Brevet FR2491664A1 — publié le 19820409

Plusieurs types différents de systèmes de vidéo-disques optiques ont déjà été proposés et construits pour l'enregis- trement d'informations (voir, par exemple, dans le numéro d'août 1978 de "IEEE Spectrum", pages 20 à 28, l'article "Optical Disk Systems Emerge" (Les systèmes de disques op- tiques commencent à apparaître), de R.A. Bartolini, A.E. Bell, R.E. Flory, M. Lurie et F.W. Spong). Les vidéo disques op- tiques comprennent typiquement un substrat ou couche support structuraleune couche de stockage d'informations recouvrant au moins une partie d'une des faces ou de chacune des deux faces du substrat et une couche de protection qui recouvre chacune des couches de stockage d'informations. Une source d'énergie, qui est habituellement un faisceau laser, est ba- layée sur la couche de stockage de façon à écrire les infor- mations désirées sur la couche de stockage ou à lire les in- formations qui y ont été enregistrées. Dans certains cas, la couche protectrice est appliquée après que les informations ont été écrites tandis que, dans d'autres cas, la couche pro- tectrice,la couche d'enregistrement et le substrat sont formés en une structure lamifiée unitaire avant que les informations soient écrites. Ce dernier cas, qui est le domaine d'applica- tion préféré de la présente invention, permet d'obtenir la configuration d'enregistrement dite à lecture directe après écriture JLDAE) qui ne nécessite aucun traitement ni chimique ni physique de l'enregistrement après que le faisceau d'écri- ture a enregistré les informations désirées. Les informations enregistrées sont conservées en mémoire par la structure d'en- registrement elle-même et elles peuvent ensuite être lues di- rectement à volonté. De nombreuses combinaisons de matières et diverses confi- gurations structurales ont été utilisées pour les vidéo- disques optiques. Dans un agencement monoface, la couche pro- tectrice, le substrat, ou les deux peuvent être transparents à l'énergie de lecture/écriture. Les informations sont lues par transmission d'énergie à travers la structure entière ou par réflexion de l'énergie à partir d'un revêtement réflecteur qui est sélectivement exposé. Lorsqu'un enregistrement biface est utilisé, chaque couche d'enregistrement est associée à une couche protectrice surjacente et la lecture est effectuée par réflexion d'énergie à partir d'un revêtement réfléchis- sant associé à la couche de stockage d'informations. La couche protectrice, outre qu'elle empêche que la couche de stockage d'informations puisse être l'objet de dom- mages physiques ou chimiques,sert également à séparer physi- quement et optiquement les particules de poussière et autres matières étrangères de la couche de stockage. La couche pro- tectrice est formée en une épaisseur suffisante par rapport à la profondeur du foyer du système optique pour que la pous- sière et les matières étrangères soient défocalisées et n'aient ainsi qu'un effet négligeable sur l'enregistrement et la lecture des informations. Plusieurs configurations diffé- rentes du type général décrit ci-dessus ont été décrites et représentées dans le brevet des EUA n0 4.074.282 délivré le 14 février 1978 aux noms de C. Balag et autres. Lorsque le substrat support et l'élément protecteur sur- jacent ou "fenêtre" sont fabriqués en deux matières diffé- rentes, il reste néanmoins nécessaire qu'elles soient compa- tibles et qu'elles conservent leur intégrité structurale à l'intérieur de la plage prévue de températures de stockage et de fonctionnement du disque. Une combinaison de matières qui est particulièrement avantageuse du point de vue du co t comprend un substrat métallique (tel que le disque en alumi- nium couramment utilisé pour l'enregistrement magnétique) et des couches protectrices surjacentes en verre. Cependant, si le verre et le métal (ou deux autres ma- tières ayant des coefficients thermiques de dilatation diff6- rents) sont assemblés pour former une structure lamifiée, scellée, les limites de température admissibles pour l'emploi d'une telle structure peuvent être excessivement ou indésira- blement resserrées. Par exemple, les coefficients thermiques de dilatation de l'aluminium et du verre sont entre eux dans un rapport de 2, 8 à 1. Les limites de température typiques qui sont souhaitables pour des disques optiques