Brevet FR2524186A1 — publié le 19830930

DISQUE OPTIQUE PROTEGE COMPRENANT UN ELEMENT SOUPLE DE FERMETURE La présente invention concerne un disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information, cette information étant contenue dans une couche d'inscription constituée par un matériau sensible au rayonnement. L'inscription de l'information se présente généralement sous la forme d'irrégularités de surface de l'ordre du micron Les opérations de fabrication des disques optiques, qu'ils soient prégravés ou non, s'effectuent en atmos- phère dépoussiérée avec beaucoup de précautions afin d'éviter toute altéra- tion du support ou de la couche sensible C'est au cours de l'utilisation du disque par un usager que des détériorations peuvent se produire ainsi qu'au cours de son stockage Il convient donc de protéger les plages d'inscription de tout ce qui pourrait leur occasionner des dégradations: poussières, traces de doigts, mise en contact de la couche thermosensible avec des objets pouvant l'abîmer ou la rayer Le système de protection d'un disque optique doit également permettre des manipulations aisées et fréquentes par un utilisateur. Il est connu de protéger la couche sensible servant à l'inscription d'information et déposée sur un support rigide à l'aide d'une plaque rigide d'épaisseur voisine du millimètre maintenue à une certaine distance du support par l'intermédiaire d'entretoises L'inconvénient majeur de cette structure tient à l'assemblage des quatre éléments la constituant: le support rigide, la plaque de protection rigide et les deux entretoises circulaires. L'entretoise périphérique en particulier pose un délicat problème de cen- trage puisqu'elle ne possède aucune surface de contact avec la broche de centrage contrairement aux trois autres éléments La vitesse de rotation d'un disque optique étant de l'ordre de 1500 t/mn, tout défaut d'équilibrage entraîne l'existence de forces centrifuges non négligeables et l'apparition de vibrations préjudiciables à un fonctionnement correct du système. On a donc cherché à éviter la présence d'entretoises et à simplifier l'assemblage du disque protégé par un capot de protection rigide préformé et collé sur un support rigide transparent au rayonnement, la couche sensible étant déposée sur ce support Si le problème d'équilibrage du disque a été résolu, un autre problème se pose du fait de la lecture ou de l'inscription à travers le support rigide En effet, les fluctuations d'épaisseur qui existent dans ce cas pour un disque ou d'un disque à l'autre conduisent à des aberrations optiques qui modifient la répartition d'énergie dans la tache optique focalisée sur la couche sensible, ce qui nuit à la qualité ou la reproductibilité de l'inscription D'autre part, des structures sensibles du type tricouche ne peuvent être valablement gravées à travers le substrat. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose de fabriquer le Io disque optique à partir d'un support rigide sur lequel est déposée la couche sensible et d'un élément de faible épaisseur donnant accès au faisceau de lecture, le support rigide et/ou le capot transparent étant préformés de façon à définir une chambre annulaire au-dessus de la couche sensible sans qu'il soit besoin de rapporter des entretoises. L'invention a donc pour objet un disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information comportant un élément rigide supportant au moins une plage d'inscription et un élément souple donnant accès au rayonnement optique de lecture et/ou d'écriture, lesdits éléments ou l'élé- ment rigide uniquement comprenant un trou central qui permet le passage d'une broche d'entraînement et délimitant une chambre annulaire renfer- mant ladite plage d'inscription, caractérisé en ce que la jonction entre l'élément souple et l'élément rigide se fait selon deux plages annulaires coplanaires encadrant ladite chambre annulaire, lesdites plages étant con- centriques par rapport audit trou central, l'un desdits éléments étant préformé en forme de cuvette annulaire dont les rebords intérieur et extérieur forment la jonction avec l'autre desdits éléments, ledit préfor- mage conservant la concentricité de cet élément par rapport audit trou central. L'invention a également pour objet un système de lecture et/ou d'écriture d'un disque optique protégé, caractérisé en ce qu'il comprend un couvre-disque fixe placé en vis-à-vis dudit élément souple, ledit couvre disque et ledit disque optique délimitant un coussin d'air et contribuant à créer une dépression à l'intérieur de ce coussin d'air lorsque le disque est animé d'un mouvement de rotation, ledit couvredisque assurant l'accès dudit rayonnement optique à ladite plage d'inscription. