Brevet FR2471107A1 — publié le 19810612

l 24711 07 La présente invention concerne un appareil de reproduction d'un disque d'enregistrement d'un signal à modula- tion d'impulsions codées (encore appelé "signal PCM"); l'inven- tion concerne plus particulièrement un système d asservissement d'un appareil permettant la reproduction optique d'un signal PCM enregistré sur un disque. Il existe deux procédés d'enregistrement d'un signal PCM sur un disque; le premier procédé consiste à fixer une vitesse angulaire constante pour l'enregistrement; le second procédé consiste à fixer une vitesse linéaire constante pour l'enregistrement. Le procédé utilisant une vitesse linéaire constante. à l8enregistrement améliore beaucoup la densité d'enregistrement par comparaison au cas d0un enregistrement à vitesse angulaire constante e cependant dans le cas d'un enre- gistrement à vitesse linéaire constante, il faut reproduire le disque à la même vitesse linéaire constante, ce qui entraîne que la commande de rotation du disque d'enregistrement est difficile à la reproduction. Dans le cas d'un disque vidéo, la commande de la rotation se fait en démodulant le signal reproduit pour obtenir un signal vidéo composé dont on sépare le signal de synchroni- sation et on rend constante la fréquence de ce signal de syn- chronisation. Dans le cas d'un signal audio, de type PCH dont on enregistre la bande de base, qui est an général un signal binaire, on ne peut utiliser le procédé ci-dessus. Si le signal audio de type PCM n'est pas enregistré avec un enregistrement de la bande de base, mais est enregistré après conversion en un signal pseudo-vidéo contenant un signal de synchronisation, on peut utiliser le même procédé que dans le cas d'un disque vidéo. Toutefois on diminue la densité de 1 'enregistrement, ce-qui supprime l'avantage de l'enregistrement à vitesse linéaire cons- tante. Par ailleurs, on peut envisager un procédé selon lequel on détecte la position du dispositif de lecture, dans la direction radiale du disque en utilisant un détecteur mécanique de position et on commande la rotation du disque à l'aide du signal de sortie de détection dont on extrait une composante de cadence utilisée comme signal de comparaison pour commander la rotation du disque. L'utilisation d'un tel détecteur mécani- 2 2471107 que de position augmente toutefois le coût de l'appareil. La présente invention a pour but de créer un appa- reil de reproduction de disque comportant une commande d'asser- vissement remédiant aux inconvénients des solutions connues, permettant de faire tourner le disque à vitesse linéaire cons- tante sans utiliser de circuit complexe à la reproduction, en prenant le signal enregistré sur le disque comme signal de commande d'un asservissement pour arriver à une commande précise de cet asservissement. L'invention a également pour but de créer un appa- reil de reproduction de disque comportant une commande d'asser- vissement qui, lorsque le disque muni d'un enregistrement en signal PCM, est reproduit par un moyen optique, tient compte du fait que le système optique présente une caractéristique de filtre passe-bas et que la valeur maximale du signal PCM différentié, reproduit, est proportionnelle à la vitesse linéaire du disque pour servir à commander la vitesse de rota- tion (nombre de tours) du disque. L'invention a également pour but de créer un appareil dont la commande de la rotation et la commande de la position du disque peuvent se faire par un asservissement simple. A cet effet, l'invention concerne un appareil de reproduction de disque comportant une commande d'asservissement et ayant un moteur entraînant le disque sur lequel est enregis- tré un signal PCM, 1'entrainement se faisant suivant une vitesse linéaire constante, appareil caractérisé en ce que la commande d'asservissement comporte une t9te de détection couplée de façon optique au disque d'enregistrement pour reproduire le signal PCM enregistré, un différentiateur couplé à la tête de détection pour différentier le signal PCM reproduit, un détecteur pour détecter le pic (maximum) du signal différentié