Brevet FR2504713A1 — publié le 19821029

DISQUE SUPPORT D'INFORMATION A CODAGE ANGULAIRE ET SYSTEME D'ENTRAINEMENT EN ROTATION D'UN TEL DISQUE La présente invention se rapporte aux systèmes d'entraînement en rotation d'un disque support d'information Elle concerne plus particulière- ment les systèmes d'entraînement dans lesquels la vitesse de rotation d'un système est commandée par une boucle d'asservissement comportant un détecteur optique du mouvement de rotation de la broche porte-disque. L'entraînement de cette broche porte-disque peut être assuré par un moteur à courant continu. La rotation de la broche se détecte optiquement en montant sur cette boucle une roue munie d'une denture à pas réguliers; cette denture est placée sur le trajet d'un faisceau lumineux et un dispositif photodétecteur recueille le faisceau modulé par la denture L'inconvénient inhérent à l'utilisation d'une roue codeuse résulte des défauts de montage sur la broche; ces défauts entraînant une excentricité de la roue par rapport à la broche à laquelle peut s'ajouter une autre excentricité due au centrage imparfait du disque support d'information à l'extrémité opposée de cette broche Au cours du processus d'obtention d'un disque prégravé, on sait que l'axe des pistes et Paxe mécanique du disque ne sont pas confondus Il est courant d'observer un écart entre les 2 axes de l'ordre de 100 microns ce qui entraîne une variation de vitesse linéaire importante au cours de la rotation du disque Lorsque la boucle d'asservissement ajuste la vitesse angulaire de rotation de la broche, une piste portée par le support d'information peut être explorée avec une vitesse qui fluctue D'o la difficulté de transcrire sur cette piste un signal isochrone. En vue de pallier à ces inconvénients la présente invention a pour objet un support en forme de disque comportant au moins une face destinée au stockage d'information lisible optiquement, ladite information occupant une plage annulaire, ledit support ayant à lintérieur de ladite plage annulaire un orifice de centrage, caractérisé en ce qu'il comporte en dedans de ladite plage annulaire et autour dudit orifice une couronne circulaire prégravée composée d'un chapelet de plages formant un agencement périodique de secteurs angulaires; chacune desdites plages comportant un ensemble d'éléments de piste équidistants; 2 plages adjacentes étant séparées par une portion non gravée de ladite face. Ce disque à lecture optique peut être souple ou rigide, transparent ou réfléchissant et les éléments diffractants enregistrés en modulation d'ampli- tude ou de phase. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une vue de dessus d'un disque support d'information avec sa couronne prégravée selon l'invention; la figure 2 montre l'influence des différentes parties composant la couronne sur un faisceau lumineux incident; la figure 3 montre l'allure du signal électrique délivré par le récepteur après passage d'une partie de la couronne devant le faisceau lumineux; la figure 4 est un schéma synoptique du dispositif électronique d'asservissement de la vitesse d'exploration d'une piste contenant l'infor- mation; la figure 5 est une vue partielle du disque avec sa couronne présentant un exemple de réalisation d'indexage; la figure 6 montre l'allure du signal électrique délivré par le récepteur après passage du faisceau lumineux sur la zone d'indexage; la figure 7 montre un exemple de circuit de détection de l'indexage; la figure 8 donne l'allure en fonction du temps des signaux en différents points du circuit de détection de l'indexage; la figure 9 est une vue partielle du support présentant une portion de pistes wobbulées et une portion de la couronne circulaire. Sur la figure 1, à titre d'exemple non limitatif, on a représenté un. support d'information 1, souple ou rigide, en forme de disque Sur ce disque on a prégravé dans une plage annulaire une spirale 2 représentée en partie et centrée sur O l Cette spirale est destinée à recevoir l'information sous forme d'éléments diffractants de petites dimensions Un point élémentaire d'information a une dimension de l'ordre de la longueur d'onde utilisée pour l'enregistrement ou la lecture Les dernières pistes de la spirale 2 (quelques 04713 centaines de pistes) on été réservées à la fabrication d'une couronne circulaire 3 composée d'un chapelet de marques régulièrement espacées La fabrication de ces marques ne pose pas de problèmes particuliers Les marques sont composées d'éléments diffractants gravés sur les pistes A titre d'exemple ces éléments diffractants peuvent être gravés pendant la durée des marques à partir d'une fréquence de 3 M Hz de façon à réaliser physiquement une succession de points identiques le long d'une portion de piste La vitesse de gravure est dans cet exemple de 750 t/mn et la fréquence d'inscription des marques de 14 K Hz, la couronne a un diamètre moyen de 78 mm pour une largeur de 0,4 mm Cette couronne circulaire se présente comme une alternance de marques 4 et de plages vierges 5 délimitant des secteurs