Brevet FR2125395A1 — publié le 19720929

A 2125395 L*invention a pour objet un appareillage pour l'établissement d'un hologramme, et plus particulièrement un appareillage holographique équipé d'un dispositif de mesure des intensités des flux lumineux des faisceaux"objet" et 5 "de référence", permettant en même temps de mesurer l'exposition à donner au matériau photosensible procurant l'hologramme . En holographie, le faisceau objet est en général formé à partir d'une source ponctuelle de haute luminosité, 10 et cohérente telle qu'un faisceau laser, en déterminant l'interférence entre le faisceau objet et le faisceau de référence qui, issus de la même source lumineuse, sont superposés en utilisant un ensemble de miroirs d'où résultent des franges d'interférence qui sont enregistrées sur un matériau photosensible tel qu'une 15 plaque ou une pellicule, en constituant l'hologramme. Pour la reproduction on éclaire l'hologramme avec la même lumière cohérente qu'à l'enregistrement, et bien que l'objet soit enlevé il réapparaît avec son relief intégral. En effet, dans ces conditions l'hologramme diffracte la lumière dans toutes les directions, 20 avec des intensités variables suivant la direction, et la diffraction de la lumière par l'hologramme redonne dans une direction • donnée, le même aspect que celui obtenu j>ar observation directe, l'onde lumineuse de référence étant modifiée par l'hologramme de la même manière qu'elle l'est à l'enregistrement par les 25 ondes du faisceau objet. Si on observe l'hologramme, on obtient alors une image changeant d'aspect suivant la direction d'observation, ce qui reconstitue le relief. Tandis que les moyens habituels d'enregistrement des informations tels que photographies, utilisant une source .de 30 lumière incohérente, ainsi qu'un dispositif de mise au point de l'image conventionnel, n'enregistrent seulement que l'amplitude de l'onde du faisceau objet en ne procurant qu'une information bi-dimensionnelle, il y a un grand avantage à ce qu'il soit possible d'enregistrer et de régénérer une information tri-35 dimensionnelle d'un objet sur un matériau photosensible. De plus, dans l'enregistrement des franges d'interférence il est également avantageux de pouvoir enregistrer plusieurs images en multiplex, par un changement de direction. Dans une telle holographie, l'enregistrement de l'image est obtenu sous forme de franges 40 d'interférence, de sorte que la qualité de l'image régénérée 72 04673 2 2125395 par l'hologramme est déterminée par la nature des franges d'interférence, elle-même largement influencée par certains facteurs tels que: les caractéristiques du matériau photosensible utilisé, le rapport entre les intensités du flux lumineux du 5 faisceau objet projeté sur le matériau photosensible et du faisceau de référence, ainsi que la durée de l'exposition. En désignant par aQ l'amplitude complexe du faisceau objet irradiant le matériau photographique, et ar l'amplitude complexe du faisceau de référence irradiant le matériau photo-10 graphique, on a selon la formule de Fresnel pour la mesure de 1'intensité: 1= a ^ + a ^ + 2a a cos. 2 d ^ A l'intervalle entre deux franges brillantes étant — et les franges brillantes correspondant à d = KÀ» Le premier et le second terme de la relation expriment 15 les intensités des deux faisceaux, et le troisième terme montre la variation de contraste, c'est-à-dire l'intervalle entre les franges de référence. Si la somme du premier et du second terme est constante, la durée de l'exposition est déterminée et le contraste des franges d'interférence est déterminé par le rapport 20 des intensités entre faisceau objet et faisceau de référence ; ce rapport pouvant être expérimentalement de 1/2 à 1/7, mais il peut être modifié sous certaines conditions, de telle sorte qu'il est préférable de prévoir sur l'appareillage holographique un - dispositif permettant de régler le rapport d'intensité de manière 25 adéquate. Comme dispositif de mesure des intensités des faisceaux objet et de référence il est connu de placer des photorécepteurs respectivement sur les trajectoires du faisceau objet et du faisceau de référence, pour mesurer le rapport entre leurs inten-30 sites, en ramenant à l'aide de filtres placés sur lesdites trajectoires, le rapport à sa valeur requise, et en mesurant la durée d'exposition par une réception simultanée des deux faisceaux objet