Brevet FR2591787A1 — publié le 19870619

DISPOSITIF D'ENREGISTREMENT-LECTURE POLYVALENT DE SUPPORT D'ENREGISTREMENT L'invention concerne un dispositif d'enregistrement-lecture polyvalent de supports d'enregistrement applicable notamment aussi bien à la lecture et l'enregistrement de disques magnéto-optiques qu'à la lecture de disques optiques non effaçables dans lesquels les informations sont représentées par des gravures de la surface du disque. On dispose ainsi d'un seul dispositif de lecture universel capable de lire tous les types de disques. Dans la technique, il est connu deux types de disques optiques: - les disques non effaçables qui regroupent les disques préenregistrés désignés dans le commerce par "vidéo-disques" et "compact discs", réalisés par pressage par exemple, ainsi que les disques optiques numériques enregistrés à la demande, au fur et à mesure des besoins, à l'aide, par exemple, d'un faisceau laser; - les disques effaçables qui regroupent les disques en matériau à transition amorphe-cristallin et les disques en matériau magnétooptique. Il est connu que les enregistreurs-lecteurs de disques optiques numériques sont aptes à relire les disques pré-enregistrés et les disques effaçables à transition de phase amorphe-cristallin. De même, il est connu qu'un enregistreur de disques est apte à enregistrer des disques non effaçables. Toutefois, un lecteur, suivant l'art connu, de disques magnétooptiques n'est pas apte à relire un disque non effaçable puisque celui-ci détecte une rotation de polarisation qui n'a pas lieu sur un disque de relief. De même un lecteur de disque en relief n'est pas réputé pouvoir lire une rotation de polarisation. Dans - les mémoires magnéto-optiques, les données sont emmagasinées magnétiquement et lues optiquement. Un enregistrement se traduit donc par une magnétisation particulière et sélective de certains points. L'opération de lecture consiste à adresser, à des parties préalablement choisies, un faisceau lumineux polarisé linéairement. Lorsque ledit faisceau rencontre une partie du milieu magnéto-optique présentant une magnétisation locale particulière, son plan de polarisation subit une rotation. En détectant cette rotation on obtient des signaux électriques caractéristiques de la nature des informations emmagasinées dans le milieu. Ce phé nomène de rotation du plan de polarisation d'un faisceau lumineux polarisé linéairement, quand ledit faisceau traverse un milieu magnéto-optique magnétisé transparent, est connu sous le nom d'effet magnéto-optique de Faraday.Cet effet peut aussi s'expliquer sous la forme d'une biréfringence en polarisation circulaire et l'effet Faraday se traduira sur une onde à polarisation circulaire par un déphasage. Cependant, ce procédé de lecture n'est pas applicable à la lecture des disques optiques non effaçables. Ceux-ci peuvent être lus à l'aide de différents systèmes tel que celui décrit dans le brevet français déposé le 25 août 1972 et publié sous le numéro 2 197 495. Ce système prévoit de détecter les transitions entre deux niveaux d'information correspondant à deux niveaux de gravure du disque. On utilise pour cela un faisceau lumineux éclairant une piste à lire. Le faisceau lumineux, après lecture est transmis a" deux détecteurs alignés suivant la direction de défilement de la piste. A chaque transition de niveaux d'information, le faisceau lumineux est composé d'au moins deux parties présentant des déphasages différents: l'une des parties correspond à un premier niveau d'information (disque non gravé par exemple), l'autre partie correspond à un deuxième niveau d'information (gravure en creux du disque par exemple). Un déphasage existe donc entre les deux parties de faisceaux.En faisant la différence des détections des deux détecteurs on obtient un signal significatif d'un basculement du faisceau réfléchi qui est lié au déphasage entre les deux parties du faisceau. Pour un déphasage de radians, le signal est proportionnel à S = /$. Ce système n'est pas utilisable pour la lecture de disques en matériau magnéto-optique en raison de