Brevet FR2012802A1 — publié le 19700327

0é602 1 201280? L'invention concerne l'enregistrement des motifs d'interférence d'objets de grande dimension et plus particulièrement, la méthode et le dispositif pour enregistrer et lire l'information qui peut être constituée par des objets ayant des dimensions substantiellement plus grandes que la longueur de cohé-5 rence de la source de radiation. Dans l'enregistrement des motifs d'interférence d'un objet ou d'une scène, il est classique de rendre la longueur du chemin optique du faisceau de référence aussi égale que possible à la longueur du chemin optique du faisceau venant del'objet. A cause de la limitation la longueur de cohérence des sources 10 de radiation cohérent» disponibles, cette égalité de chemin optique n'est pas stricte et permet une différence de chemin optique entre le chemin du faisceau de référence et le chemin du faisceau venant de l'objet. Cependant, cette différence de chemin ne peut pas excéder la longueur de cohérence de la source de radiation. 15 Ces exigences sont nécessaires de façon à fournir un bon contraste entre les franges d'interférence enregistrées dans le support d'emmagasinage. Avec les sources de radiation disponibles actuellement, ayant des longueurs de cohérence de l'ordre de 2,5cm, il est impossible d'enregistrer un motif d'interférence d'un objet ou d'une scène dont une des dimensions est supérieure 20 à quelques centimètres. En contraste avec les méthodes de l'art antérieur pour l'enregistrement ou la lecture de l'information emmagasinées dans des motifs d'interférence par holographie et par holographie de Lippmann, cette invention permet l'enregistrement d'objets ayant des dimensions supérieures à la longueur de co-25 hérence des sources de radiations disponibles actuellement. Le support d'emmagasinage est éclairé par plusieurs faisceaux de références. Tous ces faisceaux de référence sont eo-linéaires les uns par rapport aux autres. Une différence de longueur de chemin optique n'excédant pas et de préférence légèrement inférieure à la longueur de cohérence de la source de radiation, est 30 introduite dans chacun des faisceaux de référence successifs. Le motif de franges d'interférence résultant de l'interaction du faisceau de référence approprié et de la radiation diffusée par l'objet, est enregistré dans le support d'emmagasinage. La radiation diffusée par l'objet a une différence de chemin optique plus petite que la longueur de cohérence de la source lumi-35 neuse. Suivant un aspect de l'invention les longueurs des différents chemins optiques du faisceau de référence sont introduites en séparant le faisceau de référence original provenant de la source en plusieurs composantes. Cha-cunes des composantes est optiquement retardée par rapport aux autres et par 40 la suite dirigée à nouveau vers un axe commun pour toutes les composantes. BAD ORIGNAL 69 08602 2 2012802 Dans cette méthode d'enregistrement, la radiation diffusée par l'objet et le faisceau de référence interfèrent dans le support d'emmagasinage du même côté du support. Un autre aspect de l'invention permet l'enregistrement par holographie 5 de Lippmann. Dans cette technique, les faisceaux de référence interfèrent avec la radiation diffusée par l'objet sur le côté opposé du support d'emmagasinage. La figure 1 est un diagramme schématique illustrant un dispositif pour accomplir l'emmagasinage de l'information selon le procédé de l'invention. 1Q Les figures 2, 3 et 4 sont des diagrammes schématiques montrant des dis positifs pour obtenir les faisceaux de référence utilisés dans le procédé ds cette invention. □ans la figure 1, un objet de grande dimension, ou une scène, tel qu'un modèle de bateau 10 est enregistré sous la forme d'un motif d'interférence 15 dans un support d'enmagasinage tel qu'une émulsion photographique 11. L'enregistrement a lieu par l'interférence de la radiation 12 diffusée par l'objet 10 et d'un faisceau de référence de radiation 13. Dans cet exemple, les faisceaux 12 et 13 interfèrent sur le mime côté d- 1'émulsion photographique 11 pour former dans 1'émulsion un hologramme classique. En conséquence, l'invan- 20 tion sera décrite en se reportant â l'holographie. La radiation diffusée par l'objet 10 et le faisceau (Je référence sont tous deux fournis par une source 14 de radiation cohérente. La source 14 peut être une source de radiation lumineuse, par exemple, un laser. Un tel laser peut être un laser au néon et à 1'hélium émettant un faisceau de lumière cohé-25 rente ayant une longueur d'onde de 6328A. Un tel laser a une longueur de cohérence d'environ 15cm quand il fonctionne à pleine puissance. Cette longueur de cohérence peut être accru* en réduisant la longueur de la cavité du laser au dépend de la puissance de sortie du laser. Cependant, dans cette invention 11 est souhaité que le laser fonctionne à son niveau maximum de puissance. 