Brevet FR2474740A1 — publié le 19810731

k4 4740 i La présente invention se rapporte aux équipages mobiles de lecteur enregistreur de vidéodisque qui permettent de déplacer la tête optique d'un tel lecteur enregistreur radialement le long du disque pour suivre la piste supportant les informations. Ces équipages mobiles permettent également de maintenir la focalisation de l'objectif dont est muni cette tête ainsi que la poursui- te fine de la piste. L'invention concerne également les lecteurs enregistreurs de vidéodisque comprenant un tel équipage mobile, ainsi que les lecteurs et les enregistreurs simples. On sait réaliser un tel équipage mobile en dépla- çant un chariot à l'aide d'une vis mère. La tête de lecture placée sur ce chariot comprend alors un objectif placé dans un pot magnétique semblable au moteur d'un haut-parleur et qui permet de maintenir la focalisation de cet objectif sur le disque. La poursuite fine de la piste se fait à l'aide d'un miroir de renvoi monté sur le cadre d'un galvanomètre. Dans la demande de brevet français No 78 34 649 déposée par la demanderesse le 8 Décembre 1978 sous le titre: "Dispositif d'accès à une piste portée par un support enregistrable lisible optiquement, et système optique comportant un tel dispositif", on a décrit un équipage mobile formé essentiellement d'une bobine plate très mince et très légère enserrée entre deux plaques de verre et pouvant se déplacer verticalement et longitudinalement dans l'entrefer d'un circuit magnétique. Deux fils verticaux permettent le suivi de piste, et les organes de lecture sont formés d'un laser à semiconducteur et d'une diode détectrice directe- ment fixés sur cet équipage mobile. Si la masse de ce dernier dispositif est très faible et amène donc à des forces d'inertie très faibles, le guidage mécanique est difficile à réaliser et provoque des couplages entre les fonctions de suivi de piste et-de 'ocalisation. Par ailleurs, l'utilisation de fils électriques verticaux simples pour le suivi de piste ne permet d'obtenir qu'une force faible pour l'asservissement radial nécessaire à ce suivi malgré la nécessité d'utiliser des courants électriques impor- tants et donc difficiles à mettre en oeuvre. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un équipage mobile d'un lecteur enregistreur de vidéodisque, du type comprenant un objectif permet- tant de focaliser un faisceau lumineux sur une piste portée par un vidéodisque le long d'un premier axe sen- siblement perpendiculaire au disque, un chariot suppor- tant cet objectif et des moyens permettant de déplacer ce chariot radialement par rapport au disque selon un deuxième axe pour suivre la piste, principalement caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bâti supportant l'objectif, des moyens permettant de réunir ce bâti au chariot en permettant un premier mouvement longitudinal du bâti par rapport au chariot le long du premier axe pour maintenir la focalisation du faisceau lumineux sur le disque et un deuxième mouvement de rotation du bâti par rapport au chariot autour d'un troisième axe perpendiculaire aux deux premiers axes pour maintenir le point de focalisation du fais- ceau lumineux sur la piste du disque, et au moins une première paire de bobines plates fixées au bâti dans un plan perpendiculaire au troisième axe symétri- quement par rapport au premier axe et permettant lorsqu'elles sont parcourues par des courants électriques et plongées dans des champs magnétiques de dévelop- per des forces provoquant le premier et le deuxiè- me mouvement. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la des- cription suivante présentée à titre d'exemple non limitatif - en particulier quant aux valeurs nu- mériques citées - d'un appareil 1ormé lecteur, mais qui peut aussi bien être un enregistreur qu'un lecteur-enregistreur, et faite en regard des figures suivantes: - la figure 1, qui représente les pièces magné- tiques et les bobinages utilisés pour maintenir la focalisation et le suivi de piste d'un équipage mobile de lecteur-enregistreur; - la figure 2, qui représente une vue en cou- pe d'un équipage mobile de lecteur-enregistreur; - la figure 3, qui représente le schéma des organes d'asservissement qui alimentent les bobines de cet équipage. On n'a représenté sur la figure 1 que les pièces polaires du lecteur de vidéodisque et les bobines magnétiques de l'équipage mobile pour mieux mettre en évidence les forces qui s'exercent sur l'équipage mobile par l'intermédiaire de ces bobines, et la cinématique