Brevet FR2569072A1 — publié le 19860214

SYSTEME DE LECTURE MAGNETOOPTIQUE L'invention concerne un système de lecture magnétooptique plus particulièrement applicable à la lecture d'informations enregistrées sur bandes magnétiques et utilisables notamment dans les appareils enregis treursllecteurs d'images de télévision du type magnétoscopes. Dans les magnétoscopes connus, les têtes magnétiques traditionnelles permettant une très grande densité d'information, la hauteur de la tête peut être réduite à quelques microns. La largeur du ruban d'enregistrement est de quelques millimètres et il n'y a aucun intérêt pratique à la réduire. Afin d'exploiter convenablement le stockage sur ce ruban, on est conduit à: . augmenter le nombre de têtes; . ou balayer mécaniquement la bande avec un petit nombre de têtes. La première solution est coûteuse et difficile à réaliser, car les têtes ont généralement des dimensions très grandes devant leur hauteur d'entrefer. La seconde solution est généralement utilisée pour l'enregistrement vidéo: . soit en balayage perpendiculaire au défilement . soit en balayage hélicoldal . Cependant, les précisions mécaniques requises pour le suivi de la piste sont très élevées. Ce qui conduit à avoir des appareils extrêmement coûteux. L'invention fournit un système de lecture d'un support magnétique par voie optique ne nécessitant pas d'appareillage mécanique de grande précision. Le système utilise par ailleurs des dispositifs photodétecteurs optiques que l'on sait pouvoir intégrer en grand nombre et que l'on peut adresser par des moyens simples. Il permet ainsi la lecture en parallèle d'un grand nombre d'informations. Un tel dispositif est de construction aisée et fournit une réalisation peu coûteuse. L'invention concerne un système de lecture magnétooptique comprenant un support magnétique sur lequel sont enregistrées des informations sous forme de zones aimantées selon un premier ou un deuxième sens d'aimantation, et disposées en lignes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source lumineuse émettant un faisceau de lumière polarisée linéairement; un dispositif transducteur magnétooptique comportant une couche d'un matériau ferrimagnétique et une couche d'un matériau réfléchissant, disposé à proximité du support magnétique et recevant le faisceau de lumière de telle sorte que celui-ci traverse la couche de matériau ferrimagnétique, subisse une première rotation de sa direction de polarisation dans chaque zone de matériau ferrimagnétique soumise à l'aimantation par le support magnétique dans un sens de rotation dépendant du sens d'aimantation de la zone aimantée correspondante, ledit faisceau de lumière étant ensuite réfléchi par la couche de matériau réfléchissant retraversant la couche de matériau ferrimagnétique et subisse une deuxième rotation de sa direction de polarisation identique à la première rotation; une série de dispositifs photodétecteurs disposés en ligne sur le trajet du faisceau lumineux réfléchi par la couche réfléchissante et détectant, dans les différentes portions du faisceau lumineux, les sens de rotation de la direction de polarisation. L'invention sera mieux comprise et diverses autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1, représente un exemple de réalisation d'un système de lecture magnétooptique selon l'invention; - la figure 2 illustre des courbes de signaux de fonctionnement du système de lecture de la figure 1 ; - la figure 3 représente un exemple de réalisation de circuits de synchronisation du système de lecture de la figure 1 ; - les figures 4 et 5 représentent un autre exemple de réalisation de circuits de synchronisation conforme à l'invention; - la figure 6 représente une variante d'un exemple de réalisation d'un système de lecture magnétooptique conforme à l'invention;; - la figure 7 représente une variante de réalisation selon laquelle on utilise deux ensembles de photodétecteurs. En se reportant à la figure 1, on va décrire un exemple de réalisation du système de lecture magnétooptique de l'invention. Le support d'information est constitué sur la figure 2 par une bande magnétique 1 sur laquelle sont enregistrées des informations (l2, 13) disposées selon des lignes 10 soit transverses, soit inclinées par rapport au sens de défilement L de la bande. Dans les systèmes connus de magnétoscopes, une tête tournant à grande vitesse permet de parcourir chaque piste tandis que la bande avance dans la direction L. L'invention fournit un système dans lequel, à chaque passage dans le dispositif de lecture, une ligne entière 10 est lue en une seule fois. Le système de l'invention comporte une source lumineuse telle qu'une diode laser 