FR2524158A1

FR2524158A1 - Dispositif de correction de l'astigmatisme d'un appareil optique utilisant comme source de lumiere un laser semi-conducteur

Info

Publication number: FR2524158A1
Application number: FR8302694A
Authority: FR
Inventors: Shigeo Kubota
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1983-09-30
Also published as: KR840003846A; DE3305675A1; DE3305675C2; CA1204199A; US4577941A; FR2524158B1; GB8304572D0; KR910008493B1; GB2119114B; GB2119114A

Abstract

A.APPAREIL OPTIQUE UTILISANT COMME SOURCE DE LUMIERE UN LASER SEMI-CONDUCTEUR. B.APPAREIL OPTIQUE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN LASER SEMI-CONDUCTEUR 1 PRESENTANT POUR LES RAYONS LUMINEUX QU'IL EMET, DES POINTS FOCAUX DIFFERENTS D'UNE PART DANS UN PLAN DE JONCTION 3 ET, D'AUTRE PART, DANS UN PLAN PERPENDICULAIRE A CELUI-CI, L'APPAREIL COMPORTANT EGALEMENT AU MOINS UNE STRUCTURE A PLANS PARALLELES 4 D'UNE EPAISSEUR PREDETERMINEE ET SUSCEPTIBLE DE TRANSMETTRE LA LUMIERE, STRUCTURE DISPOSEE SUR LE TRAJET OPTIQUE DES RAYONS EMIS PAR LE LASER SEMI-CONDUCTEUR 1 DE FACON QU'UN VECTEUR NORMAL A CETTE STRUCTURE 4 SOIT INCLINE D'UN ANGLE PREDETERMINE PAR RAPPORT A L'AXE OPTIQUE DU LASER SEMI-CONDUCTEUR 1. C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX APPAREILS DE REPRODUCTION PAR LECTURE D'UN DISQUE OPTIQUE VIDEO.

Description

Dispositif de correction de l'astigmatisme d'un appareil

optique utilisant comme source de lumière un laser semi-

conducteur " _____ ______

Arrière-plan de l'invention -

Domaine de l'invention: La présente invention est relative à un appareil optique qui utilise comme source de lumière un laser semi-conducteur ayant différents points focaux dans

un plan de jonction et dans un plan perpendiculaire à ce-

lui-ci de façon à provoquer un astigmatisme et elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif de lecture

optique prévu de façon adéquate pour un appareil repro-

ducteur audio ou vidéo à disque, qui focalise des rayons lumineux en provenance d'un laser semi-conducteur sur une

surface de lecture d'un disque optique pour lire les si-

gnaux enregistrés sur cette surface de lecture.

Description de l'art antérieur:

Un laser semi-conducteur du type à guidage de gain, tel qu'un type de laser semi-conducteur à double hétérojonction ne présente pas un accroissement du niveau

de bruit qui est fréquemment rencontré dans un laser semi-

conducteur du type à guidage d'index Un tel accroissement

du'niveau de bruit est provoqué par un effet de self-

couplage qui est à son tour, provoqué par la lumière réflé-

chie à partir de la surface de lecture du disque optique.

Pour cette raison, un laser semi-conducteur du type à guidage de gain est considéré comme une source de lumière 2.-

prometteuse pour un lecteur optique d'un appareil de repro-

duction vidéo à disque qui exige un rapport élevé son/bruit.

Un laser semi-conducteur du type à guidage de gain oseille verticalement selon une oscillation multimodeq tandis qu'un semi-conducteur du type à guidage d'index oscille vertica-

lement selon un unique mode En conséquence, le laser semi-

conducteur du type à guidage de gain est moins sujet à in-

terférence du fait de la lumière réfléchie Toutefois, du point de vue des caractéristiques optiques, comme on le voit sur les figures 1 (A) et 1 (B) , des rayons de lumière oscillée en provenance d'un semi-conducteur 1 du type à guidage de gain, ont différents étranglements de mode dans le plan de jonction (plan des axes X-Y) et dans un plan

perpendiculaire à celui-ci (plan des axes X-Z) Plus préci-

sément, dans le plan vertical (plan des axes X-Z), l'étran-

glement de mode est au point A (position à la surface du miroir) qui se situe dans le plan de la surface de miroir 2 Cependant, dans le plan de jonction (plan des axes X-Y), l'étranglement de mode est au point B qui correspond à une couche active 3 du laser semi-conducteur et se situe

en un point plus profond l'intérieur du résonateur à par-

tir de la surface miroir 2 Pour cette raison, les points

focaux des rayons de lumière oscillée dans le plan de jonc-

tion (plan des axes X-Y) et le plan vertical (plan des axes

X-Z) diffèrent les uns des autres et provoquent un astig-

matisme 4 Z. Lorsqu'un laser semi-conducteur de ce type

est utilisé comme source de lumière pour un appareil re-

producteur de disque vidéo ou analogue, et que les rayons lumineux en provenance de ce laser sont focalisés par