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description ci-après et des figures annexées parmi lesquelles: la figure I est une vue en coupe d'un disque optique protégé selon l'invention, la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un disque optique protégé selon l'invention, la figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif de plissement d'un élément souple, la figure 4 est une vue explicative de la mise en oeuvre d'un dispositif de plissement, la figure 5 est une variante d'un disque optique protégé selon l'invention, la figure 6 est une vue en coupe d'un système de lecture ou d'écriture d'un disque optique protégé et comprenant un couvre-disque. La figure 1 est une vue en coupe d'un disque optique protégé selon l'invention et fonctionnant en réflexion Il comprend un élément rigide 1 circulaire et préformé Cet élément peut être constitué de tout matériau assurant une bonne rigidité au disque Cette rigidité peut être assurée principalement par une épaisseur suffisante de l'élément 1 dans le cas ou celui-ci est réalisé par exemple en matière plastique telle que le chlorure de polyvinyle Lorsque l'élément 1 est métallique, en aluminium par exemple, c'est sa nature même qui assure la rigidité au disque et son épaisseur peut être de l'ordre du millimètre L'élément rigide 1 est destiné à recevoir la couche sensible formant la plage d'inscription 3 Afin d'assurer une bonne planéité de la face de l'élément rigide supportant la couche sensible, on peut déposer sur cette face une couche de lissage avant le dépôt de la couche sensible La couche sensible 3 peut être constituée d'une couche thermo- dégradable à basse température, de l'ordre de 100 à 150 'C, déposée par centrifugation et évaporation Comme on peut le voir sur la figure 1, l'élément rigide 1 a la forme d'une cuvette ayant des rebords circulaires 5 et 6 dont les axes de révolution sont confondus avec Paxe de révolution zz' de l'élément 1 La plage d'inscription est donc située dans le fond de la cuvette formée par l'élément 1 qui possède un trou 7 pour le passage d'une broche d'entraînement Afin de protéger la couche 3 on recouvre l'élément 1 d'un élément souple 2 fixé sur les rebords 5 et 6 Les faces supérieures des rebords 5 et 6 sont situées dans un même plan, ce plan étant parallèle au plan de la plage d'inscription, et définissent ainsi deux plages annulaires assurant la jonction entre les éléments 1 et 2 L'élément 2 peut lui aussi être percé d'un trou central pour le passage de la broche d'entraînement si nécessaire Les éléments 1 et 2 délimitent une chambre annulaire 4 surplombant la plage d'inscription 3. L'une des caractéristiques de Pinvention est que le rayonnement optique de lecture et/ou d'écriture accède à la plage d'inscription 3 en traversant l'élément 2 Celui-ci doit donc être transparent au rayonnement optique et ne doit pas le perturber Or les films plastiques sont générale- ment obtenus par extrusion et calandrage et sont par suite très biréfrin- gents Afin de ne pas amener de perturbations sensibles au rayonnement optique dues à ces phénomènes de biréfringence, on estime que l'élément 2 doit entraîner une différence de marche e A N léas seur de l'élément 2, A N la biréfringence et X la longueur d'onde du rayonnement optique Par exemple, on peut employer une feuille calandrée de chlorure de polyvinyle de 0,2 mm d'épaisseur, légèrement tendue et scellée ou fixée par thermosoudure sur les rebords 5 et 6 de l'élément 1 et présentant une biréfringence de 4 10-4 La distance séparant la plage d'inscription de l'élément souple 2 est de Pordre de 1 mm Par suite de sa faible épaisseur et de sa souplesse, l'élément 2 n'altère pas la rigidité de l'élément 1 D'autre part, il n'a aucune influence néfaste sur le disque en rotation car il n'introduit pas de défaut d'équilibrage notable étant donnée sa faible masse On estime d'autre part que la déformation de cet élément souple 2, par suite d'éventuelles variations de pression gazeuse à l'intérieur de l'espace annulaire, n'a pas d'influence notable sur le rayonnement optique de lecture ou d'écriture étant donnée la faible épaisseur de cet élément 2. Un autre avantage du film mince est que l'on peut employer pour la focalisation du rayonnement optique des objectifs à frontale courte En effet, du fait de la faible épaisseur de l'élément 2, la plage d'inscription peut être située à une faible distance de la frontale Ceci évite à l'objectif de posséder une masse trop importante et