l'absence de polarisation du faisceau lumineux de lecture. Il est connu un autre type de dispositif dans lequel on utilise un seul détecteur centré sur l'axe du faisceau. On montre que le signal dépend alors quadratiquement de la profondeur de gravure suivant la forme S = a + b cos . Ce dispositif est généralement doté d'un ensemble séparateur de polarisations et d'une lame quart d'onde permettant d'isoler le laser du faisceau de retour. L'usage de lumière à polarisation circulaire permettrait donc en principe d'extraire un signal d'un disque magnéto-optique. Cependant, la dépendance quadratique du signal du déphasage induit par la magnétisation rend ce signal pratiquement inexploitable. C'est pourquoi, l'invention fournit un dispositif d'enregistrement-lecture permettant d'effectuer la lecture aussi bien de disques optiques préenregistrés et de disques optiques numériques que de disques magnéto-optique. De surcroît le dispositif de l'invention permet d'effectuer des enregistrements sur des disques magnéto-optiques ainsi que sur des disques optiques numériques. L'invention concerne donc un dispositif d'enregistrementlecture polyvalents de supports d'enregistrement sur lequel les informations sont enregistrées sour la forme d'au moins deux niveaux d'enregistrement caractérisé en ce qu'il comporte: - une source de lumière émettant un premier faisceau lumineux polarisé linéairement; - un séparateur de faisceau recevant ce premier faisceau lumineux et le retransmettant à une lame quart d'onde qui transmet en échange un deuxième faisceau à polarisation circulaire - une lentille de focalisation qui focalise ce faisceau à polarisation circulaire sous la forme d'un faisceau de lecture;; - un support d'enregistrement situé dans le plan de focalisation de ladite lentille, animé d'un mouvement de déplacement selon une direction de mouvement déterminée, recevant le faisceau de lecture et fournissant un faisceau de post-lecture, après lui avoir induit un déphasage de sa polarisation circulaire, ledit faisceau de post lecture étant retransmis à la lame quart d'onde qui fournit en échange un troisième faisceau polarisé linéairement audit séparateur de faisceau lequel retransmet un quatrième faisceau polarisé linéairement;; - au moins deux détecteurs situés dans un plan non conjugué du support d'enregistrement, alignés tous deux selon ladite direction de mouvement du support d'enregistrement, et placés de façon symé trique par rapport à l'axe optique du faisceau de post-lecture, recevant le quatrième faisceau polarisé linéairement, lesdits détecteurs fournissant sur des sorties de détection un signal correspondant à l'intensité lumineuse reçue; - un circuit différentiel connecté aux sorties de détection des détecteurs et fournissant sur une première sortie de lecture un signal électrique traduisant les différences de déphasage détectées et, de ce fait, des transitions de niveaux d'enregistrement. - un circuit additionneur connecté aux sorties de détection des détecteurs et fournissant sur une deuxième sortie de lecture, un signal électrique traduisant la somme du signal détecté; - un commutateur permettant de connecter au choix la première ou la deuxième sortie de lecture à une troisième sortie de lecture; - un générateur de champ magnétique placé à proximité du support d'enregistrement de façon à y induire un champ magnétique d'enregistrement sensiblement au point de focalisation de la lentille. Les différents objets et caractéristiques de l'invention appa raîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, un exemple de réalisation du dispositif d'enregistrement-lecture de supports d'enregistrement selon l'invention: - les figures 2 et 3, un exemple de fonctionnement du dispositif de l'invention avec un disque optique préenregistré ou un disque optique numérique; - les figures 4 et 5, un exemple de fonctionnement du dispositif de l'invention avec un disque en matériau magnéto optique. En se reportant à la figure 1, on va décrire un exemple de réalisation du dispositif de l'invention. Ce dispositif comporte une source