Brevet FR2473771A1 — publié le 19810717

"Dispositif pour la reproduction d'information codée nu- mériquement et enregistrée sur un porteur d'information en forme de disque pouvant être exploré par voie optique" L'invention concerne un dispositif pour la reproduction d'information codée numériquement qui sur un porteur d'information en forme de disque est enregis- trée sous forme de régions d'information détectables par voie optique et rangées suivant une configuration de pis- tes concentriques ou spiralées, lesdites régions étant des régions unitaires, ledit dispositif comportant une source de lumière, un ensemble optique pour projeter un faisceau lumineux sur la configuration de pistes, un dé- lo tecteur devant détecter la présence d'une région unitaire dans ledit faisceau, un circuit de lecture pour la repro- duetion du signal enregistré et codé numériquement, ainsi qu'un dispositif d'engendrement de signal d'horloge ser- vant à la synchronisation du fonctionnement du circuit de lecture. L'enregistrement d'éléments d'information codés numériquement sur un porteur d'informaton en forme de disque pouvant 8tre exploré par voie optique, ainsi qu'un dispositif permettant la reproduction desdits élé- ments d'information sont connus de la demande de brevet français déposée sous le numéro 2.420.182. Dans le cas d'un tel porteur d'information entre autres des raisons se rapportant à la technique d'enregistrement de l'infor- mation, ont permis de constater qu'il est avantageux d'élaborer sur le porteur l'information sous la forme de régions unitaires comme le montre un article de la publi- cation "IEEE Spectrum", pages 26 à 33, parue en août 1979. Lors de l'inscription (enregistrement) d'information sur un tel porteur, et surtout lors de la reproduction d'information à codage numérique à partir d'un tel support, la synchronisation revêt une grande im- portance. L'engendrement d'un signal d'horloge en synchro- nisme avec l'information que contient le porteur n'est pas chose simple. Dans ladite demandede brevet, on précise qu'entre les tronçons d'information sur le porteur, on a élaboré des tronçons de synchronisation qui, en plus de l'adresse d'un tronçon d'information suivant, contiennent également de l'information de synchronisation. Le synchro- nisme convenable d'un signal d'horloge synchronisé à l'aide dudit signal de synchronisation est compliqué, et n'est pas très possible dans le cas o se produisent en- tre autres des fluctuations de la vitesse d'entratnement du porteur d'information. Par ailleurs, ilest possible de synchroniser-le fonctionnement d'un générateur de signal d'horloge à l'aide du signal codé numériquement exploré sur le porteur si hors dudit signal on récupère la fré- quence de bits par exemple par différentiation dudit si- gnal exploré sur le porteur. De telles méthodes sont com- pliquées du point de vue électronique et entraînent des inconvénients, par exemple un rapport signal/bruit médio- cre ou la sensibilité du dispositif aux variations d'am- plitude. Le but de l'invention est de procurer un dispositif qui tout en appartenant au genre mentionné dans le préambule, permet d'engendrer de façon très sim- ple un signal d'horloge sftr durant la reproduction de l'information enregistrée et codée numériquement. A cet effet, le dispositif conforme à l'invention est remarquable en ce que le dispositif d'engendrement de signal d'horloge est un filtre de bande passante à fréquence intermédiaire, celle-ci étant pra- tiquement égale au double de la fréquence de bits du si- gnal enregistré, filtre qui dans le but de mettre à dis- position un signal d'horloge, doit filtrer le signal dé- tecté par le détecteur, alors que ladite fréquence de bits est égale à f = V/2L, formule dans laquelle la réfé- rence V indique la vitesse tangentîdle nominale du por- teur d'information à l'endroit o à lieu l'exploration, tandis que la référence L est la distance d'axe en axe nominale des régions unitaires à l'endroit o a lieu l'exploration. L'invention repose sur l'idée que dans le cas o l'information est enregistrée sous la forme de ré- gions unitaires, le signal lu sur le porteur a une compo- sante relativement prononcée ayant une fréquence qui est égale au double de la fréquence de bits du signal enregis- tré et codé numériquement