de l'ensemble. Pour lire la piste portée par le disque, l'équipage mobile doit se déplacer le long d'une trajectoire D radiale par rapport à ce disque. De part et d'autre de cette trajectoire, sont placés deux ensembles permet- tant de générer des champs magnétiques et comprenant des aimants 101 et 102. Sur chacun de ces aimants sont placées des pièces polaires 103 à 106 qui les recouvrent au dessus et en dessous et débordent vers l'espace compris entre ces aimants pour former des becs qui canalisent. le flux magnétique. Ce flux magnétique se referme par l'intermédiaire de deux armatures 107 et 108 qui- relient d'un côté les pièces polaires 103 et 104 et de l'autre les pièces polaires 105 et 106.Ces armatures 107 et -108 sont séparées des pièces polaires qu'elles relient par des cales d'épaisseur non représentée sur la figure, situées à leurs deux extrémités et qui permettent de ménager des entrefers tels que 109 et 110 o se développent des champs magnétiques uniformes,dans un sens pour la pièce polaire supérieure et dans l'autre sens pour la pièce polaire inférieure. Les entrefers ont une 'Paisseur /ome de l'ordre de 5/10 de millimètre. Dans ces entrefers circulent deux paires de bobines plates solidaires L'une de ces paires, formée par les bobines 111 et 112,circule dans les entrefers 109 et 110 de l'ensemble magnétique de gauche sur la figure et une autre paire circule dans les entrefers de l'ensemble magnétique de droite. Ces bobines plates sont de forme sensiblement rectangulaire, réunies mécaniquement entre elles, et débordent au dessus de l'entrefer 109 et en dessous de l'entrefer 110. Elles sont parcourues respec- tivement par des courants I1 et I2 générés par les circuits de commande du déplacement de l'équipage mobile du lecteur. Le fonctionnement étant le même pour la paire de bobines de droite, et pour la paire de bobines de gauche, nous limiterons l'explication à k474740 la'paire de bobines de gauche pour laquelle on a sur la figure supprimé une partie de l'armature 107 afin de les découvrir pour les rendre visibles. Les courants I1 et I2 circulent dans un sens pour la partie des bobinés située dans l'entrefer 109, et dans l'autre pour la partie de ces bobines située dans l'entrefer 110. Le champ magnétique B induit par l'aimant 101 sort de la pièce polaire 104 dans un sens est rebouclé par l'armature 107, et pénètre dans la pièce polaire 103 dans l'autre sens. L'interaction entre les courants I1 et I2 et le champ magnétique dans les entrefers 109 et 110 produit des forces électromagnétiques dont on constate en composant les sens selon les règles connues qu'elles sont dirigées vers le haut de la figure et donc dans le sens opposé à la pesanteur. Ces forces tendent donc à compenser l'influence de la pesanteur et les circuits qui génèrent les courants Il et I2 permettent par un asservissement à partir d'un signal d'erreur de focali- sation obtenu par ailleurs de régler la valeur de ces courants I1 et I2 de telle façon que les forces F1 et F2 compensent, en coopération avec les forces de même nature développées sur les deux bobines de la partie droite de la figure, le poids des bobines elles-mêmes et du reste de la partie de l'équipage mobile susceptible de se déplacer sous l'action de la pesanteur.Elles permettent également de le déplacer pour maintenir la focalisation. Par ailleurs ces circuits permettent d'alimenter les bobines 111 et 112 de manière différentielle de façon à ce que, si la somme des forces F1 et F2 reste constante, la différence entre ces forces puissent varier dans un sens ou dans un autre, ce qui soumet les bobines à -un couple permettant de les faire basculer autour d'un axe perpendiculaire aux bobines et passant dans leur plan de symétrie. On retrouve sur la figure 2 les pièces polaires 103 à 106, les bobines 111 à 111, et les armatures 107 et 108. Les bobines 111 à 114 sont formées d'un fil de cuivre émaillé de 15/loome de millimètre de diamètre, enroulé sur 60 tours sous une seule épaisseur pour former une bobine plate de forme sensiblement carrée et de 2 cms de côté environ. On effectue ce bobinage entre deux mandrins écartés d'environ 20/100éme de millimètre et en enduisant le fil au fur et à mesure qu'on l'enroule avec une colle du genre époxy. Après polymérisation on sépare les mandrins et l'on obtient ainsi la bobine désirée. Une telle bobine pèse approximativement 1 gramme. Ces bobines sont directement collées sur deux plaquessupérieure 115 et inférieure 116 en alliage léger qui permettent de former avec