laser 1 émettant un faisceau lumineux Fl polarisé linéairement vers une lentille collimatrice 2. Le faisceau lumineux F2 émis par la lentille 2 est donc un faisceau de rayons parallèles dont la polarisation est linéaire selon la flèche L1 indiquée sur le faisceau F2. Un séparateur de faisceau (3), de constitution appropriée, permet de réfléchir le faisceau F2 vers une lame quart d'onde 4. La lame quart d'onde 4 fournit en échange un faisceau lumineux F4, 5 à polarisation circulaire dont le sens de polarisation est indiqué par la flèche Cl. Une lentille 5 focalise le faisceau lumineux F5 vers un suDDort d'enregistrement 7. Ce support d'enregistrement peut être, par exemple, un disque animé d'un mouvement de rotation de telle façon que la partie de ce disque située au point de focalisation du faisceau F5 soit animée d'un mouvement de-déplacement indiqué par la flèche D. Le disque 7 possède une surface réfléchissante qui sera définie ultérieurement et sur laquelle vient se réfléchir le faisceau lumineux. Le faisceau réfléchi F7 est collimaté par la lentille 5. Le faisceau F5.4 transmis à la lame quart d'onde 4 est un faisceau parallèle à polarisation circulaire dont le sens est indiqué par la flèche C2. La lame quart d'onde 4 fournit en échange un faisceau lumineux F3.4 polarisé linéairement selon le sens indiqué par la flèche L2. Ce sens est opposé de n radians au sens de polarisation du faisceau émis par la source laser 1. Le séparateur de faisceau 3 au lieu de réfléchir le faisceau F3.4 comme c'était le cas pour le faisceau F2, le transmet sous la forme d'un faisceau F3 vers deux détecteurs 9 et 9'. Ces deux détecteurs 9, 9' sont alignés selon le sens de déplacement D du support d'enregistrement 7. Ils sont placés dans un plan non conjugué du plan du disque 7 de façon symétrique par rapport à l'axe optique x, x' du système optique constitué par les éléments optiques décrits précédemment. Chaque détecteur 9, 9' détecte une intensité lumineuse et fournit sur une sortie 19, 19' respectivement un signal électrique traduisant l'intensité lumineuse détectée. Un circuit différentiel 10 est connecté aux sorties 19 et 19' et fournit sur une sortie 11 un signal représentant la différence des signaux détectés. Un circuit additionneur 8 est également connecté aux sorties 19 et 19'. Cet additionneur fournit sur une sortie 18 un signal représentant la somme des signaux détectés par les deux détecteurs 9 et 9'. Un commutateur 12 permet de connecter au choix la sortie 11 ou la sortie 18 à une sortie St. Par ailleurs, un dispositif d'induction de champ magnétique tel qu'une bobine d'induction 6 alimentée par des moyens non représentés permet d'induire un champ magnétique H selon une direction perpendiculaire au plan du disque 7 tel que celui indiqué par la flèche H. Le support d'enregistrement 7 peut être de différents types. Il peut être tel qu'il comporte des creux et des bosses caractérisant les informations enregistrées et être en matériau soit transparent pour fonctionner en transmission, soit être opaque et réfléchissant et fonctionner en réflexion. Dans le cadre de l'invention, les deux modes de fonctionnement importent peu et à titre d'exemple on a représenté en figures 2 et 3 un fonctionnement du dispositif de l'invention avec un disque optique en matériau non transparent. Le support d'enregistrement 7 peut être aussi en matériau magnéto-optique. Les informations sont alors enregistrées sous la forme d'aimantations différentes du matériau induisant des zones d'indices de réfraction différentes. Les figures 4 et 5 représentent à titre d'exemple un fonctionnement du dispositif de l'invention avec un disque magnéto-optique réflecteur. Mais sans sortir du cadre de l'invention, le support d'enregistrement magnéto-optique pourrait être transparent et fonctionner en transmission au lieu de fonc tionner en réflexion. En se reportant aux figures 2 et 3, on va décrire le fonctionnement du dispositif de l'invention avec un disque optique 7 comportant sur une face plane 70, des gravures, telle que le creux 71, correspondant à des