Brevet FR2490906A1 — publié le 19820326

La présente invention se rapporte à un tourne vidéo- disqueetplus particulièrement, à un dispositif pour ajuster la pression entre une aiguille de lecture de signaux et le disque et pour déplacer l'aiguille radialement à travers et tangentiel- lement le long d'une piste de l'information à la surface du disque. Le vidéodisque est un support d'enregistrement de haute densité, o le signal est enregistré sous forme de motifs géométriques dans des pistes d'information circulaires ou en spirale proches de la surface du disque. Afin d'incorpo- rer suffisamment d'information sur un seul disque, les motifs géométriques et le pas de la piste doivent être extrêmement petits, c'est-à-dire 1.600 à 4.000 spires par centimètre. Par suite, des systèmes de restitution de signaux sur une piste qui engagent et suivent les pistes de l'information nécessitent un dispositif de contrôle de position relativement précis pour permettre de suivre en toute fiabilité. Lré aiguilles de lecture de signaux suivant 1 3 piste qui engagent le disque sont de façon concomitante petites et sujettes à l'usure. Afin de diminuer cette usure, il est souhaitable de contrôler de façon adaptive, la pression aiguille-disque. Une autre conséquence de la forte densité des pistes est qu'une excentricité relativement petite de la piste par rapport à l'axe de rotation du disque produira des changements suffisants de vitesse entre l'aiguille et le disque pour déformer le signal restitué et les variations de vitesse doivent être compensées soit mécaniquement ou électriquement. Certains systèmes capacitifs de vidéodisque (o une capacité variant dans le temps est produite entre l'aiguille et le disque selon les variations géométriques de la piste de l'information quand une vitesse constante et relative estmaintenue entre l'aiguille et la piste) emploient des signaux à haute fréquence comme à 915 MHz, à proximité de l'aiguille pour détecter les variations capacitivet. Pour empêcher un rayonnement du signal à haute fréquence, le dispo- sitif de restitution de signaux proche de l'aiguille est enfermé dans un blindage contre les hautes fréquences. Etant donné les considérations des signaux à haute fréquence, il est souhaitable de placer le dispositif mécanique afin d'obtenir le contrôle ci-dessus de l'aiguille aussi loin de l'aiguille que possible. En conséquence, la présente invention a pour objet général un dispositif pour contrôler la position d'une aiguille de restitution de signaux permettant de surmonter les problèmes ci-dessus décrits. Selon la présente invention, une aiguille de lecture de signaux est fixée à la première extrémité d'un bras longitudinal de l'aiguille, ce bras étant monté de façon souple à une structure de support pour permettre un mouvement pivotant limité de l'aiguille et un mouvement en direction axiale du bras de l'aiguille. Un aimant permanent cruciforme est fixé généralement perpendiculairement au bras de l'aiguille en une position proche de la seconde extrémité de ce bras, l'aimant cruciforme ayant un pôle magnétique à chacune de ses extrémités. Des bobines respectives productrices de chaiii magnétique sont fixées à la structure de support à proximité de chacun des pôles magnétiques de l'aimant cruciforme afin que l'axe de chaque bobine soit généralement perpendiculaire au plan de l'aimant cruciforme. Une excitation sélective de combinaisons appropriées des bobines pour y créer des champs magnétiques applique une force aux pôles respectifs de l'aimant cruciforme provoquant un mouvement pivotant, un mouvement longitudinal ou une combinaison des deux au bras de l'aiguille et ainsi à l'aiguillede lecture. La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple, illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 donne un schéma bloc partiel, et partiellement schématique d'une partie d'un tourne- vidéodisque selon l'art antérieur; - Les figures 2 et 4 sont des vues schématiques en 249090d perspective d'un dispositif de restitution de signaux de vidéodisque selon la présente invention; - Les figures 3 et 5 sont des schémas respectifs du circuit pour exciter les bobines des dispositifs des figures 2 et 4, respectivement; et - Les figures 6 et 7 montrent deux agencements d'une structure magnétique cruciforme. Dans l'agencement selon l'art antérieur de la figure 1, un disque 109 est supporté rotatif à une vitesse angulaire constante CW, par la base de la platine 105. Un ensemble de chariot 110, entraîné par un moteur 111, supporte une aiguille 114 de restitution de signaux et lui donne un mouvement de translation radiale à travers le disque. L'aiguille 114 est fixée à une première extrémité du