les bobines une cage ouverte auxdeux extrémités et ayant la forme sensiblement d'un parallélépipède rectangle. Ces plaques 115 et 116 sont largement perforées d'une part pour permettre le passage des organes dont on va parler ci-après et d'autre part pour diminuer le poids de l'ensemble. On laisse juste assez de métal pour assurer la rigidité de l'ensemble. Un morceau de tube 117 dont la surface extérieure est soigneusement rectifiée, est placé verticalement entre le milieu de la plaque 115 et le milieu de la plaque 116 en définissant un axe vertical X qui sera également un axe de symétrie de l'ensemble de l'équipage mobile. L'extrémité inférieure de ce tube est légèrement chanfreinée extérieurement de manière à l'introduire dans une ouverture circulaire ménagée dans la pièce 116. L'extrémité supérieure du tube est légèrement chanfreinée intérieurement de manière à maintenir un objectif de lecture qui permettra de lire la piste portée par le vidéodisque 118. Cet objectif est introduit simultanément dans le chanfrein ménagé a474740 dans le tube 117 et dans une ouverture circulaire ménagée dans la plaque 115, Le tube 117 est également chanfreiné à l'intérieur depuis le bas jusque sensible- ment sa moitié pour permettre d'introduire un miroir 119 incliné à 45 sur l'axe X. De ce fait ce miroir est également incliné à 45 sur la direction D vue en bout sur la figure et qui est perpendiculaire à l'axe X. Ce miroir permet de réfléchir vers l'objectif 120 un faisceau lumineux Provenant d'une source située en dehors de l'espace parcouru par l'équipage mobile. Il permet également de renvoyer vers un détecteur situé en dehors de ce même espace le faisceau lumineux de lecture repris par l'objectif 120 après réflexion sur le disque 118. Le tube 117 coulisse dans un manchon 121 muni d'une bague intérieure 122. Ce manchon est en alliage léger et la bague intérieure est formée d'un mélange anti-friction. Le tube 117 est monté avec un jeu d'en- viron 50 microns par rapport à la bague 122 et on a pu constater que,par un auto-centrage dû aux mouvements incessants du dispositif pour rattraper les écarts de focalisation, le tube 117 se centrait dans la bague 122 avec une précision de l'ordre du micron. Le manchon 121 est muni de deux pivots 123 et 124 horizontaux et diamétralement opposés selon une direction perpendiculaire à la direction D. Ces pivots 121 et 124 tourillonnent sur deux cra- paudines 125 et 126 emmanchées dans deux bras verticaux 127 et 128. Ces bras verticaux passent par deux ouvertures ménagés dans la plaque inférieure 116 et sont fixés sur une cage 129 située en dessous du plan de cette plaque 116. Cette cage 129 est munie d'un écrou présentant un minimum de jeu et par exemple du type à circulation de billes. Dans cet écrou se visse une vis mère 131 dont l'axe est parallèle à la direction Det qui permet de déplacer la cage 129,et donc l'ensemble de l'équipa- ge mobile,le long d'un rayon du disque 118 afin de parcourir la piste portée par ce disque lorsque celui-ci tourne. Cette cage 129 prend appui dans son déplacement sur une glissière 132 qui est fixée sur une pièce 133 faisant partie intégrante du bâti de lecteur de vidéo- disque. Cette glissière 132 est réalisée par exemple en bronze au beryllium pour présenter une certaine élastici- té qui permet un guidage ferme et sans point dur. Ainsi donc le vidéodisque 118 est entrains en rotation autour d'un axe qui est parallèle à l'axe X et sur la figure se trouve situé à une certaine distance derrière cet axe. Le point de lecture defile donc dans la direction R transversale sur la figure et per- pendiculaire à la direction D. Dans l'exemple schématique du dispositif d'alimen- tation des bobines de l'équipage mobile représenté sur la figure 3, le vidéodisque est entrains en rotation- dans la direction R. La tête de lecture symbolisée par l'organe 320 est entrainée par la vis mère 131 vers le centre du disque et soumise à l'action des bobines 111 à 114. Le signal de lecture SL fourni par cette tête de lecture est appliqué à un boitier électronique de décommutation 301 qui, entre autres signaux, fournit un signal d'erreur de focalisation EF et un signal d'erreur de suivi de piste ET.