FR2575315A1 - Appareil a laser, notamment pour enregistrement, et procede d'asservissement a une piste d'enregistrement - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES APPAREILS DE LECTURE ET D'ENREGISTREMENT OPTIQUES. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL COMPRENANT DEUX LASERS 10, 11 AYANT DES LONGUEURS D'ONDE DIFFERENTES ET FOCALISES TOUS DEUX EN UN MEME POINT D'UN SUPPORT D'ENREGISTREMENT 16. LES FAISCEAUX REFLECHIS 52, 56 QUI SE PROPAGENT SUIVANT DES TRAJETS SEPARES, SONT RENVOYES PAR UN MIROIR 22 A DEUX PHOTODETECTEURS 14, 15, LA COMPARAISON DES SIGNAUX DES DEUX PHOTODETECTEURS PERMETTANT LA LECTURE D'UN ENREGISTREMENT ET LA DETERMINATION DE LA PRESENCE DE DEFAUTS. APPLICATION AUX APPAREILS D'ENREGISTREMENT OPTIQUE.

Description

Le pr'sente invention concernfe L'enregistrement pear un laser et en

pertdluiexL ua appareil qui dt<[inr_ Le - en"'o du rayonnement vers ie liasr par déviation Du

-aisceau lumineux à l'aide d'une lentille.

Un système d'enregistrement par laser comporte par exemple un laser destiné à former un faisceau, un objectif ou une lentilie de focalisation destiné à diriger

le faisceau sur un support d'enregistrement, et un photo-

détecteur destiné à recevoir la lumière lorsqu'elle a frappé le support. Le laser est souvent un petit laser à semi-conducteur. La lentille peut être formée de verre ou il peut s'agir d'une lentille holographique permettant

une économie d'espace. Le support est souvent réfléchis-

sant et l'enregistrement peut être réalisé par combustion de taches ayant des pouvoirs réflecteurs différents, dans le support. La lumière émise par le laser est focalisée sur le support d'enregistrement et la dispersion ou la réflexion est ensuite détectée. Il est important que la lumière réfléchie par le support soit dirigée vers le détecteur et non dans le laser. Le rayonnement optique

renvoyé vers le laser peut créer des conditions d'insta-

bilité d'enregistrement et peut aussi réduire la durée d'utilisation du laser. Ce problème est surtout important

dans le cas des lasers à semi-conducteur.

Etant donné la technique antérieure telle qu'illus-

trée par la figure 1, ce problème est résolu partiellement

par utilisation de composants foonctionnant par polarisa-

tion, par exemple un répartiteur 18 de faisceau et une lame quart d'onde 20 destinés à créer et diriger de la lumière polarisée du laser. L'état dQ polarisation de la lumière est modifié par la lame quart d'onde 20, la lumière est réfléchie par le support 16, elle traverse à nouveau la lame quart d'onde 20, et elle est renvoyée vers le détecteur 14 par le répartiteur 18 de faisceau

qui est polarisant.

Un problème posé par cette technique est que les composants 18 et 20 quai mettent en oeuvre la polarisation ::of: efficeles cuerd u_el.- i=t. t?;= e-] bande d lngueurs

diondée. TJa dcnialage fi t eu u r ide de queiques nano-

metres peut provoquer un renvoi du rayonnement. Un autre

problème est du au fait que de nombreux supports d'enregis-

trement sont recouverts d'une couche protectrice de matière

plastique qui peut être biréfringente. La couche biréfrin-

gente modifie l'état de polarisation de la lumière si bien que le répartiteur polarisant 18 n'assure plus le renvoi efficace de toute la lumière vers le détecteur 14 et permet à une partie de la lumière de revenir dans le laser, avec création de.phénomènes indésirables de réaction. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 458 980 représente une configuration analogue lans laquelle la lame quart d'onde 20 et le répartiteur de faisceau 18 de

la figure 1 sont remplacés par une lentille holographique.