30 La source lunineuse 14 fournit un faisceau 15 qui est partagé en trois composantes 18, 17 et 16 par un dispositif de division de faisceau schémati-quement Représenté en 19. Les composantes 17 et 16 passent par les lentilles . 20 et 21. Les lentilles agissent de façon à faire diverger"lès faisceaux et éclairent l'objet 10 paprès réflexion sur les miroirs 22 et 23. La longueur 35 de l'objet 10 est dans cette réalisation de l'invention plus grande que la longueur de cohérence de la source lumineuse 14. La lumière diffusée par l'objet 10 est modulée par l'information relative aux contours et aux dimensions de l'objet et est dirigée vers 1'émulsion photographique 11 comme faisceau 12. L'émulsion photographique employée dans le procédé et la dispositif 40 de cette invention est une émulsion classique dans ce genre d'application. BAD ORIGINAL 69 08602 3 2012802 Les composantes 16 provenant du dispositif de division de faisceau 19 est réfléchie par le miroir 24 à travers un dispositif optique globalement désigné par 25 et par un second miroir 26 jusqu'à la lentille 27, La lentille 27 fournit un faisceau 13 qui interfère avec le faisceau lumineux diffusé 5 12. Le dispositif optique 25 engendre deux faisceaux de référence. Il comprend deux éléments de déflexion biréfringents 30, 31 et un élément à retard optique 32. L'élément 30 qui peut être un cristal calcite reçoit la composante 16 venant du miroir 24 et la divise en deux autres composantes 33 et 34. Si 10 la composante 16 a une polarisation circulaire, la composante 33 a une direction de polarisation qui est perpendiculaire au plan du dessin, et la composante 34 a une direction de polarisation qui est parallèle au plan du dessin. La composante 33 passe directement à l'élément 31, qui peut aussi être un cristal de calcite, et traverse ce cristal sans déflexion jusqu'au miroir 15 26 pour agir comme premier faisceau de référence. La composante:^'est déviée dans l'élément 30 et dirigé sur l'élément à retard optique 32„ Cet élément à retard peut être une tige de verre ayant un indice de réfraction n et une longueur d. Pour que la composante 34, qui agit comme second faisceau de référence ait le retard correct, c'est-à-dire, 20 une différence de longueur entre les chemins des composantes 33, et 34 qui n'excède pas la longueur de cohérence de la lumière de la source 14, la relation suivante doit être satisfaite: (n-1) d=L où L est la longueur de cohérence de la source de lumière 14. A la place de la tige de verre on peut utiliser du quartz fondu. Il a un in-25 dice de réfraction d'approximativement 1,46. La composante 34 a près avoir été retardée par la tige de verre est dirigée sur l'élément 31 et déviée vers l'axe commun du faisceau de référence. Cependant,.elle est retardée dans le temps par rapport à la composante 33 de manière telle que la différence de longueur qui existe entre les chemins des 30 composantes 33 et 34 n'excède pas la longueur de cohérence de la lumière de la source 14. Ainsi, après réflexion sur le miroir 26, le faisceau 13 est fourni à 1'émulsion 11 sous la forme de deux faisceaux de référence dont l'un est retardé par rapport à l'autre.. Chacun des faisceaux de référence interfère avec une portion différente 35 de la lumière diffusée par l 'objet 10 comme- faisceau 12. Ainsi,.le faisceau de référence n'ayant pas subi de retard, tel que la composante 33, est réglée de sorte qu'il interfère avec la lumière diffusée par l'extrémité 3.5 de l'objet 10, qui est le lieu des chemins les plus courts pour le faisceau lumineux diffusé 12. Chaque faisceau de référence suivant, tel que la composante 34, 40 interfère avec la lumière diffusée par l'autre portion de l'objet 10 séparée 69 08602 4 2012802 du lieu .35 par une longueur légèrement inférieure à la longueur de cohérence de la source lumineuse. Alternativement, le faisceau lumineux n'ayant pas subi de retard pourrait être réglé pour interférer avec la lumière provenant du point médian de l'objet et chaque faisceau de référence successif agirait 5 sur la lumière diffusée par l'autre portion de l'objet 10. Comme décrit dans la figure 1, on engendre deux faiceaux de référence séparés dans le temps pour interférer avec la lumière diffusée par-l.'objet et être enregistrés. On peut aussi fournir des faisceaux de référence additionnels, ayant chacun un retard optique différent des autres et disposés de ma~ 10 nière telle qu'ils soient reliés par rapport à la longueur de cohérence de la source lumineuse. Ainsi, dans la figure 2 quatre faisceaux de référence sont engendrés. Pour obtenir quatre faisceaux de référence, deux étages de déflexion sont nécessaires. Le faisceau lumineux 40 est dirigé vers l'élément biréfringent 41 qui 15 divise le faisceau en composantes polarisées horizontalement et verticalement 42 et 43 comme décrit pour les composantes 33 et 34 dans la figure 1. Les composantes 42 et 43 sont dirigées vers un élément passif de rotation de la direction de polarisation tel qu'une lame quart d'onde 44 qui transmet un déphasage de 45° à chacune de ces composantes. Les composantes sont ensuite 20 dirigées sur un second élément biréfringent 45 qui transmet directement une partie de la lumière sans déflexion tandis que la seconde "partie est déviée de façon à fournir un faisceau additionnel. Ainsi, quatre composantes 46, 47, 48, 49 sont produits par un déflecteur à deux étages. En ajoutant un autre étage de déflection on obtient huit composantes. 