et de référence sur l'un des deux photorécepteurs. Jusqu'ici, dans un tel dispositif le photo.récepteur 35 du faisceau objet était disposé au voisinage de la surface du matériau photosensible, alors quele photorécepteur du faisceau de référence en était éloigné, les deux photorécepteurs étant respectivement insérés sur leur propre trajectoire, et du fait 72 04673 3 2125395 de la présence du photorécepteur du faisceau de référence sûr la trajectoire dudit faisceau de référence, seul le faisceau objet pénétrait dans le photorécepteur dudit faisceau objet. Avec une telle disposition des photorécepteurs, l'intensité 5 du faisceau de référence se trouvait mesurée pour une portion de surface étendue, et se trouvait par conséquent différente de l'intensité régnant à la surface du "matériau photosensible, alors que l'intensité mesurée du faisceau objet pouvait être considérée comme étant celle régnant à la surface du matériau 10 photosensible, de sorte que la comparaison faite entre les intensités mesurées n'indiquait pas le rapport réel d'intensité entre les deux faisceaux objet et de référence. En général, le rapport d'intensité entre faisceau objet et faisceau de référence doit être établi pour la même portion de surface du 15 matériau photosensible, ce qui est impossible avec le dispositif conventionnel. L'invention a pour objet de réaliser un appareillage holographique équipé d'un dispositif de mesure de l'intensité du flux lumineux, constitué de telle manière que la mesure puisse 20 être effectivement équivalente sur les faisceaux, "objet" et "de référence". Les détails de l'invention apTparaitront de la description en référence aux dessins annexés. La fig.l est une vue schématique de l'appareillage 25 conforme à la présente invention. La fig.2A est une vue partielle d'une réalisation du dispositif de mesure de l'intensité lumineuse utilisé dans l'appareil de la fig.l. La fig.2B est une vue partielle d'une autre réalisation 30 du dispositif de mesure de l'intensité lumineuse utilisé dans l'appareil de la fig.l. La fig.3 est un diagramme du circuit de l'appareillage conforme à la présente invention. Les figso4 à 10 sont des vues partielles montrant 35 d'autres réalisations du dispositif de mesure de l'intensité lumineuse conforme à la présente invention. La figure 1, qui montre une représentation schématique d'un appareillage pour l'établissement d'un hologramme Fresnel, comporte un boitier A équipé d'un certain nombre de dispositifs 40 optiques tels que miroirs-réflecteurs, miroirs sphériques,etc.. 72 04673 4 2125395 un faisceau lumineux cohérent L tel qu'un faisceau-laser est transmis et réfléchi par un miroir semi-transparent le faisceau réfléchi étant dirigé vers un miroir M2 sur lequel il se réfléchit pour traverser un élément N de réglage de la quan-5 tité de lumière et pour atteindre un troisième miroir réfléchissant dirigeant le faisceau sur un miroir sphérique C^, le faisceau sortant étant élargi pour se projeter sur la surface du matériau photosensible S, ledit faisceau élargi étant le faisceau de référence L . L'élément N de réglage de la quantité 10 de lumière est constitué d'un filtre en forme de coin ou d'un iris, c'est-à-dire d'une surface comportant un grand nombre de petits trous, et cet élément est mobile perpendiculairement à l'axe du faisceau afin de régler l'intensité du faisceau de référence Lr» D'un autre côté, le rayon laser traversant le 15 miroir semi-transparent est réfléchi par le miroir semi- transparent et dirigé par les miroirs réfléchissants et Mg vers le miroir sphérique C2 qui élargit le faisceau et illumine l'objet 0^ à photographier. Ledit objet est également illuminé par le miroir sphérique réceptionnant le rayon laser 20 t£ ayant traversé le miroir semi-transparent Le faisceau objet Lq est constitué par la lumière réfléchie sur l'objet 0^ et qui est projetée sur la surface du 'matériau photosensible S. Comme on le voit sur le dessin, le faisceau de référence L est 7 r dirigé sur le matériau photosensible S, en formant avec le 25 faisceau objet Lq un angle & . Comme moyen de réglage de l'exposition sur le matériau photosensible S, un obturateur est placé juste devant le miroir semi-transparent et son ouverture et sa fermeture pendant une période d'exposition prédéterminée sont réglées 30 par le dispositif de mesure de l'intensité. Le matériau photosensible S est placé