Brevet FR2710443A1 — publié le 19950331

La présente invention concerne un procédé d'enregistrement d'informations sur au moins une face d'un disque optique sous forme d'une succession de microcuvettes le long d'une piste en spirale et de reproduction de ces informations par lecture à l'aide d'un faisceau de lumière, tel qu'un faisceau laser, un agencement de lecture pour la mise en oeuvre de l'opération de lecture de ce procédé ainsi qu'un support d'enregistrement d'informations utilisable dans le cadre du procédé et de l'agencement de lecture. Dans le domaine des disques à enregistrement numérique, on utilise des disques dont seulement une face est pourvue de microcuvettes de longueurs différentes selon un algorithme de codage prédéterminé. Cette face est recouverte d'une couche réflectrice métallique qui permet une lecture par réflexion, la source du faisceau lumineux de lecture se trouvant du côté de l'autre face. Cette couche métallique pose deux problèmes majeurs. En effet, l'adhérence parfaite du film métallique sur le matériau de base au niveau des bords avant et arrière des microcuvettes, c'est-à-dire justement aux endroits où se trouve localisée l'information, n'est pas assurée que pendant une durée de temps relativement courte, ce qui limite la longévité du disque. D'autre part, la présence de la couche réflectrice exclut tout enregistrement d'informations sur la deuxième face du disque. La présente invention a pour but de proposer une solution aux problèmes des disques à enregistrement sous forme numérique, qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, le procédé d'enregistrement et de lecture d'informations sur des disques optiques selon l'invention est caractérisé en ce que l'on enregistre des informations également sur l'autre face du disque, sous forme de microcuvettes pratiquées dans cette face, laisse les deux faces du disque libres de tout revêtement réflecteur et lit les informations enregistrées à l'aide d'un faisceau lumineux qui traverse le disque et dont seulement une partie d'approximativement 20 % est réfléchie à chaque face de disque. Selon une caractéristique de l'invention, la lecture des informations enregistrées dans chaque face du disque se fait en captant la portion de faisceaux réfléchie par cette face et on utilise une source de faisceaux lumineux d'une puissance permettant de compenser les pertes en énergie pour la lecture, constituées par la portion de faisceaux qui traverse la face considérée, par une augmentation de la puissance du faisceau. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour lire successivement les informations enregistrées sur les deux faces d'un même disque, on focalise le faisceau lumineux successivement sur ses deux faces. Le support d'enregistrement selon l'invention, qui comprend au moins un disque optique précité, est caractérisé en ce que des informations sont enregistrées sur les deux faces du disque, sous forme numérique et en ce que les deux faces sont exposées à l'air ambiant. Selon une caractéristique de l'invention, la profondeur des microcuvettes du disque optique, au moins sur la face éloignée de la source du faisceau lumineux de lecture, est sensiblement égale à une demi-longueur d'onde ou à un quart d'une longueur d'onde selon que le disque est lu par transmission ou par réflexion. Selon une autre caractéristique de l'invention, un disque optique à lecture par réflexion comporte sur sa face qui est adjacente à la source de faisceau lumineux de lecture des microcuvettes dont la profondeur est supérieure à celle de l'autre face, en fonction du rapport des indices de réfraction des dioptres formés par la juxtaposition des deux milieux constitués par l'air et le matériau du disque. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le support d'enregistrement comprend une multitude de disques optiques transparents précités qui sont empilés les uns sur les autres, d'une manière coaxiale, à une certaine distance les uns des autres. L'agencement de lecture selon l'invention, du type comprenant un espace d'insertion des supports d'enregistrement en vue de leur lecture, un dispositif émetteur du faisceau lumineux de lecture et un dispositif récepteur du faisceau lumineux de lecture, est caractérisé en ce que les dispositifs émetteur et récepteur sont disposés du même côté du support d'enregistrement et qu'un dispositif réflecteur du faisceau lumineux est placé de l'autre côté des dispositifs émetteur et récepteur et s'étend parallèlement aux faces porteuses des informations enregistrées. Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif réflecteur est un miroir réflecteur plan ou un miroir formé d'un réseau de micro-coinss de cube. