ayant une longueur d'onde hl, une plaque de 1/4 X 230, une lentille d'objectif 240, un détecteur optique 260 et un diviseur de faisceau 220 pourvu d'une base 224 transparente au faisceau de la lumière, une couche de polarisation 223 formée sur une surface supérieure de la base 224 et un réseau 222 attaché à une surface de fond de la base 224. La lentille d'objectif 240, la plaque de 1/4 k-230 et le diviseur de faisceau 220 sont agencés de telle façon que la plaque de 1/4 X 230 soit placée entre la lentille d'objectif 240 et le diviseur de faisceau 220, et un axe optique reliant le point focal de la lentille d'objectif 240 et le centre de la lentille d'objectif 240 passe à travers le centre de la plaque de 1/4 X 230 et rencontre également la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220 selon un angle prédéterminé. La source de lumière 210 est placée à un endroit tel que la composante polarisation du type P du faisceau de lumière de celui-ci amenée à converger par la lentille d'objectif 240 après avoir été tout d'abord réfléchie par la couche de polarisation 223 et ensuite après avoir été transmis à travers la plaque de 1/4 X 230 soit focalisée dans un point le long de l'axe optique. Lorsque le faisceau de lumière émanent de la source de lumière 210 tombe sur le diviseur de faisceau 220, la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220 réfléchit la composante de lumière polarisée du type p dans la direction de la plaque 1/4 X 230 et transmet la composante de lumière polarisée du type S, en rendant ainsi la composante de lumière polarisée du type S inutile pour la lecture des signaux d'information stockés sur un disque optique 250, grâce à quoi le faisceau de lumière de la source de lumière 210 est aligné avec une première ligne reliant la source de lumière 210 à un point de d'intersection de l'axe optique avec la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220. La lentille d'objectif 240 focalise le faisceau de lumière polarisé du type P sur le disque optique 250 après avoir été transmis à travers la plaque de 1/4 X 230, si bien que la plaque de 1/4 X puisse être placée entre le diviseur de faisceau 220 et la lentille d'objectif 240 et la lentille d'objectif 240 disposée entre le diviseur de faisceau 220 et le disque optique 250. Ensuite, le faisceau de lumière polarisée du type P réfléchi par le disque optique 250 est tout d'abord amené à converger par la lentille d'objectif 240, est ensuite transmis à travers la plaque de 1/4 X 230, pour être ainsi converti ensuite en un faisceau de lumière polarisé du type S. Le faisceau de lumière polarisé de type S converti du faisceau de lumière polarisé du type P sera transmis à travers la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220, grâce à quoi le faisceau de lumière polarisé du type S converti transmis à travers la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220 est représentée par des lignes interrompues sur la figure 2. Le faisceau de lumière polarisé du type S, converti, passant à travers la base 224 du diviseur de faisceau 220 après avoir été transmis à travers la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220 tombe sur le réseau ou la grille 222, la grille 222 ayant un nombre de rainures, chaque rainure étant par exemple configurée elliptiquement, et rend astigmatique le faisceau de lumière polarisé du type S, converti, qui est incident, après avoir été réfléchi par celui-ci, en mettant ainsi le détecteur optique 260 en état de détecter un signal d'erreur de focalisation en utilisant un procédé astigmatique. Dans ce cas, le faisceau de lumière polarisé du type S, astigmatique, frappe le détecteur optique 260 après avoir été transmis à travers la base 224 et la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220, grâce à quoi le centre du détecteur optique 260 est positionné dans un point de focalisation du faisceau de lumière polarisé du type S astigmatique réfléchi par le diviseur de faisceau 220. Le détecteur optique 260 est ainsi aligné de façon que sa surface de détection soit perpendiculaire à une seconde ligne formée en connectant le centre du détecteur optique 260 et le point d'intersection de l'axe optique, à la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220. Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, l'angle entre les première et seconde lignes est inférieur à travers à 90 degrés. Le détecteur optique 260 est en mesure de mesurer l'intensité d'un faisceau de lumière qui est incident sur lui. Le faisceau de lumière astigmatique, à savoir le faisceau de lumière polarisé du type S converti, après avoir été réfléchi par le réseau 222 du diviseur de faisceau 220, tombe sur le détecteur optique 260 et permet ainsi au système capteur optique 200 de reproduire le signal d'information hors du disque optique 250. Etant donné que le réseau 222 est attaché à la surface de fond de la base 224, il est possible que le détecteur optique 260 puisse être placé entre la source de lumière 210 et la lentille d'objectif 240, qui, en revanche, réduira la taille totale du système capteur optique 200. Le trajet optique du faisceau de lumière polarisé du type S converti en provenance de la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220 vers le détecteur optique 260 devient égal au trajet optique de la source de lumière 210 à la couche de polarisation 223 du diviseur de faisceau 220. En comparaison à un système capteur optique 100, de l'état de la technique, le