Brevet FR2497380A1 — publié le 19820702

i 2497380 L'invention concerne un appareil de lec- ture d'informations optiques destiné à être utilisé dans un sys- tème de vidéodisque, permettant de diminuer la diaphonie et d' améliorer le rapport signal/bruit des signaux lus. On connaît déjà des appareils de lecture d'informations optiques dans lesquels un faisceau rayonné par une source de lumière est projeté sur un support d'enregistrement muni d'une piste porteuse d'informations enregistrées, un cer- tain nombre de détecteurs étant disposés de manière à recevoir un pinceau de lumière modulé par l'information enregistrée. Dans de tels appareils, l'information optique est par exemple lue en focalisant, au moyen d'un objectif, un point lumineux sur une piste d'information enroulée en spirale ou suivant des cercles concentriques, sur un support d'enregistrement. Ce support d'enregistrement est par exem- ple un vidéodisque, un disque sonore ou un disque porteur de don- nées. Sur ce disque, les signaux vidéos ou sonores ou de don- nées sont enregistrés sur la piste d'informations sous la forme d'informations optiques se caractérisant par exemple par des variations de transmission, de réflexion ou de phase modulant la lumière. Ces informations enregistrées sur le disque se lisent en focalisant sur la piste, au moyen d'un objectif, la lumière émise par un laser, tandis qu'on fait tourner le disque à gran- de vitesse de manière à pouvoir lire la lumière, transmise ou réfléchie, modulée par la p'ste d'information. L'une des principales caractéristiques d' un tel support d'enregistrement est que la densité d'informations enregistrées est très élevée, de sorte que la piste d'informa- tions est très étroite et que l'espacement entre pistes d'infor-. mations successives est également très étroit. Pour lire avec précision les informations originales enregistrées sur une pis- te de largeur et de pas aussi étroits, il est nécessaire de projeter en permanence et avec une grande précision, sur la piste d disque, un point lumineux focalisé par l'objectif. Ce- pendant, comme les positions relatives du disque et de l'objec- tif fluctuent, le point lumineux Aisque de ne pas rester en per- manence sur la piste. Par suite, l'appareil de lecture optique est commandé par un servomécanisme permettant de détecter l'é- cart de position du point lumineux par rapport à la piste d'in- formations, et de déplacer ce point dans une direction perpen- 2 2497380 diculaire à la piste d'informations et à l'axe optique de l'ob- jectif, sur la base du signal d'écart de position détecté. La figure 1 représente le système optique d'un appareil de lecture de disques du type décrit ci-dessus. Un disque 1 est entraîné à une vitesse de rotation de par exem- ple 1800 tours/minute au moyen de son axe 2. Une piste de cercles concentriques ou en spirale 3 est enregistrée sur le disque 1. La lumière émise par une source telle qu'un laser 4, est focalisée par une lentille 5, une lame quart d'onde 1, un miroir semi-transparent 6, un miroir à réflexion totale 7 et un objectif 8, de manière à être projetée sous forme de point iumineux sur la piste 3 du disque 1. La lumière réflé- chie par le disque 1 est collectée par l'objectif 8, et la lu- mière réfléchie par le miroir 7 et le miroir semi-transparent 6, est envoyée dans le récepteur de lumière 10 par l'intermé- diaire d'une lentille 9. Dans l'appareil de la figure 1, le récep- teur de lumière 10 est placé dans la zone de champ éloigné de la piste d'informations 3, c'est-à-dire que le récepteur de lumière 10 est très écarté de l'image de la structure de ré- seau formée par l'objectif 8, de sorte que les faisceaux diffrac- tés dans les différents ordres dela structure de réseau consti- tuée par la piste d'informations, peuvet être détectés séparé- ment. Dtautre part on coni.ait également des ap- pareils de lecture d'informations optiques pour lesquels le ré- cepteur de lumière 10 est placé à l'endroit o l'image du ré- seau est formée par l'objectif 8. Les facteurs les plus importants de dété- rioration de la qualité/d'image d'un tel système de vidéodisque sont le rapport signal/bruit du signal lu et la diaphonie. Lors- que l'information est enregistrée sous une fréquence spatiale très élevée, comme pr exemple au voisinage du centre d'un disque ou lorsque le diamètre de la piste d'enregistrement devient de plus en plus petit, le signal à lire devient si faible que le problème du rapport signal/bruit devient particulièrement im portant. De plus il est bien connu que dans le cas particulier de la reproduction des informations d'un système de vidéodisque de type CLV, la diaphonie jpue un très grand r8le sur la qua- lité des images. 