dans une ouverture pratiquée dans le boitier A, ouverture qui est fermée par un écran protecteur B qui peut glisser, ou être articulé sur l'ouverture. Des photorécepteurs et sont montés sur ledit 35 écran protecteur B comme le montre la fig.2A, sur chacun d'eux étant monté un manchon et Hg qui forment entre eux l'angle &. Conformément à la fonction de ces manchons et le faisceau objet Lq ne pénètre seulement que sur le photorécepteur P^, et le faisceau de référence Lr ne pénètre seulement que sur le 40 photorécepteur I>2 et, du fait que les photorécepteurs P^ et 72 04673 5 2125395 sont disposés côte à côte, le faisceau objet et le faisceau de référence irradient le papier photosensible S substantiellement sur la même surface, leurs intensités lumineuses étant mesurées simultanément par les deux photorécepteurs. On utilise comme 5 matériau photoconducteur pour ces photorécepteurs du sulfure de cadmium ou du séléniure de cadmium, on peut également utiliser une cellule photoélectrique au sélénium ou au silicium qui présente une haute sensibilité. Les photorécepteurs peuvent présenter la disposition 10 telle qu'indiquée en fig02B, la mesure étant conduite de la même manière que dans le cas de la fig,,2A. Mais dans ce cas, en disposant les deux photorécepteurs suffisamment en arrière il devient possible de ne projeter le faisceau de référence que sur l'un des photorécepteurs, en projetant le faisceau objet 15 sur l'autre photorécepteur; dans ce cas il est possible de remplacer les manchons et Hg des photorécepteurs par un obturateur S fermant l'ouverture K sur laquelle est monté le matériau photosensible. En holographie, le matériau photosensible est exposé 20 à deux sortes de faisceaux: le faisceau objet et le faisceau de référence, caractérisés en ce qu'ils forment entre eux un certain angle, et c'est un objet de l'invention de rendre possible la mesure de ces flux lumineux séparément. La fig.3 est un diagramme du circuit des connexions 25 du dispositif de mesure des flux lumineux conformément à la présente invention. Les photorécepteurs et P2 sont reliés respectivement aux circuits L ^ et L^ de conversion logarithmique reliés au circuit calculateur Am indiquant le rapport d'intensité» Lorsque le rapport d'intensité entre le faisceau-30 objet et le faisceau de référence n'entre pas dans les limites 1/2 à 1/7, ou dans le cas où l'on n'obtient pas une valeur spécifique, on intervient sur l'élément N de réglage de la quantité de lumière que 1'on'déplace, grâce à quoi l'intensité du faisceau de référence est modifiée jusqu'à ce que soit 35 obtenu un rapport d'intensité acceptable. Le déplacement de l'élément N de réglage de la quantité de lumière peut être obtenu manuellement pour obtenir le changement d'indication du compteur G, mais ce mouvement peut également être réglé automatiquement en utilisant un circuit d'équilibrage automatique 40 approprié. L'exposition est déterminée par la somme des 72 04673 6 2125395 résultats enregistrés par les phctorécepteurs et p£ et calculés par le circuit-calculateur A , ou mémorisée à l'aide d'un circuit m ' de mémoire approprié qui règle l'ouverture et la fermeture de l'obturateur S^. Du fait que la mesure du rapport d'intensité 5 et la mesure de l'exposition sont exprimées par le rapport et la somme des intensités lumineuses du faisceau objet LQ et du faisceau de référence L^, il devient possible de les mesurer simultanémento XI convient de noter que pendant la mesure de l'intensité lumineuse, le matériau photosensible S doit être 10 éloigné des trajectoires lumineuses, ou protégé par un écran protecteur. Après que le rapport d'intensité entre faisceau objet et faisceau de référence et que l'exposition ont été déterminés, du fait que le dispositif comportant les photorécepteurs P^ et 15 P2 est monté à glissement ou à pivotement face au matériau photosensible S, il est éloigné de la trajectoire lumineuse et l'exposition du matériau photosensible S est obtenue en actionnant l'obturateur S. . h La fig.4 montre un autre exemple du dispositif de 20 mesure de l'intensité lumineuse comportant un photorécepteur P^ pourvu d'un manchon. Ce dispositif est disposé directement face au matériau photosensible, mais le manchon est caractérisé en ce qu'il est constitué de deux éléments plans et susceptibles de pivoter de telle sorte que l'élément récepteur P^ 25 reçoive dans l'une des positions