Brevet FR2497379A1 — publié le 19820702

i 2497379 L'invention concerne un dispositif de détection de signaux pour appareil de lecture d'informations optiques. Dans ce dispositif un faisceau rayonné par une source de lumière est collecté et projeté sur un support d'enregistre- ment muni d'une piste portant une information enregistrée, et un pinceau de lumière modulé par l'information enregistrée est reçu par quatre détecteurs répartis respectivement dans la di- rection de la piste ci-dessus et dans la direction perpendicu- laire_à& celle-ci, ces détecteurs étant disposés, avec l'axe op- tique comme centre, dans le champ éloigné de la piste ci-dessus. On connait déjà des appareils de lecture d'informations optiques dans lesquels on lit l'information an focalisant un point lumineux de lecture, par l'intermédiaire d'un objectif- sur une piste d'information enregistrée en spi- rale ou circulairement et concentriquement sur un support d'en- registrement. Le support d'enregistrement portant la piste d' information est par exemple un vidéodisque un audiodisque ou un disque de données. Dans ces disques, les signaux vidéo ou sono- res ou de données sont enregistrés, dans la piste d'information, sous une forme optique caractérisée par exemple par une varia- tion de transmission, une variation de réflexion ou une varia- tion de phase. L'information enregistrée sur ce disque se lit en focalisant sur la piste d'information de celui-ci, par un objectif, la lumière émise par un laser, tapdis que le disque tourne à grande vitesse, et en détectant la lumière trans- mise ou réfléchie modulée par la piste d'information. L'une des caractéristiques d'un tel support d'enregistrement est que la densité d'informations enregistrées est très élevée. Par suite la largeur de chaque piste d'information est très étroi- te et l'espacement entre pistes d'information successives est également très étroite. Pour lire avec précision l'information originale sur la piste d'information dont le pas et la largeur sont aussi étroits, il est nécessaire de maintenir en permanen- ce une grande précision de projection, sur la piste du disque, du point lumineux focalisé par l'objectif. Cependant, lorsque les positions relatives du disque et de l'objectif fluctuent, le point lumineux ne peut rester en permanence dans la piste. Par suite, un tel dispositif de lecture optique doit être commandé par un servomécanisme 2 2497379 permettant de détecter l'écart de position du point lumineux par rapport à la piste d'information et de déplacer ce point dans une direction perpendiculaire à la piste d'information et à l'axe optique de l'objectif, sur la base du signal d'écart de position. La figure 1 représente le système opti- que de l'appareil de lecture de disque décrit ci-dessus. Un disque I tourne à une vitesse de par exemple 1800 tours/minute autour d'un axe 2. Une piste concentrique circulaire ou en spirale 3 est enregistrée sur le disque 1. La lumière émise par une source lumineuse telle qu'un laser 4, est focalisée par une lentille 5, un miroir semi-transparent 6, un miroir à réflexion totale 7 et un objectif 8, de manière à être pro- jetée sous la forme d'un point lumineux sur la piste 3 du dis- que 1. La lumière réfléchie par le disque 1 est collectée par l'objectif 8 et la lumière réfléchie par le miroir 7 et le mi- roir semi-transparent 6 pénètre dans le récepteur de lumière 10 par une--lentille 9. Comme indiqué sur la figure 2 ce récepteur de lumière comporte quatre détecteurs il à 14 répartis respec- tivement dans la direction de la piste (axe x) et dans la direc- tion perpenditulaire à celle-ci (axe y). Ces détecteurs sont placés dans la zone de champ éloigné de la piste d'information 3; c'est-à-dire que ces détecteurs 11 à 14 se situent dans une position nettement écartée de l'image de la structure de réseau formée par l'objectif 8, de sorte que les faisceaux diffrac- tés des différents ordres formés par la structure de réseau de la piste d'information, peuvent être détectés séparément. On considèrera les deux procédés ci-après de détection des erreurs