facilite son asservisssement au suivi de l'information déposée sur le disque La courte distance frontale évite également d'autres phénomènes nuisibles tels que l'aberration sphérique et l'astigmatisme si le rayonnement optique est oblique. Lors de la fixation de l'élément souple 2 sur l'élément rigide 1, il convient d'assurer à la chambre annulaire 4 une excellente étanchéité aussi bien au centre qu'à la périphérie Si cette condition ne peut être remplie, il est nécessaire que l'étanchéité soit meilleure à la périphérie qu'au centre. C'est une autre conséquence des forces centrifuges, provoquées par la rotation du, disque, qui ont tendance à chasser l'air de la chambre annulaire par la périphérie du disque Si l'air se raréfie à l'intérieur de la chambre annulaire, le film souple 2 aura tendance à venir toucher la plage d'inscrip- tion Afin d'éviter ce phénomène, il faut que les fuites périphériques soient limitées et que l'air évacué soit compensé par de l'air entrant vers le centre du disque Comme le diamètre extérieur de la chambre 4 est beaucoup plus grand que son diamètre intérieur, l'étanchéité du film 2 sur le rebord 5 doit être plus soigné que sur le rebord 6 On peut, comme cela est représenté sur la figure 1, assurer la fixation du film sur une surface plus importante sur le rebord 5 que sur le rebord 6. Afin d'éviter les rayures du film souple, on peut traiter la face externe du film pour la durcir Une couche anti-rayure de polysiloxane convient parfaitement et n'altère pas les propriétés optiques de l'élément souple. Dans le cas o la structure n'est pas étanche et afin d'assurer à l'élément 2 une plus grande souplesse, on peut provoquer un plissement du film par exemple dans une zone située vers la périphérie du disque et en dehors du chemin du rayonnement optique de lecture ou d'écriture Le film présentera donc une zone annulaire périphérique ressemblant à la membrane de certains haut-parleurs, toutes proportions gardées La figure 2 est une vue partielle en coupe d'un disque optique selon l'invention dont l'élément souple présente une zone annulaire de plissement formée de plis 8. La figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif destiné à former des plis sur un film souple Ce dispositif comprend une boîte 13 enfermant un volume d'air 15 qui est reliée par un tube 14 à une pompe à vide non représentée La face supérieure 10 de la boîte est chauffante et est percée de rainures 11 reliées à la chambre 15 par des trous 12 Le film à déformer 9 est posé sur la face 10 qui, par chauffage, le rend plus malléable Lorsque la pompe à vide entre en action le film se déforme et vient se plaquer contre les parois des rainures 11 C'est ce que représente la figure 4 qui est un agrandissement d'une partie de la figure 3 Les flèches en sortie des trous 12 représentent l'aspiration de l'air par la pompe à vide Le chauffage de la face 10 est ensuite arrêté et quand le film est suffisamment refroidi, on remplit d'air la chambre 15 et on obtient un film déformé à l'endroit des rainures. Dans la réalisation précédente, c'était l'élément rigide qui formait la cuvette mais on peut fabriquer un disque optique protégé o c'est l'élément souple qui sert de cuvette C'est ce que représente la figure 5 qui est une variante d'un disque optique protégé selon l'invention L'élément rigide est formé par un disque plat 16 percé d'un trou central 19 et supportant une couche sensible annulaire 18 L'élément souple 17 a été préformé et a l'aspect d'une cuvette ou d'un capot, son épaisseur peut aller jusqu'à 0, 5 mm. Il est éventuellement percé d'un trou de même dimension que celui de l'élément rigide Les axes de ces trous qui serviront au passage de la broche d'entraînement, sont confondus selon l'axe de symétrie du disque zz'. L'élément souple 17 servant de capot peut se rabattre sous l'élément rigide 16 comme le montre la figure 5 Si on désire une très bonne étanchéité périphérique de la chambre annulaire, le capot peut être scellé ou fixé par thermosoudure On peut assurer une meilleure étanchéité à la périphérie qu'au centre du disque en fonction de l'importance des surfaces collées ou soudées à la périphérie ou au centre du disque et du soin apporté à ce travail Dans les exemples révélés par les figures 1 et 5, il est possible si on désire qu'il y ait un écoulement d'air du centre vers la périphérie du disque lors de sa rotation, de ne pas fixer l'élément souple à la périphérie du disque et de prévoir des petits trous de passage pour l'air vers son centre Dans ce cas, la vitesse de rotation du disque contribue à décoller légèrement l'élément