2 émettant un faisceau F1 vers un polariseur 21. Le polariseur 21 retransmet un faisceau de lumière polarisée vers un séparateur de faisceau 20. Ce séparateur de faisceau peut être une grille ou un réseau antisyme- trique. Le séparateur de faisceau 20 réfléchit le faisceau F2 vers un objectif 22 qui focalise le faisceau vers le dispositif magnétooptique 3 Ce dispositif magnétooptique est constitué d'un substrat 32 en matériau transparent monocristallin portant sur l'une de ses faces une couche mince 30 de matériau magnétooptique tel qu'un grenat de fer et de gadolinium (GAG) ou de fer et d'yttrium (YIG), éventuellement additionnée de dopant tel que du bismuth. L'épaisseur de cette couche peut être de-l'ordre de 1 à 100 microns. La couche 30 est recouverte d'une couche réfléchissante 31 d'un matériau réflecteur possédant une grande résistance à l'abrasion tel que le nitrure de titane. Le dispositif magnétooptique 3 ainsi décrit est placé, à l'aide de mécanismes non représentés, très près de la bande magnétique 1 de telle façon que les informations magnétiques des pistes 10 induisent un champ magnétique dans la couche 30 de matériau magnétooptique. Le faisceau lumineux réfléchi par le séparateur de faisceau 20, traverse le substrat 32, la couche magnétooptique 3OJ est réfléchi par la couche réfléchissante 31, retraverse la couche magnétooptique 30. Lors de chacune de ces traversées de la couche magnetooptique 30, le faisceau lumineux subit une rotation du plan de polarisation de la lumière résultant de l'effet Faraday dû à l'aimantation induite dans la couche magnétooptique. Dans ces conditions, dans les zones de la couche 30 dans lesquelles seraite induite une aimantation dirigée vers le haut, le faisceau lumineux subira une rotation de son plan de polarisation par exemple dans le sens trigonométrique, tandis que dans les zones soumises à une aimantation inverse, le faisceau lumineux subira une rotation dans le sens opposé. On voit donc que le dispositif 3 retransmet après réflexion par la couche 31, un faisceau lumineux constitué en fait d'un certain nombre de portions de faisceaux. L'orientation du plan de polarisation de chaque portion de faisceau dépend de l'intensité de l'aimantation induite dans la zone de la couche 30 par l'information enregistrée sur la bande magnétique 1, et située immédiatement en dessous de ladite zone. Il faut donc considérer que le faisceau renvoyé par le dispositif 3 est constitué d'autant de faisceaux fictifs qu'il y a d'informations sur la bande magnétique 1, dans le champ du faisceau incident. Le faisceau renvoyé par le dispositsif magnétooptique 3 est transmis par l'objectif 22, puis le séparateur de faisceau 20 et un polariseur 23 à un ensemble photodétecteur G. L'ensemble photodétecteur G est constitué par une série de dispositifs photodétecteurs, tels que GO et 61, arrangés selon une ligne et permettant de recevoir le faisceau lumineux renvoyé par le dispositif magnétooptique 3. Le nombre de dispositifs photodétecteurs est nettement supérieur au nombre d'éléments d'information contenus dans une ligne tel que 10 de la bande magnétique 1, de telle sorte que la définition de la lecture des éléments d'informations par Pensemble de photodétecteurs 6 soit suffisante. Selon un mode de réalisation préféré1 l'ensemble de photodétecteurs 6 comporte essentiellement un dispositif à transfert de charges (DTC) ou "charges coupled device" (CCD) en terminologie anglo-saxonne auquel est associée une ligne photosensible. Dans le cadre de la présente description, on considère que la ligne photosensible fait un tout avec le dispositif à transfert de charge. L'ensemble est repéré par la référence 6 sur les figures annexées. L'ensemble de photodétecteurs G est commandé électriquement par une horloge 8 fournissant des impulsions de base de temps H à un circuit de commande de décalage 62 lequel fournit des impulsions de décalage D à l'ensemble 6. Les impulsions D ont pour effet de commander dans Pensemble G de la figure l, le décalage de la gauche vers la droite des éléments d'information enregistrés. Ces éléments d'information sonts donc lus en série et sont transmis à un dispositif de traitement de signaux 7 dont le fonctionnement est également rythmé par les impulsions de base de temps H fournies par l'horloge 8.Le dispositif de traitement 7 fournit sur une sortie 70 des informations exploitables résultant des informations lues par lten- semble de photodétecteurs 6. On voit donc que le système de la figure 1 permet de lire en parallèle une ligne 10 d'informations enregistrées sur une bande magnétique. En effet, le faisceau lumineux FI émis par la source lumineuse 2 et transmis