25 Les composantes 48-49 sont dirigées vers un déflecteur de combinaison qui comprend les éléments biréfringents 50, 51 et un élément passif de rotation 52. Ce déflecteur agit de façon inverse du déflecteur d'entrée formé des éléments biréfringents 41 et 45 et du rotateur 44. Ainsi, la composant e 46 passe directement à travers le déflecteur et apparait sur l'axe 53 comme 30 premier faisceau de référence. La composante 47 passe à travers un. élément à retard optique 54 du type décrit en référence au dispositif de la figure 1. L'élément à retard 54 transmet un retard optique qui n'excède-pas et est de préférence légèrement plus petit que la longueur de cohérence de la source lumineuse. Les composantes 48 et 49 passent de la même façon à travers les 35 éléments de retard optique 55 et 56 qui transmettent,, respectivement, des -, retards optiques de deux et trois fois la longueurde cohérence de la source lumineuse. Le déflecteur renvoie les composantes 47-49 sur l'axe, du faisceau de référence commun 53 retardées les unes par rapport aux autres pour servir de faisceaux de référence. Chacun des faisceaux de- référence fourni par l'ap-40 pareil est co-linéaire par rapport aux autres mais décalé dans le temps par 69 08602 5 2012802 rapport à eux. Ainsi, une série de faisceaux de référence est fournie. Bien qu'un déflecteur soit Indiqué comme étant utilisé pour ramener les composantes sur un axe commun, ceci peut être réalisé en employant une surface réfléchissante à l'extrémité des dispositifs à retard pour réfléchir 5 les composantes vers l'arrière à travers les élément à retard optique et le déflecteur d'entrée jusqu'à un diviseur de faisceau localisé à la position d'entrée du faisceau 40. Le diviseur de faicseau déplacera les faisceaux de référence quand on désirera enregistrer l'objet. Dans la figure 3, il est montré une cavité Fabry-Perot formée de miroirs 10 partiellement argentés 80 et 61. La distance entre les miroirs 60 et 61 doit être approximativement la moitié de la longueur de cohérence de la source lumineuse de sorte qu'à chaque réflexion successive un retard est introduit d'approximativement une longueur de cohérence. Un faisceau lumineux 62 entrant dans la cavité la traverse en partie comme faisceau 63 et une partie 64 est 15 réfléchie. La partie 64 est réfléchie par le miroir 60 en arrière à travers la cavité vers le miroir 61 et une partie de ce faisceau sort comme faisceau 65 tandis qu'une autre partie est réfléchie comme faisceau 66. Par réflexion multiple plusieurs faisceaux peuvent être fournis par un seul dispositif. Chacun de ces faisceaux est optiquement retardé par rapport aux autres, le 20 retard dépend de la distance entre les miroirs 60 et 61. Cette technique pour créer les faisceaux de référence multiples est particulièrement avantageuse là où la source lumineuse à une très petite longueur de cohérence. De tels dispositifs fournissent une très petite augmentation de retard entre les composantes. 25 Un dispositif supplémentaire pour fournir des faisceaux de référence multiples pour l'entrée dans des éléments à retard optique est le déflecteur à réflexion interne totale montré dans la figure 4. Un-feisceau lumineux 70 ftst divisé en composantes 71-74 dans ce déflecteur à deux étages. Chacun des étages du déflecteur comprend un élément de rotation passif 75, un élément 30 biréfringent 76 et un miroir 77. Le second étage qui répond à deux composantes lumineuses d'entrée et fournit quatre composantes de sortie utilise un élément de rotation pour chacune des composantes et un élément biréfringent et un miroir pour chaque composante. Les faisceaux 71 - 74 sont dirigés à travers des éléments à de retard optique tel les éléments 54 - 56 ou 32 et alors les 35 composantes sont recombinées dans un déflecteur similaire de façon à se trouver sur l'axe commun. Dans la reconstruction de l'hologramme, un seul faisceau de référence est nécessaire. Cette caractéristique de la reconstruction est due au fait que la construction de l'hologramme utilise plusieurs faisceaux de référence co-li-40 néaires. De plus, le procédé de reconstruction nécessite moins de cohérence 69 08602 6 '2012802 que exigé dans le procédé de formation. Pour reconstruire une image de l'objet emmagasiné dans une émulsion photographique développée, l'émulsion