et pour laquelle le spectre de puissance du signal à codage numérique présente un point zéro, de sorte que par filtrage, cette fréquence peut 8tre séparée de façon très simple du signal d'informa- lO tion utile et être utilisée pour l'engendrement du si- Sial d'horloge, par exemple par l'emploi d'une boucle à verrouillage de phase. La descritpion suivant, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en plan schémati- que d'un porteur d'information pouvant 9tre utilisé en combinaison avec le dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe suivant le plan II-II sur la figure 1. La figure 3 montre à plus granô échelle un tronçon d'une piste d'un porteur d'information selon la figure 1. LIa figure 4 est une vue en plan du tron- çon de piste que montre la figure 3. La figure 5 montre de façon schématique le signal obtenu à l'occasion de la lecture de l'infor- mation du tronçon de piste selon la figure 4. La figure 6 montre les spectres de fré- quence de quelques signaux binaires codés. La figure 7 illustre l'allure des signaux dont la figure 6 montre les spectres de fréquence. La figure 8 représente de façon schémati- que un dispositif conforme à l'invention. La figure 1 est une vue en plan qui il- lustre un mode de réalisation possible d'un porteur d'in- formation susceptible d'ttre utilisé dans un dispositif 2-473771 conforme à l'invention. Le porteur d'information I est muni d'une piste spiralée 4 Cette piste 4 est subdivisée en un grand nombre de secteurs 7, par exemple 128 secteurs 7 par ré- volution de porteuro Chaque secteur 7 comporte un tronçon d'information utile 9 contenant donc de l'information uti- le, ainsi qu'un tronçon de synchronisation 8 contenant donc de l'information de synchronisation. Pour avoir la certitude que l'enregistre- ment de l'information utile ait lieu dans une piste défi- nie de façon précise, la piste 4 fait office de servopis- teo A cet effet, les tronçons d'information utile des sec- teurs 7 ont une structure d'amplitude comme le montre la figure 2. Cette figure 2 montre une patite partie de la coupe suivant le plan II-II sur la figure 1 et montre donc plusieurs tronçons de piste adjacents de la servo- piste 4, notamment des tronçons contenant de l'information utile. La direction. des servopistes 4 est donc perpendicu- laire au plan du dessin. Ces servopistes 4, notamment les tronçons d'information utile 9, sont "Lborées sous forme de gorges dans le substrat 5. De ce fait, il est possible de faire coïncider exactement avec ladite servopiste 4 un faisceau de rayonnement orienté sur le porteur d'informa- tion pour l'inscription d'information utile, en d'autres termes de régler la position du faisceau en direction ra- diale par l'intermédiaire d'un servosystème qui met à profil la lumière réfléchi par le porteur d'information. t e mesure de la position radiale du spot de rayonnement sur le porteur correspond à ce qui est précisé à l'é- - C gard de systèmes qui sont utilisés également dans le cas de porteurs d'information optiques munis d'un signal vi- déo, ce qui, entre autres, est décrit dans la publication "IoE.E.E. Transactions on consumer electronics", page 307, parue en novembre 1976. Afin de pouvoir enregistrer de l'infor- mation utile, le porteur d'information est muni d'une cou- che de matérieu 6 qui, étant soumise à l'influence d'un rayonnement adéquat, subit un changement détectable opti- que. En fait, uniquement les tronçons d'information utile 9 des secteurs devraient être munis d'une telle couche. Toutefois, du point de vue de fabrication, il est plus os simple de munir d'une telle couche toute la surface du porteur d'information Ladite couche 6 par exemple une mince couche métallique, est par exemple en tellure. Sous l'influence d'un rayonnement de laser à intensité suffi- sante, il est possible de porter localement à fusion la- dite couche métallique de façon que localement cette cou- che 6 acquiert un autre coefficient de réflexion, de sor- te que si une piste dans laquelle de l'information a été inscrite de cette façon, est explorée à l'aide d'un fais- ceau de rayonnement de lecture, le faisceau de rayonne- ment réfléchi subit une modulation d'amplitude qui cor- respond à l'information enregistrée. Il se peut également que la couche 6 com- porte deux couches distinctes