des plaques pivotantes et le faisceau objet Lq, et dans l'autre position le faisceau de référence Lr, les deux intensités lumineuses pouvant être ainsi mesurées successivemento En passant ces valeurs par un circuit semblable à celui de la fig.3, les rapports d'intensité et 30 l'exposition peuvent être mesurés. La fig.5 montre un autre exemple de dispositif de mesure du flux lumineux dans lequel deux photorécepteurs P^ et Pj- sont disposés directement face au matériau photosensible, une lentille convergente étant disposée face à ces photo-35 récepteurs. La fig»6 montre encore une autre réalisation du dispositif de mesure du flux lumineux comportant un prisme Reconstituant un élément de sélection de la lumière incidente, les photorécepteurs Pg et P^ étant placés: l'un au contact de 40 la face du dièdre droit, et l'autre au voisinage de la face 72 04673 7 2125395 hypoténuse du prisme. La fonction de ce dispositif de mesure du flux lumineux est entièrement la même que celle dans la réalisation présentée sur la fig.2. Toutefois, dans ce cas le faisceau objet LQ se réfléchit totalement sur la face hypo-5 ténuse du prisme Hg en se projetant sur le photorécepteur Pg, tandis que le faisceau de référence L^ qui forme un angle 9 avec le faisceau objet LQ traverse substantiellement le prisme pour pénétrer dans le photorécepteur P^, de sorte que le faisceau objet LQ est mesuré par le photorécepteur Pg, et le 10 faisceau L^. mesuré sélectivement par le photorécepteur P^. La fig»7 montre un autre exemple du dispositif de mesure du flux lumineux conforme à l'invention, dans lequel il est utilisé l'angle Brewster d'un diélectrique comme moyen de sélection de la lumière incidente, c'est-à-dire qu'un 15 diélectrique ayant un indice de réfraction approprié est disposé de manière que l'angle d'incidence du faisceau objet soit égal à l'angle Brewster, et que sur la trajectoire du faisceau réfléchi soit disposé un photorécepteur Pg comportant un filtre polaroïde Hg qui est conjugué avec la surface du 20 matériau photosensible. Lorsque le faisceau objet LQ est une lumière naturelle, la surface du diélectrique ne réfléchit seulement que la composante polarisée, *de sorte que le faisceau objet Lq projeté sur le photorécepteur Pg peut être sélectionné en réglant la rotation du filtre polaroïde Hg. Du fait que le 25 faisceau de référence Lr n'est pas polarisé il est possible d'obtenir, en accord avec la rotation du filtre polaroïde Hg, deux états dans lesquels: l'un correspond à l'entrée simultanée du faisceau-objet Lq et du faisceau de référence L^ dans le photorécepteur Pg, et l'autre ne correspond qu'à l'entrée du 30 faisceau de référence Lr dans le photorécepteur Pg. Par la différence de ces valeurs, l'intensité du faisceau objet Lq est obtenue de sorte que les mesures du rapport des intensités et de l'exposition ont pu être effectuées. La fig.8 montre encore une autre réalisation du 35 dispositif de mesure du flux lumineux, conforme à la présente invention, et dans ce cas un filtre polaroïde H^ est inséré sur la trajectoire du faisceau de référence L^., et un photorécepteur Pg comportant un filtre polaroïde similaire H^Q est disposé immédiatement face à la surface du matériau photosensible. 40 En raison de la combinaison des deux filtres polaroïdes, il est 72 04673 8 2125395 obtenu deux états sur le photorécepteur Pg: l'un correspondant à la réception du faisceau objet Lq seul, et l'autre à la réception simultanée des deux faisceaux. Ainsi, les mesures du rapport des intensités, ainsi que de l'exposition, peuvent être 5 conduites entièrement de la même manière que dans la réalisation de la fig.7. Il est naturellement nécessaire d'utiliser pour les réalisations des figs07 et 8 une source de lumière ne comportant pas de lumière polarisée. Les figs.9 et 10 présentent d'autres réalisations 10 du dispositif de mesure du flux lumineux conforme à la présente invention, dans lesquelles un miroir semi-transparent ou H12 es^ disposé comme moyen de sélection de la lumière incidente, sur les trajectoires du faisceau objet Lq et du faisceau de référence Lr, immédiatement face au matériau photosensible S. 15 Sur la figc9 les photorécepteurs P^q et P^^ sont disposés dans une position conjuguée à la surface du matériau photosensible, tandis que sur la figo10 il est utilisé comme miroir semi-transparent une plaque de verre à faces