développée est éclairée par un faisceau simple de radiation qui peut avoir uns faible longueur de cohérence. La lumière blanche filtrée ayant une faible longueur 5 de cohérence peut être utilisée dans la lecture de l'hologramme. Bien que la formation des franges d'interférence dans l'émulsion photographique 11 ait été décrite dans le cas d'un hologramme classique, on comprend que l'hologramme de Lippmann peut aussi être utilisé. Dans un tel cas, un faisceau de référence 13 interférera avec le faisceau de lumière diffusée 10 12 à partir des côtés opposés de l'émulsion 11. Le même dispositif peut être utilisé pour accomplir ce type d'enregistrement, en ajoutant les éléments optiques convenables. Il est de plus évident que le dispositif et la procédé décrits ne sont pas limités à l'enregistrement et à lecture d'objets tridimensionnels. D'autres foroies d'information, telles que des éléments pictu-15 raux ou graphiques peuvent aussi être emmagasinées et lues en utilisant cette invention. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y appor-20 ter toutes modifications de formes ou de détails qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. bO 0860,2 7 2012802 REVENDICATIONS 1.- Méthode d'enregistrement d'informations, ayant la forme de motifs d'interférence, dans un milieu d'emmagasinage caractérisé en ce.qu'elle comporte la formation de motifs résultant de l'interférence d'un faisceau de radiation 5 portant une information avec plusieurs faisceaux de radiation cohérente de référence dans un milieu d'emmagasinage, les faisceaux de référence étant co-linéaires et interférant séquentiellement avec des parties différentes du faisceau portant l'information. 2.- Méthode d'enregistrement d'informations selon la revendication 1 dans 10 laquelle la différence de chemin optique entre deux faisceaux de référence successifs est inférieure à la longueur de cohérence de la radiation cohérente. 3.- Méthode d'enregistrement d'informations selon la revendication 2 dans laquelle le faisceau portant l'information est constitué par la radiation 15 diffusée par un objet ayant des dimensions supérieures à la longueur de cohérence de la radiation cohérente et dans laquelle les faisceaux de référence successifs interfèrent avec la radiation diffusée par une partie différente de l'objet. 4.- Méthode d'enregistrement d'informations selon la revendication 1 dans 20 laquelle le faisceau portant l'information et les faisceaux de référence inter fèrent du même côté du milieu d'emmagasinage pour former des hologrammes. 5.- Méthode d'enregistrement d'informations selon la revendication 1 dans laquelle le faisceau portant l'information et les faisceaux de référence interfèrent à partir des côtés opposés du milieu d'emmagasinage pour former 25 des hologrammes de Lippmann. 6.- Méthode de lecture des informations emmagasinées sous la forme de motifs d'interférence, dans le milieu d'emmagasinage, résultant de l'interférence d'un faisceau diffusé avec plusieurs faisceaux de référence cohérentes et co-linéaires qui interfèrent séquentiellement avec différentes parties de la ra- 30 diation diffusée caractérisée en ce qu'elle comporte l'envoi vers le milieu d'emmagasinage d'un faisceau unique de variation selon un axe co-linéaire avec l'axe des faisceaux de référence pour former une image de l'information emmagasinée. bad ORIGNAL L * •- . 69 08602 8 2012802 7.- Dispositif pour enregistrer des informations dans un milieu d'emmagasinage sous ]a forme d8 motifs d'interférence caractérisé en ce qu'il comprend - une source de radiation cohérente - des moyens pour diriger une partie de la radiation venant de la source 5 vers un objet ayant des dimensions supérieures à la longueur de cohérence de la radiation pour transmettre au dit milieu une radiation diffusée portant les informations se rapportant au dit objet, - des moyens pour former plusieurs faisceaux de radiation cohérente de référence co-linéaires à partir d'une autre partie de la radiation venant de 10 ladite source pour interférer séquentiellement à l'emplacement du milieu d'emmagasinage avec la radiation diffusée pour y former des motifs d'interférence, chaque paire de faisceaux de référence successifs.présentant une différence de chemin optique formant avec la longueur de cohérence de la radiation une relation prédéterminée. 15 8.- Dispositif selon la revendication 7 dans lequel les moyens de formation des faisceaux de référence transmettent aux dits faisceaux un retard optique prédéterminé et comprennent des moyens pour rendre les différents faisceaux ainsi retardés co-linéaires de manière à ce qu'ils interfèrent selon un axe commun avec des parties différentes de la radiation diffusée. 20 9.» Dispositif selon la revendication 8 dans lequel les moyens de formation et de retardement des dits faisceaux de référence comprennent une cavité de Fabry Perot. bad origjnài: