Brevet FR2118897A1 — publié le 19720804

i La formation d'images holographiques offre dss avantages importants □ans certaines applications en raison ds la résolution qu'elle Dermet d'obtenir et de sa capacité de reconstruire aisément des images réelles à des emplacements désirés. Diverses tentatives ont été faites pour exploiter 5 ces caractéristiques, notamment nour les besoins de la formation de circuits imprimés. L'exposition sans contact de iratériaus photographiques est particulièrement séduisante puisqu'elle supprime l'usure des masques d'exposition et rend leur remplacement inutile. Un autre avantage des hologrammes de Fresnel réalisés à l'aide d'un écran de diffusion est qu'ils restent utili-sables même s'ils deviennent poussiéreux ou sont légèrement endommagés puisque l'imaere est enreEistrée sur le totalité de l'holorranne. Toutefois, les helogrammes présentent un inconvénient grave relativement à leur application à la réalisation de circuits imprimés, l'efficacité de la transmission d'énergie étant médiocre et nécessitant des ternos d'exposition 15 des revêtements photosensibles assez lonss. Une solution partielle de ce problème consisterait à utiliser des lasers d'une puissance Plus qrrande, mais cette solution serait difficile à appliquer compte tenu des longueurs d'onde requises par la plupart des matériaux photosensibles utilisés aux fins de la réalisation de circuits imprimés. Une meilleure solution consisterait 20 à améliorer l'efficacité de la transmission d'anerrrie du système holographique. Une autre difficulté se présente lorsqu'on diminue les dimensions des blocs de circuits miniaturisés. Lorsque la résolution de l'image reproduite devient inadéquate, les tâches et les irrégularités des bords des images présentant une médiocre résolution consistituent un facteur limitatif en ce qui concerne 25 la formation des lignes et des composants de circuits. Le principal objet de la présente invention est donc de fournir un appareil holographique permettant la construction d'hologrammes présentant des fréquences spatiales de l'inaee plus élevées et une meilleurs résolution. Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil holographique 30 original permettant une amélioration importante du niveau d'énergie radiante transmise à une image reconstruite à partir de 1'hologramme. Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil holographique dans lequel des ouvertures numériques et des dimensions de champs plus importantes que dans le cas dss agencements classiques sont possibles. 35 un autre objet de l'invention est de fournir un appareil holographique permettant un alignement simplifié et efficace du faisceau lumineux et de l'hologramme. La présente invention permet d'atteindre les objectifs ci-dessus en utilisant une radiation cohérente et un écran de diffusion pour éclairer 40 un objet de manière à former un faisceau objet holographique, puis en employant 71 41953 2 2118897 20 des surfaces réfléchissantes, ou un milieu très réfringent, ou même une combinaison de ces surfaces et de ce milieu, le long du chemin du faisceau objet jusqu'à l'émulsion d'enregistrement de manière à modifier la direction et récupérer des parties du faisceau qui, en l'absence d'un tel aeencement, 5 ne frapperaient pas l'érrulsion d'enregistrement. Ces parties du faisceau dont la direction a été modifiée produisent ainsi des franges interférentiel-les supplémentaires sur la surface d'enregistrement, lorsqu'elles coïncident avec un faisceau de référence d'énergie radiante, l'image reconstituée contenant de ce fait davantage d'informations. 