une lentille d'objectif ou analogue sur la surface de lec-

ture d'un disque optique, le spot est distordu selon une forme étirée horizontalement ou verticalement du fait de l'astigmatisme Lorsque ceci se produit, on ne peut pas déterminer un point permettant d'obtenir des signaux 3.-

d'information et des signaux d'erreur de pistes correspon-

dant à une reproduction optimale Ceci réduit la marge de perturbation en ce qui concerne le servo mécanisme telle d'une défocalisation ou un défaut de synchronisme du disque, En d'autres termes, les caractéristiques souhaitées de la fonction de transfert optique (OTF) du système optique ne

peuvent pas être obtenues.

En considération de ce problème, les méthodes suivantes ont étf utilisées de façon classique: (a) Selon la première méthodes les composants des rayons lumineux divergents de la couche semi-conductrice qui se situent à l'intérieur d'une plage angulaire centrale

étroite sont sélectionnés pour 8 tre utilisés pour les si-

gnaux de lecture de façon à éliminer la perturbation dans le front d'onde dae à l'astigmatisme Le degré de l'effet

défavorable dé à l'astigmatisme varie en fonction de l'ou-

verture numérique (NA) d'une lentille le collimateur qui

est utilisée pour guider les rayons lumineux sur la lentille-

objectif En conséquence, si on sélectionne uniquement pour les signaux de lecture les composants de la lumière

qui se situent à l'intérieur d'une plage angulaire centra-

le étroite, la perturbation sur le front d'onde est élimi-

née, bien que le rendement d'utilisation des rayons lumi-

neux soit altéré Ainsi des caractéristiques OTP souhaitées

peuvent être obtenues dans le cas d'un disque audio numéri-

que (DAD) qui n'exige pas un rapport son/bruit trop élevé.

Cela va être expliqué plus en détail Puis-

que le rapport son/bruit exigé n'est pas trop élevé, un ap-

pareil de reproduction DAD n'exige pas une densité optique trop élevée Pour cette raison, une lentille de collimateur ayant une NA de par exemple 0,13 peut être utilisée Alors, même si un laser semi-conducteur présentant un astigmatisme de 25 p m est utilisé comme source de lumière, la valeur efficace (valeur RMS) de la perturbation sur le front d'onde est 0,056 ( A), qui se situé à l'intérieur de la limite de 4.-

diffraction, et ne pose aucun problème.

Toutefois, lorsque la première méthode décri-

te ci-dessus est appliquée à un appareil de reproduction de disque vidéo ou analogue et qui exige un rapport son/ bruit relativement élevé, la sortie du laser doit être accrue du fait du faible rendement des rayons lumineux Un tel accroissement de la sortie laser soulève un problème

de courte durée de vie du laser semi-conducteur.

Si un laser semi-conducteur couramment dispo-

nible de ce type doit être utilisé comme source de lumière pour un appareil reproducteur de disque vidéo ou analogue qui exige un rapport son/bruit élevé, sans que l'on adopte la première méthode, alors une lentille-collimateur ayant

une NA de 0,2 ou davantage doit être utilisée en considéra-

tion de l'angle de divergence des rayons lumineux en prove-

nance du laser semi-conducteur Toutefois, si une telle

lentille-collimateur est utilisée, la valeur RMS de la per-

turbation sur le front d'onde due à un astigmatisme de 25 p m devient 0, 13 ( À) ce qui altère de façon significative

les caractéristiques OTF.

La valeur RMS de la perturbation sur le front

d'onde qui se situe à l'intérieur de la limite de diffrac-

tion est connue pour être 007 (A) (Critère Marechal) La limite supérieure d'astigmatisme d'un laser satisfaisant à

un tel critère doit être 13 /Jm si la NA de la lentille -

collimateur est supposée être 0,2 L'astigmatisme d'un la-

ser semi-conducteur couramment disponible du type à guidage de gain est de l'ordre de 10 à 25 pim Pour cette raison, si une source lumineuse d'une grande intensité lumineuse

est nécessaire, comme dans le cas d'un appareil reproduc-

teur de disque vidéo ou analogue, différentes dispositions

doivent être prises pour corriger l'astigmatisme.

(b) Conformément à la seconde méthode, l'astig-

matise est corrigé par un élément optique tel qu'une len-

tille cylindrique qui a une puissance (capacité de diffrac-

5.-

tion) différente selon différentes directions.