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'agencement comprend un dispositif de focalisation du faisceau lumineux de lecture sur chacune des faces porteuses d'informations du support d'enregistrement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique démontrant un agencement de lecture par réflexion d'un disque optique selon la présente invention; - la figure 2 est une vue schématique illustrant les portions transmises et réfléchies d'un faisceau lumineux de lecture d'un disque optique transparent; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 mais illustre les portions transmises et réfléchies d'un faisceau lumineux de lecture d'un empilement de deux disques optiques transparents; et - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques de deux modes de réalisation d'un support d'enregistrement et d'un agencement de lecture correspondant selon la présente invention. La figure 1 montre en 1 un support d'enregistrement d'informations et en 2 un système optique de lecture des informations stockées sur le support 1. Sur cette figure, le support 1 est réalisé sous forme d'un seul disque 3 en un matériau transparent à la lumière, tel que du verre. Ce disque 3 porte sur chacune de ses faces un enregistrement sous forme de microcuvettes 4 dont la longueur varie d'une manière bien déterminée en fonction d'un algorithme de codage. Les microcuvettes 5 de tailles différentes se succèdent dans la face supérieure 6 et la face inférieure 7 le long d'une ligne en spirale. L'information à capter est matérialisée par les flancs avant et arrière des microcuvettes. Les procédés de fabrication de disques optiques en verre, avec des informations gravées dans les faces sous forme de microcuvettes sont actuellement bien connus et ne font pas partie de la présente invention. I1 n'est donc pas nécessaire de décrire la fabrication de ces disques. L'information gravée dans les faces du disque 3, sous forme des microcuvettes 5 est lue à l'aide d'un faisceau lumineux indiqué en 9, en général d'un faisceau laser, à l'aide du système optique 2. Le faisceau lumineux de lecture est produit par une source telle qu'une diode laser 11. La lecture des informations gravées dans le disque 3 peut être faite par transmission ou par réflexion. La figure 1 illustre la lecture par réflexion. Dans ce cas c'est la portion du faisceau lumineux 9 qui est réfléchie par la face devant être lue, qui est captée. Le système optique comprend, successivement dans la trajectoire du faisceau 9, un miroir semi-transparent 12 un collimateur 13 et un objectif 14 qui focalise le faisceau de lecture sur la face contenant les informations devant être lues. La portion de faisceau qui est réfléchie traverse successivement l'objectif 14, le collimateur 13, le miroir semi-transparent 12, un prisme 15 et parvient à un dispositif récepteur à photodiodes 16. On constate que dans le cas d'une lecture par réflexion l'émetteur 11 du faisceau de lecture et le dispositif détecteur 16 se trouvent du même côté du disque 3. Dans le cas d'une lecture par transmission le dispositif 16 serait situé de l'autre côté du disque. La profondeur des microcuvettes 5 est différente selon que la lecture se fait par transmission ou par réflexion. En effet, au voisinage de la marche des microcuvettes, le faisceau lumineux sera en partie transmis ou réfléchi par le haut de la marche et en partie par le bas de la marche. I1 va y avoir interférence entre ces deux ondes lumineuses. Si la profondeur de la marche est calculée pour obtenir une opposition de phase entre ses deux zones lumineuses, il y aura extinction du signal lumineux. Il y a opposition de phase dans le signal transmis lorsque la profondeur de la marche équivaut à une demi longueur d'onde du faisceau lumineux incident. Mais dans le cas de lecture par réflexion, le faisceau réfléchi parcourt deux fois la distance et donc la profondeur de la marche équivaut à un quart de longueur d'onde. Comme il est indiqué plus haut, dans le cas de l'invention des microcuvettes pouvant avoir neuf longueurs différentes sont gravées dans les deux faces du disque. Etant donné que ces microcuvettes de tailles différentes se succèdent à l'échelle microscopiques de façon aléatoire, on a pensé depuis longtemps que ce faisceau, lorsqu'il traverse une face pourvue d'un motif de microcuvettes subirait une telle perturbation que toute lecture des informations serait impossible. Or, la présente invention est basée sur la découverte que la lumière n'est pas trop perturbée par la présence des informations gravées à la surface du disque. En effet, en raison de la longueur bien déterminée des microcuvettes, par l'algorithme de codage de l'information, bien qu'il y ait à l'échelle microscopique une succession aléatoire des microcuvettes, à l'échelle macroscopique tout se passe comme si on avait une succession de neuf réseaux optiques indépendants, en fonction des neuf longueurs possibles des microcuvettes. Un faisceau lumineux qui arrive sur un réseau optique est réfracté. Une partie du faisceau continue son chemin (ordre 0), alors que d'autres parties sont émises dans des directions bien spécifiques avec des angles bien déterminés (ordres 1, 2 et supérieur). L'intensité de chaque raie de lumière diffractée diminue très fortement lorsque l'ordre augmente. Cette propriété fait que la lumière traversant un réseau n'est pas diffuse. Par conséquent le faisceau lumineux traversant la première face n'est pas trop perturbé, malgré la présence des neuf réseaux optiques. Si la lecture par transmission des disques optiques à enregistrement numérique s'avère ainsi immédiatement réalisable, il en est tout autrement lorsqu'il s'agissait de lire par réflexion les informations enregistrées. La figure 2 illustre bien le problème. Sur cette figure, on chiffre les portions du faisceau lumineux 9, qui traversent le disque et sont réfléchies à ses deux faces. Bien entendu le faisceau est en réalité orienté