qui est fourni par le différentiateur, un comparateur pour comparer le niveau du pic du signal de sortie dérivé du détecteur et une tension de référence pour donner un signal de commande ainsi qu'un circuit d'entra nement du moteur recevant le signal de commande pour régler le fonctionnement du moteur entraînant le disque pour arriver à une vitesse linéaire constante à la reproduction. La présente invention sera décrite plus en détail S471107 à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un graphique montrant la caracté- ristique de filtre passe-bas. - les figures 2A-2D sont des chronogrammes servant à expliquer les signaux PCM reproduits par un dispositif opti- que. - les figures 3A-3C sont des chronogrammes montrant à échelle agrandie le signal PCM reproduit. - la figure 4 est un graphique de la caractéristi- que de fréquence d'un système optique. - la figure 5 est un schéma-bloc d'un exemple de système de commande d'asservissement d'un appareil de reproduc- tion d'un disque selon l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL Avant de décrire de façon particulière un mode de réalisation de l'invention, on décrira un filtre passe-bas dont la caractéristique correspond au graphique de la figure 1. Dans le graphique de la figure 1, la ligne en pointillé représente la caractéristique idéale d'un filtre passe-bas; là ligne en trait plein représente la caractéristique dite déroulée à 100 % d'un filtre passe-bas. Lorsqu'un signal PCM, portant la référence Poi ayant un flanc raide tel que celui représenté à la figure 2A attaque un filtre passe-bas ayant une caractéristique telle que celle ci-dessus, on obtient un signal de sortie PI dont le flanc montant et le flanc descendant sont émoussés (figure 2B). Dans ce cas, il faut que la fréquence de coupure f c de ce filtre passe-bas ne provoque pas d'interférence de code. Les figures 3A et 3B montrent respectivement à échelle agrandie, le flanc montant et le flanc descendant ou les parties de signaux P0 et PI des figures 2A, 2B. En pratique, la caractéristique ou courbe de la figure 3B est-retardée par le filtre passe-bas par rapport au signal ou à l'impulsion représenté à la figure 3A; aux figures 3A et 3B ce décalage n'est pas prévu pour faciliter la comparaison de ces deux figures. Dans ce cas, le temps de montée T du signal P1 de type PCM et le temps de descente sont donnés par l'inverse de la fréquence avec une atténuation de 6 dB dans le cas d'un déroulement à 100 %. Pour un filtre passe-bas dont la caracté- ristique correspond à la figure 1, le temps T est donné par la 4 2471107 formule suivante T = f........... () c Ainsi, pour une fréquence de coupure f c élevée, on arrive à une durée T courte comme représenté à la figure 3B par la ligne en pointillé, la ligne en trait plein et la ligne en traits mixtes. Lorsqu'on différentie le signal PI dé type PCM (figure 3C), le maximum du signal différentié DA (pic) est inversement proportionnel à la durée T de montée et de descente du signal PI c'est-à-dire la fréquence de coupure f du filtre passe-bas. En générallors de la lecture d'un disque optique, la densité de l'information est déterminée par le rapport de l'ouverture N de l'objectif utilisé et de la longueur d'onde du faisceau laser. En général, la fonction MTF (fonction de transfert de modulation) est définie sur un modèle noir et blanc mais cela s'applique de façon analogue à une structure en relief formée d'éléments concaves et convexes. La fréquence de coupure d'espace - est donnée par la relation suivante 1 2N) P. .... (2) La relation entre la fréquence de coupure d'espace 1 et la fréquence de coupure f du signal électrique est P c donnée comme suit f = 2N ( 2 = 2N V (3) c P zr Dans cette formule, R est le rayon de la trace de l'enregistre- ment optique; fr est la vitesse de rotation (nombre de tours) du disque par seconde et V est la vitesse linéaire du disque. Suivant les considérations ci-dessus, la caractéristique de fréquence normalisée correspond pratiquement au graphique repré- senté à la figure 4. Le système optique ci-dessus a la même caractéris- tique