Brevet FR2027773A1 — publié le 19701002

y L'invention concerne un hologramme de phase synthétique. Un tel hologramme est utilisé pour la reproduction de fronts d'onde optiques. Il est connu de réaliser des hologrammes de phase-syn-5 thétiques par le détour d'hologrammes en blanc et noir calculés (hologrammes d'amplitude), voir Applied Optics 6 (19^7) pages 1759 à 1748. Ces hologrammes en bl&nc et noir présentent une structure binaire, c'est-à-dire/^leur coefficient d'absorption mesuré aux différents endroits de l'hologramme ne peut avoir que deux valeurs dis-10 crêtes, dans le cas idéal 0$ et 100?o. Une telle structure en blanc et noir calculée est transmise â une plaque photographique et sert d'hologramme d'amplitude normal. En blanchissant l'émulsion d'argent de la plaque photographique, on peut réaliser, à partir dudit hologramme d'amplitude, un hologramme de phase qui, tout comme l'hologramme d'amplitude, 15 présente une structure binaire, c'est-à-dire une structure qui, outre l'échelon de base, ne contient qu'un'échelon de phase. Toutefois, une reproduction avec l'hologramme de phase ainsi réalisé n'est pas optimale. En premier lieu, le rendement de la reproduction est limité par la structure binaire; le maximum théorique 20 se situe à 40fa. En second lieu, la qualité de l'image est généralement très mauvaise, du fait qu'une augmentation du rendement entraîne la superposition d'un nombre croissant d'images de perturbation par intermodulation. Cette perturbation se produit du fait que la structure de phase utilisée est composée conformément à la répartition de lumière en 25 question. L'invention vise â obvier â ces inconvénients; elle est caractérisée en ce que le relief de phase calculé comme fonction échelonnée de l'image à reproduire est constitué par plusieurs échelons élémentaires rectangulaires présentant la mime hauteur discrète et en ce que 30 les hauteurs discrètes constituent des fractions d'une longueur d'onde de la lumière utilisée pour la reproduction. _ - Du fait qu'il est possible d'utiliser des structures de phase en forme d'échelle présentant plus d'tpa ..échelon de-phase, le rendement est augmenté, notamment par l'utilisation, par exemple, de trois 35 échelons (outre l'échelon de base) jusqu'à environ QQffo. De plus, la disposition des échelons est choisie de façon que les images de perturbation soient pratiquement supprimées par intermodulation, du fait qu'à l'opposé de la méthode utilisée jusqu'à présent, la structure de phase n'est pas composée conformément â la répartition de l'intensité de la Itt-40 mièré, mais qu*elle est calculée et réalisée de façon optimale, directe, 70 00115 2 2027773 suivant les exigences de l'image. | C'est que le calcul et la réalisation spéciales permettent d'obtenir que la majeure partie de la lumière utilisée pendant la reproduction pour éclairer l'hologramme contribue également à la 5 formation du front d'ondes voulu à reproduire, de sorte que dans cet hologramme, le rendement de la reproduction est très élevé, environ de 80 Le point de départ pour la réalisation des hologrammes de phase conformé» à l'invention constitue la répartition prédéterminée de l'intensité de lumière dans le plan image, c'est-à-dire l'image à 10 reproduire. Bans le cas d'une étendue finie de l'image prédéterminée et de l'hologramme, il suffit de prescrire l'intensité dans l'image à un nombre fini de points échantillon^ par exemple aux noeuds d'une trame bi— dimensionnelle. Une machine â calculer électronique permet alors de ré-15 soudre le problème de trouver le relief optimal correspondant, A cet effet, on peut recourir à l'utilisation d'un procédé spécial , qui est utilisé avec succès dans un exemple d'un hologramme de phase de Fraunhofer. Dans ce procédé, selon lequel les susdits poinis échantillons dans l'image sont disposés sous forme d'une matrice 20 carrée, la surface de l'hologramme, également carrée, est subdivisée en de petits éléments superficiels rectangulaires, qui recouvrent toute la surface de l'hologramme. Ces éléments superficiels présentent éventuellement une forme carrée. Lors du calcul, on ajoute â chaque rectangle élémentaire de l'hologramme une variation de phase déterminée, 25 c'est-à-dire une hauteur de relief déterminée. Il est notamment possible de n'admettre que des valeurs discrètes de cette hauteur de relief, ce qui facilite notablement la réalisation de tels hologrammes en pratique. La description ci-après, en se référant au dessin annexé, 30 fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 et 2 représentent respectivement une coupe et une vue en plan d'un hologramme de phase conforme à l'invention. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, les valeurs discrètes sont 0, V4, \/2, 3/4 > = la 35 longueur d'onde de la lumière utilisée pour la reproduction). La réalisation du relief de phase peut s'effectuer en appliquant par évaporation • les couches 1', 1" et 1'", d'épaisseur appropriée, sur un substrat en verre, réalisation pour laquelle on utilise des masques pour séparer spatialement dans l'hologramme les différentes surfaces élémentaires, ici 40 représentées sous forme de carrés (3). Sur la-fig. 2, les portions les 70 00115 3 2027773 / plus épaisses de la couche sont désignées par 1"' et les portions les plus minces par 1', alors que l'épaisseur de couche interjacente est désignée par 1 ". - - Dans le cas d'utilisation de fonctions échelonnéesgéné-5 raies, les hologrammes peuvent également être réalisés avec des échelons non plans. Une faible absorption se produisant dans l'hologramme influe par exemple sur le rapport entre la qualité de l'image et le rendement. Outre pour la transmission, les hologrammes peuvent également être réalisés pour la réflexion. De plus, pour éviter par 10 exemple des fréquences spatiales élevées de l'hologramme et, de ce fait, afin de permettre une réalisation plus facile, les hologrammes peuvent directement être appliqués sur la surface d'éléments optiques, tels que des lentilles, des miroirs et autres dispositifs de ce genre. 70 00115 4 2027773 REVENDICATIONSi 1. Hologramme de phase synthétique, caractérisé en ce que le relief de phase calculé comme fonction échelonnée de l'image à reproduire est constitué par plusieurs échelons élémentaires rectangulaires en ce que 5 présentant la même hauteur discrète et/les hauteurs discrètes constituent des fractions d'une longueur d'onde de la lumière utilisée pour la reproduction. 2. Hologramme de phase synthétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme relief de phase, on utilise une fonction 10 échelonnée présentant des échelons non plans. 3. Hologramme de phase synthétique selon la revendication • 1 ou 2, caractérisé en ce que l'hologramme comporte des parties d'absorption qui sont appliquées directement sur ou dans l'hologramme de phase. 15 4. Hologramme de phase synthétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties d'absorption sont montées cornu hologramme spécial devant ou derrière l'hologramme de phase synthétique. 5* Hologramme de phase synthétique selon l'un* des reven dications précédentes, caractérisé en ce que l'hologramme est réalisé 20 pour la réflexion. 6, Hologramme de phase selon l'une des revendicatioms pré cédentes, caractérisé en ce que l'hologramme est appliqué directement sur la surface d'éléments optiques, tels que des lentilles, des miroirs ou autres dispositifs de ce genre ou est fixé sur la surface de ces 25 dispositifs. ■