Une seconde lentille holographique joue le rôle de la lentille de focalisation. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 253 723 décrit un appareil de lecture de données sur un support optique d'enregistrement. Une lentille holographique dévie et focalise la lumière d'un laser sur le support. Celui-ci réfléchit la lumière incidente suivant un trajet optique Séparé. Une seconde lentille holographique

dévie la lumière réfléchie vers un détecteur.

Le problème posé par les dispositifs précités est que les lentilles holographiques ne travaillent bien

que dans une très étroite bande de longueurs d'onde.

Un décalage de la longueur d'onde de la lumière du laser

de quelques nanomètres provoque des fluctuationsde l'inten-

sité du faisceau d'enregistrement. En outre, lorsqu'un laser doit être remplacé, la sélection d'un laser de remplacement est strictement limitée à des lasers ayant

exactement la même longueur d'onde.

Par exemple, on sait que la longueur d'onde de certains lasers à semiconducteur se déplace lorsque

le niveau de puissance change. Comme un système de lecture-

enregistrement optique met en oeuvre, potr l'enregistrement, un ceirtain niveau de puissance du laser çt, pour la lecture, la focalisation et le positionnement, un niveau bien plus faible de puissance, ce déplacement de la longueur d'onde peut être très important. Lors de l'utilisation d'une optique à bande étroite telle qu'une lentille holo- graphique, la distance focale de l'optique change lorsque la longueur d'onde du faisceau lumineux se déplace. Le faisceau est focalisé sur la piste d'enregistrement lors de l'utilisation d'une faible puissance. Cependant, lorsque

le laser est commuté à une puissance élevée pour l'enre-

gistrement, le faisceau s'écarte de la piste, d'une distance

pouvant atteindre % microns. -

Il est aassi souhaitable que les erreurs soient vérifiées pendant l'enregistrement. Jusqu'à présent, les erreurs ont été détectées par comparaison directe de

l'information enregistrée avec la source d'information.

Ce procédé nécessite du temps et un appareillage spécial.

En outre, il est souhaitable de faire la distinction entre les erreurs de l'enregistrement lui-même et les erreurs dues à la poussière et aux rayures du support. L'un des problèmes qui De pose lors de la lecture des différences d'intensité de lumière réfléchie par le support optique est qu'il est difficile de faire la distinction entre un changement de pouvoir réflecteur dû à la présence d'une tache et celui qui est dû à la présence de particules de poussière ou aux défauts du matériau pouvant affecter

les propriétés de dispersion et d'absorption de la lumière.

De nombreux supports optiques d'enregistrement sont protégés contre les saletés et les rayures par une couche de matière plastique. La poussière qui se dépose sur le revêtement est essentiellement défocalisée lors Je la lecture de l'information, mais, dans le cas de tâches représentant les données ayant des dimensions inférieures ou égales à microns, les erreurs dues à la saleté et aux rayures

peuvent encore être importantes.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 145 758 décrit un système de lecture de données dans lequel des données numériques sont écrites sur un support transparent, par-exemple un cliché photographique, par un laser modulé dont le faisceau est détecté par un premier dispositif détecteur qui mesure la lumière du laser qui est dirigée vers le support d'enregistrement. Un second dispositif photodétecteur mesure la lumière dispersée par le support alors qu'un troisième photodétecteur détecte et mesure la lumière transmise par la couche d'enregistrement de la surface de support et confirme l'enregistrement des données. La valeur de la lumière transmise ou de la lumière diffusée par le support pendant. l'opération d'enregistrement est corrélée à la puissance du laser sous forme de valeurs prévues de lumière permettant la détection des erreurs

d'enregistrement juste après le moment de l'enregistrement.

Ce système de détection d'erreurs est destiné à des supports transparents et n'est pas utilisé dans la lecture des supports réfléchissants. Les défauts sont détectables par l'appareil avant que l'enregistrement laser lui-même

soit détectable.