devraient per- mettre le stockage à l'intérieur d'une plage de températures comprises entre -400C et +650C et un fonctionnement à l'inté- rieur d'une plage de températures comprise entre +150C et +550C. Dans ces conditions, lorsqu'on utilise un simple lamifid verre-aluminium, la différence entre les coefficients ther- miques des deux matières s'est avérée produire des contraintes excessives et une fissuration ou un "écaillage" de la couche protectrice. La présente invention a pour butde réaliser un dispositif de stockage d'informations du type disque qui évite les pro- -blèmes thermiques et structuraux décrits ci-dessus. Pour tirer avantage des divers-attributs des combinaisons de deux ma- tières différentes, telles qu'une combinaison métal-verre (bon marché, résistance et facilité de fabrication) on a ima- giné des agencements structuraux autres qu'un simple empilage ou lamifié. Conformément à la présente invention, un dispositif de stockage d'informations comprend un élément de base ou sub- strat en forme de disque et au moins un élément protecteur en forme de disque qui recouvre l'élément de base. Un support d'enregistrement sensible à une énergie rayonnante est dispo- sé entre l'élément de base et l'élément protecteur à l'inté- rieur d'une région de stockage d'informations annulaire. Il est prévu un élément de soutien extérieur (de préférence en forme d'anneau) dont le rayon intérieur est plus grand qu'un rayon extérieur de lélément de base mais plus petit que le rayon extérieur de l'élément protecteur. Des moyens sont pré- vus pour fixer la partie marginale extérieure de l'élément protecteur à l'élément de soutien et pour fixer l'élément protec- teur à l'élément de base radialement à l'intérieur par rap- port à la région de stockage. Il résulte de la configuration décrite cidessus qu'un intervalle circonférentiel est laissé libre entre le bord intérieur de l'élément de soutien et le bord extérieur de l'élément de base pour permettre un mouvement radial relatif entre l'élément de base et l'élément protecteur. * La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre considérée en combinaison avec 249 1664 le dessin annexe dans lequel: la Fig. 1 est une vue en plan d'un dispositif de sto- ckage d'informations construit conformément à la présente invention; la Fig. 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; et la Fig. 3 est une vue partielle, en coupe, d'un autre mode de réalisation de l'invention. Sur la Fig. 1 à laquelle on se référera, en même temps qu'à la Fig. 2, on a représenté un dispositif de stockage d'informations ou disque d'enregistrement "monoface" (le des- sin n'étant pas, cependant, à l'échelle). Le disque d'enre- gistrement comprend un élément-de base ou substrat annulaire ou en forme de disque 12 qui est, de préférence, fabriqué en un métal, tel que l'aluminium. L'élément de base 12 comporte une ouverture centrale 14 relativement grande et une région de stockage d'informations annulaire évidée 16 formée sur une face 18 de l'élément de base 12. L'extrémité radiale inté- rieure de la région 16 de stockage d'informations est définie par une première paroi 20 tandis que l'extrémité radiale ex- térieure de la région 16 de stockage d'informations est défi- nie par une seconde paroi 22, les parois 20 et 22 étant toutes deux approximativment verticales par rapport à une surface en retrait 24 de l'élément de base 12. Un support d'enregistrement sensible à une énergie rayon- nante, à couches multiples,désigné par la référence générale 26,est disposé à l'intérieur de la région 16 de stockage d'in- formations. Le support d'enregistrement 16 peut être réalisé sous diverses formes selon l'application particulière désirée. Un agencement approprié comprend une première couche 28 réflé-_ chissant l'énergie qui est, par exemple, formée par un revête- ment de métal appliqué sur la surface du fond de la région de stockage d'informations évidée 16. Un revêtement de nickel peut être déposé par divers procédés et notamment par placage non électrolytique ou par dépôt sous vide. On ajoute une couche transparente 30 de matière de passivation, telle que du dioxyde de silicium,sur la couche réfléchissante 28 par dépôt sous vide ou par pulvérisation cathodique. On ajoute ensuite une couche 32 sensible à l'énergie, telle que du tel- lure,sur la couche de passivation 30 