perpendiculairement aux surfaces. L'orientation oblique n'est choisie que pour pouvoir indiquer plus clairement les différentes portions. Comme on le voit clairement sur cette figure 2, une première portion r du faisceau incident 9 est reflétée à la face inférieure 7 du disque 3. La portion t continue à traverser le disque. Les puissances des portions réfléchie r et transmise t sont respectivement de 0,2 et 0,8 fois celle du faisceau incident. A la face supérieure 6 la portion t se divise à nouveau en deux portions, une portion r t qui est reflétée et une portion t2 qui traverse le disque. La puissance de la portion r t est de 0,8 x 0,2 = 0,16 de celle du faisceau incident 9, tandis que la puissance de la portion t2 est égale à 0,8 x 0,8 = 0,64 de celle de ce faisceau. Comme le montre la figure 2, la portion r t perd encore par réflexion à la face inférieure 20 % de sa puissance si bien que la portion de faisceau sortante r t2 constitue 12,8 % du faisceau incident 9. Lors d'une lecture par réflexion des informations gravées sur les faces 6 et 7, ce sont les portions de faisceau r et r t2 qui sont exploitées. Dans la mesure où la lumière n'est que relativement peu perturbée lors du passage à travers une face gravée, comme il a été démontré plus haut, la lecture par réflexion devient possible en augmentant la puissance du faisceau de lecture jusqu'à ce que la lumière réfléchie puisse être détectée par les photos détecteurs du dispositif 16. Sur la figure 1, le support d'enregistrement ne comprend qu'un seul disque optique 3. Les figures 4 et 5 montrent deux variantes d'un autre mode de réalisation d'un support 1, qui comprend plusieurs disques 3 en l'occurrence deux, qui sont coaxialement superposés. La figure 3 donne un bilan des énergies des portions de faisceau de lumière qui sont transmises et reflétées à chaque face porteuse d'informations des disques. Etant donné que la portion du faisceau qui traverse les faces est relativement importante par rapport à la portion qui est réfléchie, d'une part, et que, d'autre part, la perturbation que le faisceau subit au niveau de chaque face n'est pas trop importante, comme cela a été expliqué plus haut, il est possible de lire les informations qui sont enregistrées sur plusieurs disques superposés dans une structure compacte. On obtient ainsi un support d'enregistrement d'une grande capacité de stockage. Dans la variante selon la figure 4, les deux disques supérieur et inférieure 3a, 3b sont directement superposés et leurs faces en regard de leurs couronnes gravées 18 sont en retrait de façon à former entre ces deux faces un espace libre 19. La référence 20 indique l'axe de rotation de la structure de support 1. Dans la variante de la figure 5 on a interposé entre les deux disques 3a, 3b un intercalaire 21 dans la partie centrale et au niveau de la périphérie de ces disques. Ainsi, les faces intérieures en regard des disques sont espacées l'une de l'autre. Bien entendu tout autre mode de positionnement des disques dans leur position relative correcte peut être envisagé. I1 faut seulement prendre soin que les disques soient centrés de façon précise et exactement parallèles l'un à l'autre. Si dans le cas de la figure 1 où le support d'enregistrement est formé par un seul disque par exemple en verre, celui-ci a avantageusement une épaisseur de par exemple 1,2 mm, cette épaisseur peut être réduite à quelques dizaines de millimètres quand le support est constitué par l'empilement de plusieurs disques. Concernant la lecture du support d'enregistrement selon l'invention, celle-ci peut être faite par transmission et par réflexion, indépendamment du nombre de disques du support. Pour lire le disque 3 de la figure 1 successivement sur les deux faces, on pourra retourner manuellement le disque dans l'agencement de lecture. Mais, ce dernier pourrait aussi bien être pourvu d'un dispositif qui permet de focaliser le faisceau de lumière émis par la diode laser 11 successivement sur chacune des deux faces. Le sens de la spirale formée par les microcuvettes est alors inversé sur l'une des faces. Dans ce cas aucun retournement du disque n'est nécessaire. Cette possibilité de modifier la focalisation du faisceau lumineux de lecture permet la lecture des différentes faces d'enregistrement du support 1 lorsque celui-ci comporte plusieurs disques superposés, conformément aux figures 4 et 5. L'écart entre les couronnes gravées 18 des faces en regard de deux disques adjacents doit être de quelques dixièmes de millimètres pour permettre la focalisation du faisceau sur ses faces. Pour que la source 11 du faisceau laser et le dispositif à photo-diode 16 puissent être situés du même côté du support dans le cas des figures 4 et 5, même lorsque la lecture se fait par transmission, on peut prévoir dans l'agencement de lecture un miroir réflecteur 23 au-dessus du disque supérieur, comme le montre les figure 4 et 5. Ce miroir pourrait être réalisé sous forme d'un miroir plan ou d'un miroir formé par un réseau de microcoins de cube. I1 est à noter que la profondeur des microcuvettes doit être différente selon que le faisceau pénètre ou sort du matériau du disque, en fonction des indices de réflexion des deux milieux juxtaposés, c'est-à-dire du matériau du disque et de l'air ambiant. De multiples modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée. Ainsi le miroir 23 pourrait être prévu dans le support d'enregistrement et des moyens de maintien des disques pourraient être réalisés de toute autre manière assurant un centrage et un parallélité précis du disque. I1 est d'autre part avantageux, notamment dans le cas d'une lecture par réflexion, d'utiliser des diodes laser émettrices d'une lumière à courte onde pour pouvoir augmenter la densité de l'énergie du faisceau. D'autre part, le matériau qui constitue le disque pourrait être de tout type approprié, par exemple de la matière plastique tel que du PVC, polycarbonate, PMMA ou un mélange de ces produits ou encore du type composite, c'est-à-dire comprenant du verre à l'extérieur et de la matière plastique à l'intérieur, ce qui a l'avantage de rigidifier l'ensemble. