Brevet FR2757987A1 — publié le 19980703

La présente invention concerne un système de lecture optique et, plus particulièrement, un système de lecture optique d'une dimension réduite en incorporant dans celui-ci un dispositif optique ayant une lentille cylindrique et une plaque de réflexion. L'un des problèmes courants dans un disque d'enregistrement d'informations optique, par exemple, un disque compact, concerne l'apparition d'erreurs de focalisation et on a introduit un procédé astigmatique pour résoudre ce problème. En figure 1, on a illustré un système de lecture optique 100 de l'art antérieur utilisant le procédé astigmatique, comme décrit dans le brevet US NO 4023033, ayant pour titre "Optical Focusing Device" et qui est incorporé ici à titre de référence. Le système de lecture optique 100 comprend une source de lumière 110, un séparateur de faisceaux 130, une lentille d'objectif 140, un disque d'enregistrement d'informations 150, une lentille cylindrique 160 et une unité de détection optique 170. Dans le système 100, un faisceau lumineux 112 émis par la source de lumière 110, par exemple une diode laser, tombe sur le séparateur de faisceaux 130 et est partiellement réfléchi par une surface de réflexion 132 incorporée dans celui-ci. Le faisceau lumineux réfléchi par la surface de réflexion 132 est focalisé à travers la lentille d'objectif 140, formant un faisceau de lumière focalisé, à un point de convergence 154 sur une surface d'enregistrement 152 du disque optique 150. Le faisceau de lumière focalisé réfléchi par le disque optique 150 est convergé par la lentille d'objectif 140 et partiellement transmis à travers le séparateur de faisceaux 130, rendu astigmatique par son passage à travers la lentille cylindrique 160 et frappe ensuite l'unité de détection optique 170. En se référant à la figure 2, l'unité de détection optique 170 comprend quatre cellules photoélectriques 171 à 174, des premier et second additionneurs 176, 177 et un amplificateur différentiel 178. Chacune des cellules photoélectriques, par exemple, 171, produit une sortie sous la forme d'une mesure d'intensité de lumière. Deux sorties de deux coins opposés des cellules photoélectriques, par exemple, 171, 174, sont transmises au premier additionneur 176 et deux autres sorties des deux coins opposés restant des cellules photoélectriques 172, 173 sont transmises au second additionneur 177, respectivement. Des sorties des premier et second additionneurs 176, 177 sont ensuite transmises à l'amplificateur différentiel 178, qui à son tour produit une erreur de focalisation associée en comparant les sorties des premier et second additionneurs 176, 177, l'erreur de focalisation étant simplement une différence des deux sorties de la paire d'additionneurs. Etant astigmatique, l'image ou la forme 175 du faisceau lumineux frappant les cellules photoélectriques 171 à 174 change avec la position relative de la surface d'enregistrement 152 du disque optique 150 par rapport au point de convergence 154 du faisceau de lumière. Afin de détecter le changement dans la forme d'image du faisceau de lumière, la lentille cylindrique 160 est positionnée entre le point de convergence 154 et l'unité de détection optique 170 de telle manière que la forme de l'image du faisceau de lumière frappant les cellules photoélectriques 171 à 174 devienne circulaire lorsque le faisceau de lumière est focalisé exactement (erreur de focalisation nulle) sur la surface d'enregistrement 152, ce qui est connu comme une position "juste focalisée" dans l'art. Si le disque optique 150 est déplacé suivant un axe optique tiré entre la position juste focalisée et le centre de la lentille d'objectif 140, le signal d'erreur de focalisation devient non nul avec un signe indiquant la direction de déplacement de la surface d'enregistrement 152 du disque optique 150 à partir de la position "juste focalisée", détectant de la sorte l'erreur de focalisation. L'un des inconvénients majeurs du système de lecture optique 100 ci-dessus décrit repose dans la grande dimension de celui-ci, occasionnée par l'emplacement de l'unité de détection optique 170. C'està-dire, l'unité de détection optique 170 est placée sur une ligne formée par un point central de la surface de réflexion 132 et un point de focale de la lentille d'objectif 140 à une distance entre le point central de la surface de réflexion 132 et le point central de la source de lumière 110, où la ligne est perpendiculaire à l'axe optique formé par le point central de la source de lumière 110 et le point central de la surface de réflexion 132, rendant de la sorte la dimension globale du système de lecture optique 100 encombrante. C'est, de ce fait, un but principal de la présente invention de réaliser un système de lecture optique ayant une dimension réduite avec une structure plus simple. Selon un aspect de la présente invention, on réalise un système de lecture optique pour lire des signaux d'informations mémorisés sur un disque optique, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend - une source de lumière pour produire un faisceau de lumière - un premier dispositif optique pour transmettre partiellement le faisceau de lumière au disque optique - une unité de détection optique pour détecter un faisceau de lumière frappant celle-ci - une lentille d'objectif pour focaliser le faisceau de lumière transmis sur le disque optique et pour converger le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique sur le premier dispositif optique qui est capable de