par dépÈt sous vide. Des épaisseurs appropriées pour de telles matières sont connues dans la technique, comme décrit, par exemple, dans l'article cité ci-dessus de Bartolini et autres etdans les docments ci- tée dans cet article. Le dispositif de stockage d'informations des Fig. 1 et 2 comprend, en outre, un élément de soutien annulaire 34 dont rayon intérieur est plus grand que le rayon extérieur de l'é- lément de base 12 de façon à laisser un intervalle circonfé- rentiel 36 libre entre l'élément de soutien 34 et l'élément de base 12. De préférence, l'élément de soutien annulaire 34 est formé initialement en tant que partie intégrante del'élé- ment de base 12 et il est ensuite séparé de l'élément de base 12 par une opération d'estampage ou de découpage à l'emporte- pièce. De cette manière, et pour des raisons qui apparaîtront ci-après, l'épaisseur de l'élément de soutien 34 est approxi- mativement égale à celle de l'élément de base 12, et la di- mension radiale de l'intervalle circonférentiel 36 est facile- ment fixée. L'intervalle 36 est typiquement de l'ordre de 1,6mm. Un élément protecteur annulaire ou en forme de disque 38 est placé dans une disposition de superposition avec l'élément de base 12, l'élément de soutien annulaire 34 et le support d'enregistrement 26. L'élément protecteur 38 est, de préfé- rence, fabriqué en verre ayant une épaisseur par exemple de 1 mm. Le diamètre extérieur de l'élément protecteur 38 en verre est approximativement égal au diamètre extérieur de l'é- lément de soutien annulaire 34. Le diamètre intérieur de l'é- lément protecteur 38 est approximativement égal à celui de l'élément de base 12. Des moyens 40 et 42 sont prévus pour fixer la partie mar- ginale extérieure de l'élément protecteur 38 en verre à l'élé- ment de soutien annulaire 34 et pour fixer la partie marginale intérieure de l'élément protecteur 38 à l'élément de base 12 dans une zone située radialement à l'itier par rappirt à la région de stockage 12. Comme représenté sur la Fig. 2, les moyens de fixation 40, 42 comprennent une couche relativement mince de matière adhésive, telle qu'un composé cyanoacrylate. La matière adhésive 40, 42 est appliquée sur la surface sup6- rieure de l'élément de base 12,entre la paroi intérieure 20 et l'ouverture centrale 14,et pratiquement sur la totalité de la surface supérieure de l'élément de soutien annulaire ex- térieur 34. On doit noter que la partis de l'élément de base 12 située entre la paroi 20 et l'intervalle 36 n'est pas fixée à la couche protectrice 38. De cette manière, la partie péri- phérique extérieure de l'élément de base 12 peut se dilater ou se contracter librement radialement par rapport à l'élément protecteur 38. La matière adhésive 40, 42 est choisie de façon à pré- - senter un faible pourcentage d'allongement en fonction de la température et à posséder une résistance au cisaillement su- périeure,par exemple,à 160 bars. Un second organe protecteur semblable à l'organe protec- teur 38 est disposé sur la surface inférieure (comme repré- senté sur la Fig. 2) de l'élément de base 12 et de l'élément de soutien annulaire 34. De la matière adhésive est appliquée entre la surface inférieure de l'élément de base 12 et de l'é- lément de soutien annulaire et le second élément protecteur 44 dans des régions 46, 48 qui correspondent aux régions occu- pées par la matière adhésive 40, 42 associée à la surface su- périeure de l'élément de base 12. Dans un procédé type de fabrication du dispositif de stockage d'informations des Fig. 1 et 2, on peut utiliser comme élément de départ un disque en aluminium de type courant (matière type 5086-0, alliage H2E30 Al} du type utilisé pour les disques d'enregistrement magnétique. Les dimensions nomi- nales d'un tel disque sont les suivantes: diamètre extérieur 356,235 mm; diamètre de l'ouverture centrale 168,275 mm; épais- seur 1,905 mm. On forme l'élément support annulaire 34 par es- tampage ou par découpage à l'emporte-pièce du disque en alumi- nium afin de le diviser en un élément de base 12 et un élément de soutien, en laissant entre eux un intervalle 36 de 1,6 mm. La région de stockage d'informations limitée par les pa- rois 20 et 22 et la surface inférieure 24 est formée par usi- nage ou gravure de l'élément de base 12 pour produire un évi- dement ayant une profondeur de 0,051 mm entre un diamètre