souple de la périphérie du disque et permet un écoulement d'air du centre vers le bord extérieur du disque Comme dans l'exemple précédent, l'élément souple peut recevoir un traitement de durcissement de sa face externe et peut comporter une zone de plissement. Dans les deux exemples cités, l'élément souple est relativement mince ce qui peut amener une certaine perméabilité à l'humidité nuisible à la couche thermosensible par dépôt de gouttelettes d'eau et oxydation de la couche Afin de remédier à ces inconvénients, il entre dans le cadre de l'invention de garnir la face interne de l'élément souple d'un revêtement barrière à l'humidité Ce revêtement doit être transparent au rayonnement optique de lecture ou d'écriture et peut être constitué d'une fine pellicule d'or, de platine, de palladium ou d'un alliage à base de ces éléments Pour combattre l'oxydation de la couche thermo-sensible on peut disposer dans la chambre annulaire à des endroits situés en dehors du chemin du rayonnement optique un matériau facilement oxydable jouant le rôle de getter Ce matériau peut être un métal plus électropositif que la couche métallique supportant la couche thermo-dégradable, par exemple du zinc ou du manga- nèse, déposé par un procédé électrochimique ou par évaporation On peut également employer une couche organique contenant en suspension des particules métalliques ou des oxydes métalliques insaturés, par exemple une peinture au minium. Sur la figure 5, les références 29 et 30 désignent respectivement le revêtement barrière à l'humidité et le matériau facilement oxydable placé selon une couronne concentrique au trou central. Quel que soit l'élément ayant la forme d'une cuvette, le disque optique selon l'invention peut être placé sous une couvre-disque qui demeure fixe pendant la rotation du disque Ce couvre-disque, en dehors d'une protection mécanique du disque, évite que l'élément souple n'aille toucher la couche sensible pendant l'utilisation par exemple si l'étanchéité à l'extérieur du disque était insuffisante L'effet recherché consiste à créer une dépression dans l'espace compris entre le disque protégé et le couvre-disque qui empêche l'élément souple de venir se coller contre la couche sensible. La figure 6 est une vue en coupe d'un système de lecture ou d'écriture d'un disque optique protégé et comprenant un couvre-disque Cette figure montre un système de lecture fixé sur un boîtier 24 et un moteur 26 qui entraîne par l'intermédiaire d'une broche 25 un disque optique protégé selon l'invention reposant sur un plateau 27 solidaire de la broche 25 On a choisi comme disque protégé celui représenté à la figure 1 mais le système à couvre-disque peut utiliser des disques optiques protégés comme celui représenté à la figure 5 Le disque est surmonté d'un couvre-disque 21 fixé au boîtier 24 par des éléments 23 qui permettent un passage de l'air entre le couvre-disque et le boîtier 24 Le couvre-disque est placé parallèlement au disque protégé Il a une forme circulaire et son axe de symétrie est confondu avec l'axe zz' qui est aussi l'axe de symétrie de la broche 25, du plateau 27 et du disque optique L'épaisseur du coussin d'air 28 séparant le disque du couvre-disque peut aller jusqu'à quelques millimètres Le couvre-disque possède un trou central 22 Quand le système est en fonctionnement, du fait de la rotation du disque, le coussin d'air 28 subit dans sa masse des déplacements qui tendent à chasser l'air vers l'extérieur Il se produit donc un écoulement d'air dans l'espace compris entre le disque et le couvre- disque, le trou 22 étant lentrée de l'écoulement d'air et la périphérie du coussin d'air sa sortie selon les flèches placées sur la figure 6 La surface d'entrée de l'air étant inférieure à sa surface de sortie, la pression de l'air entre le disque et le couvre-disque est moins élevée dans une zone voisine du milieu de la plage d'inscription 3 qu'au niveau de la broche 25 Il se crée donc une dépression dans la partie du coussin d'air 28 situé au-dessus de la plage d'inscription qui empêche Pélément souple 2 de venir toucher la plage d'inscription Pour donner accès au rayonnement optique, le couvre-disque 21 doit être pourvu d'une entaille située le long d'un rayon du disque et suffisamment large pour permettre le passage de l'objectif assurant la focalisation du rayonnement optique. Une variante de couvre-disque consiste en un plateau placé de la même façon que le couvre-disque 21 mais ne possédant pas de trou central. Dans ce cas, c'est uniquement l'effet de la force centrifuge qui assure une dépression du coussin d'air 28 pendant la