réfléchir partiellement un faisceau de lumière frappant celui-ci - et un second dispositif optique pour réfléchir le faisceau de lumière du premier dispositif optique à l'unité de détection optique et pour permettre au faisceau de lumière d'être transmis astigmatique à travers elle, en permettant de la sorte au système de lecture optique de lire les signaux d'informations du disque optique. Selon un autre but de la présente invention, on réalise un système de lecture optique pour lire des signaux d'informations mémorisés sur un disque optique, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend - une source de lumière pour produire un faisceau de lumière comprenant des première et seconde composantes de polarisation - un premier dispositif optique pour transmettre l'une des composantes de polarisation du faisceau de lumière au disque optique - une plaque ou lame quart d'onde (1/k) pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière passant à travers elle, x étant une longueur d'onde du faisceau de lumière - un second dispositif optique pour détecter un faisceau de lumière le frappant - une lentille d'objectif pour focaliser le faisceau de lumière après passage à travers la lame de 1/4k sur le disque optique et converger le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique au premier dispositif optique après passage à travers la lame de 1/4R, où le premier dispositif optique est capable de réfléchir la composante de polarisation changée du faisceau de lumière le frappant - et un second dispositif optique pour réfléchir la composante de polarisation changée du faisceau de lumière le frappant dans la direction de l'unité de détection optique, où le second dispositif optique amène le faisceau de lumière transmis à travers lui à être astigmatique, permettant de la sorte au système de lecture optique de lire des signaux d'informations du disque optique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente une vue de côté schématique d'une tête optique de l'art antérieur - la figure 2 représente une vue en plan de l'unité de détection optique incorporée dans la tête optique antérieure représentée en figure 1 - la figure 3 présente une vue de côté schématique d'un système de lecture optique utilisant un dispositif optique selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention - la figure 4 représente une vue de côté schématique d'un système de lecture optique incorporant dans celui-ci un dispositif optique selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. On a illustré aux figures 3 et 4 des vues de côté schématiques de systèmes de lecture optique 200 et 300 selon respectivement des premier et second modes de réalisation préférés de la présente invention. En figure 3, on a illustré une vue de côté schématique d'un système de lecture optique 200 selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention comprenant une source de lumière 210, par exemple un laser à semi-conducteur ou une diode laser, pour produire un faisceau de lumière, un séparateur de faisceaux 220 pourvu d'une base 222 transparente au faisceau de lumière et d'une surface de réflexion 224 formée en haut de la base 222, une lentille d'objectif 230, une unité de détection optique 260 et un dispositif optique 250 pourvu d'une plaque de réflexion 252 et d'une lentille cylindrique 254 fixée en haut de la plaque de réflexion 252, où la lentille cylindrique 254 comprend des surfaces convexe et plane. La source de lumière 210, le séparateur de faisceau 220 et la lentille d'objectif 230 sont agencés de sorte que le séparateur de faisceaux 220 est disposé entre la lentille d'objectif 230 et la source de lumière 210 et un premier axe optique reliant un point focal de la lentille d'objectif 230 et le centre de la source de lumière 210 passe à travers le centre de la surface de réflexion 224 du séparateur de faisceaux 220 et rencontre également la surface de réflexion 224 du séparateur de faisceaux à un premier angle prédéterminé, qui est de préférence de 450. La plaque de réflexion 252 du disque optique 250 est agencée de sorte qu'un second axe optique reliant le centre de la surface de réflexion 224 et le centre de la plaque de réflexion 252 rencontre la plaque de réflexion 252 à un second angle prédéterminé. Lorsque le faisceau de lumière émanant de la source de lumière 210 tombe sur le séparateur de faisceaux 220, la surface de réflexion 224 du séparateur de faisceaux 220 transmet une portion du faisceau de lumière dans la direction de la lentille d'objectif 230 et réfléchit la portion restante du faisceau de lumière, rendant de la sorte la portion restante du faisceau de lumière sans utilisation en lisant des signaux d'informations mémorisés sur une surface d'enregistrement 242 d'un dispositif optique 240, où le faisceau de lumière 210 de la source de lumière est aligné le long du premier axe optique. La lentille d'objectif 230 focalise la portion du faisceau de lumière sur la surface d'enregistrement 242 du disque optique 240 après avoir été transmise à travers elle, où la lentille d'objectif 230 peut être disposée entre le séparateur de faisceaux 220 et le disque optique 240. Ensuite, la portion dudit faisceau de lumière réfléchie par la surface d'enregistrement 242 du disque optique 240 est tout d'abord convergée par la lentille d'objectif 230, est ensuite réfléchie par la surface de réflexion 224 du séparateur de faisceaux 220 vers le dispositif optique 250. Le faisceau de lumière réfléchi par la surface de réflexion 224 tombe sur la lentille