3 2497380 L'invEntion a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en créant un appareil de lecture d'in- formations optiques permettant d'améliorer le rapport signal/ bruit dans les zones o l'information est enregistrée sous des fréquences spatiales très élevées, et de supprimer la diaphonie. A cet effet l'invention concerne un appa- reil de lecture dinformations optiques dans lequel un faisceau de lumière est projeté, par un système d'objectif optique, sur un support d'informations comportant une piste d'infurmations enregistrées, l'information étant lue sur la lumière réfléchie par le support d'enregistrement. Suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, on monte dans le système optique de lezture d' informations, un filtre optique présentant des caractéristi- ques de transmission différentes dans la direction de-la piste et dans la direction perpendiculaire à celle-ci, ce qui permet d'atteindre le but recherché de façon très simple, sans augmen- ter notoirement les coûts de fabrication. L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'un système op- tique destiné à être utilisé dans l'appareil selon l'invention; - la figue 2 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un appareil de lecture d'informations optiques selon l'invention; et - la figure 3 est un schéma représentant les caractéristiques de fréquence spatiale des signaux détectés dans le cas o l'on utilise des filtres optiques. Sur la figure 2 représentant schématiquement la partie de système optique de la figure 1, on utilise une source de lumière 1, une lentille collimatrice 2, un objectif 3, un disque 4 porteur d'une piste d'informations, un prisme polarisant 5, une lame quart d'onde 6, une position de pupille d'entrée 7 de l'objectif 3, et un détecteur 8. Les coordonnéesP et -9 sont choisies comme coordonnées portées en unités de diffraction sur le disque 4, la coordonnée, correspondant à la direction de la piste. Les coordonnées x et y sont choisies comme coordonnées utilisées sur la pupille 7, le rayon maximum de cette pupille étant nor- malisé à 1. Dans un tel système optique, si l'on place un filtre 4 2497380 optique de facteur de transmission T(x, y) à l'endroit de la pu- pille 7, la lumière émise par la source 1 traversant ce filtre pour être ensuite diffractée et réfléchie par le disque présen- tant un facteur de réflexion à structure périodique, puis réflé- chie par le prisme polarisant 5 et envoyée dans le détecteur 8 recevant la totalité du pinceau lumineux, le signal i(t) dé- tecté par le détecteur est alorsireprésenté par l'expression (1) suivante: i(t):St 5.(mn)R*(mt,n')H(m,nmt,nt)e2 0(m)aw...) avec: H(m,n;m', n')= f(x-mlp;y-n)T(x-mp;y-np) x +y 1 f*(x-m't,y -n't-)T*(x-me';y-n'O)dxdy. (2) o È, 9 représentent respectivement les périodes du coefficient..DTD: de transmission dans la direction de la piste et dans la direc- tion radiale, et R(m,n) un coefficient de Fourier du disque, f(x,y) représentant un produit de distribution d'amplitude de la lumière incidente sur la face de la pupille et sur la fonction pupille de l'objectif,& eta représentant respectivement la vites se angulaire et iLe rayon du-disque dans la position de lecture, et * désignant la quantité complexe conjuguée. D'après la formule (1) on constate que les signaux détectés par le détecteur peuvent 4tre considérés comme les battements d'un spectre parmi lesquels la composante de fréquence fondamentale il(t) de m'-m=l est modulée en fréquence pour former la composante de signal vidés. La figue 2 représente les caractéristiques en fréquence de i(t) lorsque l'objectif n'a pas d'aberrations, lorsque l'intensité du faisceau injecté est uniforme, et lors- qu'on utilise des filtres optiques dans lsquels les coefficients de transmission sont respectivement: 2 (1) T(x,y)=l; (2),T(xy):e-(x2+y2); (3) T(xy)e-y (4) T(x,y)=o,6(O,5x2-y2) Dans ce calcul on suppose que la section du réseau est rectangulaire, que la