de poursuite du système de détection. Le premier procédé est un procédé dans le- quel, lorsque les signaux radiofréquence détectés par les dé- tecteurs 11 à 14sont désignés respectivement par i1 à i4, le signal radiofréquence (i1+i2+i3*i4) déphasé de 1/4 de période est superposé au signal (i1+i3)-(i2 +i 4), le signal ainsi ob- tenu passant à travers un filtre passe-bas pour donner un signal d'erreur de poursuite iTC. Ce procédé doit être décrit plus en détail. En général, dans un vidéodisque le signal d'informa- tion est enregistré de manière à moduler en fréquence une por- teuse de fréquence prédéterminée. Il est bien connu que dans un qystème optique tel que celui de la figure 1, utilisé pour lire le signal d'information enregistré sur le vidéodisque, le faisceau parvenant au récepteur de lumière 10 est linéairement symétrique par rapport à la direction de la piste lorsque l'axe optique de l'objectif 8 se situe qur cette piste. Au contraire, lorsque l'axe optique et la piste sont décalés, c'est-à-dire lorsquon est en présence dt-' une erreur de poursuite, le faisceau parvenant au récepteur de lumière 10 n'et plus symétrique par rapport à la direction de la piste. Par suite, lorsqu'il n'y a pas d' erreur de poursuite, (i1+i3)-(i2+i4) s'annule, tandisque lorsqu'il y a une erreur de poursuite, le signal (i1+i3)-(i2+i4) devient un signal radio- fréquence de même nature que le signal vidéo et se superposé à celui-ci sous forme d'enveloppe. Pour obtenir le signal d' erreur de poursuite i0C, il faut extraire uniquement ce signal d'enveloppe. Le signal (i1+i3)-(i2+ i4) peut s'exprimer par la formule suivante: (A+Bsin Z2%V T)sine dans laquelle U représente la fréquence de l'enveloppe (signal d'erreur de poursuite) et) la fréquence du signal vidéo (dans la bande radiofréquence) . De plus (A+B sin iO))Vt).sin2jt. Si le signal résultant de cette super- position est appliqué au filtre passe-bas, la composante sin2e$ du signal radiofréquence est éliminée et l'on obtient que l'en- veloppe sous la forme A+B sin2Yt\T constituant le signal iTC utilisable pour détecter les erreurs de poursuite. Dans le second procédé on détermine (i1+i2) -(i3+i4) à partir des signaux i1 à i4, dans la bande du si- gnal d'erreur de poursuite obtenu à partir des divers-détecteurs 11 à 14 du récepteur de lumière 10, ce signal étant utilisé comme signal de détection d'erreur de poursuite iTp. Cela re- vient à diviser verticalement en deux le signal de détection (dans la direction verticale par rapport à la piste) et à pren- dre la différence entre les deux moitiés. Dans ce second procé- dé, différent du premier, le signal iTp est obtenu directement comme signal d'erreur de poursuite ( a basse fréquence). 4 2497379 Dans ce cas également le signal obtenu est de la forme A+B sin 2ir)Vt dans la quelle A et B dépendent de la fréquence spatiale du pas de la structure de réseau et de la piste, ainsi que de l'écart entre l'axe optique de la lentil- le et le centre du récepteur de lumière, A étant nul lorsque l'axe optique de la lentille et le centre du récepteur de lumi- ère coïncident, e t A n'étant plus nul lorsque cette coinciden- ce n'existe plus, la valeur de A croissant proportionnellement à l'amplitudeA du décalage. Par suite, dans un tel système op- tique o la piste est suivie par une lentille se déplaçant in- dépendamment du récepteur de lumière, lorsque la lentille se déplace pour suivre l'excentricité du disque, on obtient un signal de fluctuation d'écart A de mâme fréquence fondamentale que la fréquence de rotation du disque, ce qui cofititue une gran- de source d'erreurs dans la détection du signal de poursuite. L'invention a pour but de pallier les in- convénients ci-dessus en créant un dispositif de détection de signal permettant d'obtenir un signal de poursuite ne présentant que très peu d'erreurs, grâce à l'éliminationou à la réduction de la fluctuation de commande de l'appareil de lecture des in- formations optiques. A cet effet l'invention concerne un dispo- sitif de détection de signaux pour appareil de lecture d'infor- mations optiques, dans