par le polariseur 21, le séparateur de faisceau 20 et l'objectif 22, au dispositif magnétooptique 3 subit localement des rotations de son plan de polarisation selon les éléments d'informations, tels que 12 et 13, de la bande magnétique 1, qui se trouvent en regard de la zone de la couche 30 éclairée par le faisceau. Ainsi, sur la ligne a de la figure 2, on a représenté des éléments d'information enregistrés sur la bande magnétique l. A ces éléments d'informations correspondent des orientations appropriées de l'aimantation dans les zones portant lesdites informations comme cela est représenté sur la ligne b de la figure 2. Les zones aimantées de la bande magnétique 1, induisent dans la couche magnétooptique 30 des champs magnétiques et déterminent des zones, telles que représentées sur la ligne c de la figure 2, possédant chacune un sens d'aimantation particulier. La lecture de ces différentes zones d'aimantation donne lieu à un ensemble de signaux tel que représenté sur la ligne d de la figure l qui sont sensiblement ceux de la ligne a après un léger décalage dû au mode de lecture magnétique de la bande. L'ensemble de photodétecteurs 6 reçoit donc un faisceau lumineux constitué de faisceaux dont les directions de polarisation sont fonction des éléments d'information lus. Le polariseur 23, permet de transmettre les faisceaux dont la direction du plan de polarisation correspond par exemple à un élément d'information I tandis que les autres faisceaux ne sont pas transmis. L'ensemble de photodétecteurs 6 reçoit ainsi un ensemble d'informations qui correspond à une ligne de la bande magnétique l. La lecture des différentes lignes 10 de la bande magnétique doit être effectuée au rythme selon lequel ces différentes lignes se présentent sous le dispositif de lecture. A cette fin, on dispose comme cela est connu dans la technique, d'une piste de synchronisation 14 telle que représentée sur la figure 3. On doit donc synchroniser le fonctionnement de l'horloge 8 servant à rythmer le fonctionnement des circuits de lecture tels que décrits précédemment: circuit de commande de décalage 62, dispositif de traitement 7. Comme on peut le voir sur la figure 3, une tête de lecture 90 et un dispositif de lecture 9 lisent la piste de synchronisation 14. Un circuit de contrôle de phase 92 reçoit sur deux entrées 91 et 93, d'une part le signal de synchronisation lu par le dispositif 9, les impulsions d'horloge H fournies par l'horloge 8. Le circuit de contrôle de phase 92 fournit sur une liaison 94, à l'horloge 8, un signal dont l'amplitude dépend du déphasage existant entre les signaux d'entrée. Par ailleurs, dans cet exemple de réalisation, l'horloge 8 est un oscillateur commandé en tension (OCT) ou Voltage Control Oscillator (VCO) en terminologie anglo-saxonne. Le signal reçu par la liaison 94 permet donc de commander l'oscillateur 8. La tête de lecture 90 peut être un dispositif indépendant ou un des éléments de l'ensemble 6 de la figure 1. En se reportant à la figure 4, on va décrire un autre exemple de réalisation d'un système de synchronisation de l'horloge 8 sur les signaux de la piste de synchronisation 14 de la bande magnétique 1. La fréquence des impulsions d'horloge H est un multiple de N de la fréquence de lecture des lignes d'information. Par exemple, cette fréquence est N fois la fréquence du signal de synchronisation. Sur la figure 4, une tête de lecture 90 permet de lire la piste de synchronisation 14. Un dispositif de lecture 9 reçoit par un diviseur de fréquence 99, un signal dont la fréquence est celle des impulsions d'horloge divisée par N. Sous la commande de ce signal, le dispositif de lecture 9 transmet à l'entrée d'une ligne à retard 95 ainsi qu'à l'entrée (-) d'un circuit différenciel 96, la valeur du signal lu sur la piste de synchronisation. Le temps de retard de la ligne à retard 95 est égal à la période du signal de synchronisation.Ce qui veut dire que lorsque le dispositif 9 effectue une lecture et transmet la valeur du signal de synchronisation à l'entrée (-) du circuit 96, la ligne à retard 96 transmet à l'entrée (+) du même circuit 96, la valeur du signal de synchronisation lue lors de l'opération de lecture effectuée antérieurement. Le circuit 96 effectue la différence des signaux reçus sur ses entrées (+) et (-). Il fournit un signal sur une entrée d'un circuit 97 de type ET à deux entrées.La deuxième entrée du circuit 97 reçoit un signal dérivé des impulsions d'horloge par un diviseur de fréquence 98 dont le rapport de division 1J2N. Toutes les deux lignes de lecture? le circuit 97 fournit donc à une entrée de commande de l'horloge 8, un signal de commande, représentant une variation