en des matériaux réagis- sant chimiquement à l'influence du rayonnement incident, une des couches étant par exemple en aluminium et l'autre en fer. A l'endroit o le faisceau de rayonnement, riche en énergie, frappe le disque, il se forme la substance FeAl6 qui réfléchit de façon médiocre le rayonnement. Le même effet est obtenu dans le cas d'une couche en bis- muth et d'une couche en tellure, occasion à laquelle il se produit la substance Bi2Te. Il est possible également d'utiliser une seule couche en tellure. Du fait qu'à l'aide de la servopiste for- mant une gorge dans le substrat 5, le spot de rayonne- ment d'enregistrement coïncide de façon précise avec cet- te servopiste notamment durant l'exploration de l'infor- mation utile d'un tronçon d'information utile, l'enregis- trement de l'information utile modulant le faisceau de rayonnement d'enregistrement a lieu de façon précise dans le tronçon d'information utile coïncidant avec cette ser- vopiste. Ce qui précède permet de constater que les porteurs d'information qui sont destinés à l'utilisateur et qui ne contifnent donc pas encore d'information utile dans les tronçons ad hoc, présentent une structure de gorge dans ces tronçons d'information utile dans les sec- teurs. De plus, dans chaque secteur, un tel porteur d'in- formation comporte un tronçon de synchronisation 8 réali- sé sous la forme d'une structure en relief détectable par voie optique. Les tronçons de synchronisation 8 sont for- més par une structure en relief formée par une succession de creux qui alternent avec des régions intermédiaires. La profondeur des creux dans cette structure du tronçon de synchronisation est plus grande que l'épaisseur de la servopiste dans le tronçon d'information utile 9. Suivant des règles optiques générales, cette profondeur des creux est, en fonction de leur forme dans le système de lecture préféré, choisi de façon qu'il en résulte l'exploration optimale de l'information représentée par la structure. Si l'on part d'un système de lecture de l'emploi duquel le faisceau de rayonnement réfléchi par le porteur d'in- formation est détecté par un seul photodétecteur, on peut choisir comme profondeur des creux la valeur 9 À, la ré- férence A indiquant la longueur d'onde du faisceau de rayonnement utilisé. Lorsque dans ce cas l'on choisit com- me profondeur de la servopiste dans le tronçon d'informa- tion utile 9 utile la valeur 1/8 A ou une valeur moins grande, cette servopiste influence à peine la quantité de lumière que détecte le détecteur. La figure 5 montre schématiquement en cou- pe suivant la longueur des servopistes un tronçon d'une telle serTopiste 4 avec une partie du tronçon de synchro- nisation 8 et une partie du tronçon d'information utile 9. De son côté, la figure 4 est la vue en plan du tronçon de servopiste en question. Le disque préfabriqué est muni d'une ser- vogorge 4 pratiquée dans un substrat 5 par exemple à l'aide d'un faisceau de laser. Dans le tronçon de synchro- nisation 8, le fait de moduler l'intensité dudit faisceau de rayonnement de laser permet de réaliser la structure en relief contenant l'information et comportant des "creux" 13. Puis, l'ensemble, ainsi que, pour faciliter les choses, la partie de porteur d'enregistement I à l'extérieur des gorges 4 peuvent être rev8tu de la couche réfléchissante 6. Dans ce porteur d'information préfabri- qué, il est possible d'enregistrer l'information utile dans le tronçon d'information 9 par exemple du fait de pratiquer dés trous 14 dans la couche réfléchissante 8 par exemple à l'aide d'un faisceau de laser. Au lieu d'une couche réfléclÉssante 6, il est possible également d'élaborer une couche non réflé- chissante sur un substrat réfléchissant, ladite couche non réfléchissante étant localement éloignée dans le but de la formation de régions d'information. La lecture d'in- formation n'est pas possible uniquement sur la base d'une différence de pouvoir de réflection d'un porteur d'enre- gistrement, mais également sur la base d'une différence de perméabilité d'un porteur d'enregistrement à l'égard d'un rayonnement. La modulation de l'information codée numé- riquement peut avoir lieu de plusieurs façons. La figure 7 illustre à ce sujet trois méthodes de modulation, la figure 6 illustrant les spectres correspondants. Par