planes, parallèles, transparentes, ordinaire, et seule la lumière réfléchie du 20 faisceau de référence L^, est mesurée par le photorécepteur P12» le faisceau-objet Lq qui pénètre perpendiculairement à la plaque de verre est mesuré par le photorécepteur P^^ comporte un manchon au voisinage de la surface du matériau photosensible. Dans la réalisation présentée en fig„9 les photorécepteurs P^q 25 et P^ peuvent être placés à une position indépendante de la surface du matériau photosensible. Le miroir semi-transparent H11 Peut être orientable comme un miroir réfléchissant sur le boitier À. De plus, les photorécepteurs P^q et P^ sont pourvus de manchons tels qu'indiqués en fig.2. 30 Comme il vient d'être décrit, le dispositif de mesure du flux lumineux est constitué de telle manière que la lumière de la source soit divisée, et qu'une partie en soit projetée sur un objet à photographier pour constituer le faisceau objet, l'autre partie étant projetée directement sur le matériau pho-35 tosensible pour constituer le faisceau de référence, les deux parties étant combinées'pour déterminer des franges d'interférence; des photorécepteurs sont disposés de manière à mesurer le rapport d'intensités entre le faisceau objet et le faisceau de référence, et pour mesurer l'exposition, un élément de 40 sélection étant disposé sur la lumière incidente pour déterminer 72 04673 9 2125395 sélectivement la projection du faisceau objet ou du faisceau de référence sur lesdits photorécepteurs. Ainsi les photorécepteurs peuvent mesurer des faisceaux objet et ces faisceaux de référence équivalant à ceux qui irradient substantiellement la même portion de surface du matériau photosensible. De plus, en disposant l'élément de sélection de la lumière incidente sur une trajectoire sur laquelle se trouvent simultanément le faisceau objet et le faisceau de référence, il devient possible de mesurer simultanément et respectivement le faisceau objet et le faisceau de référence, la mesure du rapport d'intensité entre les deux faisceaux et la mesure de l'exposition pouvant être effectuées en même temps, ce qui permet une simplification de l'opération de mesure, et son automation. 72 04673 10 2125395 REVENDICATIONS lo -Appareillage holographique caractérisé en ce qu'il comprend: une source de lumière cohérente; des moyens optiques de division du faisceau issu de la source, en projetant l'une des parties sur l'objet à photographierpour constituer 5 le faisceau objet, et l'autre partie directement sur le matériau photosensible pour constituer le faisceau de référence; un matériau photosensible pour enregistrer les franges d'interférence résultant de la superposition du faisceau objet et du faisceau de référence; des photorécepteurs pour la mesure du 10 rapport des intensités des flux lumineux des faisceaux objet et de référence et pour la mesure de l'exposition; un élément de sélection de la lumière incidente disposé sur la trajectoire commune aux deux faisceaux: objet et de référence, ledit élément de sélection de la lumière incidente permettant de projeter 15 sélectivement sur lesdits photorécepteurs ledit faisceau objet ou ledit faisceau de référenceo 2. Appareillage holographique selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de sélection de la lumière incidente et lesdits photorécepteurs sont disposés sur la surface dudit 20 matériau photosensible ou dans une position conjuguée avec celui-ci. 3. Appareillage holographique selon la revendication 1 dans lequel est prévu , parmi lesdits moyens optiques, un élément de réglage de la quantité de lumière pour ajuster le rapport 25 d'intensité entre les flux lumineux dudit faisceau objet et dudit faisceau de référence. 4. Appareillage holographique selon la revendication 2 dans lequel ledit élément de sélection de la lumière incidente et lesdits photorécepteurs sont de position réglable par rapport 30 audit matériau photosensible. 5. Appareillage holographique selon la revendication 1 dans lequel ledit élément de sélection de la lumière incidente comporte des moyens mécaniques pour projeter ledit faisceau objet ou ledit faisceau de référence sélectivement sur lesdits 35 photorécepteurs. 6. Appareillage holographique selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de sélection de la lumière incidente comporte des moyens optiques pour la projection dudit faisceau objet ou dudit faisceau de référence.