système capteur optique inventif 200 présente une structure plus simple. Ceci est obtenu en y incorporant le diviseur de faisceau 220 comprenant une couche de polarisation 223 formée sur la surface supérieure de la base 224 et du réseau 222 attaché à la face de fond de la base 224, grâce à quoi la couche de polarisation 223 est capable de réfléchir une composante de lumière polarisée du type P et de transmettre une composante de lumière polarisée du type S, et la grille 222 du faisceau de lumière 220 fait tourner la composante de lumière astigmatique polarisée en S, après avoir été réfléchie par celui-ci, en réduisant ainsi la taille longitudinale du système capteur optique 200. Bien que la présente invention n'est été décrite à l'égard de modes de réalisation préférés, d'autres modifications et variations peuvent être apportés sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention tels que définis dans les revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Système capteur optique de taille réduite pour la lecture de signaux d'information stockés sur un disque optique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour engendrer un faisceau de lumière comprenant des première et seconde composantes de polarisation une plaque de 1/4 X pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière transmis à travers elle ; et des moyens optiques pour réfléchir la première composante de polarisation dans la direction du disque optique, où la plaque de 1/4 X est disposée entre les moyens optiques et le disque optique, et pour transmettre la sconde composante de polarisation à travers celle-ci pour faire ainsi en sorte que seulement la première composante de polarisation soit utilisée pour la lecture de signaux d'information dans le disque optique. 2. Système capteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour détecter le signal d'information hors du disque optique. 3. Système capteur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens optiques comprennent une base réalisée en un verre, une couche de polarisation qui réfléchit la première composante de polarisation du faisceau de lumière et transmet la seconde composante de polarisation de celle-ci, et des moyens de réseau pour rendre astigmatique le faisceau de lumière incident sur lui. 4. Système capteur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une lentille d'objectif pour focaliser la première composante de polarisation du faisceau de lumière vers le disque optique, où la première composante de polarisation du faisceau de lumière est tout d'abord réfléchie par la couche de polarisation des moyens optiques et ensuite transmis à travers la plaque de 1/4 X avant d'entrer dans la lentille d'objectif, et pour faire converger la première composante de polarisation du faisceau de lumière réfléchi par le disque optique sur les moyens de détection, où la première composante de polarisation du faisceau de lumière réfléchie par le disque optique est convertie en la seconde composante de polarisation en passant à travers la plaque de 1/4 X et la seconde composante de polarisation convertie du faisceau de lumière est transmis à travers la couche de polarisation des moyens optiques et est ensuite réfléchie vers les moyens de détection par les moyens de réseau des moyens optiques, en permettant ainsi au système capteur optique de lire les signaux d'information dans la surface d'enregistrement. 5. Système capteur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de grille et les moyens optiques comprennent un nombre de rainures. 6. Système capteur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque rainure des moyens de réseau a une forme elliptique, en rendant ainsi astigmatique le faisceau de lumière incident sur elle. 7. Système capteur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens optiques sont agencés de façon qu'ils soient inclinés selon un angle prédéterminé par rapport à un axe optique formé en reliant un point central de la lentille d'objectif et un point focal de la lentille de l'objectif. 8. Système capteur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens générateurs sont placés dans une position telle que la première composante de polarisation du faisceau de lumière soit focalisée par la lentille d'objectif dans un point le long de l'axe optique après avoir été réfléchie par la couche de polarisation, le faisceau de lumière étant aligné avec une première ligne reliant les moyens générateurs à un point d'intersection de l'axe optique avec la couche de polariation des moyens optiques. 9. Système capteur optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de détection sont disposés à un point de focalisation de la seconde composante de polarisation du faisceau de lumière, par la lentille d'objectif, après avoir été réfléchis par les moyens de réseau. 10. Système capteur optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle entre la première ligne et la seconde ligne est inférieur à 90 degrés, la seconde ligne étant formée en reliant le centre des moyens de détection à un point d'intersection de l'axe optique avec la couche de polarisation des moyens optiques. 11. Système capteur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque de 1/4 X est disposée entre les moyens optiques et la lentille d'objectif. 12. Système capteur optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la lentille d'objectif est disposée entre la plaque 1/4 X et le disque optique.