lequel un pinceau lumineux émis par une source de lumière est focalisé et projeté sur un support d' enregistrement comportant une piste d'informations enregistrées, un certain nombre de détecteurs étant répartis respectivement suivant la direction de la piste et suivant la direction per- pendiculaire à celle-ci, avec l'axe optique pour centre, ces détecteurs étant placés dans la zone de champ éloigné dela piste de manière à recevoir le pinceau: lumineux modulé par I' information. enregistrée, et un signal de poursuite représentant l'écart, dans la direction perpendiculaire à la piste, entre le pinceau lumineux et la piste, étant détecté, dispositif carac- térisé en ce qu'une partie du pinceau lumineux est recouverte, dans une position prédéterminée de la zone de champ éloigné, de maeière à commander les fluctuations d'écart du signal de poursuite. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, une partie au moins du pinceau lumineux traver- 2497379 sant unepartie en forme de bande suivant la piste au voisinage de l'axe optique, est comprise, pour la zone de champ éloigné, dans le faisceau lumineux allant de la source-de lumière au sup- port d'enregistrement. Egalement une partie au moins du pinceau lumineux atteignant une ligne de séparation des détecteurs, est comprise, pour la zone de champ éloigné, dans le faisceau lumi- neux allant du support d'enregistrement aux détecteurs. Cette disposition permet d'obtenir un si- gnal de poursuite à très faibles erreurs en éliminant ou en ré- duisant considérablement tout facteur dtécart produisant des erreurs. 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 le dispositif de détection de signal selon l'invention; - la figure 2 représente une disposition possible des divers détecteurs du récepteur de lumière; - les figures 3A, 3B, 3C, 3D et 4 re- présentent respectivement la composante H contribuant à la fluc- tuation d'écart dates le premier procédé de détection du signal de poursuite;. - la figure 5 représente un exemple dans lequel une partie de la pupille est recouverte pour éliminer la fluctuation d'écart; - la figue 6 représente un autre exemple dans lequel une partie de la pupille est recouverte pour élimi- ner la fluctuation d'écart; - la figure 7 est un graphique représentant la valeur de HTC lorsque la surface de détection est recouverte; - la figure 8 représente la composante HTP contribuant à la fluctuation d'écart; et la figure 9 est une vue représentant un exemple de système électrique de détection selon l'invention. Si, maintenant, la lumière émise par une source est diffractée et réfléchie par un disque dont le facteur de réflexion est à structure périodique, et si le pinceau réflé- chi est reçu par le récepteur de lumière, le signal i1(t) du 4o détecteur 11 du récepteur de lumière est représenté par l'expres- 6 2497379 sion suivante: i1(t)=f "(m,n)R*(m,n)Hl(m,n;m',n') e (m).(1) mnm n'Fn dans laquelle Hi (m,n;m',n')= f(x-my-n)f*(x-m',y-n')dxdy... (2) et dans laque Iet',) représentent respectivement les fréquences spatiales, dans la direction de la piste et dans la direction radiale, du facteur de réflexion du disque, et R(m,n) un coe- fficient de Fourier, le terme f(x,y) représentant la distribu- tion de la réflexion de la lumière incidente sur la pupille, et * désignant la quantité complexe conjuguée. Dans l'expression (1) la valeur de il dé- pend de H(m,n;m',n'). Deplus, dans cette expression (1), le signal de détection du système de lecture du vidéodisque est considéré comme formé par le battement d'un spectre, mais la composante Acomprise dans le signal de poursuite iTC de la bande radiofréquence est essentiellement produit par le batte- ment entre le spectre (0, 0) et le spectre (+1, 0). Si la direc- tion x est celle de la piste, les valeurs H(m,n;m',n') des si- gnaux de détection il, i2, i3, i4 détectés par les détecteurs respectifs 11, 12, 13 et 14 du récepteur de lumière, sont repré- sentés respectivement par les expressions (3) à (6) suivantes: H (m,n;m', n')=- f(x-mp,y-n)f*(x-mly-n'')dxdy... (3) H2(m,n;m',n')=j f(x-mrV,y-n) f*(x-m'e,y-n'e)dxdy.. (4) H3 (m,n;m",n'l)=F f(x-mF,y-n') f*(x-m',y-n') dxdy... (5) H4(m,n;m',n')=S f(x-mpy-nv)f*(x-m'#,y-n nJ)dxdy... (6) Cepndant, l'intégration se fait dans les zones des détecteurs respectifs 11, 12, 13 et 14, de- sorteque dans les expressions ci-dessus, la partie H(m,n;mt,n') de la composante A comprise dans le signal TC est représenté par la valeur HTC suivante: HTc={HI(0,0;1,o)+H2(0,0;-1,0), -'1(0,0;-1,O)+ H2(0,0;1,0i -4H (0,0;1,0)+H3(0,0;-1,0e -fH4(0,0;-1,0)+H3(0,0;1,0..