10 Dans une réalisation préférée, un tunnel de surfaces de réflexion est prévu entre la transparence objet et le milieu d'enregistrement qui est lui-même fixé à une extrémité du tunnel. Un alignement correct est de ce fait obtenu entre l'hologramme et les surfaces réfléchissantes, ce qui facilite les problèmes d'alignement relatifs à la reconstitution de 15 l'image. Le support d'enregistrement peut être déveloopé tout en restant fixé au tunnel. Dans une autre réalisation de l'invention, la réfraction est employée pour modifier la direction d'une partie du faisceau objet. Un milieu transparent tel qu'un bloc de verre, ayant un indice de réfraction sunérieur s celui du milieu dans leauel il se trouve, est disposé entre l'objet et le support d'enregistrement. L'objet étant disoosé à une faible distance du bloc, les rayons divergents qui pénétrent aans ce dernier sort évidemment déviés vers la perpendiculaire, leur direction étant donc modifiée et enregistrée sur le suDDort. On obtient ainsi des fréquences spatiales plus élevées 25 dans l'image réelle lors de sa reconstitution. Comme précédemment, le support photographique exDosé peut être développé sans avoir à être détaché du tube de verre, afin de réduire le temps d'alignement au minimum. L'invention présente l'avantage de permettre d'enregistrer sur le support une quantité plus grande de l'énergie radiante émanant de l'objet, 30 et par conséquent, d'augmenter le nombre de rayons d'énergie parvenant au support d'enregistrement ainsi aue le nombre de franges interférentielles exposées dans celui-ci. En inversant la direction du faisceau de référence après le développement du support d'enregistrement, et en conservant le tunnel dans lequel la lumière est réfléchie ou le bloc réfringent, la même 35 augmentation d'énergie est disponible pendant la reconstitution de l'image. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. 40 La figure 1 représente schématiquenent la disposition des différents 71 41953 3 2118897 composants utilisés pour construire un hologramme è l'aide de surfaces réfléchissantes conformément à la présente invention. La figure 2 représente schenatiquerrent las différents composants utilisés pour reconstituer une irisée à partir d'un hologramme o~tenu grâce à l'acen-5 cernent ds la fisure 1. Les figures 2a et 3b sont des photocopies d'images reconstituées respectivement à partir d'un holorrame classiaus st d'un holn^rarre obtenu confoi— mènent d la technique illustrée asr les figures 1 et 2. La figura 4 représente schématic:usrr:Bnt un ajr^ncensnt anelcrus. à celui 10 de la figure 1, rais dont les surfaces réfléchissantes ont été modifiée? de manière à améliorer l'efficacité du cântago ds la radiation. La figure 5 est une représentation schématique d'un a^encemsnt analogue à celui représenté sur le figure 1, mais dans lscuel les surfaces réfléchissantes ont été remplacées par un milieu très réfringent. 15 Comme le montre la figure 1, 1'appareil holo-raphinue de ? présente invention comprend un objet 1C, éclairé par de la lumière cohérente traversant l'écran de diffusion 11, un support d'enregistrement 13 et un réflecteur 12 entourant le chemin de la radiation objet dapuis ce dernier jusqu'au support. L'objet peut être une transparence photcrrar-si"us classique d'un 20 schéma représentant, par exemple, un circuit, et réalisé à l'aide ds techniaues de réduction appropriées. La lumière cohérente servant à produire les faisceaux objet et de référence nécessaires est indiruée par le? flèches 15.et est de préférence obtenue depuis un laser [non représenté] qui produit la longueur d'onde d'énergie désirée. Etant donné que le faisceau laser initial 25 peut être d'un diamètre insuffisant pour certains tvrss de circuits, ce faisceau peut être agrandi par des techniques connues consistant par exemple à utiliser une lentille Dour le focaliser en un point donné en vue de son agrandissement ultérieur à l'aide d'un miroir parabolique, d'un système optique télescooioue, ou d'un système entinue de Cass^prain. Sur la figure, 30 la radiation qui ne tombe nas sur l'écran de diffusion 11 ou la transparence objet 10 constitue le faisceau de référence au niveau du support d'snreristre-ment 13. Le faisceau objet est constitué car la radiation qui frappe l'écran de diffusion 11 et qui traverse ce dernier pour frapper la transparence 10. 