FR2755282A1 - Optical reader with reduced height for compact discs - Google Patents
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Abstract
Description
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. The present invention relates to an optical sensor system and, more particularly, to an optical sensor system of a reduced size by incorporating a beam splitter comprising a polarization layer and an array.
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. One of the common problems in the field of optical information recording discs, for example laser discs, is related to the occurrence of focusing errors, and an astigmatic method has been used to solve this problem. .
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.In Figure 1, there is illustrated an optical sensor system 100 of the prior art, using an astigmatic method, as described in the patent application US NO 4,023,033, entitled "Optical Focusing
Device ", which is incorporated herein by reference. The optical sensor system 100 includes a light source 110, a beam splitter 120, an objective lens 130, an optical information recording disc 140 (hereinafter referred to as optical disc), a cylindrical lens 150 and an optical detector 160. In the system 100, a light beam 112 emitted by the light source 110, for example a laser diode, falls on the beam splitter 120 and is partially reflected by a reflecting surface 122 incorporated therein. The beam of light reflected by the reflecting surface 122 is focused through the objective lens 130 onto a recording surface 144 of the optical disc 140, as a focused beam of light. focused light reflected by the optical disc 140 is brought to converge by the objective lens 130, is partially transmitted through the beam splitter 120, rendered astigmat ic by its passage through the cylindrical lens 150 and, subsequently, is incident on a light receiving surface 162 of the optical detector 160, where the light receiving surface 162 is divided into four photo-electric cells (not shown) arranged so as to form a square. Each of the photocells generates an output in the form of a light intensity measurement. Two output signals from two photoelectric cells placed diagonally opposite one another in the square light receiving surface are transmitted to a first adder and those from the other two photoelectric cells are transmitted to a second adder, respectively. Results of the first and second adders are then sent to a differential amplifier (not shown) which, in turn, generates an associated focusing error by comparing the two inputs of the first and second adders, the focusing error being simply a difference. between the two output signals of the pair of adders.
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. Being astigmatic, the image form of the light flux on the light receiving surface 162 of the optical detector 160 changes as a function of the relative position of the recording surface 144 of the optical disc 140 relative to a point of convergence 142 of the beam of light. To detect the change in the image form of the light flux, the cylindrical lens 105 is arranged between the point of convergence 142 and the optical detector 160 so that the image form of the light flux on the light receiving surface 162 becomes circular when the light beam is exactly focused (zero focus error) on the recording surface 144 and this is known as the "just focused" position in the prior art.
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.If the optical disc 140 is moved along the optical axis pulled through the correct just focused position and the center of the objective lens 130, the focus error signal becomes non-zero, with a sign indicating the direction of movement of the recording surface 144 of the optical disc 140, from the position of "just focused" thereby detecting the focusing error.
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. One of the major drawbacks of the optical sensor system 100 which has just been described is a large size due to the provisions of the cylindrical lens 150 and the optical detector 160 which are arranged on the opposite side of the optical disc 140 relative to the divider. 120 beam, thereby making the total size of the optical sensor system 100 bulky.
Par conséquent, un objectif primaire de l'invention est de proposer un système capteur optique ayant une taille réduite avec une structure plus simple. Consequently, a primary objective of the invention is to propose an optical sensor system having a reduced size with a simpler structure.
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. According to the present invention, there is provided an optical sensor system for reading information signals stored on an optical disc, said system comprising: a light source for generating a light beam comprising a first and a second polarization component; a 1/4 X plate for changing the polarization component of the light beam transmitted therethrough, an optical detector for detecting the information signal output from the optical disc; a beam splitter for reflecting the first polarization component in a direction of the optical disc through the 1/4 X plate and for transmitting the second polarization component so that only the first polarization component is used to read the signals from information in the optical disc, where the beam splitter comprises a base made of glass, a polarization layer capable of reflecting the first polarization component, and transmits the second polarization component, and an array having a number of grooves including the shape is elliptical to make the incident light beam astigmatic; and an objective lens for focusing the first polarization component of the light beam towards the optical disc, and for converging the light beam reflected by the optical disc on the optical detector via the network of the beam splitter which is able to reflect the second polarization component of the light beam incident on it towards the optical detector passing through the base of the polarization layer, so that the first polarization component of the light beam reflected by the optical disc is converted into the second polarization component passing through the 1/4 X plate before being incident on the beam splitter, so as to allow the optical sensor system to read the information signals out of the recording surface.