Toutefois, lorsque la seconde méthode est

adoptée, puisque la puissance de l'élément optique est dif-

férente selon différentes directions, la surface de l'élé-

ment optique, c'est-à-dire la surface de la lentille, n'est pas une vraie sphère mais une sphère irrégulière Une telle

sphère irrégulière est difficile à concevoir et à fabri-

quer En outre, puisque la puissance de l'élément optique

est différente selon différentes directions, des ajuste-

ments variés en position de cet élément optique, doivent

être effectuées, ces ajustements incluant la position angu-

laire de l'élément optique par rapport à l'axe optique, la position de cet élément le long de l'axe optique, et la

directivité de la puissance en relation avec l'astigmatis-

me Cela complique les procédures de positionnement de

l'élément optique.

Buts et résumé de l'invention -

Le premier but de la présente invention est

de créer un appareil optique qui utilise un laser semi-

conducteur pouvant fournir les caractéristiques OTF sou-

haitées en adoptant un élément optique dont la surface est facile à mettre en forme et qui est susceptible d'être

positionné facilement, sans qu'un accroissement de la sor-

tie du laser soit nécessaire, m Ome si l'appareil exige

un rapport son/bruit élevé et une intensité lumineuse éle-

vée. Le second but de la présente invention est

de fournir un appareil optique qui utilise un laser semi-

conducteur permettant d'atteindre facilement et de façon

fiable le premier but sans qu'il soit nécessaire d'augmen-

ter le nombre de pièces impliquées.

Brève description des dessins -

les figures 1 (A) et 1 (B) sont des vues schématiques pour expliquer l'astigmatisme d'un laser semi-conducteur du type à guidage de gain, 6.la f igure 2 est une vue en coupe le long de l'axe optique et à l'intérieur du plan de jonction d'a laser semi-conducteur d'un appareil optique correspordant à une première réalisation de la présente invention, la figure 3 est une vue en coupe le lcng de l'axe optique et à l'intérieur du plan perpendiculaire au plan de jonction du laser semi- conducteur représenté sur la figure 2, la figure 4 est une vue schématique pour

expliquer la correction de l'astigmatisme par une stric-

ture de verre à plans parallèles, la figure 5 est une vue en coupe le long de l'axe optique et dans le plan perpendiculaire au plan

de jonction d'un laser semi-conducteur d'un appareil op-

tique conforme à une seconde réalisation de la présente invention, la figure 6 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un b Lprisme, la figure 7 est un graphique montri-ant le coefficient de sensibilité S en fonction de l'indice de

réfraction Nr du biprisme représenté sur la figure 6.

Description détaillée des réalisations préférées -

Un appareil optique utilisant un laser semi-

conducteur et appliqué à un appareil optique pour un repro-

ducteur de disque audio ou vidéo, conforme à une première réalisation de la présente invention, va maintenant être décrit en se référant aux figures 2 à 4 Il y a lieu de

noter que les axes de coordonnées des figures 2 et 3 coin-

cident avec ceux représentés sur la figure 1.

Un laser semi-conducteur 1 utilisé comme source de lumière est du type à guidage de gain, qui est

un type de laser semi-conducteur à double hétérojoncti on.

Comme précédemment décrit, le point focal à l'intérieur du plan de jonction (plan des axes X-Y) des rayons lumineux émis à partir du laser semi-conducteur 1, se situe en un 7.-

point placé un peu plus profond à l'intérieur du résona,-

teur à partir de la surface miroir 2 Cependant le point

focal dans le plan vertical (plan des axes X-Z) perpendi-

culaire au plan de jonction, des rayons lumineux en prove-

nance du laser semi-conducteur 1, se situe sur la surface

miroir 2, provoquant ainsi un astigmatisme.

Les rayons lumineux divergents en provenance du laser semi-conducteur 1, tombent sur une structure en

verre à plans parallèles 4 ayant une épaisseur prédétermi-

née t 1 et disposée sur le trajet optique de ces rayons lu-

mineux Cette structure en verre à plans parallèles 4 peut

être, soit transparente, soit translucide et elle est en-

tourée par l'air La structure en verre à plans parallèles 4 est disposée de façon qu'un vecteur A 1 normal à cette

structure soit incliné d'un angle prédéterminé U à l'in-

térieur du plan de jonction (plan des axes X-Y) par rap-

port à l'axe optique.

Les rayons lumineux sortant de la structure

en verre à plans parallèles 4, tombent alors sur un divi-

seur de faisceau 5 qui divise les rayons lumineux incidents

en rayons lumineux transmis et en rayons lumineux réfléchis.

Les rayons lumineux transmis à partir du diviseur de fais-

ceau 5 sont convertis en faisceaux de lumière parallèles par une lentillecollimateur 6 ayant une NA prédéterminée

et disposée de façon à guider les rayons lumineux parallè-

lement les uns aux autres Ces rayons lumineux parallèles sont focalisés par une lentille-objectif 7 sur la surface

de lecture d'un disque optique 8 de façon à former un pe-

tit spot au point focal de la lentille 7.