cylindrique 254, où la lentille cylindrique 254 rend le faisceau de lumière incident à celle-ci astigmatique après avoir été réfléchi par celle-ci, permettant de la sorte à l'unité de détection optique 260 de détecter un signal d'erreur de focalisation en utilisant un procédé astigmatique. Puisque la plaque de réflexion 252 est fixée à la surface plane de la lentille cylindrique 254, il est possible que l'unité de détection optique 260 puisse être positionnée à proximité de la source de lumière 210 qui, à son tour, réduira la dimension globale du système de lecture optique 200. Le trajet optique du faisceau de lumière de la surface de réflexion 224 du séparateur de faisceaux 220 à l'unité de détection optique 260 devient égal au trajet optique de la source de lumière 210 à la surface de réflexion 224 du séparateur de faisceaux 220. Dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention, il est préférable que la plaque de réflexion 252 du dispositif optique 250 soit conçue pour être une réflexion totale d'un faisceau de lumière la frappant, améliorant de la sorte le rendement optique du système de lecture optique 200. En figure 4, le système de lecture optique 300 selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention comprend une source de lumière 310, par exemple un laser à semi-conducteur ou une diode laser, pour produire un faisceau lumineux comprenant des composantes de lumière polarisées P et S avec une longueur d'onde X, un séparateur de faisceaux 320 pourvu d'une base 322 transparente au faisceau de lumière et d'une couche de polarisation 324 formée en haut de la base 322, une plaque quart d'onde (1/4k) 330, une lentille d'objectif 340, une unité de détection optique 370 et un dispositif optique 360 pourvu d'une lentille à gradient d'indice 362 et d'une plaque de réflexion 364 fixée à la lentille à gradient d'indice 362. Dans le système 300, lorsqu'un disque optique 350 est chargé sur un plateau de disques, le faisceau de lumière émis par la source de lumière 310 entre dans la lentille d'objectif 340 après avoir été transmis à travers une couche de polarisation 324 du séparateur de faisceaux 320 qui transmet la composante de lumière polarisée P dans la direction de la plaque 1/4k 330 et réfléchi la composante de lumière polarisée S, rendant de la sorte la composante de lumière polarisée S inutile dans la lecture de signaux d'informations mémorisés sur une surface d'enregistrement 352 du disque optique 350, où le faisceau lumineux de la source de lumière 310 est aligné suivant une première ligne reliant un point central de la source de lumière 310 et un point focal de la lentille d'objectif 340 et la couche de polarisation 324 est agencée pour être inclinée à un premier angle préétabli par rapport à la première ligne. Il est préférable que l'angle prédéterminé soit de 450. La source de lumière 310 est placée à une position opposée au disque optique 350 par rapport à la lentille d'objectif 340. La composante de lumière polarisée P transmise à travers la couche de polarisation 324 du séparateur de faisceaux 320 est focalisée sur la surface d'enregistrement 352 du disque optique 350 à travers la plaque 1/4k 330 par la lentille d'objectif 340. Ensuite, le faisceau de lumière polarisé P réfléchi par le disque optique 350 est tout d'abord convergé par la lentille d'objectif 340, est ensuite transmis à travers la plaque 1/4k 330, étant de la sorte converti ensuite en faisceau de lumière polarisé S. Le faisceau de lumière polarisé S converti à partir du faisceau de lumière polarisée P sera réfléchi vers le dispositif optique 360 par la couche de polarisation 324 du séparateur de faisceaux 320. Le faisceau de lumière polarisée S est converti entre dans la lentille à gradient d'indice 362 et, ensuite, la plaque de réflexion 364 du dispositif optique 360 réfléchit totalement le faisceau de lumière polarisée S converti à l'unité de détection optique 370 à travers la lentille à gradient d'indice 362, où la lentille à gradient d'indice 362 rend le faisceau de lumière incident à celle-ci astigmatique après avoir été transmis à travers elle. La plaque de réflexion 364 est placée à l'opposé du séparateur de faisceaux 320 par rapport à la lentille à gradient d'indices 362. La lentille à gradient d'indice 362 est constituée d'un matériau à réflexion de lumière, où son indice de réfraction a une distribution dépendante de la position pour servir de fonction similaire à celle de la lentille cylindrique 254 représentée en figure 3. Il doit être noté que les fonctions et structures de l'unité de détection optique 370 dans le second mode de réalisation de la présente invention sont similaires à celles du premier mode de réalisation de la présente invention. En comparaison au système de lecture optique de l'art antérieur 100, les systèmes de lecture optique de l'invention 200, 300 ont des structures plus simples. Ceci est accompli en incorporant un dispositif optique 250 ayant une lentille cylindrique 254 et une plaque de réflexion 252 dans le système de lecture optique 200 et un dispositif optique 360 ayant une lentille à gradient d'indice 362 et une plaque de réflexion 364 dans le système de lecture optique 300, où la lentille cylindrique 254 et la lentille à gradient d'indice 362 sont capables de rendre astigmatique un faisceau de lumière la frappant et les plaques de réflexion 252, 364 des dispositifs optiques 250, 360 réfléchissent totalement le faisceau de lumière les frappant respectivement aux unités de détection optique 260, 