bras 112 dont la seconde extrémité est reliée à un transducteur 108 par un coupleur souple 113. Le coupleur 113 permet un mouvement pivotant latéral du bras de l'aiguille comme le montrent les lignes en pointillés ainsi qu'un mouvement en direction dans et hors du dessin. Le transducteur 108, qui est semblable à un ensemble de bobine de hautparleur ou de solénoïde, est fixé au chariot et impartit au bras de l'aiguille, un mouvement longi- tudinal pour compenser des changements relatifs de vitesse entre l'aiguille et le disque. Le transducteur 108 est excité par un circuit 123 qui détecte le changement de vitesse par des écarts des composantes du signal restitué du disque. On peut par exemple se référer au brevet US n0 3.965.482 intitulé "Velocity Correction Circuit for Video Disc" au nom de T.W. Burrus. Un transducteur déflecteur de l'aiguille comprenant des bobines 115 fixées au chariot et un aimant permanent 107 fixé au bras de l'aiguille, donne sélectivement à l'aiguille, un mouvement de translation radialement à travers les pistes de l'information pour produire des effets spéciaux tels qu'un mouvement rapide ou lent ou pour corriger un mouvement anormal de l'aiguille. L'aimant 107 est influencé pour se déplacer vers la droite ou vers la gauche par des champs magnétiques appropriés produits entre les bobines 115 249090O quand elles sont excitées par le moyen d'attaque 121. Les bobines 115 sont excitées par le moyen d'attaque 121 en réponse à une conmade de microprocesseur. En effectuant la déviation de l'aiguille, le microprocesseur 128 répond à une commande de l'utilisateur par l'élément de programme 129 et/ou le signal restitué. Le signal eriMegstré contient une information pour identifier la piste qui est couramment restituée. Cette information est extraite du signal restitué dans le circuit 127, qui extrait un signal numérique. En fonctionnement normal, le microprocesseur surveille l'infor- mation d'identification de piste pour déterminer si l'aiguille se déplace en progression normale ou souhaitée. Quand l'information d'identification s'écarte de la progression attendue, le microprocesseur excite les bobines pour corriger la position de l'aiguille. Le microprocesseur 128 contrôle également un moyen d'attaque d'élévateur 122 pour sélectivement exciter le transducteur 104 pour élever et dégager l'aiguille du disque. Des premier et second condensateurs sensibles à la position comprenant des armatures respectives 119 montées au chariot et une armature 106 fixée au bras de l'aiguille, injectent un signal pilote du circuit 120 dans le signal restitué du disque. La phase et l'amplitude du signal pilote se présentant dans le signal restitué sont extraites par un filtre passe-bande 124 et un détecteur 125. Le signal détecté indique la position relative aiguille-chariot et on l'utilise pour exciter le moteur d'entraînement 111 du chariot par un moyen d'amortissement 126 pour maintenir le bras de l'aiguille en une position nominalement centrée. Un circuit 116 coopère avec l'aiguille 114 pour restituer l'information enregistrée sur le disque. Le signal à la sortie du circuit 116 est appliqué à un circuit de traitement de signaux 117 qui, conditionne le signal restitué pour application aux bornes d'antenne d'un téléviseur traditionnel 118. Le circuit 116 produit le signal à haute fréquence ci-dessus et une description détaillée d'un tel circuit peut être trouvée dans le brevet US n0 4.080.625 intitulé "Pickup circuitry for a video disc player, with printed circuit board", au nom de H. Kawamoto et autres. On décrira un premier mode de réalisation de l'invention en se référant aux figures 2 et 3. Sur la figure 2, une aiguille de lecture 14 est fixée à une première extrémité du bras 12 et est agencée pour engager le disque 9. L'aiguille est électriquement reliée à un circuit dans une structure de support de chariot (non représentée) par un filament conducteur 10. Un élément 11 en forme de V fixe de façon souple le bras de l'aiguille à la structure 13 du chariot. L'élément 11 supporte le bras de l'aiguille près de sa seconde extrémité généralement en porte-à-faux. La souplesse de l'élément est suffisante pour permettre un mouvement pivotant du bras de l'aiguille autour de lui et permettre un mouvement du bras de l'aiguille le long de son axe longitudinal. Essentiellement, l'élément de support permet un mouvement relativement libre et au moins limité de l'aiguille dans les directions désignées par X, Y et Z. L'élément 11, cependant, est suffisamment élastique pour appliquer une force de restauration au bras de l'aiguille pour au moins le ramener partiellement à une position non sollici- tée ou détendue. Un aimant