(7) dans laquelle f(x,y) représente la distribution d'amplitude de la lumière incidente sur la pupille de la lentille, fj représen- te la fréquence spatiale, dans la direction de la piste, du 7 2497379 réseau à structure périodique et * désigne la quantité complexe conjuguée. De plus, il est classique que le système de coordon- nées prenne en compte un système de diffraction unité sur le disque, et que le rayon maximum de la pupille de la lentille soit 1; Dans l'expression (7) ci-dessus, la nom- posante H contribuant à la fluctuation de l'écart est illustrée comme indiqué sur la figure 3, c'est-à-dire que lorsque l'ob- jectif ne présente pas d'aberrations, tH1(0,0;1,0)+H2(0,0;-1o,0), H (0,0;-1,0)+H2(0,0;1,0O), EH4(0,0;1,0)+H3(0,0;-1,0 et H4(0,0;-1,0)+H3(0,0;1,0o sont équivalents aux surfaces des parties hachurées respectives des figures 3A, 3B, 3C et 3D, de sotte que HTC est équivalent à la surface des parties indi- quées par les hachures de la figure 4. Si donc la pupille se déplaçant solidairement de l'objectif 8, est couverte en forme de bande comme sur la figure 5, on peut réduire HTC (lorsque ) ou l'annuler (lorsquet), ce qui permet d'éliminer prati- quement complètement la fluctuation d'écart A. De plus, il est clair que si la pupille est recouverte partiellement en forme de rectangle au lieu d'être recouverte en forme de bande, on obtient encore un effet de réduction. Le procédé d'élimination de la fluctuation d'écart A par mise eS place d'une plaque de couverture devant des détecteurs du récepteur de lumière, est décrit ci-après. Par la même analyse que ci-dessus, on peut réduire la fluctuation d'écart A en recouvrant les parties X1 et X2 de l'axe x et les parties Y1 et Y2 de l'axe y, comme indiqué sur les figures 6A et 6B. La figure 7 représente HTC dans le cas o la distribution d'intensité du faisceau incident est unifor- me, et o l'écart entre le centre de la pupille de la lentil- le et le centre du dispositif récepteur de lumière est de 0,125. Sur ce diagramme la courbe I est obtenue dans le cas o il n'y a pas de couverture; la courbe II est obtenue dans le cas o les valeurs illustrées de a, b, c, d sont respectivement a=0,188; b=0,625; c=0 etd =0; et la courbe III est obtenue dans le cas o a=0,188; b=0,625; c=0,625 et d=0,188. Comme cela apparaît à l'évidence sur ce 8 2497379 diagramme, même dans le cas d'une couverture venant en face du récepteur de lumière, on obtient un effet de réduction de la fluctuation d'écart A. De plus, on constate qu'une couverture dans la direction de la piste et dans la direction perpendicu- laire à celle-ci est plus effeicace. Cependant, un effet suf- fisant est obtenu même si l'on n'utilise que X1 et X2 sur l' axe x. On a décrit ci-dessus le cas du signal iTC. On décrira maintenant le cas d'utilisation du signal de poursuite iTp, c'est-à-dire le cas (i1+i2)-(i3+i4). La com- posante A du signal ITp est obtenue par auto-battement. En par- ticulier la composante spectrale (0,0) apporte une grande con- tribution, et la fluctuation d'écart A dépend de HTp représenté TP t par l'expression suivante: HTp='H (0,O;O,O)+H2(O,O;O,0o H3,0;0,0)+H,0,;0,QJ"...