largeur est de 0,32, que le rapport d'efficacité est de 0,5, et que la fréquence spa- tiale liée à la distance de piste est de 0,94. Comme cela apparaît clairement sur ce diagramme, on constate que lorsqu'on utilise un filtre (par exem_ ple (3) ou (4)) dans lequel le facteur de transmission dans la direction de la piste (direction x) est plus grand oale le facteur de transmission dans la direction y perpendiculaire à la direction x, pour une position écartée de l'axe optique de l'objectif, la caractéristique correspondante dans la zone haute fréquence augmente. Lorsqu'on utilise un tel filtre on peut donc améliorer le rapport signal/bruit dans la zone haute fré- quence o il pose le plus de problèmes. Les diaphonies de squatre filtres sont calculées dans les tableaux 1 et 2 ci-dessous pour les fréquen- ces spatiales O et 0,5. Tableau 1 Filtre FréqqiBnce Fsré nce \(1) (2) (3) (4) spatiale 0 -27db -37db -31db 28db 0,5 -40db -53db -60db -50db Tableau 2 _r q Filtre Fr quence) (2) (3) (4) spatia1èe' 0 -31db -40db -36db -33db 0, 5 -45db -54db -66db -53db D'autre part, dans tance de piste correspond à 0,8 et 1 et est de 0,32. ces tableaux, la dis- la largeur de réseau On peut constater sur les tableaux 1 et 2 que la diaphonie est réduite à une plus faible valeur lors- qu'on utilise les filtres (2), (3) et (4) que lorsqu'on n' utilise pas de filtre (1). Il en résulte donc que ces filtres dans lesquels le facteur de transmission diminue dans la direc- iion perpendiculaire à la piste (direction y), ont également pour résultat de réduire la diaphonie. Il est très vraisembla- 4 ble que cela est dû au fait que la diaphonie dépend à un point 6 2497383 tel de l'intensité des lobes latéraux du point image condensé sur le disque, que les caractéristiques des filtres (2), (3) et (4) ont pour effet de diminuer les lobes latéraux dans la direction Comme cela apparait clairement sur les caractéristiques ci-dessus de la figure 2 et sur les valeurs des tableaux 1 et 2, un filtre optique dans lequel le facteur de transmission est plus grand dans la direction de la piste que dans la direction perpendiculaire à celle-ci, contribue beaucoup plus à augmenter la réponse dans la zone haute fréquen- ce et à diminuer la diaphonie, qu'un filtre optique de type symétrique pour lequel le facteur de transmission est faible dans les deux directions. La description ci-dessus concerne un sys- tème optique dans lequlel on utilise un filtre pour diminuer la diaphonie et augmenter le rapport signal/bruit. Cependant, dans le cas o l'on utilise un laser à semi-conducteur comme source de lumière l 'intensité diminue lorsque ce laser s'écar- te de l'axe optique, et les vitesses de diminution sont diffé- rentes dans les deux directions perpendiculaires décrites ci- dessus. Par suite, si le laser à semi-conducteur constituant la source de lumière est disposé de façon que la direction dans laquelle la diminution d'intensité la plus grande soit la direction perpendiculaire à la piste, on obtient le même effet que lorsqu'on utilise un filtre optique. De plus, dans la description ci-dessus, le filtre optique est placé à l'endroit de la pupille d'entrée de liobjectif. Cependant, dans le cas d'un système optique ni utilisant qu'un seul rayon lumineux considéré comme un rayon parfaitement axial, 1i même effet que celui décrit ci-dessus est obtenu quelle que soit la position du filtre optique. 7 2497380 REVENDICATIONS 1- Appareil de lecture d'informations op- tiques dans lequel un faisceau de lumière est projeté, par un système d'objactif optique (3), sur un support d'informations (4) comportant une piste d'informations enregistrées, l'infor- mation étant lue sur la lumière réfléchie par le support d'en- registrement (4), appareil caractérisé en ce qu'il est muni de moyens permettant de régler la distribution d'intensité du fais- ceau de lumière projeté sur le support d'informations (4) par le système optique (3), de façon que l'intensité dans la direc- tion de la piste d'informations soit plus grande que dans la direction perpendiculaire à celle-ci. 2- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (7) sont constitués par un filtre optique. 3- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (7) sont constitués par un faisceau laser d'intensités différentes dans les deux directions perpendiculaires.