Les signaux modulés par une information vidéo ou audio ou bien par l'une et l'autre de ces informations,

sont enregistrés sur la surface de lecture du disque opti-

que 8 sous la forme de rangées de petits creux définissant

des pistes en spirales ou concentriques.

Les rayons lumineux réfléchis à partir de la 8._ surface de lecture du disque optique 8 et modulés par les signaux enregistrés ou les rangées de petits trous, tombent alors sur la lentille-objectif 7 et sont convertis en rayons

lumineux parallèles Les rayons lumineux réfléchis, maine-

nant convertis en rayons lumineux parallèles, se propagent en sens inverse selon le même trajet optique pour tomber

sur le diviseur de faisceau 5 à travers la lentille-collima-

teur 6 Ces rayons lumineux réfléchis qui sont en outre, ré-

fléchis par le diviseur de faisceau 5, tombent sur la sur-

face réceptrice de lumière d'un photo-détecteur 9 Ce photo-

détecteur 9 assure la reproduction des signaux d'informa-

tion, des signaux d'erreur de pistes, etc Le mécanisme de correction de l'astigmatisme au moyen de la structure en verre 4 à plans parallèles, va

maintenant être expliqué en se référant à la figure 4.

Supposons qu'une structure en verre à plans parallèles 4 ' (épaisseur t 1 ' et indice de réfraction N 1) soit positionnée sur le trajet optique (Na = sin U 1) des rayons lumineux focalisés en étant inclinée d'un angle Ul par rapport à l'axe optique Alors, un astigmatisme As 1 prenant naissance dans ce système optique peut être donné par la relation suivante, tirée par exemple de W J Smith, Modern Optical Engineering, McGraw-Hill, N Y, 1966: Asl = ls -1 t t 2 = (t / N 12 sin 2 Up 1 l) N 12 cos 2 U (N 12 sin 2 U 11) 'J = L î(N 12 1) sin 2 Up 1 P /(N 12 _ sin 2 Up 1) t 1

(1)

ou i est la distance au point focal dans le plan (plan méridien) incluant la ligne normale et l'axe optique, et

as est la distance au point focal dans le plan perpen-

diculaire au plan précédent.

9._ Cependant, le coma, est donné par: coma = t I u 12 UP (N 12 1) /2 N 13 ( 2) Il est en conséquence possible d'engendrer un astigmatisme de même magnitude mais de signe algébrique opposé à celui de l'astigmatisme du laser semi-conducteur 1,

en sélectionnant une épaisseur prédéterminée t'1 et un an-

gle prédéterminé U'p 1 pour une NA prédéterminée, par exem-

ple NA = sin U 1 = 0,2, en accord avec les relations ( 1) et

( 2) ci-dessus, et en même temps de réduire le coma à un mi-

nimum Pour toutes valeurs de U'p,1 O, l'astigmatisme As est donné par: As = 1 1 t t O On peut en conséquence voire d'après ce qui précède que l'astigmatisme du laser semi-conducteur 1 peut Otre corrigé si le plan méridien est mis en coïncidence

avec le plan de jonction du laser semi-conducteur 1.

l t

Si, t 1 = 01 mm U p 1 = 45 et N 1 = 1,5, l'astigmatis-

me As 1 peut être calculé pour être: As 1 9 t -0,025 (mm) = -25 ( tm) Comme précédemment mentionné, l'astigmatisme d'un laser semi-conducteur courant 1 du type à guidage de gain est de l'ordre de 20 à 25 f m Donc, un astigmatisme d'une telle magnitude peut être corrigé par l'astigmatisme As 1 ci-dessus De plus, le coma qui peut Otre engendré dans ce cas, est seulement de l'ordre de 0,02 ( ?) exprimé par la valeur RMS de l'aberration du front d'onde et est donc négligeable. L'astigmatisme et le coma sont tous deux proportionnels à l'épaisseur t'1 de la structure en verre plans parallèles 4 ' L'astigmatisme est de l'ordre d'une

seconde puissance de l'angle U pl et le coma lui est pro-

portionnel En conséquence, le coma peut être réduit au mi-

l t nimum si l'épaisseur t est plus petite et l'angle U p de la structure de verre à plans parallèles 4 ' plus grand 10._

pour engendrer l'astigmatisme.

L'astigmatisme du laser semi-conducteur peud être corrigé par la structure en verre à plans parallèles 4 qui présente l'épaisseur prédéterminée t 1 et dont le vecteur normal A 1 est incliné de l'angle prédéterminé Upl par rapport à l'axe optique à l'intérieur du plan de

jonction (plan des axes X-Y) du laser semi-conducteur 1.