permanent 20 en forme de croix avec un pôle à l'extrémité de chacun de ses bras, est fixé à la seconde extrémité du bras de l'aiguille. Le plan de la croix est généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du bras de l'aiguille. Quatre bobines Cl, C2, C3, et C4 fixées à la structure du chariot, sont respectivement agencées à proximité des pôles respectifs, l'axe des bobines respectives étant généralement perpendiculaire au plan de la croix. Dans le cadre de la présente description, on supposera que les pales de l'aimant permanent ont la même polarité (nord) et ont des forces égales de champ, que les bobines sont équi- distantes de l'aimant cruciforme, sont polarisées dans la même direction pour un courant d'excitation dirigé de même façon selon la règle de la main droite et produisent une force de champ magnétique identique pour un courant d'excitation identique. Comme les bobines sont fixes par rapport au bras de l'aiguille monté de façon souple et par conséquent à l'aimant permanent monté de façon souple, un champ magnétique produit par l'une des bobines agira avec les lignes de champ émanant de l'aimant permanent, produisant une force entre eux tendant à déplacer l'aimant permanent. On considère une exci- tation identique des bobines Cl, C2, C3 et C4 au moyen d'un courant dan la direction indiquée par la flèche "i". Alors, chaque bobine développe un pôle nord à son extrémité la plus proche de l'aimant permanent cruciforme 20, tendant à repousser l'aimant 20 le long de la direction Z. Une inversion de la direction du courant dans les bobines forcera l'aimant à être attiré vers elles pour déplacer l'aimant 20 et l'aiguille dans la direction Z.Ainsi, l'agencement bobines- aimant peut être utilisé en tant que transducteur d'ajustement de la vitesse ou extenseur de bras. Un mouvement longitudinal peut être imparti au bras de l'aiguille par l'excitation simul- tanée des quatre bobines ou par les paires Cl, C3 ou C2,' C4 de bobines. L'aiguille peut être déviée dans la direction X en appliquant des courants complémentaires respectivement aux bobines C2 et C4. Les courants complémentaires dans les bobines C2 et C4 les forceront à produire des champs magnétiques complémentaires à leurs extrémités à proximité de l'aimant 20. Ainsi, une bobine attirera le bras de l'aimant 20 qui lui est adjacent, et l'autre bobine repoussera son bras respectif, forçant l'aimant 20 à se tordre autour d'un axe Y imaginaire et le bras de l'aiguille à pivoter dans son montage 11, donnant à l'aiguille 14 un mouvement de transla- tion le long de la direction X. Tant que les forces d'attrac- tion et de répulsion produites par les bobines respectives C2 et C4 sont égales, aucun déplacement longitudinal n'est imparti à l'aimant 20 et la déviation de l'aiguille en direction X peut être accomplie sans affecter la vitesse relative aiguille-disque. Aussi bien la correction de la vitesse que la déviation en direction X peuvent être accomplies en superposant le courant d'excitation des bobines de correction de vitesse sur le courant des bobines de déviation de l'aiguille. 2490;0O La pression aiguille-disque est contrôlée par application des courants complémentaires appropriés d'exci- tation aux bobines Cl et C3 pour impartir une torsion ul'aimant autour d'un axe "X" imaginaire. Si la bobine Cl est excitée pour avoir un pôle sud adjacent à l'aimant 20 et que la bobine C3 est excitée pour avoir un pôle nord de force égale adjacent à l'aimant 20, l'aiguille 14 a une tendance à être élevée selon la force appliquée. De nouveau à condition que les forces développées dans les bobines Cl et C3 soient égales et opposées, il n'y a sensiblement pas de mouvement en direction Z imparti au bras de l'aiguille. Cependant, le courant d'excitation de correction de vitesse peut être superposé sur les courants d'excitation pour élever l'aiguille dans le bobines Cl et C3 pour effectuer une correction de vitesse et simultanément un contrôle de la pressi.on aiguille-disque. Pour obtenir une torsion contrôlable de l'aimant permanent sans mouvement oblique sensible, l'ensemble du bras de l'aiguille est supporté près de l'aimant. Cela a pour conséquence que le rapport de la longueur du bras de l'aiguille entre l'aimant 20 et le support 11 à la longueur entre l'aiguille 14 et le support 11 est relativement petit. Tandis que le rapport diminue, la force requise pour dévier l'aiguille de façon correspondante augmente et il faut faire un compromis entre le courant d'excitation appliqué et le niveau d'oblicité acceptable de l'ensemble du bras de l'aiguille. Il faut cependant noter que la force du champ aux extrémités des bobines respectives peut être accrue de façon