éléments d'information. La surface 70 du disque 7 ainsi que les gravures (creux 71) sont réfléchissantes. Le faisceau lumineux F5 atteignant la surface 70 perpendiculairement à cette surface est réfléchi en sens inverse selon sa direction d'incidence x, x'. Le diagramme d'énergie 21 du faisceau réfléchi F7 est symétrique par rapport à l'axe x, x'. Dans ces conditions, le faisceau F3 atteignant les détecteurs 9 et 9' de la figure 1 est détecté de la même façon par ces détecteurs qui fournissent un même signal sur les sorties 19 et 19'. Le circuit différentiel 10 fournit un signal sur la sortie 1 i traduisant une absence de détection. Sous l'effet d'une rotation du disque 7, la surface 70 se déplace selon le sens D et le creux 71 passe sous le faisceau lumineux F5. Lorsque la transition 72 entre le creux 71 et la surface 70 atteint le faisceau lumineux F5, une partie du faisceau est déphasée lors de la réflexion. Le faisceau réfléchi F7 a alors un diagramme d'énergie #2 dont l'axe tt' est incliné par rapport à l'axe xx'. Ce faisceau est transmis comme décrit précédemment en relation avec la figure 1, aux détecteurs 9 et 9'. L'un de des détecteurs, 9 par exemple, détecte une énergie supérieure à celle détectée par l'autre détecteur (9' par exemple). Les signaux sur les sorties 19 et 19' sont différents. Le circuit différentiel fournit donc un signal traduisant cette différence et caractérisant la détection d'une transition entre une partie plane et un creux du disque. De plus, dans le cas d'une transition caractérisée par un passage d'une partie plane 70 vers un creux 71, l'inclinaison du diagramme d'énergie #2 est celle représentée sur la figure 2 dans un sens par rapport à l'axe x, x'. Le sens d'inclinaison caractérise le début d'un creux. La différence des signaux fournis sur les sorties 19 et 19' des détecteurs 9 et 9', telle qu'elle est fournie sur la sortie 11, permet d'identifier le début d'un creux. Inversement, dans le cas d'une transition située au passage d'un creux (71) suivi d'une partie plane 70 (fin d'un creux), le diagramme d'énergie du faisceau F7 sera incliné sur l'axe x, x' dans l'autre sens par rapport à l'inclinaison représentée sur la figure 2. L'importance de détection des deux détecteurs 9 et 9' sera alors inversée. La différence des signaux fournis sur les sorties 19 et 19' sera de signe contraire à la différence trouvée dans le cas d'un début de creux. Le signal sur la sortie 11 permettra donc d'identifier la fin d'un creux. Dans ce qui précède, on a considéré le cas de la détection de creux sur une surface plane mais il est bien évident que le fonctionnement serait le même dans le cas de creux et de bosses. Le dispositif tel que décrit permet non seulement d'effectuer la lecture d'un disque optique mais il permet également selon la puissance de la source laser 1 d'effectuer des enregistrement par gravure. On remarque que selon l'invention, la lame quart d'onde 4 associée au réparateur de faisceau 3 interdit à un faisceau émis par la source laser 1 et réfléchi par le disque 7 de retourner à la source laser 1 ce qui découple la source laser du faisceau réfléchi évitant ainsi des phénomènes parasites d'ondes stationnaires. En se reportant aux figures 4 et 5, on va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de l'invention avec un disque en matériau magnéto-optique. Le disque 7 après enregistrement d'informations possède différentes zones 73, 74, 75, 76 aimantées différemment, correspondant à différents éléments d'information, et dans lesquelles l'intensité d'aimantation modifié l'indice de réfraction de chaque zone. On a considéré sur les figures 4 et 5 deux intensités d'aimantation ce qui se traduit dans le matériau magnéto-optique par des zones d'indices de réfraction pouvant avoir deux valeurs nl et n2 possibles. Lors de la lecture de ce disque, un faisceau lumineux F5 atteignant le disque dans une zone d'enregistrement, telle que 74 sur la figure 4, est réfléchi avec son diagramme d'énergie 413 situé symétriquement par rapport à l'axe x, x'. Les détecteurs 9, 9' de la figure 