L'invention concerne un système d'enregistrement par laser qui élimine la réaction optique indésirable vers le laser, même lors d'un enregistrement à travers

des couches biréfringentes.

Elle concerne aussi un tel système qui permet

l'utilisation de Lasers ayant des longueurs d'onde diffé-

rentes, et ne dépendant pas des états de polarisation du

faisceau laser.

Elle concerne aussi la détection des erreurs pen-

dant l'enregistrement et la distinction entre les erreurs dues au support et celles qui sont dues aux saletés et

aux rayures.

La présente invention concerne plus précisément un appareil d'enregistrement par laser ayant une simple lentille de focalisation qui est alignée tout en étant légèrement décentrée par rapport au laser. La lumière du laser parvenant sur la lentille est déviée. La lumière vient frapper le support avec un petit angle si bien ç-J-*-=:- d'et-,R"es R-Xé i9<'.'.'é=i;,es- le ls Au =:naJ.e le aisce ea, rëfle ch env d-vi- nouveau d e Iautre coté de la lentille, très loin du faisceau iacidnt erin qu'une réaction indésirable soit supprimée. La lumière qui quitte la lentille est détectée par un photodétecteur ou dirigée vers un photodétecteur par un simple miroir, si bien que la lumière ne peut pas se réfléchir vers

le laser, dans tous les cas.

L'invention met en oeuvre différentes longueurs I9 d'onde données par deux lasers dirigés vers la même tache et détectés successivement, l un étant rouge ou infrarouge et l'autre vert, bleu ou ultraviolet. Les taches formées

dans le support réfléchissent les deux faisceaux en quan-

tités connues. Cependant, la saleté et les rayures ont

tendance à disperser la lumière et à provoquer une disper-

sion plus importante d'une couleur que d'une autre. Cette différence peut être détectée par comparaison des quantités

de lumière des deux lasers qui sont réfléchies.

Comme l'appareil comporte des miroirs et une simple lentille pouvant travailler dans une large bande, l'invention présente l'avantage d'être insensible à la polarisation et à la longueur d'onde. Les variations de biréfringence et de longueur d'onde du laser n'ont pas d'effet sur la quantité de lumière qui atteint le

support. La réaction est éliminée si bien que les condi-

tions d'enregistrement sont très stables et le laser

a une longue durée. Deux lasers de longueurs d'onde diffé-

rentes peuvent être utilisés simultanément pour la détec-

tion des erreurs et leur classement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma d'un appareil connu d'enregistrement par laser; la figure 2 est un schéma illustrant la mise en oeuvre de l'invention; et la figure 3 est un schéma en perspective d'un

second mode de réali2m;ion de l'invention.

Comme l'indique la figure 2, un laser hi transmet un faisceau laser 50 qui traverse une lentille i2 et

parvient sur un support réfléchissant 16 d'enregistrement.

La lentille est placée sur le trajet du faisceau 50, son axe optique 24 étant parallèle au trajet 50 du faisceau mais en étant décentré. La lentille 12 dévie et focalise le faisceau 50 sur le support d'enregistrement 16. La lentille a une large bande, si bien qu'un faisceau laser de longueur

d'onde quelconque peut être utilisé. Le faisceau 50 enre-

gistre par exemple par formation de piqûres ou d'autres

marques optiquement identifiables dans le support 16. Celui-

ci a habituellement une couche superficielle protectrice 17 de matière plastique destinée à empêcher la destruction des données par la saleté et les rayures. Cette couche 17 est souvent très biréfringente. L'invention présente

l'avantage d'éviter tout effet nuisible de la biréfrin-

gence car l'appareil ne met pas en oeuvre de composants dont le fonctionnement dépend de la polarisation. Le faisceau 50 parvient sur le support 16 avec un petit angle si

bien qu'il est réfléchi suivant un trajet optique diffé-

rent de celui du faisceau incident. Le faisceau réfléchi 52 est alors détecté par un photodétecteur 14 placé sur le trajet du faisceau réfléchi 52. De préférence, ce trajet 52 repasse par la lentille 12 et est renvoyé par un miroir 22 avant d'atteindre le photodétecteur 14. Le trajet du faisceau réfléchi 52 doit traverser la lentille 12 du côté de l'axe optique 24 opposé à celui du trajet incident 50, et il doit être aussi éloigné que possible du trajet 50 du faisceau incident afin qu'une réaction

optique vers le laser 10 soit évitée.