Le petit spot formé sur la surface de lecture

du disque optique 8 par la lentille-objectif 7 devient es-

sentiellement circulaire du fait du résultat de la correc-

tion de l'astigmatisme par la structure en verre à plans

parallèles 4.

En conséquence, même si la NA de la lentille-

collimateur 6 est choisie relativement grande# les caracté-

ristiques OTF ne peuvent pas permettre d'interférence entre des pistes adjacentes Même si un appareil optique exige

un rapport élevé son/bruit et une intensité lumineuse éle-

vée, les caractéristiques OTF souhaitées peuvent être obte-

nues sans recourir à un accroissement de la sortie laser.

Puisque l'élément optique pour corriger l'astigmatisme est la structure de verre à plans parallèles 4, la surface de cet élément est facile à mettre en forme Puisque l'élément

optique ne doit pas avoir de puissance (capacité de réfrac-

tion), il nécessite uniquement un ajustement angulaire de

son vecteur normal A 1 par rapport à l'axe optique à l'inté-

rieur du plan de jonction du laser semi-conducteur 1 L'élé-

ment optique conforme à la présente invention, exige uni-

quement un simple positionnement*

Dans la première réalisation décrite ci-

dessus, la structure de verre à plans parallèles 4 est dis-

posée sur le trajet d'optique des rayons lumineux diver-

gents Toutefois, comme on peut le voir à partir du méca-

nisme décrit ci-dessus pour corriger l'astigmatisme, la structure de verre à plans parallèles 4 peut être disposée sur le trajet optique des rayons lumineux focalisés par

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1 1 -

exemple entre la lentille-ob Jectif 7 et la surface de lec-

ture du disque optique 8 Dans cette première réalisation,

une seule structure de verre à plans parallèles 4 est utilà-

sée Toutefois, la seule exigence est que soit prévue l'é-

paisseur prédéterminée de t 1 qui permet la correction d'un

astigmatisme donné En conséquence# deux ou plusieurs struc-

tures de verre à plans parallèles 4 peuvent être prévues

avec une épaisseur totale t 1.

Il est également possible d'utiliser un demi-

miroir en tant que structure de verre à plans parallèles 4.

Le demi-miroir peut être obtenu en constituant un film de

dépôt par revêtement de la surfaces opposée au laser semi-

conducteur 1, de la structure en verre Le vecteur normal au demi-miroir ou à la structure en verre 4 est incliné de l'angle U Pl = 450 par rapport à l'axe optique Alors, la

structure de verre à plans parallèles 4 assure une fonc-

tion de correction de l'astigmatisme et également une fonc-

tion de division du faisceau Dans ce cas, le diviseur de faisceau 5 peut être supprimé En outre, la structure de verre à plans parallèles 4 peut également jouer le rôle

de fen 8 tre de capot du laser semi-conducteur 1.

Dans la première réalisation décrite ci-

dessus, la correction de l'astigmatisme est assurée par

la structure de verre à plans parallèles 4 * Toutefois, l'6-

lément optique permettant d'assurer cette fonction peut être une structure de saphir à plans parallèles L'élément optique doit seulement transmettre les rayons lumineux en

provenance du laser semi-conducteur 1.

La seconde réalisation de la présente inven-

tion va maintenant être décrite en se référant aux figures à 7 Les m 9 mes numéros de références utilisés sur les figures 2 à 4 désignent les mêmes parties sur les figures

à,7 et une nouvelle description détaillée de ces diffé-

rentes parties n'est en conséquence, pas nécessaire Les axes de coordonnées représentés sur la figure 5 coïncident 12.-

avec ceux représentés sur la figure 1.

Les rayons lumineux divergents en provenance d'un laser semi-conducteur 1 du type à guidage de gain utilisé comme source de lumière, tombent sur un biprisme 10 qui est disposé sur le trajet optique de ces rayons lumineux.

Le biprisme 10 comporte deux prismes trian-

gulaires 10 a et 10 b ayant le même indice de réfraction NH et le même angle de vertex Upe, comme représenté sur la

figure 6 Un film transparent 10 d jouant le rôle de struc-

ture à plans parallèles de la présente invention et ayant

un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfrac-

tion NH et une épaisseur prédéterminée t 2, est formé par dépôt sur une surface inclinée 10 oc du prisme 10 a Un film translucide réfléchissant 10 f est formé par dépôt sur une

surface inclinée 10 e du prisme 10 b Ces deux surfaces in-

clinées 10 c et 10 e sont rendues adhérentes entre elles par un moyen adhésif connu de sorte que le film transparent 10 d et le film translucide réfléchissant 10 f sont intercalés

* entre ces surfaces complétant ainsi le biprisme 10 En con-

séquence, le film translucide réfléchissant 10 f est formé msr une surface du film transparent 10 d Le biprisme 10 assure la fonction de correction de l'astigmatisme au moyen du film transparent 10 d et assure 6 galement la fonction de

division du faisceau au moyen du film translucide réfléchis-

sant 10 f.