que le filtre passe-bas dont la caractéristique est représentée dans le graphique de la figure 1; le photodétecteur reproduit un signal PCM identique au signal PI fourni par le filtre passe-bas, donné ci- dessus et dont la fréquence de coupure 2471107 fc est proportionnelle à la vitesse linéaire V. Ainsi, la période de temps T de montée ou de chute du signal PCM reproduit, P est donnée par la formule suivante T = f. = o o 20........oo (4) f N La durée ou période T est inversement proportionnelle à la vitesse linéaire V. On envisagera ci-après le cas d'un signal enregis- tré à la fréquence la plus élevée égale à 1,189512 MS5 et un système 3 PM. Dans ce caso on suppose ce qui suit N = 0,4 t= 6328 Ao = 0,6328 x 10-6 m Si le nombre de tours (vitesse de rotation) fr du disque d'un diamètre de 30 cm est égal à 7,5 (=450 tours par minute) > la fréquence de coupure f de la partie la plus intérieure (R = 0,055 m) du disque est égale à 3&3 MEz et la durée T est égale à 600 n sec; pour une vitesse de rotation f égale à r tours par seconde (=900 tours par minutes, la fréquence de coupure fc est égale à 6,6 MEz et la durée T est égale à 300 n sec. En différentiant le signal Pl, reproduit, comme le maximum du signal différentié DA est inversement proportion- nel à la période (ou durée> T de montée ou de chute du signal PI la valeur maximale du signal différentié DA est proportion- nelle à la vitesse linéaire V. La présente invention tient compte de la relation ci-dessus et effectue la procédure et la commande suivantes. On différentie le signal PCM reproduit ou en détecte le maximum; ce maximum qui est un signal de tension est comparé à une ten- sion de référence et le signal de sortie de la comparaison sert à commander la rotation du disque d'enregistrement. La figure 5 montre un schéma-bloc d'un exemple d'un appareil de reproduction d'un disque d'enregistrement com- portant une commande d'asservissement selon l'invention. Dans l'exemple de la figure 5, le disque d'enregistrement D est entra né en rotation par un moteur M; le signal PCM enregistré sur le disque D est reproduit par un photodétecteur 10 qui comprend une source de lumière laser et un système optique 0. Le signal PI de type PCM, reproduit par le photodétecteur 10 est appliqué par un amplificateur 20 à un décodeur pour etre transformé en un signal sonore. Comme le décodeur de l'invention est bien connu, il n'est pas représenté à la figure 5 et sa description détaillée ne sera pas faite. Le signal PI, de type PCM, reproduit, présente une caractéristique telle que la période T du flanc montant et du flanc descendant soit inverse- ment proportionnelle à la vitesse linéaire V du disque D à la reproduction comme indiqué ci-dessus (figure 2A). Le signal PI, de type PCM, reproduit, ayant traversé l'amplificateur 20 attaque un différentiateur 30 pour donner le signal différentié D (figure 2C). Ce signal différentié D est A A appliqué à un redresseur 40 pour être redressé pleine onde et donner un signal redressé pleine onde DB (figure 2D). Le maximum du signal différentié DA et ainsi le signal différentié, redressé DB sont proportionnels'à la vitesse linéaire V du disque d'enre- gistrement D à la reproduction comme cela a été décrit. Le signal différentié redressé DB est appliqué à un détecteur de pic 50 qui détecte le maximum et fournit la tension détectée à l'une des bornes d'entrée d'un comparateur de niveau 60. On a un générateur de tension 70 qui donne une tension de référence fixant la vitesse linéaire du disque D à la reproduction. La tension de référence du générateur de ten- sion de référence 70 est appliquée à l'autre borne d'entrée du comparateur de niveau 60. La tension du comparateur de niveau qui correspond à la différence entre la tension de pic détectée et la tension de référence est appliquée à un circuit d'entralnement 120 qui entraîne le moteur M. On commande ainsi la vitesse de rotation du moteur M à l'aide du signal de sortie du circuit d'entralnement 120 du moteur. On commande ainsi la rotation du disque D de façon que le maximum du signal différentié DB soit toujours égal à la tension de référence ou que la durée ou période T de montée et de descente du signal PI soit toujours constante; ainsi, la vitesse linéaire du disque D à la reproduction est constante aux divers endroits correspondant à la vitesse linéaire à l'enregistrement. En pratique pour améliorer encore la précision de la commande, il est prévu un autre moyen. Le signal différentié DB dont on rend constant le maximum comme cela vient d'être indiqué, fourni par le redresseur 40 est appliqué à un circuit PLL (boucle verrouillée en phase) 80 qui donne un bit de cadence. 