Comme l'indique la figure 3, un laser rouge et un laser bleu 11 émettent un faisceau incident rouge et un faisceau incident bleu 54. Un laser infrarouge peut être utilisé à la place du laser rouge, et un laser vert ou ultraviolet peut remplacer le laser bleu. Une

lentille 12 est placée sur le trajet des faisceaux 50 et 54.

L'axe optique 24 de la lentille 12 est parallèle aux

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faisceaux mais decentré- par rapport à ceux-ci. Les fais-

ceaux sont parallèles et équidistants de l'axe 24. La lentille dévie et focalise les faisceaux sur un point commun 30 du support. 16. Les faisceaux sont réfléchis et les faisceaux réfléchis 52 et 56 traversent la lentille 12 du côté de l'axe optique opposé au côté des faisceaux incidents correspondants 50 et 54. Un miroir 22 renvoie

les faisceaux 52 et 56 vers des détecteurs 14 et 15.

Ce miroir peut être un miroir courbe ou un miroir plan segmenté ou une paire de miroirs destinés à diriger les deux faisceaux vers les deux. détecteurs. Un commutateur 26 sélectionne en alternance le signal des détecteurs à analyser. Dans une variante, un seul détecteur 14 peut détecter les deux faisceaux 52, 56, les lasers 10 et 11 étant commutés successivementr ou le miroir étant

courbé ou déplacé vers l'arrière ou mis en vibration.

L'appareil vérifie les erreurs immédiatement après l'écriture par comparaison des quantités de lumière reçues par les photodétecteurs. Les caractéristiques différentes du support sont associées à des faisceaux lumineux ayant des longueurs d'onde différentes. Le support réfléchit les deux faisceaux en quantités connues. Les faisceaux de lecture parvenant sur des taches enregistrées ont une réflexion spéculaire très modifiée étant donné la dispersion et l'absorption par les taches formées dans le support. Les variations de pouvcir;réflecteur sont

mesurées par les photodétecteurs et transformées en impul-

sions électriques correspondant aux données, ces- dernières

pouvant être comparées à l'information mém:norisée.

Les imperfections, les rayures et la matière parti-

culaire étrangère telle que la saleté se trouvant sur le support provoquent une dispersion des faisceaux lumineux à distance des photodétecteurs. De la lumière de courte longueur d'onde, par exemple du faisceau bleu, est plus dispersée par la saleté que la lumière de plus grande longueur d'onde. Les quantités de lumière mesurées pour les faisceaux à des longueurs d'onde différentes sont

comparéEes et Contrôlées par rapport à des valeurs prévues.

Le premier photodétecteur mesure le faisceau rouge et

le second le faisceau bleu.

La présence des deux faisceaux indique que la source lumineuse écrit des données optiques. L'absence des deux faisceaux ou leur présence à une faible intensité indique une absence d'impulsions convenables de sortie de faisceaux lumineux. De la saleté est indiquée par un écart du rapport des intensités des lumières bleue et rouge par rapport à la valeur prévue. Le rôle de la mesure est non seulement la détermination de l'existence des signaux des faisceaux réfléchis mais auss. la détermination du fait que les niveaux des signaux se trouvent dans des plages de tolérances par rapport à des niveaux prévus

ou voulus des signaux.