Le biprisme 10 est disposé de façon qu'un vec-

teur normal au film transparent O 10 d jouant le râle de

la couche à plans parallèles est incliné d'un angle prédé-

terminé Up 2 = (U Ps) par rapport à l'axe optique à l'inté-

rieur du plan (plan des axes X Z) qui est perpendiculaire au plan de jonction (le plan des axes X-Y) de la couche semi-conductrice 1 et qui s'étend le long de l'axe optique

de celle-ci.

Les rayons lumineux transmis à travers le 13.-

biprisme 10 sont focalisés par l'intermédiaire d'une len-

tille-collimateur 6 et d'une lentille-objectif 7 pour for-

mer un petit spot sur la surface de lecture d'un disque

optique 8.

Des rayons lumineux réfléchis par la surface de lecture du disque optique 8 et modulés par les signaux enregistrés sur cette surface de lecture, se propagent

alors le long du même trajet optique en sens inverse à tra-

vers la lentille-objectif 7 et la lentille-collimateur 6

0 pour tomber sur le biprisme 10 Ces rayons lumineux réflé-

chis qui sont également réfléchis par le film translucide

réfléchissant 10 f du biprisme, tombent sur la surface récep-

trice de lumière d'un photo-détecteur 9.

Le mécanisme de correction de l'astigmatisme par le film transparent 10 d jouant le rôle de la couche à

plans parallèles du biprisme 10 va maintenant Otre décrit.

L'astigmatisme As 2 des rayons lumineux diver-

gents transmis à travers le film 10 d du biprisme 10, est donné par: As 2 = (Nr 1) sin 2 p 2/(Nr 2 in 2 p 2)3/2

(A 2 /NH) ( 3)

pour Nr = N/N Het Up 2 = Up

o Nr est un rapport d'indices de réfraction obtenu en di-

visant l'indice de réfraction NL du film transparent 10 d

par l'indice de réfraction NH des prismes 10 a et 10 b.

En considérant les relations ( 1) et ( 3) nous pouvons tirer les conclusions suivantes: ( 1) Les deux relations peuvent Otre les mêmes si NH = 1 lorsque N 1 = Nr, U pl = Up 2 Jet t 1 = t 2

( 2) Si le rapport Nr des indices de réfrac-

tion est supérieur à 1, la polarité de l'astigmatisme est

la même que le signe algébrique de la relation ( 1) Toute-

fois, si Nr est inférieur à 1, la polarité de l'astigmatis-

me est inversée.

( 3) Si Nrest inférieur d 1, le dénominatel-

approche de zéro En conséquence, l'astigmatisme devient plus grand que la valeur absolue de l'astigmatisme lorsque

Nr est supérieur à 1, en supposant que l'angle Up 2 et 11 '-

paisseur d 2 restent les mêmes Un coefficient de sensibili- té S pour l'angle Up -= 45 est donné par: S = 1/2 Nr 2 1) / (Nr 2 1/2 a)

La figure 7 montre le coefficient de sensibi-

lité S en fonction du rapport Nr des indices de réfraction.

En conséquence, Nr est de préférence inférieur à 1, puisqu'alors l'épaisseur du film transparent 10 d peut être plus réduite et que le coût de dépôt du film 10 d peut être réduit au minimum Toutefois, dans ce cas de la lumière polarisée S doit être obtenue comme le montre la figure 5

afin de corriger l'astigmatisme du laser semi-conducteur.

En d'autres termes, le vecteur normal au film transpa-

rent 10 d doit être incliné par rapport à l'axe optique à

l'intérieur du plan (plan des axes X-Z) qui est perpendicu-

laire au plan de jonction (plan des axes X Y) du laser semi-conducteur 1, et qui s'étend le long de l'axe optique, si bien que le plan de jonction (plan des axes X Y) du laser semi-conducteur peut être perpendiculaire au plan

d'incidence défini par l'axe optique et le vecteur A 2 nor-

mal au film transparent 10 d Si Nr est supérieur à 1, une lumière polarisée p doit être obtenue En d'autres termes, le biprisme 10 doit être disposé de façon que le vecteur A 2 normal au film transparent 10 d soit incliné par rappcrt à l'axe optique à l'intérieur du plan de jonction (plan

des axes X Y) du laseur semi-conducteur 1.

Si les prismes 10 a et l Ob comportent des pris-

mes SF 11 ayant des angles de vertex ( = angles inclinés) Upe 450 ainsi qu'un indice de réfraction NH = 1,766 ( h = 780 nm) et si le film transparent 10 d est formé par dép 8 t par faisceau d'électrons d'un verre de dépôt ayant 15.* un indice de réfraction NL = 1,52 pour une épaisseur de t 2 = 0,03 mm(y compris l'épaisseur d'un adhésive ayant le même indice de réfraction), l'astigmatisme maximum As 2 qui peut être corrigé peut être calculé à partir de la relation ( 3) ci-dessus comme étant de 18,6 p m.

Le petit spot formé sur la surface de lec-

ture du disque optique 8 par la lentille-objectif 7 devient essentiellement circulaire puisque l'astigmatisme a été

corrigé En outre, puisque le film translucide réfléchis-

sant 10 f est déposé sur la surface inclinée 10 e du prismes la précisionde surface de la surface réfléchissante du film translucide réfléchissant 10 f reste élevée, assurant

ainsi les caractéristiques OTF souhaitées.

Puisque le biprisme 10 assure la fonction de correction de l'astigmatisme et également la fonction de division du faisceau, les caractéristiques OTF souhaitées peuvent être obtenues sans que cela exige une augmentation

du nombre de pièces mises en oeuvre.

Dans la première réalisation précédemment

décrite, il est également possible d'assurer les caracté-

ristiques OTF souhaitées sans que cela entraine une aug-

mentation du nombre de pièces mises en oeuvre, en déposant un film sur une surface de la structure de verre à plans

parallèles 4 pour assurer la fonction de division du fais-

Jeau.

Toutefois, si Up 1 = 45 et N 1 = 1,5, l'épais-

seur t 1 requise pour engendrer un astigmatisme de correction de 20 Pm est calculée par la relation ( 1) comme devant être: t 1 = 0,07 mm Si un film translucide réfléchissant ou un film réfléchissant de polarisation est déposé sur une telle structure mince de verre à plans parallèles, la surface de la structure de verre 4 peut être courbée après dép 8 t du film Il en résulte un large astigmatisme et coma sur le

2152

16.- fr Dnt d'onde réfléchi qui altère la détection des signa-zx d'erreur de foyer et n'assure pas les caractéristiques OTF souhaitées En d'autres termes, la fidélité de reprodutite

des signaux d'information peut Otre altérée.

Dans la seconde réalisation, le film trans- parent 10 d jouant le r 8 le de couche à plans parallèles, est déposé sur la surface inclinée 10 e du prisme 10 d En

conséquence, à la différence du cas de la structure de ver-

re à plans parallèles 4 de la première réalisation, le po-

lissage et le nettoyage ne sont pas nécessaires, ce qui

se traduit par un faible coût de fabrication.

Dans la seconde réalisation, le biprisme 10

est disposé sur le trajet optique des rayons lumineux di-

vergents Toutefois, comme dans le cas de la première réa-

lisation, le biprisme 10 peut être disposé sur le trajet lumineux des rayons lumineux focalisés, -par exemple entre la lentille-objectif 7 et la surface de lecture du disque

optique 8.

Un film réfléchissant de polarisation peut être déposé à la place du film translucide réfléchissant f Dans ce cas, une plaque quart d'onde ou analogue peut

9 tre disposée sur le trajet optique des rayons lumineux.

Dans la première et la seconde réalisations

décrites ci-dessus, le laser semi-conducteur 1 est un la-

ser semi-conducteur à hétérojonction du type à guidage

de gain Toutefois, la présente invention peut Otre appli-

quée de façon similaire à tout laser semi-conducteur qui a des points focaux différents dans le plan de jonction

et dans le plan perpendiculaire à celui-ci de façon à en-

gendrer un astigmatisme.

Il est à noter que la présente invention peut

également être appliquée de façon similaire à des disposi-

tifs pour mesurer les distances, à des dispositifs pour me-

surer le déplacement des objets, à des dispositifs d'enre-

gistrement de données (dispositifs d'enregistrement de dis-

ques-maltres audio ou vidéo ou analogues) à des dispositifs de transmission de données, etc 17.-

REV B N DICATIONS

1. Appareil optique caractérisé en ce qu'il comporte: -un laser semiconducteur ( 1) présentant des points focaux différents, pour les rayons lumineux oscillés en prove-

nance de ce laser, dans un plan de Jonction ( 3) de ce la-

ser semi-conducteur ( 1) et dans un plan perpendiculaire à ce premier plan, engendrant ainsi un astigmatisme, au moins une structure à plans parallèles ( 4) ( 10 d) d'une épaisseur prédéterminée et susceptible de transmettre la lumière étant prévue, cette structure étant disposée sur un tra Jet optique des rayons lumineux émis par le laser semi-conducteur ( 1) de sorte qu'un vecteur normal à cette structure à plans parallèles ( 4) ( 10 d) est incliné d'un angle prédéterminé par rapport à l'axe optique du laser semi-conducteur ( 1) de façon à corriger l'astigmatisme

des rayons lumineux émis par le laser semi-conducteur ( 1).

2. Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que la structure à plans parallèles ( 4) est

entourée par de l'air.

3. Appareil selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le vecteur normal à cette structure à plans parallèles ( 4) se situe dans le plan de jonction ( 3) du

laser semi-conducteur ( 1).

4 Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'un film translucide réfléchissant ( 10 f)et/ ou un film réfléchissant de polarisation ( 10 e) sont formés sur une surface de-la structure à plans parallèles ( 10 d)

pour constituer ainsi un diviseur de faisceau.

5 Appareil selon la revendication 4, carac-

térisé en ce que la structure à plans parallèles ( 10 d) ainsi que le film translucide réfléchissant ( 10 f) et/ou le film réfléchissant de polarisation ( 10 e) sont disposés de façon à être intercalés entre au moins deux prismes ( 10 a, O lob) constituant un biprisme ( 10) et ayant essentiellement le

? 4158

18 -

même indice de réfraction, lequel est différent de l'in-

dice de réfraction de la structure à plans parallèles ( 10 d).

6. Appareil selon la revendication 5, carac-

térisé en ce que l'indice de réfraction de la structure à plans parallèles ( 10 d) est plus petit que l'indice de ré-

fraction des prismes ( 10 a, lob) du biprisme ( 10).

7. Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que le biprisme ( 10) est disposé de façon que le vecteur normal à la structure à plans parallèles ( 10 d) est incliné de l'angle prédéterminé à l'intérieur d'un plan

perpendiculaire au plan de jonction ( 3) du laser semi-

conducteur et qui s'étend le long de l'axe optique.

8, Appareil selon la revendication 5, carac-

térisé en ce que l'indice de réfraction de la structure à

plans parallèles ( 10 d) est supérieur à l'indice de réfrac-

tion des prismes ( 10 a, 10 b) du biprisme ( 10).

9. Appareil selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que le biprisme ( 10) est disposé de façon que le vecteur normal à la structure à plans parallèles ( 10 d) est incliné de l'angle prédéterminé à l'intérieur du plan

de jonction ( 3) du laser semi-conducteur ( 1).

10. Appareil selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que la structure à plans parallèles ( 4)

est disposée dans une fenêtre de capot du laser semi-

conducteur ( 1).

11. Appareil optique selon la revendication 1, est caractérisé en ce que:

au moins un biprisme ( 10) est disposé sur un trajet op-

tique des rayons lumineux émis par le laser semi-conduc-

teur ( 1) et est constitué d'au moins deux prismes ( 10 a, b) ayant essentiellement le même indice de réfraction

de façon à corriger l'astigmatisme.

un film jouant le r 8 le d'une structure à plans parallèles ( 10 d) d'une épaisseur prédéterminée et ayant un indice de réfraction différent de l'indice de réfraction des 19.- prismes ( 10 a, O lob) est formé par dépft sur une surface prédéterminée de l'un de ces prismes ( 10 a, 10 b), un film translucide réfléchissant ( 10 f) ou bien un film réfléchissant de polarisation ( 10 e) est formé par dép&' sur une surface prédéterminée de l'autre de ces prismes

( 10 a, o 10 b).

ces surfaces prédéterminées des prismes ( 10 a, lob) scit

rendues adhérentes l'une à l'autre de façon que la stiuc-

ture à plans parallèles ( 10 d) ainsi que le film trans-

lucide réfléchissant ( 10 f) ou le film réfléchissant de

polarisation ( 10 e) soient insérés entre ces surfaces pré-

déterminées.

12. Appareil selon la revendication 11, ca-

ractérisé en ce que l'indice de réfraction de la structure

à plans parallèles ( 10 d) est inférieur à l'indice de réfrac-

tion des prismes ( 10 a, o 10 b) du biprisme ( 10).

13. Appareil selon la revendication 12, ca-

ractérisé en ce que le biprisme ( 10) est disposé de façon que le vecteur normal à la structure à planparallèles ( 10 d) est incliné d'un angle prédéterminé par rapport à

l'axe optique à l'intérieur d'un plan qui est perpendicu-

laire au plan de jonction ( 3) du laser semi-conducteur ( 1),

et qui s'étend le long de l'axe optique.

14. Appareil selon la revendication 11, ca-

ractérisé en ce que l'indice de réfraction de la structure

à plans parallèles ( 10 d) est supérieur à l'indice de réfrac-

tion des prismes ( 10 a, O lob) du biprisme ( 10).

15. Appareil selon la revendication 14, ca-

ractérisé en ce que le biprisme ( 10) est disposé de façon que le vecteur normal à la structure à plans parallèles ( 10 d)

est incliné d'un angle prédéterminé par rapport à l'axe op-

tique à l'intérieur du plan de jonction ( 3) du laser semi-

conducteur ( 1).