la référence a, on a indiqué sur la figure 7 une modulation connue sous le nom modulation biphasée"0 A cette occa- sion, le signal numérique présenté est converti en un signal binaire qui pour un niveau logique "1" du signal numérique présenté est positif durant l'intervalle de temps T/2 et négatif durant l'intervalle de temps sub- séquent T/2, la référence T indiquant la durée de bit du signal numérique présenté. De snn côté, le niveau lo- gique "0" fournit le signal binaire opposé, c'est-à-dire un signal qui est négatif durant l'intervalle de temps T/2 et positif durant l'intervalle de temps subséquent T/20 Cette technique de modulation fournit un signal bi- naire dont le spectre de fréquence de la répartition d'énergie est indiqué par a dans la figure 6o Ia fréquen- ce fo correspond dans ce cas à 1/To Sur la figure 7, ona indiqué en b une modulation connue sous le nom de "modulation de Miller." Le signal binaire engendré par cette modulation présente un changement de niveau à mi-chemin entre un niveau l o- gique "1" du signal numérique présenté et lors du chan- gement de deux niveaux "logiques "0" consécutifso Le spectre de fréquence du signal binaire obtenu-à l'aide io de cette technique de modulation est -rl par b sur la figure 6. Enfin, par la référence c, on a indiqué sur la figure 7 une modulation connue sous le nom de mo- dulation en quadrature de phase lors de laquelle le train de bits présenté du signal numérique est tout d'abord subdivisé en groupes consécutifs de deux bits- Depuis chaqae groupe de deux bits à durée 2T, il est déduit un signal binaire qui dans mun premier intervalle de temps T a la même allure que les deux bits originaux et qui a l'allure inverse dans l'intervalle de temps subséquent T. Les combinaisons de bits possibles 11, 00, 01 etsont donc converties en combinaisons de bits 1100, 0011, 0110 et 1001. Le spectre de fréquence du signal binaire obtenu par cette technique de moduclation est indiqué en c sur la figure 6. Enoensidérant la figure 6, on peut facile- ment se rendre compte que ces techniques de modulation ont com.e particularité commune que le signal binaire qui en résulte ne possède pas de composantes à fréquence élevée en présence de fréquiences relativement faibles, par exem- pie des fréquences inférieures à 0,2 fo. CettC donnée est très utile lors de!'emploi d'un porteur d'enregistrement optique et les systèmes d'inscriptUion et e lcture uti- is6s en combinaison avec ce porteur. Com-m dé-; précisé, 3 lorsqu'Jl s'agit de ce genre de système, on utilise aussi bien un servoréglage pour maintenir focalisé le spot de façon co-rrecte sur le porteur d'information qu'un servo- réglage qui règle la position radiale du spot et qui le fait coïncider de façon précise avec la piste d'informa- tion. Etant donné que les signaux de réglage indispensa- bles pour ces servoréglages sont déduits d'un faisceau de rayonnement réfléchi par le porteur d'information et modulé également par la structure en relief du tronçon de synchronisation, il est très important que le spectre de fréquence du signal binaire "emmagasiné" dans la par- tie d'adresse ne comporte pas de composantes à fréquence élevée dans la bande de fréquences destinée aux signaux de réglage. La figure 6 montre donc que la bande à fré- quence grossièrement inférieure à 0,2 fo est convenable- ment utilisable pour de tels signaux de réglage. Lors de la lecture de l'information enre- gistrée, il importe que cette lecture soit synchronisée avec un signal d'horloge. Suivant l'idée qui est à la base de cette invention, le signal d'information lu sur le porteur contient déjà un tel signal d'horloge lorsque l'information a été inscrite sous la forme de régions unitaires, sur les figures des puits unitaires. A Cet effets la figure 5 montre schématiquement l'allure du signal obtenu lors de la lecture de l'information d'une piste selon la figure 4. Ce signal comporte des composan- tes qui sont provoquées par les jonctions entre des puits individuels, jonctions qui dans le spectre de fréquence tel que le montre la figure 6 apparaissent comme une composante Se à fréquence 2fo. Cette fréquence coïncide avec un point zéro dans le spectre de puissance d'un si- gnal codénmmériquement à fréquence de bits fo et peut par conséquent, sans problèmes, 9tre