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.The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating several embodiments of the invention and in which
- Figure 1 is a schematic side view of an optical head of the prior art; and
- Figure 2 is a schematic side view of an optical sensor system using an inventive beam splitter, in accordance with the present 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. Figure 2 is a schematic side view of an inventive optical sensor system 200, in accordance with the present invention, which includes a light source 210, for example a semiconductor laser or a laser diode, for generating a light beam comprising polarized light components of type P and S, having a wavelength hl, a plate of 1/4 X 230, an objective lens 240, an optical detector 260 and a beam splitter 220 provided with a base 224 transparent to the beam of light, a polarization layer 223 formed on an upper surface of the base 224 and an array 222 attached to a bottom surface of the 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. The objective lens 240, the 1/4 k-230 plate and the beam splitter 220 are arranged in such a way that the 1/4 X 230 plate is placed between the objective lens 240 and the beam splitter 220, and an optical axis connecting the focal point of the objective lens 240 and the center of the objective lens 240 passes through the center of the 1/4 X 230 plate and also meets the polarization layer 223 of the beam splitter 220 at a predetermined angle. The light source 210 is placed at a location such that the P-type polarization component of the light beam thereof caused to converge by the objective lens 240 after having first been reflected by the polarization layer 223 and then after being transmitted through the 1/4 X 230 plate is focused in a point along the optical axis.
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. When the light beam emanating from the light source 210 falls on the beam splitter 220, the polarization layer 223 of the beam splitter 220 reflects the p-type polarized light component in the direction of the plate 1/4 X 230 and transmits the S-type polarized light component, thereby rendering the S-type polarized light component useless for reading information signals stored on an optical disc 250, whereby the light beam from the light source 210 is aligned with a first line connecting the light source 210 at a point of intersection of the optical axis with the polarization layer 223 of the beam splitter 220. The objective lens 240 focuses the polarized light beam from the type P on the optical disc 250 after being transmitted through the 1/4 X 230 plate, so that the 1/4 X plate can be placed between the beam splitter 220 and the lens objective 240 and the objective lens 240 disposed between the beam splitter 220 and the optical disc 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. Then, the P-type polarized light beam reflected by the optical disc 250 is firstly brought to converge by the objective lens 240, is then transmitted through the 1/4 X 230 plate, to be thus converted. then into a polarized light beam of type S. The polarized light beam of type S converted from the polarized light beam of type P will be transmitted through the polarization layer 223 of the beam splitter 220, whereby the light beam converted type S polarized light transmitted through the polarization layer 223 of the beam splitter 220 is shown by broken lines in Figure 2. The converted type S polarized light beam passing through the base 224 of the beam splitter 220 after having been transmitted through the polarization layer 223 of the beam splitter 220 falls on the grating or the grid 222, the grid 222 having a number of grooves, each groove was nt for example configured elliptically, and makes astigmatic the polarized light beam of the type S, converted, which is incident, after having been reflected by it, thus putting the optical detector 260 in a state to detect an error signal of focusing using an astigmatic process. In this case, the astigmatic type S polarized light beam hits the optical detector 260 after being transmitted through the base 224 and the polarization layer 223 of the beam splitter 220, whereby the center of the optical detector 260 is positioned in a focal point of the astigmatic type S polarized light beam reflected by the beam splitter 220. The optical detector 260 is thus aligned so that its detection surface is perpendicular to a second line formed by connecting the center of the optical detector 260 and the point of intersection of the optical axis, at the polarization layer 223 of the beam splitter 220. In the preferred embodiment of the present invention, the angle between the first and second lines is less than across at 90 degrees.
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. The optical detector 260 is able to measure the intensity of a beam of light which is incident on it. The astigmatic light beam, namely the converted type S polarized light beam, after being reflected by the network 222 of the beam splitter 220, falls on the optical detector 260 and thus allows the optical sensor system 200 to reproduce the signal information outside the optical disc 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. Since the array 222 is attached to the bottom surface of the base 224, it is possible that the optical detector 260 can be placed between the light source 210 and the objective lens 240, which, in contrast, will reduce the total size of the optical sensor system 200. The optical path of the type S polarized light beam converted from the polarization layer 223 of the beam splitter 220 to the optical detector 260 becomes equal to the optical path of the light source 210 to the polarization layer 223 of the beam splitter 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.Compared to an optical sensor system 100 of the state of the art, the inventive optical sensor system 200 has a simpler structure. This is achieved by incorporating therein the beam splitter 220 comprising a polarization layer 223 formed on the upper surface of the base 224 and of the grating 222 attached to the bottom face of the base 224, whereby the polarization layer 223 is capable of reflecting a P-type polarized light component and transmitting a P-type polarized light component
S, and the grid 222 of the light beam 220 rotates the astigmatic light component polarized in S, after having been reflected by the latter, thereby reducing the longitudinal size of the optical sensor system 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. Although the present invention has not been described with respect to preferred embodiments, other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims.
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EP0509526A1 (en) * | 1991-04-17 | 1992-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical pickup head |
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- 1997-10-28 CN CN97119942A patent/CN1182933A/en active Pending
- 1997-10-28 FR FR9713524A patent/FR2755282B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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KR19980029872A (en) | 1998-07-25 |
FR2755282B1 (en) | 1999-12-10 |
JPH10134406A (en) | 1998-05-22 |
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ST | Notification of lapse |