angulaires identiques La couronne circulaire et la piste prégravée destinée à recevoir l'information possèdent ainsi le même centre Pendant l'utilisation ultérieure du disque, le centre de rotation ne sera plus QI mais 2 situé sur l'axe de la broche d'entraînement du disque. La figure 2 montre le comportement d'un faisceau lumineux incident à la couronne circulaire du disque en rotation Cette figure est une représen- tation très agrandie d'une portion de la couronne circulaire 3, formée de marques 4 et de plages vierges d'éléments diffractants 5. Une source de lumière 6 éclaire une partie de la couronne au moyen d'un condenseur 7 Lors du passage d'une plage vierge 5 le faisceau lumineux émergeant 8 est focalisé par la lentille 9 vers le récepteur 10 qui délivre un signal électrique fonction de l'éclairement qu'il reçoit Lors du passage d'une marque 4 le faisceau lumineux émergeant occupe un angle solide plus important en raison de l'apparition de composantes diffractées d'ordre 1 et + 1 et le récepteur 10 ne reçoit plus qu'une partie de l'énergie contenue dans le faisceau émergeant. La figure 3 montre l'allure du signal électrique délivré par le récepteur lors de l'exploration de la couronne 3 par le faisceau lumineux 11 Ce signal électrique est une fonction du temps et a une allure en créneaux Les maxima 25 correspondent au passage d'une plage vierge 5 devant le faisceau lumineux 11, les minima 26 au passage d'une marque 4 Chaque marque ou plage vierge délimitant un secteur angulaire géométriquement identique aux autres marques ou plages vierges de la couronne, le faisceau lumineux lecteur 11 verra défiler les marques en un temps plus ou moins long selon l'excentrement des marques ou des plages vierges considérées Le signal délivré par l'élément récepteur 10 est donc formé de créneaux de largeurs différentes, ou autrement dit ce signal f(t) est un signal rectangulaire modulé en fréquence en fonction de l'excentrement. A partir des signaux disponibles et avec des techniques connues il est aisé d'appliquer au moteur d'entraînement du support un signal qui corrigera sa vitesse de rotation afin d'asservir la vitesse angulaire du support Une condition impérative pour un fonctionnement correct du système est que les taches formées sur le support par le faisceau éclairant la couronne et par le faisceau lecteur/enregistreur de l'information soient situées sur un même rayon du support afin de corriger effectivement la vitesse angulaire de la zone considérée Dans une première réalisation de l'invention, le faisceau lumineux éclaire la couronne selon une tache circulaire d'environ 100 microns de diamètre Avec les dimensions de la couronne données précédem- ment, la tache se trouve toujours comprise à l'intérieur de la couronne puisque l'écart maximal entre les axes mécanique et de rotation du disque n'excède pas 100 microns La forme de la tache n'est pas critique pour le fonctionnement selon l'invention mais on pourrait concevoir une tache allongée dans la direction d'un rayon du disque afin de diminuer les temps de montée et de descente du signal perçu par le récepteur. L'asservissement de la vitesse de rotation du support se fait par rapport à une fréquence pilote Un exemple de réalisation est donné par le schéma synoptique de la figure 4 Sur cette figure on a aussi représenté une partie de la spirale 2 prégravée sur le disque 1 ainsi que le faisceau de lecture ou d'enregistrement 18 délivré par un système optique 19 non détaillé, le faisceau incident 11 délivré par le système optique 20 détaillé dans la figure 2, le faisceau émergeant 8, la lentille 9 et le photo-récepteur Le faisceau lumineux 8 émergeant de la couronne 3 est capté par un photo-récepteur 10, lequel délivre un signal rectangulaire et modulé en fréquence f(t) par l'excentricité du disque à un circuit de mise en forme 12. Un discriminateur de fréquence (ou de phase) 13 compare le signal issu du circuit de mise en forme 12 à un signal de référence délivré par un oscillateur local 14 qui peut être constitué par un oscillateur à quartz suivi d'un diviseur de fréquence par exemple Le signal de sortie de ce discrimi- nateur est appliqué par l'intermédiaire d'un amplificateur 15 au moteur à courant continu 16 qui entraîne en rotation par l'intermédiaire de la broche 17 le disque support d'information 1. Il est également du domaine de l'invention de disposer d'un repère sur ladite couronne prégravée, afin de repérer l'index zéro Ceci permet une utilisation plus commode du support d'information En effet avec un tel repère on peut disposer d'une référence angulaire utile pour localiser l'information secteur par secteur dans la plage annulaire o cette infor- mation est ou doit être stockée Un mode de réalisation de l'indexage consiste à doubler la fréquence d'une marque sur une période spatiale de la couronne La figure 5 représente une vue partielle du disque avec sa couronne 3 présentant un exemple de réalisation par doublement de la fréquence spatiale d'une marque Sur l'emplacement réservé à une marque on