1 recevant un tel faisceau réagissent de la même façon. Les signaux fournis sur les sorties 19 et 19' sont identiques. Le signal fourni sur la sortie 11 du circuit différentiel traduisant une absence de transition entre deux zones indices différents. Par contre, lorsque par suite d'un déplacement selon D du disque 7, le faisceau lumineux F5 atteint une limite de séparation entre deux zones telles que 73 et 74 (sur la figure 5) d'indices nl et n2 différents, le faisceau lumineux réfléchi F7 va subir une inclinaison de l'axe tt' de son diagramme d'énergie 4 par rapport à l'axe x, x' comme cela est représenté en figure 5. Dans ces conditions, les détecteurs 9 et 9' détectent une différence d'énergie et fournissent sur les sorties 19 et 19' des signaux différents. Le circuit différentiel 10 fourni sur sa sortie 11 un signal indiquant la détection d'une transition entre deux zones d'indices différents. La valeur de ce signal sur la sortie 11 indique le sens de la transition entre une zone d'indice n2 et une zone d'indice nl ou inversement. En effet, sur la figure 5, on a représenté une zone 74 d'indice n2 suivie d'une zone 73 d'indice nl selon le sens de déplacement D et le diagramme 4 a été représenté incliné à gauche. Selon cet exemple, si l'on inverse les valeurs des indices nl et n2 on aurait alors un diagramme d'énergie 4, à la transition entre les deux zones, incliné à droite. Le circuit différentiel fournirait alors, sur sa sortie 11, un signal indiquant la détection d'une transition entre une zone d'indice nl suivie d'une zone d'indice n2. Le dispositif de l'invention permet également l'enregistrement d'informations sur un disque magnéto-optique. En effet, dans un matériau magnéto-optique, les moments magnétiques atomiques ont tendance, lorsque le matériau est à une température inférieure à la température de Curie à être parallèles entre eux à l'intérieur de certaines parties microscopiques du matériau et perpendiculaire à la surface du disque. Ainsi, avant d'emmagasiner des informations dans le milieu magnéto-optique 7, ce dernier est uniformément magnétisé, ce qui correspond à l'em- magasinage d'éléments binaires "zéro" sur toute la surface du disque 7. L'enregistrement d'informations est ensuite obtenu en focalisant le faisceau lumineux F5 sur un petit domaine de la surface du disque 7 de manière à chauffer ce domaine momentanément au-delà de la température de Curie, qui peut être par exemple de l'ordre de 300 Celsius. La magnétisation de ce petit domaine disparaît alors. Lorsque le domaine en question reprend sa température initiale, l'application d'un champ magnétique adéquat à l'aide de la bobine électromagnétique 6 provoque l'apparition de moments magnétiques orientés dans le sens opposé au sens initial, ce qui correspond à l'emmagasinage d'éléments binaires "1". On voit donc que le dispositif d'enregistrement-lecture de l'invention a permis d'enregistrer et de lire des informations aussi bien sur des disques pré-enregistrés et sur des disques optiques numériques que sur des disques en matériau magnéto-optique. Comme on l'a décrit précédemment, le dispositif de l'invention possède en outre un circuit additionneur 8 connecté aux sorties 19 et 19' des détecteurs. Dans les deux cas de fonctionnement, que ce soit en lecture de disques optiques ou en lecture de disques magnétooptique, lorsque le faisceau F5 ne rencontrera pas d'élément d'information sur le disque 7, le faisceau réfléchi F7 ne sera pas diffracté et sera retransmis en totalité par l'objectif 5. Les détecteurs 9 et 9' détecteront globalement la totalité du faisceau. Le circuit additionneur 8 fournira un signal relativement important sur la sortie 18. Par contre, si le faisceau F5 rencontre un élément d'information, même dans la partie centrale de cet élément, le faisceau réfléchi F7 est diffracté. Ce faisceau n'est pas retransmis alors en totalité par la lentille 5 en raison du diamètre de la pupille de la lentille qui limite la transmission. Les détecteurs 9 et 9' détectent globalement moins de lumière que précédemment et le circuit