35 L'écran 11, qui neut être en verre dépoli ou autre matériau diffusant effectivement la lumière avec un minimum d'absorption, diffuse la lumière de telle sorte que celle-ci frappe l'objet dans des directions aléatoires, permettant ainsi à chaque point de l'objet de produire une configuration de diffraction lorsqu'elle quitte la transparence objet. Le ranport de 40 phase du faisceau objet est aléatoire mais constant. On observera que la 71 41953 4 2118897 f radiation laser initiale représentée par les lignes 15 devient un faisceau de référence ayant la forme d'un noyau creux étant donné que seuls les rayons objets diffusés sont présents, dans l'ombre géométrique de l'objet. Le faisceau laser est donc effectivement divisé en un faisceau de référence 5 et en un faisceau objet de façon à produire les franges interférentielles requises au niveau du support d'enregistrement. L'enregistrement holograohique sera de la sorte formé autour du oérinètre de l'ombre dp l'objet st s'étendra aux bords du support d'enregistrement photographique 13. Etant donné que la radiation objet quitte la transparence 10 dans 10 des directions aléatoires, certains des rayons ne frappent pas l'émulsion d'enregistrement. Le réflecteur 12 est donc disnosé entre l'objet st le support d'enregistrement afin de dévier un grand nombre de ces rayons vers la surface d'enregistrement 13, qu'ils ne frapperaient pas si le réflecteur n'était pas employé. Chaque rayon ainsi dévié forme une frange interféren-15 tielle supplémentaire, des informations relatives à la résolution étant ainsi ajoutées à l'hologramme ensrendré. Ces rayons sont illustrés à type d'exemple par les rayons 16. Les rayons qui frappent directement la surface d'enregistrement sont représentés par les rayons 17. Le réflecteur 12 oeut facilement être réalisé en réunissant un certain 20 nombre de miroirs plans par leurs bords longitudinaux de façon à constituer un tunnel. On notera que le revêtement réfléchissant emolové doit être d'un tyne qui n'absorbe pas l'énergie incidente. La forme du tunnel est fonction oe la résolution et de la zone d'image désirées et oeut avoir différentes configurations, par exemole, carrée, ronde, triangulaire, etc... 25 La configuration employée oour la construction de l'hologramme doit évidemment être la même que celle utilisée pour la reconstitution de l'image. Le supoort d'enreristrement 13 peut comorendre un substrat en verre transparent 18 recouvert d'une émulsion photosensible 19 répondant à la longueur d'onde de la source d'éclairage 15. Si l'hologramme doit ultérieure-30 ment être utilise oour exposer un matériau photorésistant, les longueurs d'onde les plus courtes dans la gamme des ultraviolets sont généralement souhaitables. La mise en action des matériaux photorésistants nécessite généralement des longueurs d'ende comorises entre 2500 et 5000 ?.. La figure 2 représente la reconstitution de l'image deouis l'hologramme 35 réalisé à l'aide du tunnel de réflexion. Aux fins de cette reconstitution, de la lumière cohérente fournie par la source 15 est orientée de manière à traverser l'hologramme dans la direction ooposée à celle utilisée pour la génération. De plus, un écran 20 est aliéné de manière à bloquer la radiation d'ordre zéro provenant de la partie de l'holoeramms qui se trouvait 40 initialement dans l'ombre géométrique de la transparence objet. L'hologramme 71 41953 5 2118897 13 étant développé st le réflecteur 12 correctement aligné, l'imap-e réelle est reconstituée à l'emplacement de l'objet original. La modification introduite par le réflecteur produit une amélioration importante de la résolution et de l'intensité par rapport à 1s méthode 5 classique qui consiste è ne nas modi-fier la direction de ceux des rêvons lumineux cui ne frappent pas la surface d'enregistrement. Uny comparaison entre les deux méthodes peut être faitel'-eiris des fip-ures 3a et 3b oui représentent respectivement une phctapranhie d'image agrandie sans et avec le réflecteur. On notera que la dimension das taches est réduite, ce qui 10 se traduit par une amélioration de la définition des bords. L'amélioration de l'intensité, qui est également évidente sur la photographie, est importante puisoue le temps d'exposition de la photographie de la figure.3b est la moitié de celui"recuis nour celle de la figure 3a. Afin d'obtenir un changement de direction plus efficace de l'énergie 15 radiante ne frappant Das la surface d'enregistrement, on peut modifier le réflecteur