- Le signal EF alimente deux amplificateurs 303 et 305 qui ont un gain très grand et peuvent délivrer une puissance très grande en sortie. Ces amplificateurs alimentent les bobines 111 à 114 par des courants de même intensité pour une même valeur du signal EF. Le gain important des amplificateurs permet d'obtenir un courant important pour un minimum de tension d'erreur c'est à dire que le servomécanisme fonctionne en k474740 asservissement de position.Ayec le dimensionnement déjà décrit des bobineset pour un circuit magnétique donnant un champ dans les entrefers de l'ordre de 1 Tesla, on obtient pour un courant crête de 2 ampères, valeur obtenue de manière tout à fait courante et sans aucun danger ni pour les amplificateurs, ni pour les bobines, une force verticale de 5 Newtons. La masse de l'ensemble mobile verticalementc'est à dire essentiellement des bobines3des deux plaques 115 et 116, de l'objectif, du tube 117 et du miroir 119, est de l'ordre de 20 grammes. La force ainsi obtenue en valeur crête est donc largement supérieure à celle nécessaire pour soutenir cette partie mobile verticalement dans une position stable, et elle permet alors d'appliquer à la partie mobile verticalement une accélération de l'ordre de 25 g. On a pu constater qu'une telle accélé- ration permet de garder la Localisation du faisceau de lecture sur un disque entrainé à une vitesse de rotation de 1500 tours par minute et présentant le plus mauvais état de surface compatible avec l'obtention d'un signal de lecture exploitable. Le signal d'erreur de suivi de piste ET est tout d'abord appliqué à un amplificateur 304 qui alimente un moteur 302 lequel entraine en rotation la vis mère 131. On obtient une avance moyenne de l'équipage mobile le long d'un rayon du disque 118 qui permet de suivre le pas moyen de la piste porté par le disque. Ce signal ET est d'autre part appliqué d'une part à l'amplificateur 303 en parallèle avec le signal EF, et enfin à l'amplificateur 305 sur une entrée inverseuse par rapport à l'entrée o est appliquée le signal EF. L'amplificateur 303 alimentant les bobines 111 et 114 situées d'un côté de l'axe de rotation défini par les pivots 123 et 124, et l'amplificateur 305 alimentant les bobines 112 et 113 situées del'autre côté de cet axe, l'action du signal ET amène par exemple une augmentation du courant dans les bobines 111 et 114 et une diminution corélatiye du courant dans les bobines 112 et 113, ou bien entendu l'inverse. Une telle alimen- tation différentielle des bobines entraine une variation disymétrique des forces FI et F2 qui fait que tandis que par exemple la force FI augmente d'une certaine quantité, la force F2 diminue de la même quantité. De ce fait l'ensemble composé de la partie mobile vertica- lement définie précédemment, et du manchon 121 muni de ses pivots 123 et 124 tende- à pivoter autour de l'axe défini par ces pivots qui reposent sur les crapaudines 125 et 126. Sous l'effet de ce pivotement le rayonnement lumineux arrivant sur le miroir 119 et focalisé par l'objectif 120 sur le disque se déplace légèrement dans le sens radial sur ce même disque. Les différents polarités des circuits électroniques sont choisies pour que ce basculement tende à annuler le signal d'erreur de suivi de piste ET. Cette erreur de suivi de piste provient essentiel- lement de l'excentrement du disque par rapport à son axe de rotation. Cet excentrement est de l'ordre de microns, ce qui provoque, compte-tenu de la vitesse de rotation du disque une oscillation sinusoïdale à 25 hertz des parties oscillantes de l'équipage mobile autour de l'axe défini par les pivots. Compte-tenu de la masse de ces parties oscillantes, qui est aussi de l'ordre de 20 Crarimes puisque le manchon 121 muni des pivots et de sa bague est d'une masse très faible, la force différentielle nécessaire pour amorcer ce mouvement est de tordre de 0,1 newton. On constate qu'elle est très inférieure à la force nécessaire pour obtenir l'accélération verticale maximale de l'objectif. Comme on a vue que cette forme maximale était obtenue aisément et sans problème, il en est de même pour cette légère force différentielle nécessaire au basculement à la L474740 vitesse maximum. Le coulisement du tube 117 dans le matériau anti-friction garnissant l'intérieur de la bague 121, et la rotation des pivots 123 et 124 dans les crapau- dines 125 et 126, sont des mouvements mécaniques qui s'effectuent sans point dur en raison de la constitution des pièces en présence. On constate toutefois que le tube 117 peut non seulement coulisser verticalement dans la bague 122 mais que rien ne l'empêche de tourner dans cette bague autour de l'axe X. Les limites à ce battement sont alors définies par l'appui des bobines 111 à 114 sur les pièces polaires 103 à 108. Pour limiter les risques de coincement, ou même de points durs, dûs à la