appréciable en y insérant des noyaux en fer doux. Le circuit pour exciter les bobines respectives de la figure 2 est illustré sur la figure 3. L'agencement de circuit permet une superposition du signal d'excitation de correction de vitesse sur les quatre bobines. Dans le circuit, les amplificateurs 29-32 sont des amplificateurs différentiels ayant un gain suffisant pour qu'avec la borne d'entrée directe à la masse et une contre-réaction appliquée entre la sortie et la borne d'entrée inverse, la borne d'entrée inverse semble être une masse virtuelle. En conséquence, comme on le sait bien, chacun des amplificateurs 29-32 se comporte comme un circuit d'addition. Par exemple, pour l'amplificateur 29, le potentiel à sa borne de sortie 33 peut être représenté essentiellement par V33 = VAR/Rl + VBR/R2 (1) o V33 est le potentiel de sortie; R, RI, R2 sont les valeurs respectives des résistances R, RI et R2, et V et A VB sont les potentiels appliqués aux connecteurs 28 et 26 respectivement. Des amplificateurs 21 et 22 respectivement produisent des signaux complémentaires de sortie à leurs bornes respec- tives de sortie (+, -). Le signal de correction de vitesse est appliqué au circuit à la borne 17 et est amorti dans l'amplificateur 23 pour application aux résistances respectives Rl de chacun des amplificateurs 29-32. Par conséquent, chacun des ampli- ficateurs 29-32 a une composante de signal de sortie qui est égale à VAR/Rl. Le signal de déviation radiale est appliqué par la borne 15 à l'amplificateur 21. Un premier signal de sortie non inversé à la connexion 24 est appliqué à l'amplificateur 30 par la résistance R3. Un second signal complémentaire ou inversé d'amplitude égale à la connexion est appliqué à l'amplificateur 32 par la résistance R3. Les potentiels résultant dans les bobines C2 et C4 sont les suivants: VC2 = AV17R/Rl + BV15R/R3 (2) VC4 = AV17R/Rl - BV15R/R3 (3) o A et B sont les facteurs de gain des amplificateurs 23 et 23 respectivement et V17, V15 sont les potentiels des signaux d'entrée aux bornes 17 et 15 respectivement. De même, le signal de pression aiguille-disque (qui peut être dérivé de l'amplitude du signal restitué), appliqué à la borne 16 est transféré aux bobines Cl et C3 par les connections 26 et 27 aux circuits amplificateurs 29 et 31. On considère un système de vidéodisque o les pistes de l'information sur le disque sont des spires de sillon et l'aiguille de lecture engage et suit le sillon. On peut facilement voir que l'interaction aimant-bobines C2, C4 doit produire des forces considérables en direction X pour 249O;06 solliciter l'aiguille latéralement hors d'une spire de sillon pour sa translation à une autre spire. Cependant, les forces requises sont sensiblement réduites en élevant et en dégageant simultanément l'aiguille du disque quand elle doit être déviée. L'amplificateur 22 est décalé d'une quantité fixe pour exciter les bobines Cl et C3 pour élever l'aiguille à chaque fois qu'un signal de déviation est appliqué à la borne 15. Le décalage est contrôlé par application d'une partie du signal de déviation au circuit de polarisation de l'amplificateur 22 par la résistance 18. La figure 4 illustre un second mode de réalisation de 1' invention o les bras de l'aimant cruciforme 40 fixé au bras de l'aiguille 12 sont tournés dans le plan de l'aimant cruciforme de 45 degrés par rapport à l'agencement de la figure 2. La correction de vitesse est effectuée comme dans le mode de réalisation de la figure 2 avec soit toutes les bobines simultanément excitées ou bien les bobines CIl, C13 ou Cl? C14 excitées par paire et simultanément. Pour effectuer des changements de déviation de l'aiguille ou de la pression aiguille-disque, les quatre bobines sont simultanément excitées contrairement à l'agencement de la figure 2 o seules deux bobines sont simultanément excitées par fonction respective. Chacune des bobines, quand elle est excitée, contribue à une composante du couple autour d'un axe Y imaginaire et d'un axe X imaginaire. Pour une déviation de l'aiguille, ces couples s'ajoutent de façon constructive par excitation simultanée de la paire de bobines Cll, C12 et de la paire de bobines C13, C14 par des valeurs complémen- taires du courant d'excitation de déviation. Toutes les choses étant égales entre les agencements des figures 2 et 4, à l'exception des orientations de l'aimant et des bobines, l'agencement de la figure 4 crée ( fois la force de déviation de l'agencement de la figure 2. De même, la pression aiguille-disque est contrôlée en excitant les paires de bobines Cll'C14 et C12, C13 au moyen de valeurs complémentai- res du courant d'excitation de pression aiguille-disque. L'agencement