additionneur 8 fournit sur la sortie 18 un signal plus faible que précédemment, ce qui permet de détecter un élément d'information. Le commutateur 12 commandé par des moyens non représenté permet de connecter au choix les sorties Il ou 18 à la sortie St vers des dispositifs d'exploitation des signaux détectés qui sortent du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'enregistrement-lecture polyvalent de supports d'enregistrement sur lequel les informations sont enregistrées sous la forme d'au moins deux niveaux d'enregistrement caractérisé en ce qu'il comporte: - une source (i) de lumière émettant un premier faisceau lumineux (F1) polarisé linéairement; - un séparateur de faisceau (3) recevant ce premier faisceau lumineux (F1) et le retransmettant à une lame quart d'onde (4) qui transmet en échange un deuxième faisceau à polarisation circulaire (F4); - une lentille (5) de focalisation qui focalise ce faisceau à polarisation circulaire (F4) sous la forme d'un faisceau de lecture (F5);; - un support d'enregistrement (7) situé dans le plan de focalisation de ladite lentille (5), animé d'un mouvement de déplacement selon une direction de mouvement (D) déterminée, recevant le faisceau de lecture (fus) et fournissant un faisceau de post-lecture (F7), après lui avoir induit un déphasage de sa polarisation circulaire, ledit faisceau de post-lecture (F7) étant retransmis à la lame quart d'onde (4) qui fournit en échange un troisième faisceau polarisé linéairement (F 4.3) audit séparateur de faisceau (3) lequel retransmet un quatrième faisceau polarisé linéairement (F3);; - au moins deux détecteurs (9, 9') situés dans un plan non conjugué du supp#ort d'enregistrement (7), alignés tous deux selon ladite direction de mouvement (D) du support d'enregistrement (7), et placés de façon symétrique par rapport à l'axe optique du faisceau de post-lecture (F7), recevant le quatrième faisceau polarisé linéairement (F3), lesdits détecteurs fournissant sur des sorties de détection (19, 19') un signal correspondant à l'intensité lumineuse reçue; - un circuit différentiel (10) connecté aux sorties de détection (19, 19') des détecteurs (9, 9') et fournissant sur une première sortie de lecture (11) un signal électrique traduisant les différences de déphasage détectées et, de ce fait, des transitions de niveaux d'enregistrement. - un circuit additionneur (8) connecté aux sorties de détection (19, 19') des détecteurs (9, 9') et fournissant sur une deuxième sortie de lecture (18), un signal électrique traduisant la somme du signal détecté; - un commutateur (12) permettant de connecter au choix la première ou la deuxième sortie de lecture (11, 18) à une troisième sortie de lecture (St) -un générateur de champ magnétique (6) placé à proximité du support d'enregistrement (7) de façon à y induire un champ magnétique d'enregistrement (H) sensiblement au point de focalisation de la lentille (5). 2. Dispositif d'enregistrement-lecture selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations enregistrées sur le support d'enregistrement (7) sont constituées de reliefs d'au moins un niveau bas et un niveau haut, le faisceau de lecture (F5) étant réfléchi à une transition entre un niveau haut et un niveau bas sous la forme dudit faisceau de post-lecture (F7) avec un diagramme d'énergie incliné par rapport à la normale au plan du support d'enregistrement. 3. Dispositif d'enregistrement-lecture selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support d'enregistrement est en matière magnéto-optique et que les informations sont enregistrées sous la forme de magnétisations d'au moins deux niveaux différents, le faisceau de lecture (F5) étant réfléchi à une transition entre deux niveaux de magnétisation sous la forme dudit faisceau de postlecture (F7). avec un diagramme d'énergie incliné par rapport à la normale au plan du support d'enregistrement. 4. Dispositif d'enregistrement-lecture selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une lentille collimatrice 2 située entre la source lumineuse (1) et le séparateur de faisceau (3).