4711C7 Le circuit PLL 80 se compose d'un comparateur de phase 81, d'un oscillateur commandé en tension 82 et d'un filtre passe-bas 83. La cadence de sortie du circuit PLL 80 est appliquée à un divi- seur de fréquence 90 pour être divisée suivant le rapport 1/N et donner une fréquence appropriée pour entraîner le moteur M. Le signal divisé en fréquence est appliqué à l'une des bornes d'entrée d'un comparateur de phase 100. Il est également prévu un générateur de signal de fréquence de référence 110 qui donne un signal dont la fréquence correspond à 1/N de la fréquence de cadence normale. Ce signal de préférence de référence fourni par le générateur 110 est appliqué à l'autre borne d'entrée du comparateur de phase 100. Le signal de sortie du comparateur de phase 100 attaque le circuit d'entra nement 120 du moteur M pour en commander la position de rotation. Ainsi on commande la rotation du disque D de façon que la fréquence des composantes de cadence du signal PCM reproduit corresponde à la fréquence de cadence normale. Dans cet exemple de l'invention, il est possible de commander simultanément le moteur M et ainsi le disque D à l'aide des signaux de sortie du comparateur de niveau 60 et du comparateur de phase 100. Il est possible de réaliser une com- mutation de façon à commander d'abord la rotation du disque D à l'aide du signal de sortie du comparateur de niveau 60 pour que la vitesse linéaire de rotation du disque D soit pratique- ment constante, puis on commande le disque D à l'aide du signal de sortie du comparateur de phase 100. Comme décrit ci-dessus selon l'invention, on enre- gistre un disque avec un signal PCM en faisant tourner le disque avec une vitesse linéaire constante et on peut reproduire ce disque en le faisant tourner à une vitesse linéaire constante grâce à un moyen de construction simple. ?-471 1 07 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Appareil'de reproduction d'un disque d'enregis- trement comportant une commande d'asservissement, appareil ayant un moteur (M) entrainant le disque (D) sur lequel est enregistré un signal (PCM) suivant une vitesse linéaire cons- tante, une tête de détection optique (10) couplée au disque (D) pour reproduire le signal (PCM) enregistré, appareil caractérisé en ce qu'il comporte un différentiateur (30) couplé à la tête de détection (10) pour différentier ie signal (PCM) reproduit, un détecteur (50) pour détecter le maximum du signal diffé- rentié (DA) dérivé du différentiateur (30), un comparateur (60) A pour comparer le maximum du signal de sortie dérivé du détecteur (50) et une tension de référence pour donner un signal de commande ainsi qu'un circuit d'entra nement (120) du moteur (M), ce circuit recevant le signal de commande pour régler la rota- tion du moteur entratnant le disque pour donner une vitesse linéaire constante & la reproduction. 2 ) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par un premier comparateur de phase (81) comparant la phase du signal de sortie dérivé du différentiateur et la phase d'un signal généré par un oscillateur commandé en tension, ainsi qu'un second comparateur de phase (100) recevant le signal de sortie dérivé de l'oscillateur commandé en tension, ce dernier étant commandé par le signal de sortie du premier comparateur de phase et un signal de sortie du générateur de signal de réfé- rence pour donner un signal de commande qui répond à la diffé- rence de phase des deux signaux de sortie et pour fournir le signal de commande au circuit d'entra nement (120) du moteur (M).