aimant-bobines de la figure 4 nécessite 2490; O0 que les signaux de correction de vitesse, de déviation de l'aiguille et d'excitation de la pression aiguille-disque (ou leurs compléments) soient superposés pour application à toutes les bobines. La figure 5 montre un agencement de circuit pour le conditionnement et la superposition appropriée des signaux appliqués aux bornes 41, 43 et 56 pour application aux bobines Cll-C14. La borne 42 est prévue pour l'application d'un signal de contrôle de déviation approprié pour solliciter le circuit de pression aiguille-disque pour élever l'aiguille d'un disque à sillons quand la déviation de l'aiguille doit être accomplie. Le circuit de la figure 5 est semblable à celui de la figure 3 à l'exception que les signaux de déviation et de pression sont appliqués aux quatre agencements d'amplifica- teur d'addition 50-53. A part cette différence, les circuits de la figure 3 et de la figure 5 sont essentiellement les mêmes. Les figures 6 et 7 montrent deux procédés pour réali- ser un aimant permanent cruciforme. La figure 6 est un simple ensemble croisé (60) de deux aimants en barre (61,62) donnant des extrémités successives selon les pôles N-N-S-S. La séquence particulière des pôles de l'aimant cruciforme dictera l'orientation de la bobine correspondante ou la polarité du signal d'excitation de la bobine pour obtenir les résultats souhaités. Par exemple, les bobines agencées à proximité des pôles sud doivent être conditionnes pour créer des champs de pôles sud quand les bobines agencées à proximité des pôles nord produisent des pôles nord respectivement pour induire une correction de vitesse. La configuration de la figure 6 est moins souhaitable qu'un aimant cruciforme 65 ayant des pôles identiques à chaque extrémité comme sur la figure 7, du fait de l'asymétrie inhérente des champs magnétiques émanant des pales. Un aimant cruciforme à pales identiques est réalisé en cimentant quatre aimants distincts en barre (66-69) par incrémentsde 90 degrés autour d'une section centrale rectan- gulaire par exemple en fer doux 70. 249o>Od REVENDICATIONS 1. Dispositif de lecture de signaux à utiliser dans un appareil pour reproduire un signal d'information enregis- tré dans une piste sur une surface d'un disque, ledit dispositif comprenant: une aiguille de lecture de signaux pour engager et suivre la piste sur le disque et pour restituer un signal d'information qui est enregistré quand un mouvement relatif est créé entre eux; un bras en porte-à-faux générale- ment longitudinal supporté de façon souple à une extrémité proximale pour un mouvement pivotant et axial limité, ledit bras ayant ladite aiguille montée à son extrémité distale libre, caractérisé par une structure magnétique permanente en forme de croix (20) ayant un pôle magnétique singulier à chacune de les quatre extrémités, qui est fixée audit bras en porte-à-faux (12) plus près de son extrémité proximale de façon que le plan de la croix soit sensiblement perpendicu- laire à l'axe longitudinal dudit bras en porte-à-faux; quatre bobines électriques (Cl-C4) fixées à une-structure de support (13), une bobine étant agencée à proximité de chacune des quatre extrémités de la structure magnétique et agencée de façon que l'axe respective des enroulements de la bobine respective soit généralement perpendiculaire au plan de ladite structure en forme de croix; et un moyen (21-23, 29- 32) pour exciter lesdites bobines pour impartir un mouvement le long de l'axe longitudinal du bras en porte-à-faux et affecter ainsi la vitesse relative aiguille-disque (14,9), pour impartir un mouvement pivotant au bras en porte-à-faux perpendiculairement au disque et ajuster.ainsi la pression aiguille-disqueetpo impartir un mouvement pivotant au bras en porte-à-faux généralement parallèlement au disque pour guider l'aiguille radialement à travers le disque, l'excitation pour les trois dimensions respectives du mouvement de l'aiguille pouvant être simultanément superposée sur des combinaisons particulières desdites quatre bobines. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant cruciforme précité a un bras qui est agencé parallèlement au plan de la surface dudit disque. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras de l'aimant cruciforme sont placés à des angles de 45 degrés par rapport à la surface du disque. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes caractérisé en ce que les pôles de toutes les extrémités de l'aimant cruciforme sont de polarité iden- tique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que les bobines électriques ont des noyaux respectifs en fer doux pour améliorer leur concentration respective de champ magnétique.