(8)" Comme indiqué ci-dessus, HTp représente la surfacde de la partie hachurée de la figure 8, obtenue en marquant une partie en forme de bandegde la pupille de l'objec- tif 8, comme indiqué sur la figureé:-:, ou une partie seulement de cette bande, pour réduire la composante de fluctuation d' écart A. De plus, si l'on considère l'expression (8) dans le, cas du procédé consistant à couvrir le récepteur de lumière, il apparaît à l'évidence qu'on peut réduire ainsi la composante de fluctuation d'écart A, comme indiqué sur la figure 6. Il est en particulier très utile de recouvrir les parties Y et Y2' On a montré ci-dessus qu'on peut réduire ou supprimer la fluctuation d'écart en recouvrant la pupille de l'objectif 8 ou une partie des détecteurs 11, 12, 13, 14. Cependant, il n'est pas nécessaire eu pratique de placer la plaque de couverture juste devant la pupille de la lentille et devant les détecteurs. En effet, si l'on place une couverture quelconque de la zone de champ éloigné du disque, le même effet peut être obtenu. De plus, dans le cas du procédé consistant à couvrir les détecteurs, même si le dispositif électrique de détection est conçu de manière à négliger le signal de détec- tion i dans la partie correspondant à la partie couverte, au 4n lieu de diviser les détecteurs et d'utiliser la plaque de cou- lieu de diviser les détecteurs et d'utiliser la plaque de cou- 9 2497379 verture, on obtient le même effet. La figure 9 représente une forme de réa- lisation d'un tel dispositif électrique de détection dans lequel le récepteur de lumière 10 comporte huit détecteurs 15 à 22 les détecteurs 16, 17, 20 et 21 correspondant à la partie à couvrir. Le dispositif comprend également des circuits dtadditi- on 23 à 26 Ci un circuit de détection de signal 27, un disposi- tif d'affichage 28, un circuit de détection de poursuite 29 et un servomécanisme 30 de déplacement de ltobjeetif 8. Dans le cas o l'on utilise un vidéodisque, le dispositif d'affichage 28 peut être un moniteur de télévision. Lorsque le dispositif électrique de détec- tion est monté -omme indiqué sur la figure 9, seuls les aT- gh1aux des détecteurs 15, 18, 19 et 22 peuvent être introduits dans le circuit de détection de poursuite 29, les signaux de tous les détecteurs étant envoyés dans le circuit de détection de signal 27. Par suite, quand on doit détecter une erreur de poursuite, on néglige les signaux des détecteurs 16, 17, 20 et 21, et quand on doit détecter les signaux tous les détec- teurs sont utilisés. Dans ce cas la composante in doit être capable de contibuer à la détection du signal radiofréquence ou autre. On doit donc considérer que ce procédé est le meilleur. 2497379 REVENDICATIONS 1- Dispositif de détection de signaux pour appareil de lecture d'informations optiques, dans lequel un pinceau lumineux émis par une source de lumière (4) est fo- calisé et projeté sur un support d'enregistrement (1) comportant une piste (3) d'informations enregistrées, un certain nombre de détecteurs (il à 14) étant répartis respectivement suivant la direction de la piste (3) et suivant la direction perpendicu- laire à celle-ci, avec l'axe optique pour centre, ces détecteurs (il à 14) étant planés dans la zone.de--champ éloigné de la piste (3) de manière à recevoir le pinceau lumineux modulé par l'information enregistrée, et un signal de poursuite représen- tant l'écart, dans la direction perpendiculaires la piste, entre le pinceau lumineux et la piste, étant détecté, disposi- tif caractérisé en ce qi' une partie du pinceau lumineux est recouverte, dans une position prédéterminée de la zone de champ éloigné, dd manière à commander les fluctuations d'écart du signal de poursuite. 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce quh'une partie au moins du pinceau lumineux passant par une partie en forme de bande longeant la piste au voisinage de l'axe optique, est recouverte dans la zone de champ éloigné du faisceau lumineux tombant sur le support d'enregis- trement (1). 3- Dispositif selon l'une quelconque -es revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une partie au moins du pinceau lumineux tombant sur les lignes de séparation des détecteurs (11 à14), est recouverte dans la zone de champ é- loigné du faisceau lumineux allant du support d'enregistrement (1) aux détecteurs (il à 14). 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on néglige le si- gnal de détection d-1ué partie au moins des détecteurs pouvant recevoir le pinceau lumineux atteignant les lignes de sépara- tion des détecteurs.