Dans le cas o une erreur est détectée, les données sont réenregistrées ailleurs sur le support, et un drapeau est enregistré afin qu'il marque l'emplacement de l'erreur. Dans une variante, un enregistrement redondant

donne une plus grande précision, mais consomme plus d'es-

pace de mémoire.

4 Ge Appare ii d ienreist.reman - infon ao sur inmrmosur dn support optique d'enregistrement ayant une couche bireéfringente de protection, caractérisé en ce qu'il comprend: un laser (10) destiné à émettre un faisceau laser incident (50), une lentille (12) à large bande destinée à dévier

et à focaliser le faisceau incident sur le support d'enre-

gistrement (16), la lentille se trouvant sur le trajet du faisceau incident, son axe optique (24) étant parallèle au faisceau laser (50) mais étant décentré par rapport à celui-ci, et un photodétecteur (14) destiné à recevoir le

faisceau du laser (52) réfléchi par le support d'enregis-

trement (16), le photodétecteur se trouvant sur le trajet du faisceau réfléchi qui se trouve lui-même sur un trajet

optique séparé de celui du faisceau incident.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trajet (52) du faisceau réfléchi passe à travers la lentille (12), du côté de l'axe optique (24) opposé à celui du faisceau incident, et le trajet du faisceau réfléchi parvient sur un miroir (22) destiné à diriger le faisceau vers un photodétecteur (14), le miroir se trouvant sur le trajet du faisceau réfléchi et faisant

un certain angle avec ce trajet.

3. Appareil optique à laser, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier laser (10) qui émet un premier faisceau laser incident (50) à une première longueur d'onde, un second laser (11) qui émet un second faisceau laser incident (54) à une seconde longueur d'onde, le second faisceau étant parallèle au premier,

une lentille à large bande (12) capable de trans-

mettre la lumière à la première et à la seconde longueur d'onde et à dévier et focaliser les faisceaux sur un point commun, la lentille étant placée sur le trajet des deux fisceau:, incidentsa i.a: e îiqu.(24) de la!entille -tanit paralllle au premier ^i am nsecn faisceau incident, étant équidistant de ces deur faisceaux mais étant décentet, par rapport à eux, les faisceaux étant renvoyés suivant des trajets optiques séparés (52, 56) qui diffèrent des trajets des faisceaux incidents, les trajets des faisceaux

redirigés traversant la lentille (12) en des points oppo-

sés à ceux des faisceaux incidents correspondants par rapport à l'axe optique de la lentille, et au moins un photodétecteur (14, 15) placé sur

le trajet des faisceaux redirigés.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé

en ce que le nombre de photodétecteurs est égal à un.

5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé

en ce que le nomDre de photodétecteurs est égal à deux.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un miroir (22) destiné à renvoyer les faisceaux réfléchis vers les photodétecteurs, le miroir (22) étant courbé sphériquement afin qu'il dirige

les faisceaux.

7. Procédé d'asservissement à une piste optique à l'aide de deux lasers, caractérisé en ce qu'il comprend: la projection de deux faisceaux lasers parallèles et distants (50, 54) ayant des longueurs d'onde différentes sur un point commun d'un support (16), les parties des deux faisceaux étant renvoyées suivant des trajets lumineux séparés (52, 56), la mesura des intensités des parties renvoyées des faisceaux, et la comparaison des mesures des intensités des parties renvoyées des faisceaux l'une avec l'autre et avec une plage de valeurs de consigne pour les mesures afin

que des signaux d'erreurs soient formés.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la projection des deux faisceaux (50, 54) sur un point commun d'un support (16) comporte la transmission des faisceaux à travers une lentille de focalisation (12), les i i Eaisc.aux parzvefnat sur za lentille parallèlement à 1 'axe optique (2t) de ceile-l mais à une minme distance de

cet axe.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parties (52, 54) de faisceaux qui sont renvoyés sont mesurées par des photodétecteurs (14, 15)

placés sur les trajets des faisceaux renvoyés.