de phase de l'horloge par rapport au signal de synchronisation, et permet de commander une remise en phase de l'horloge. En se reportant à la figure 5, on va décrire l'exemple de réalisation précédent du système de synchronisatio#n, appliqué au cas ou la lecture de la piste de synchronisation est faite par un élément de Pensemble 6 de photodétecteurs. L'horloge 8 est supposée délivrer des impulsions H dont la fréquence est N fois la fréquence de lecture des lignes d'information sur la bande magnétique 1. En considérant le fonctionnement des circuits de la figure 1, si F est la fréquence des impulsions H, le contenu de l'ensemble des photodétecteurs sera transmis au dispositif de traitement 7 à la fréquence F N correspondant à la fréquence de lecture des lignes de la bande magnétique.Le contenu du photo détecteur 63 situé à l'extrême gauche de l'ensemble 6 arrivera, sur la liaison de sortie 64, vers le dispositif de F traitement 7, après décalages dans l'ensemble 6, à la fréquence N L'ensemble 6 est situé de telle façon que le photodétecteur 63 reçoive du dispositif magnétooptique 3, un signal lumineux dont la direction de polarisation représente la valeur du s goal de synchronisation de la piste 14 de la bande 1. Par ailleurs, le dispositif de lecture 9 est connecté à la liaison de sortie 64. Les circuits de la figure 5 fonctioniaent de la même manière que ceux de la figure 4. A intervalles réguliers correspondant à la fréquence du signal de synchronisation, ces circuits permettront donc comme précédemment d'effectuer une remise en phase de l'horloge 8. En se reportant à la figure 6, on va maintenant décrire une variante du dispositif de la figure 1 selon lequel le polariseur est remplacé par une lame Nicol qui dédouble le faisceau transmis selon la direction de polarisation. On obtient ainsi un faisceau 1F2 constitué des faisceaux polarisés selon une première direction de polarisation, et un faisceau 2F2 constitué des faisceaux polarisés selon une autre direction de polarisation perpendiculaire à la première direction. Pour détecter ces deux faisceaux on dispose, au lieu d'un seul ensemble de dispositifs photodétecteurs alignés, de deux ensembles 65 et 66 de dispositifs photodétecteurs alignés, disposés cote à cote. Sur la figure 6, ces deux ensembles 65 et 66 ont été représentés en bout de façon à illustrer la marche des faisceaux. Comme décrit précédemment chacun de ces ensembles sera, selon un exemple de réalisation de l'invention, un dispositif à transfert de charges. La lecture des dispositifs 65 et 66 se fera par différentiation de deux photodétecteurs homologues des deux dispositifs 65 et 66. Par exemple, on utilisera autant de circuits différentiels qu'il y a de photodétecteurs dans chaque dispositif 65 et 66. Les entrées {4 et (-) d'un circuit différentiel seront reliées à deux photodétecteurs homologues des deux dispositifs 65 et 66. Dans le mode de réalisation selon lequel la lecture des dispositifs 65 et 66 se fait en série par décalages# successifs, il suffit d'un circuit différentiel 67 dont les sorties (+) et (-) sont connectées aux sorties séries des dispositifs 65 et 66 comme cela est représenté en figure 7. La sortie du circuit B7 est alors connec#tée au dispositif de traitement 7 et au dispositif de lecture 9. On obtient ainsi une lecture plus fidèle et plus sûre de la rotation du plan de polarisation du faisceau. REVENDICATIONS 1. Système de lecture magnétooptique comprenant un support magnétique (I) sur lequel sont enregistrées des informations (12, 13) sous forme de zones aimantées selon un premier ou un deuxième sens d'aimantation, et disposées en lignes (10), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source lumineuse (2) émettant un faisceau (F1) de lumière polarisée linéairement; un dispositif transducteur magnétooptique (3) comportant une couche d'un matériau ferrimagnétique (30) et une couche d'un matériau réfléchissant (31), disposé à proximité du support magnétique (1) et recevant le faisceau de lumière de telle sorte que celui-ci traverse la couche de matériau ferrimagnétique (30), subisse une première rotation de sa direction de polarisation dans chaque zone de matériau ferrimagnétique soumise à l'aimantation par le support magnétique, dans un sens de rotation dépendant du sens d'aimantation de la zone aimantée correspondante, ledit faisceau de lumière étant ensuite réfléchi par la couche de matériau réfléchissant (31), retraversant la couche de matériau ferrimagnétique (30) et subisse une deuxième rotation de sa direction de polarisation identique à la première rotation; une série (6) de dispositifs photodétecteurs (60) disposés en ligne sur le trajet du faisceau lumineux (F2) réfléchi par la couche réfléchissante (31) et détectant, dans les différentes portions du faisceau lumineux, les sens de rotation de la direction de polarisation. 