de la façon indiquée sur la fieure 4. La surface de réflexion 22 du réflecteur 21 est conçue de manière à permettre une récupération maximum des rayons utiles et d'augmenter la résolution et 1'efficacité de la transmission d'éner.eie. Le réflecteur 21 peut être fabriqué à partir 20 d'un matériau approprié quelconque et recouvert d'une couche réfléchissante compatible avec la longueur d'onde que l'on désire utiliser. L'emoloi d'une surface courbe appropriée 22 permet de diminuer l'angle entre les rayons objet et de référence et donne un hologramme de fréquences spatiales plus basses mais caDables de projeter des fréquences soaxiales élevées. En consé-25 quence, des émulsions moins coûteuses et plus rapides peuvent être utilisées pour enregistrer l'hologramme. Selon une autre solution Possible, un milieu présentant un indice de réfraction relativement élevé peut être disposé entre la transparence objet 10 et le support d'enregistrement 12, cn^me l'indicue le-figure 5. 30 Dans cette réalisation, un bloc de verre 25 remplace le réflecteur et remplit pratiquement la même fonction. Les rayons du faisceau objet Quittant la transparence 10 pénétrent dans le bine de varre 25 suivant différents angles, et, conformément à la loi de Snell, sont déviés vers la perpendiculaire comme l'indiquent h titre d'exemple les rayons 2E. La transparence objet 35 et le support d'enregistrement sont de préférence disposés à une petite distance de 0,25 à 0,50mm du bloc de verre afin de permettre une réfraction. Cette modification de la direction des rayons augmente donc le nombre de rayons qui parviennent finalement au support d'enregistrement, la résolution et l'intensité étant donc améliorées. Oe même que dans le cas de l'emploi 40 d'un réflecteur, le support d'enregistrement 13 est de préférence utilisé 71 41953 B 2118897 dans la zone de l'ombre géométrique de la transparence objet. On observera que l'émulsion d'enregistrement peut éventuellement être placée directement sur le verre, ce qui rend l'emploi d'un substrat inutile. Lorsque le bloc de verre est emnlové dans un milieu de densité inférieu-5 re, tel que l'air, cela se traduit par une amélioration supplémentaire de la résolution et de l'intensité en raison de la réflexion interne totale qui se produit à l'interface verre-air le long des surfaces qui enferment les rayons du faisceau objet. Les rayons 27 sont les rayons réfléchis. Comme on l'a mentionné olus haut, la forme des surfaces du bloc de verre 10 entourant le faisceau objet peut éventuellement être modifiée afin d'augmenter au maximum la composante de réflexion du faisceau objet. Là reconstitution de 'image est effectuée de la même façon que dans le cas de la figure 2, et la lumière cohérente est dirigée au travers de l'hologramme développé dans la direction ODOOsée de façon à produire une imape réelle 15 à l'emplacement de la transoarence de l'objet initial. Lorsoue cette méthode de reconstitution est employée, les imperfections possibles du oloc de verre sont de peu d'importance car les rayons de i'nologramme suivent le même chemin que celui qu'elles ont initialement suivi en tant oue faisceau otiet, annulant ainsi les aberrations nui peuvent avoir été provoquée? par le verre. 20 Lorsou'on utilise le tunnel de réflexion ou le bloc de verre, il est préférable que la surface ou zone d'entrée des radiations et la surface de l'hologramme aient plusieurs fois aoproximativement îe diamètre de la transparence oojet. Cela permet au faisceau de référence d'entourer complètement l'objet et de produire des franges interférenxielles à partir c'une partie 25 plus importante de la radiation biet. L'alignement du suonorc d'enregistrement et du tunnel ou du bloc de verre peut être facilité en fixant de façon sélective le substrat photographique au tunnel ou au bloc en un petit nomores d'endroits avec un adhésif afin que le substrat et les moyens emnlovés pour modifier la direction des rayons constituent un ensemble solidaire pendant 30 l'exposition, le dévelopoement et la reconstitution de l'image. De plus, étant donné qu'un intervalle de auelques centièmes de millimètre est souhaitable entre le support d'enregistrement et le dispositif de modification de la Direction des rayons, l'émulsion sur le subrast photographique peut être placée d'un côté du substrat ou de l'autre. Lorsqu'elle se trouve 35 en face du bloc de verre, le processus de dévelopnement est évidemment ralenti par suite de la difficulté que présente le recouvrement par le liquide de développement de toutes les parties de l'hologramme exposé. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un ^ mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que lrhomme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention- 71 41953 7 2118897 ! REVENDICATIONS 1.- ADpareil ontique permettant de construire des hologrammes d'un objet, caractérisé en ce qu'il comrend: des moyens Permettant d'enregistrer un rayonnement incident; 5 des moyens permettant de diriger un faisceau dr rayonnement w°rs ledit objet afin de produire des rayons porteurs d'information^ riudit orjjet, à la fois incidents et non incidsnts, sur lesdits mn>/=>rs d'enregistrement; dss mcvsns permettant de diriger un faisceau de rayonnement de référence vers lesdits moyens d'enreeistrement, ce rayonnement étant cohérent 10 avec ledit rayonnement de l'objet afin de former une configuration interfé- rsntielle En coopération avec lesdits rayons porteurs d'information incidents; et des moyens intercalés entre ledit objet et lesdits moyens d'enregistrement afin de rediriger au rr.rins uns partie desdits rayons rorteurs d'informations 15 non incidents vers lesdits moyens d'enreeistrement afin d'interférer avec ledit faisceau de référence. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce eue lesdits moyens permettant de rediriger les rayons sont un élément comportant une surface réfléchissant les rayons porteurs d'informations qui la frappent. 20 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce oue la surface réfléchissante dudit élément entoure complètement lesdits rayons porteurs d'informations et ledit faisceau de référence. 4.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément réfléchissant est constitué par des miroirs plans. 25 5.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce nue ladite surface réfléchisante dudit élément est incurvés afin d'optimiser le rayonnement redirigé vers lesdits moyens d'enregistrement. 6.- Apnareil selon l'une quelconque des revendications 1 st 5 caractérisé en es eu'il comprend également des moyens permettant de diffuser 1g rayonne-30 ment, intercalés entre ledit objet et la source dudit ravonnemsnt afin d3 disperser de façon aléatoire ce dernier avant qu'il ne frappe ledit objet. 7.- Apnareil selon la revendication 1, caractérisé en ce nue lesdits moyens permettant de rediriger les rayons comprennent un support servant à rediriger 71 41953 8 2118897 lesdits rayons porteurs d'informations non incidents vers lesdits moyens d'enregistrement par réfraction. 8.- ApDareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de rediriger les rayons comprennent un élément servant à rediriger 5 lesdits rayons porteurs d'informations non incidents, à la fois par réflexion st Dar réfraction. 9.- Procédé permettant de construire une ou plusieurs images d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: diriger un faisceau d'énergie radiante par l'intermédiaire d'un diffuseur 10 sur un objet afin de produire des rayons porteurs d'informations de ladite énergie radiante, se propageant dans des directions aléatoires; disposer un suDDort d'enregistrement sensible à ladite énerpie radiante dans le chemin d'une partie desdits rayons porteurs d'informations afin qu'il soit frappé par ces derniers; 15 diriger un rayonnement de référence cohérent avec lesdits rayons porteurs d'informations afin qu'il inter-réagisse avec ces derniers sur ledit support d'enregistrement afin de fournir une configuration de franges interférentiel-les dans ledit suDDort; rediriger certains desdits rayons porteurs d'informations afin qu'ils 20 frappent ledit suncort; et éclairer ladite configuration de franees interférentielles à l'aide d'un faisceau dudit rayonnement de référence afin de reconstruire une image dudit objet.