isolée du signal ex- ploré. La figure 7 représente schématiquement un dispositif conforme à l'invention. Pour la simplicité de cette figure, on n'a pas représenté sur celle-ci les par- ties qui sont sans importance pour l'explication de l'invention, ces parties étant par exemple le mécanisme d'entrafnement du porteur d'information et les servoré- glages servant à régler la focalisation du faisceau de laser et le mouvement de poursuite des pistes. Ces parties sont décrites entre autres dans la demande de brevet cité dans le deuxième alinéa du présent exposé. Par exemple à travers un mirroir 17 pouvant servir au positionnement ra- dial du faisceau sur le disque, et par l'intermédiaire d'un objectif 18, un laser 16 projette un faisceau 19 sur la piste 4 du porteur d'information 1 qui, dans la direc- tion de la flèche 15, se déplace par rapport au faisceau 19. Un détecteur 20, par exemple une photodiode, détecte la réflexion ou le cas échéant le passage du faisceau 19, de sorte qu'il est obtenu un signal tel que le montre la figure 5. Ce signal comporte la composante Sc à fréquence 2fo (figure 6) qui est égale à V/L, la référence L étant la distance d'axe en axe de deux régions d'information voisines (voir la figure 4) à l'endroit o a lieu l'explo- ration, tandis la référence V indique la vitesse tangen- tielle du porteur 1 audit endroit. Cette composante Sc est isolée à l'aide d'un filtre 21 et fournie à une boucle à verrouillage de phase 22 qui amplifie le filtrage, aug- mente la stabilité et compense des parasites dfts à des absences de signal éventuelles de courte durée. On obtient ainsi un signal d'horloge à fréquence 2fo, fréquence à partir de laquelle il est possible de se procurer la fré- quence fo par division. Comme cela est connu notoirement, cette division peut avoir lieu dans une boucle à verrouil- lage de phase, formée par exemple par un oscillateur dont le fonctionnement est convenablement stable et qui en ce qui concerne la phase est verrouillée au signal que four- nit le filtre 21. A partir du signal détecté par le détecteur 20, on récupère à l'aide du circuit 23 le signal codé numériquement, circuit 23 dont le fonctionnement est dans ce but synchronisé à l'aide du signal d'horloge obte- nu d'une façon conforme à l'invention. L'invention n'est pas limitée à une application telle que montrée en référence aux figures, niais peut s'appliquer également à la reproduction de si- gnaux audiofréquence ou de signaux vidéofréquence codés numériquement et à d'autres signaux de ce genre, cas dans lequel généralement la subdivision de secteur en régions de synchronisation 8, montrée en référence à la figure 1, n'existe généralement pas. Souvent, au lieu d'un faisceau de la- ser, on peut, surtout en présence de faibles intensités d'information, utiliser aussi un faisceau de lumière non cohérente. REVENDICATIONS: 1. Dispositif pour la reproduction d'in- formation codée numériquement qui sur un porteur d'infor- eaation en forme de disque est enregistrée sous forme de régions d'information détectables par voie itér t ?t C^5 rangées suivant une configuration de pistes concentriques ou spiralées, lesdites régions étant des régions unitaires, ledit dispositif comportant une source de lumière, un en- semble optique pour projeter un faisceau lumineux sur la configuration de pistes, un détecteur devant détecter la présence d'une région unitaire dans ledit faisceau, un circuit de lecture pour la reproduction du signal enre- gistré et codé numériquement, ainsi qu'un dispositif d'en- gendrement de signal d'horloge servant à la synchronisa- tion du fonctionnement du circuit de lecture, caractérisé en ce que le dispositif d'engendrement de signal d'horlo- ge est un filtre de bande passante à fréquence intermé- diaire, celle-ci étant pratiquement égale au double de la fréquence de bits du signal enregistré, filtre qui dans le but de mettre à disposition un signal d'hçr'oge, doit filtrer le signal détecté par le détecteur, alors que la- dite fréquence de bits est égale à f = V/2L, foyirule dans laquelle la référence V indique la vitesse tangentielle nominale du porteur d'information à l'endroit o a lieu l'exploration, tandis que la référence L est la distance 2- d'axe en axe nominale des régions unitaires à l'endroit ou a lieu ' 'exploration.