2. Système de lecture selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: des liaisons connectant en série les différents dispositifs photodétecteurs (60, 61, 63); des moyens de commande de décalage (62, D) permettant de décaler l'information contenue dans chaque dispositif photodétecteur (60, 63) vers un dispositif voisin ou, pour un dispositif photodétecteur d'extrémité (61), vers un dispositif de traitement de signaux (7); un circuit d'horloge de base de temps (8) fournissant des impulsions d'horloge aux moyens de commande de décalage (62) pour rythmer les opérations de décalage. 3. Système de lecture selon la revendication 2, dans lequel le support magnétique (1) comporte une piste de signal de synchronisation (14), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de lecture (9) de ce signal de synchronisation (14); un comparateur de phase possédant une première entrée (91) sur laquelle il reçoit un signal correspondant à la lecture de signal de synchronisation, une deuxième entrée (93) sur laquelle il reçoit les impulsions d'horloge fournies par le circuit d'horloge de base de temps (8), une sortie 94 connectée au circuit d'horloge de base de temps (8) et fournissant sur cette sortie un signal représentant le déphasage existant entre les signaux reçus sur les deux entrées (91, 93) et permettant de commander en phase le circuit d'horloge de base de temps 8. 4. Système de lecture selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte: un dispositif de lecture (9), commandé par les impulsions d'horloge fournies par le circuit d'horloge (8), et permettant de lire à intervalles réguliers le signal de synchronisation (14); une ligne à retard (9O connectée à une sortie du dispositif de lecture (9) et dont le temps de retard correspond à la période des impulsions d'horloge; un circuit différentiel (96) possédant une première entrée (+) connectée à la ligne à retard (95), une deuxième entrée (-) connectée à la sortie du dispositif de lecture (9), une sortie sur laquelle il fournit un signal représentant la différence existant entre les deux signaux d'entrée, et permettant de commander en phase le circuit d'horloge (8). 5. Système de lecture selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un diviseur de fréquence (99) permettant de fournir à partir du signal d'horloge, un signal de commande dont la période correspond au temps de décalage du contenu entier des dispositifs photodétecteurs (6), ce signal de commande étant fourni au dispositif de lecture (9). 6. Système de lecture selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une porte de type ET (97) à deux entrées et une sortie (94), dont la première entrée est connectée à la sortie du circuit différentiel (96), la deuxième entrée est connectée au circuit d'horloge (8) par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence (98) fournissant un signal de période correspondant à deux fois le temps de décalage du contenu entier des dispositifs photodétecteurs (6), et dont la sortie (94) est connectée au circuit d'horloge (8) pour commander sa mise en phase. 7. Système de lecture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la série de dispositifs photodétecteurs (6) comprend une ligne à transfert de charges dont chaque étage correspond à un dispositif photodétecteur. 8. Système de lecture selon la revendication 7, dans lequel la ligne à transfert de charges (6) comporte une sortie de lecture série (64), caractérisé en ce que le dispositif de lecture (9), est connecté à la sortie de lecture (64) de la ligne à transfert de charges. 9. Système de lecture selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte: sur le trajet du faisceau après réflexion par la couche réfléchissante (31), un dispositif biréfringent (24) fournissant deux faisceaux (1 F2 et 2F2) distincts selon la direction de polarisation; ainsi que deux séries (65 et 66) de dispositifs photodétecteurs disposés en ligne chacun sur un trajet d'un des deux faisceaux issus du dispositif biréfringent. 10. Système de lecture selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif biréfringent (24) est une lame Nicol. 11. Système de lecture selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux séries C69 et 66) de dispositifs photodétecteurs possèdent chacun une sortie de lecture série, chacune d'elles étant connectée å une entrée (+ ou -) d'un circuit différentiel (67), une liaison de sortie 64 dudit circuit différentiel (67) fournissant un signal de lecture