rotation du disque Cette situation se rencontre par exemple lorsque le disque est dans une cassette ayant pour fonction principale de faciliter la manutention du disque et de garantir une protection mécanique totale Dans ce cas,la fonction de couvre-disque peut être remplie par la paroi de la cassette en regard de l'élément souple. Il entre également dans le cadre de l'invention de fabriquer des disques lisibles sur leurs deux faces par une symétrie de disposition par rapport au plan médian de l'élément rigide. L'invention permet de réaliser des disques optiques protégés qui ne nécessitent pas d'entretoises et qui sont d'une élaboration simple et peu 25241 86 coûteuse L'élément de protection autorise un passage sans perturbation du rayonnement de lecture ou d'écriture contribuant ainsi à sa bonne focalisa- tion sur la couche sensible. REVENDICATIONS 1 Disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information comportant un élément rigide ( 1, 16) supportant au moins une plage d'ins- cription ( 3, 18) et un élément souple ( 2, 17) donnant accès au rayonnement optique de lecture et/ou d'écriture, lesdits éléments ou l'élément rigide uniquement comprenant un trou central qui permet le passage d'une broche d'entraînement et délimitant une chambre annulaire ( 4, 20) renfermant ladite plage d'inscription, caractérisé en ce que la jonction entre l'élément souple et l'élément rigide se fait selon deux plages annulaires coplanaires encadrant ladite chambre annulaire, lesdites plages étant concentriques par rapport audit trou central, l'un desdits éléments étant préformé en forme de cuvette annulaire dont les rebords intérieur et extérieur forment la jonction avec l'autre desdits éléments, ledit préformage conservant la concentricité de cet élément par rapport audit trou central. 2 Disque optique protégé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rigide ( 1) est préformé en forme de cuvette. 3 Disque optique protégé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément souple ( 17) est préformé en forme de cuvette. 4 Disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élément souple ( 2, 17) est un film perméable audit rayonnement optique et introduit une différence de marche telle que: e An % 10, e étant l'épaisseur dudit film, Ln la biréfringence et X la longueur d'onde dudit rayonnement optique. Disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que ledit élément rigide ( 1, 16) est métallique. 6 Disque optique protégé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément rigide ( 1, 16) est en aluminium. 7 Disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément souple ( 2, 17) est en matière plastique. 8 Disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que ledit élément souple ( 2, 17) a reçu sur sa face externe un revêtement augmentant la dureté dudit élément souple et n'altérant pas ses propriétés optiques. 9 Disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite jonction entre l'élément souple et l'élément rigide est réalisée de manière à ce que pour ladite chambre annulaire et pendant la rotation du disque, les fuites d'air au niveau de la plage annulaire périphérique soient moins importantes que les entrées d'air au niveau de la plage annulaire centrale. Disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la face interne dudit élément souple ( 2, 17) est recouverte d'un dépôt faisant barrière à l'humidité et ne perturbant pas ledit rayonnement optique. 11 Disque optique protégé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dépôt barrière à l'humidité est un dépôt métallique. 12 Disque optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dépôt métallique est en or ou en alliage à base d'or. 13 Disque optique protégé selon Pune quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'un matériau facilement oxydable est déposé dans ladite chambre annulaire ( 4, 20) dans une zone n'occultant pas ladite plage d'inscription. 14 Disque optique protégé selon lune quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit élément souple ( 2, 17) comprend une zone annulaire de plissement. Système de lecture et/ou d'écriture d'un disque optique protégé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend un couvre-disque fixe ( 21) placé en vis-à-vis dudit élément souple ( 2, 17), ledit couvre-disque et ledit disque optique délimitant un coussin d'air ( 28) et contribuant à créer une dépression à l'intérieur de ce coussin d'air lorsque le disque est animé d'un mouvement de rotation, ledit couvre-disque assurant l'accès dudit rayonnement optique à ladite plage d'inscription.