constitution de ces bobines, on a surmoulé celles-ci dans une résine du genre époxy, de préférence la mêrme que celle qui a servi au bobinage initial. Ce surmoulage s'est effectué en plaçant les bobines entre deux plaques parallèles finement rectifiées et garnies d'un produit de démoulage. Ces plaques ont été maintenues en place le temps suffisant pour que la polymérisation soit complète, et au démoulage on a obtenu un état de surface excellent. En admettant alors un jeu d'environ microns entre les bobines et les armatures, ce qui s'obtient par une épaisseur adéquate des cales définissant les entrefers, on a constaté que les guidages ainsi obtenus ne présentaient aucun point dur venant géner la focalisation ou le suivi de piste. Dans un autre mode de réalisation on peut remplacer le miroir de renvoi par une source lumineuse telle qu'un laser à seCiconducteur par exemple. On peut alors associer à cette source lumineuse une cellule de détec- tion photoélectrique telle qu'une photodiode. Z474740 REVENDTCATIONS 1. Equipage mobile d!un lecteur enregistreur de vidéodisque, du type comprenant un objectif (120) permettant de focaliser un faisceau lumineux sur une piste portée par un vidéo- disque (118) le long d'un premier axe (X) sensiblement perpendicu- laire au disque, un chariot (129) supportant cet objectif et des moyens (130-131) permettant de déplacer ce chariot radiale- ment par rapport au disque selon un deuxième axe (D) pour sui- vre la piste, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bâti (115-116) supportant l'objectif, des mcyens.(117, 121-126) permettant de réunir ce bâti au chariot en permettant un premier mouvement longitudinal du bâti par rapport au chariot le long du premier axe pour maintenir la focalisation du faisceau lumineux sur le disque et ur deuxième mouvement de rotation du bâti par rapport au chariot autour d'un troisième axe perpendiculaire aux deux premiers axes pour maintenir le point de focalisation du faisceau lumineux sur la piste du disque, et au moins une première paire (111-112) de bobines plates fixées au bâti dans un plan perpendiculaire au troisième axe symétriquement par rapport au premier axe et permettant lorsqu'elles sont parcourues par des courants électriques et plongées dans des champs magnétiques (B) de développer des forces provoquant le premier et le deuxième mouvement. 2. Equipage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un miroir (119) solidaire du bâti et permettant de renvoyer vers l'objectif un faisceau lumineux provenant d'une source extérieure à l'équipage. 3. Equipage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source lumineuse et un détecteur photoélectrique solidaire du bâti. 4. Equipage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième paire (113-114) de bobines plates fixées au bâti k474740 symétriquement à la première paire de bobines par rapport au premier axe. 5. Equipage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens permettant le premier mouvement longitudinal comprennent un tube circulaire (117) fixé au bâti et axé sur le premier axe, et un manchon (122) relié au chariot dans lequel coulis- *se le tube. 6. Equipage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens permettant le deuxième mouvement de rotation comprennent deux pivots (123-124)fixés de part et d'autre du manchon et matéria- lisant le troisième axe, et deux crapaudines (125- 126) fixées à des bras supportés par le chariot et sur lesquelles s'appuient les pivots. 7. Lecteur enregistreur de vidéodisque, caractérisé en ce qu'il comprend un équipage mobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, une vis mère (131) parallèle au deuxième axe sur laquelle se visse le chariot, un rail (137) de guidage de celui ci parallèle au deuxième axe, au moins un aimant (101) muni de deux pièces polaires (103-104) et d'une armature (107) définissant entre elle-même et les pièces polaires deux entrefers *(109-110) s'étendant dans la direction du deuxième axe9situés l'un au dessus de l'autre,et parcourus par des champs magnétiques parallèles au troisième axe et de sens opposés, et des moyens (303-305) permettant d'alimenter les bobines par des courants électriques fonction d'une tension d'erreur de focalisation et d'une tension d'erreur de suivi de piste; la première paire de bobines coulissant dans ces entrefers pour que le courant électrique qui y circule aitdans les portions des bobines situées dans ces entrefers la direction du deuxième axe et des sens opposés pour une même bobine.