a donc réalisé une marque 21 occupant un quart de période ordinaire et une plage vierge 22 occupant trois quarts de période ordinaire Ce double- ment très bref de la fréquence n'a que très peu d'influence sur le signal global f(t) envoyé au discriminateur 13. La figure 6 montre l'allure du signal électrique délivré par le récepteur 10 après le passage du faisceau lumineux Il sur la zone d'indexage On voit sur cette figure qu'au passage devant la zone d'indexage la fréquence du signal f(t), formé de créneaux présentant des maxima 25 et des minima 26, a été doublée pour donner un maximum 27, puis un minimum 28 Un système identificateur et séparateur à bascule monostable permet de détecter l'indexage La figure 7 montre un exemple de réalisation Une partie du signal issu du récepteur 10 est appliquée à l'entrée d'un monostable 23 qui bascule sur les fronts montants des créneaux qui lui sont appliqués La durée des impulsions délivrées par le circuit monostable 23 est inférieure à toute demi-période ordinaire du signal f(t) mais est supérieure à la durée de l'impulsion due à la présence sur la couronne du repère d'indexage Une porte ET 24 reçoit sur une première entrée le signal de sortie du monostable et sur une seconde entrée le complément du signal f(t) délivré par un circuit 31 assurant une fonction pas La figure 8 donne l'allure en fonction du temps des signaux en différents points du circuit représenté à la figure 7 Au point C le signal recueilli ne présente qu'une seule impulsion par tour du disque. Cette unique impulsion permet un repérage angulaire du disque support d'information. Un développement intéressant de l'invention est la possibilité de connaître la fréquence de référence nécessaire à la détection synchrone d'une piste prégravée et wobbulée En effet lors de la gravure de la matrice il est facile de graver les pistes et la couronne de telle façon que la fréquence d'inscription des marques et la fréquence de wobbulation soient clans un rapport entier Par exemple la fréquence de la wobbulation peut être triple de la fréquence d'inscription des masques La lecture de la couronne donne un signal à une certaine fréquence que l'on peut tripler, pour rester dans l'exemple cité, afin d'obtenir un signal de référence nécessaire au suivi de la piste wobbulée La figure 9 représente une vue partielle d'un support suivant l'invention Elle montre qu'un secteur angulaire 29 défini par une marque 4 et une plage vierge 5 comprend un nombre entier l'alternances spatiales ( 3 dans le cas considéré ici) qui définissent une portion de piste prégravée et wobbulée 30. L'invention permet donc d'obtenir un codeur sur chaque support, facilement réalisable à partir d'une copie globale de la matrice L'opération toujours délicate de centrage d'une zone codeuse sur l'axe de rotation du support est supprimée Les défauts d'excentrement sont corrigés même pour un excentrement important (de 50 à 100 microns) La conception d'un repérage angulaire par indexage ne pose pas de problèmes et il est aisé à partir de la fréquence extraite de la couronne de retrouver une fréquence représentative de la piste wobbulée. REVENDICATIONS 1 Support en forme de disque ( 1) comportant au moins une face destinée au stockage d'information lisible optiquement, ladite information occupant une plage annulaire, ledit support ayant à l'intérieur de ladite plage annulaire un orifice de centrage, caractérisé en ce qu'il comporte en dedans de ladite plage annulaire et autour dudit orifice une couronne circulaire ( 3) prégravée composée d'un chapelet de plages ( 4 et 5) formant un agencement périodique de secteurs angulaires; 2 plages adjacentes étant séparées par une portion non gravée de ladite face. 2 Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les plages de ladite couronne annulaire sont formées d'éléments diffractants constitués par un ensemble d'éléments de piste équidistants. 3 Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couronne circulaire comporte au moins une plage d'indexage. 4 Système d'entraînement en rotation d'un support suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 3, ledit système comprenant un moteur ( 16), une broche ( 17) destinée à porter ledit support et munie d'un dispositif de centrage correspondant audit support, ledit moteur étant alimenté par une boucle d'asservissement de la vitesse angulaire de ladite broche, ladite boucle comportant des moyens optiques de détection du mouvement de rotation de ladite broche, caractérisé en ce que les moyens de détection optique comprennent une source de rayonnement ( 20) éclairant localement ladite couronne et un élément photodétecteur ( 10) recueillant le rayon- nement émergeant ( 8) de ladite couronne. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'éclairement de ladite couronne circulaire sont placés de telle façon que les taches lumineuses produites sur ledit support par le faisceau éclairant ladite couronne circulaire et par le faisceau d'enregistrement- lecture soient situées sur un même rayon dudit support.