in- térieur de 233,172 mm et un diamètre extérieur de 345,948 mm (formant une région annulaire ayant une largeur d'environ 6 cm). On dépose ensuite le support d'enregistrement 26 com- prenant les couches 28, 30, 32 de la manière précédemment décrite. On dépose la matière adhésive en une épaisseur de préférence inférieure à 0,025 mm le long des régions 40, 42, 46, 48. On fixe des couches de verre protectrices 38 et 44, dont les dimensions correspondent au diamètre extérieur de l'élément de soutien 34 et au diamètre intérieur de l'élément de base 12 et dont l'épaisseur est, par exemple, de 1,0 mm environ, d'une manière hermétiquement étanche,à l'élément de base 12 et à l'élément de soutien annulaire 34, sous une at- mosphère d'azote. L'azote gazeux remplit-les vides au voisi- nage du support d'enregistrement encastré 26 et l'intervalle annulaire 36. De cette manière, la région de stockage d'informations 16 est enfermée par la combinaison formée par l'élément de base annulaire 12, les couches protectrices en verre (ou fe- nêtres> 38, 44, l'élément de soutien annulaire 34 et les moyens de fixation adhésifs dans les régions 40, 42, 46 et 48. Les couches protectrices en verre 38 et 44 sont, de pré- férence, munies de revêtements anti-réfléchissants pour ac- croître au maximum la transmission de l'énergie de lecture/ écriture au support d'enregistrement 26 et à partir de ce support d'enregistrement. Sur la Fig. 3 à laquelle on se référera, on a représenté une partie d'un dispositif de stockage d'informations biface construit conformément à l'invention. Sur la Fig. 3, les di- verses parties qui correspondant aux parties représentées sur les Fig. 1 et 2 ont été désignées par les mêmes références suivies du signe prime ('). Sur la Fig. 3, les diverses par- ties sont représentées à une échelle plus proche des dimen- sions réelles que sur les Fig. 1 et 2. Cependant, les épais- seurs des couches adhésives 40', 42', 46', 48' ainsi que la profondeur de l'évidement de stockage d'informations 16'ont été accrues de façon à être plus facilement perceptibles. En outre, le support d'enregistrement multicouche 26' a été re- présenté sous forme d'une unique entité bien qu'il doive être bien compris qu'un agencement plus caractéristique serait tel que représenté sur les Fig. 1 et 2 (c'est-à-dire un support 26 à trois couches). Des explications semblables s'applique- raient à un second. support d'enregistrement 50 disposé dans une seconde région de stockage d'informations évidée 52 asso- ciée à la face inférieure de l'élément de base 12'. Comme on peut le voir sur la Fig. 3, l'épaisseur de l'é- lément de soutien annulaire 34' et l'épaisseur de l'élément de-base 12' sont égales, les-deux éléments ayant été formés à partir d'un unique disque comme on l'a décrit ci-dessus. L'épaisseur de la matière adhésive 40', 42', 46', 48' est re- lativement petite, assurant de ce fait la présence d'un faible espacement entre les éléments protecteurs 38', 44' et l'él4- ment de base 12'. De cette manière, la dilatation et la con- traction prévues de l'élément de base 12' en fonction de la température ne provoquent 'ni fracture ni écaillage des 61- ments protecteurs 38', 44'. Au contraire, l'élément de base 12' est libre de se déplacer radialement dans la mesure dé- terminée par l'intervalle circonférentiel 36'. Bien qu'on ait décrit l'invention en se référant à cer- tains modes de réalisation préférés, il apparaîtra clairement que diverses modifications peuvent être réalisées sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendica- tions annexées. REVENDICATIONS 1 - Un dispositif de stockage d'informations, caractérisé en ce qu'il comprend: un élément de base (12; 12') en forme de disque; au moins un élément protecteur (38, 44; 38', 44') en forme de disque recouvrant ledit élément de base; un support d'enregistrement (26; 26', 50) sensible à une énergie rayon- nante disposé entre l'élément de base et l'élément protecteur à l'intérieur d'une région annulaire (16; 16', 52) de sto- ckage d'informations, cette région de stockage ayant un rayon intérieur plus grand qu'un rayon intérieur de l'élément pro- tecteur et un rayon extérieur plus petit qu'un rayon extérieur de l'élément protecteur;-un élément de soutien annulaire (34; 34') ayant un rayon intérieur plus grand qu'un rayon extérieur de l'élément de base