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement d'informations sur au moins une face d'un disque optique, sous forme d'une succession de microcuvettes le long d'une piste en spirale, et de reproduction de ces données par lecture à l'aide d'un faisceau de lumière, caractérisé en ce que l'on enregistre des informations également sur l'autre face (7) du disque, sous forme de microcuvettes (5) pratiquées dans cette face, laisse les deux faces (6, 7) du disque libres de tout revêtement réflecteur et lit les informations enregistrées à l'aide d'un faisceau lumineux qui traverse le disque et dont seulement une partie relativement faible est réfléchie à chaque face du disque (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lecture des informations enregistrées sur chaque face (6, 7) du disque (3) se fait en captant la portion de faisceaux réfléchie (r, r t2) et on utilise une source de faisceaux lumineux (11) d'une puissance permettant de compenser les pertes en énergie pour la lecture, constituées par la portion de faisceaux (t ; t2) qui traverse la face considérée, par une augmentation de la puissance du faisceau. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour lire successivement les informations enregistrées sur les deux faces (6, 7) d'un même disque (3), on focalise le faisceau lumineux successivement sur ses deux faces. 4. Support d'enregistrement comprenant au moins un disque optique, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les informations sont enregistrées sur les deux faces (6, 7) du disque (3), sous forme numérique, et en ce que les deux faces sont dépourvues de tout revêtement réflecteur du faisceau lumineux de lecture. 5. Support d'enregistrement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la profondeur des microcuvettes (5) du disque optique (3), est sensiblement égale à une demi-longueur d'onde ou à un quart d'une longueur d'onde, selon que le disque est lu par transmission ou par réflexion. 6. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un disque optique (3) à lecture par réflexion comporte sur sa face (7) qui est adjacente à la source de faisceau lumineux (11) des microcuvettes (5) dont la profondeur est supérieure à celle des microcuvettes (5) de l'autre face (6), en fonction du rapport des indices de réfraction des dioptres formés par la juxtaposition des deux milieux constitués par l'air et le matériau du disque. 7. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une multitude de disques optiques transparents (3a, 3b) précités, qui sont empilés les uns sur les autres, d'une manière coaxiale, à une certaine distance les uns des autres. 8. Support d'enregistrement, selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une surface réflectrice (23) qui s'étend perpendiculairement aux faces (6, 7) porteuses des informations, à une certaine distance d'une des faces de disque extérieures. 9. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les disques sont maintenus dans leur position parallèle par des moyens de rigidification du support. 10. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur d'un disque est inférieure à l'épaisseur d'un disque dans un support à disque unique. 11. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le disque optique est en verre. 12. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que les disques optiques (3 ; 3a, 3b) sont susceptibles d'être lus par réflexion et par transmission. 13. Agencement de lecture pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 et pour la lecture des supports d'enregistrement selon l'une des revendications 4 à 12, du type comprenant un espace d'insertion des supports d'enregistrement en vue de leur lecture, un dispositif émetteur du faisceau lumineux de lecture et un disque récepteur du faisceau lumineux de lecture, caractérisé en ce que les dispositifs émetteur (11) et récepteur (16) sont disposés du même côté du support d'enregistrement et qu'un dispositif réflecteur (23) du faisceau lumineux est placé de l'autre côté des dispositifs émetteur et récepteur et s'étend parallèlement aux faces porteuses des informations enregistrées (6, 7) des disques, à une certaine distance de la face extérieure qui est éloignée des dispositifs émetteur et récepteur. 14. Agencement de lecture selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif réflecteur (23) est un miroir plan. 15. Agencement de lecture selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif réflecteur (23) est un miroir formé d'un réseau de micro-coins de cube.