370, réduisant de la sorte les dimensions des systèmes de lecture optique 200, 300. REVEND ENDICATION S 1. Système de lecture optique pour lire des signaux d'informations mémorisés sur un disque optique, caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen (210) pour produire un faisceau de lumière - un dispositif optique (250) pour transmettre partiellement le faisceau de lumière au disque optique - un moyen (260) pour détecter un faisceau de lumière le frappant - un moyen (230) pour focaliser le faisceau de lumière transmis sur le disque optique et pour convertir le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique sur le dispositif optique qui peut partiellement réfléchir un faisceau de lumière le frappant ; et - un moyen optique (254 ; 252) pour réfléchir le faisceau de lumière du dispositif optique au moyen de détection et pour rendre astigmatique le faisceau de lumière transmis à travers lui, permettant de la sorte au système de lecture optique de lire les signaux d'informations du disque optique. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen optique précité comprend une lentille cylindrique (254) pour rendre astigmatique le faisceau de lumière transmis à travers celle-ci et une plaque de réflexion (252) pour réfléchir le faisceau de lumière du dispositif optique au moyen de détection, où la lentille cylindrique (254) a des surfaces convexe et plane. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque de réflexion (252) est montée sur la surface plane de la lentille cylindrique (254). 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif optique précité est agencé de telle manière qu'il est incliné à un premier angle prédéterminé par rapport à un premier axe optique formé en reliant un point central du moyen de production précité à un point focal du moyen de focalisation précité. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier angle prédéterminé est de 450. 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la plaque de réflexion (252) du moyen optique est agencée de telle manière qu'elle est inclinée à un second angle prédéterminé par rapport à un second axe optique formé en reliant un point central de la plaque de réflexion à un point central du dispositif optique. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de détection est placé à un point focal du moyen de focalisation. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance du trajet optique entre le point central du moyen de production et le point central du moyen optique est égale à la distance du trajet optique entre le point central du moyen de détection et le point central du moyen optique. 9. Système de lecture optique pour lire des signaux d'informations mémorisés sur un disque optique, caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen (310) pour produire un faisceau de lumière comprenant des première et seconde composantes de polarisation - un dispositif optique (360) pour transmettre l'une des composantes de polarisation du faisceau de lumière au disque optique - une lame de 1/4k (330) pour changer la composante de polarisation du faisceau de lumière passant à travers elle, X étant une longueur d'onde du faisceau de lumière - un moyen (370) pour détecter un faisceau de lumière le frappant - un moyen (340) pour focaliser le faisceau de lumière après passage à travers la lame de 1/4k (330) sur le disque optique et converger le faisceau de lumière réfléchi par le disque optique au dispositif optique après passage à travers la lame de 1/4k (330), où le dispositif optique peut réfléchir la composante de polarisation changée du faisceau de lumière le frappant ; et - un moyen optique (364) pour réfléchir la composante de polarisation changée du faisceau de lumière le frappant dans la direction du moyen de détection (370), où le moyen optique rend astigmatique le faisceau de lumière transmis à travers lui, permettant de la sorte au système de lecture optique de lire des signaux d'informations du disque optique. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que la lame de 1/4k (330) est disposée entre le moyen de focalisation (340) et le dispositif optique (320). 11. Système selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le moyen optique comprend une lentille à gradient d'indice (362) pour rendre astigmatique un faisceau de lumière incident sur celle-ci et une plaque de réflexion (364) pour réfléchir un faisceau de lumière la frappant. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que la plaque de réflexion (324) est fixée à la lentille à gradient d'indice (364). 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que la plaque de réflexion (364) est placée à l'opposé du dispositif optique par rapport à la lentille à gradient d'indice (362). 14. Système selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le trajet optique du moyen de production (310) au dispositif optique est égal au trajet optique du dispositif optique au moyen de détection (370). 15. Système selon l'une des revendication 9 à 14, caractérisé en ce que le dispositif optique (300) comprend une base (322), réalisée en un matériau transparent au faisceau de lumière, et une couche de polarisation (324) formée en haut de la base (322) qui transmet l'une des composantes de lumière polarisée dans la direction de la lame de 1/4k (330) et réfléchit la composante de lumière polarisée restante, rendant de la sorte la composante de lumière polarisée restante inutile dans la lecture des signaux d'informations mémorisés sur le disque optique.