mais plus petit que le rayon extérieur de l'élément protecteur; des moyens (40, 46; 40', 46') pour fixer la partie marginale extérieure de l'élément protecteur à l'élément de soutien annulaire; et des moyens (42, 48; 42', 48') pour fixer l'élément protecteur à l'élément de base ra- dialement à l'intérieur par rapport à la région de stockage; de telle sorte que la région de stockage est enfermée par la combinaison formée par l'élément de base, l'élément protec- teur, l'élément de soutien et les moyens de fixation et qu'un intervalle circonférentiel (36; 36') est formé entre l'élément de soutien annulaire et l'élément de base pour permettre un mouvement radial relatif entre l'élément de base et l'élément protecteur. 2 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément de soutien annulaire (34; 34') et l'élément de base (12; 12') ont approximative- ment la même épaisseur. 3 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que l'élément de soutien annulaire (34; 34') et l'élément de base (12; 12') ont des surfaces su- périeures respectives qui se trouvent dans un premier plan et des surfaces infér;i,"ll reser e quii se trouvent dans un second plan. 4 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que l'élément protecteur (38; 38') en forme de disque recouvre la surface supérieure de l'élé- ment de base (12; 12') et en ce qu'il comporte, en outre, un second élément protecteur (44; 44') en forme de disque qui recouvre la surface inférieure de l'élément de base, qui y est fixé et qui est fixé à la surface inférieure de l'élément de soutien (34; 34'). - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que le support d'enregistrement est disposé par rapport à l'élément de base (12'> de façon à for- mer une première couche (26') de stockage d'informations ad- jacente à la surface supérieure et une seconde couche (52) de stockage d'informations adjacente à la surface inférieure. 6 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 5,- caractérisé en ce que l'élément de base (12') comprend des régions évidées (16', 52) associées à chacune des surfaces supérieure et inférieure et en ce que le support d'enregistre- ment (26', 50) est disposé à l'intérieur de chacune des ré- gions évidées. 7 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément de base (12; 12') et l'élément protecteur (38, 44; 38', 44') sont fabriqués dans des matières ayant des coefficients thermiques de dilatation différents et en ce que l'intervalle circonférentiel (36; 36') est dimensionné de façon à permettre un mouvement radial re- latif entre l'élément de base et l'élément protecteur sur une plage de températures de fonctionnement prévue. 8 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que l'élément de base (12; 12') est en aluminium et l'élément protecteur (38, 44; 38', 4t4') est en verre. 9 - Dispositif de stockage d'informations selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que l'élément de soutien (34; 34') et l'élément de base (12; 12') sont fabriqués dans la même matière. - Procédé de fabrication d'un dispositif de stockage d'in- formations dans lequel le support d'enregistrement (26; 26') 1 1 est déposé sur un élément de base (12; 12') en forme de disque et un élément protecteur surjacent (38; 38') en forme de disque est fixé à l'élément de base au niveau d'une partie intérieure radiale de cet élément, caractérisé en ce qu'il consiste à former un élément de soutien annulaire (34; 34') ayant un rayon intérieur plus grand que le rayon extérieur de l'élément de basede manière à former un intervalle circonfé- rentiel (36; 36') entre l'élément desoutien annulaire et l'élé- ment de base et à fixer l'élément protecteur à l'élément de soutien. 11 - Procédé de fabrication d'un dispositif de stockage d'in- formations selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on forme l'élément de soutien annulaire (34; 34') en séparant une partie annulaire extérieure de-l'élément de base. en forme de disque. 12 - Procédé de fabrication d'un dispositif de stockage d'in- formations selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, l'étape qui consiste à fixer un second élément protecteur (44; 44') en'forme de disque à l'élément de base (12; 12'1 et à l'élément de soutien (34; 34') sur leur surface opposée à celle recouverte par le premier élé- ment protecteur (38; 38').