Brevet FR2248524A1 — publié le 19750516

L'invention a pour objet un dispositif de support d'hologrammes et, notamment, un tel dispositif propre à être utilisé en tant qu'élément d'une mémoire optique d'une machine de traitement de l'information. On a déjà proposé, dans des mémoires du type holographique pour machine de traitement de l1information, de disposer les informations, quelquefois appelées "pages holographiques" sur un support plan en un matériau photosensible ou les hologrammes sont répartis suivant une disposition matricielle. Lors de la lecture d'une telle mémoire, - l'aide d'un faisceau de lumière cohérente de même inclinaison par rapport au plan du support que le faisceau de lumière cohérente de référence utilisé pour l'inscription de l'hologramme-, les phénomènes de diffraction conduisent à des images qui, dans le plan de lecture, ne sont pas circulaires mais elliptiques.Il en résulte une perte de résolution étant donné que l'on ne peut tirer parti des informations contenues dans les portions se recouvrant de deux images elliptiques en parties superposées. Si l'on désigne par e l'angle de la normale à l'hologramme avec l'axe du faisceau de diffraction issu de ce dernier lors de la lecture dudit hologramme, on montre que la longueur du grand axe de l'image de l'hologramme, ou bit d'information elliptique, varie comme l'inverse du cube de cosinus e , tandis que le nombre de points ou d'images elliptiques qui peuvent être inscrits sans que lesdites images ne se recouvrent dans une surface donnée, par exemple celle de la matrice de photo-détecteurs de lecture, est proportionnel à la puissance 6 de cosinus . Pour des angles 5 dont la valeur est supérieure à 300, le nombre d'images que l'on peut faire appa raite sur la matrice de photo-détecteurs, sans que lesdites images se recouvrent les unes les autres pour pouvoir être lues sans perte dtinformation, est nettement inférieur à celui correspondant à un angle e de valeur nulle. C'est un but de l'invention de fournir un dispositif de support d'hologrammes qui pallie les inconvénients mentionnés ci-dessus des dispositifs connus et qui, notamment, permette d'obtenir une resolution constante dans l'image quel que soit l'angle de diffraction de la page holographique lue d'un support. Selon l'invention, le dispositif de support d'hologrammes est constitué par une pluralité de facettes planes adjacentes, dont chacune correspond à une multiplicité d'hologrammes et disposées suivant un alignement incurvé. Selon une autre caractéristique de l'invention, les centres des facettes sont sur une courbe pour laquelle la quantité a cos #.cos # est invariante quel que soit #, p a désignant le diamètre d'un hologramme de centre 0' p et e désignant les coordonnées polaires du centre de l'holo gramme dans un système d'origine 0 ; et ç désignant l'angle de la normale au plan de l'hologramme et de la droite 00'. Lorsque tous les hologrammes du support ont un même diamètre et que l'angle ç est nul, les centres des facettes sont sur un grand cercle d'une sphère, les perpendiculaires aux centres de ces facettes étant convergentes en un même point appartenant à la surface de ladite sphère et audit grand cercle. Dans une telle réalisation et suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de support d'hologrammes est à symétrie de révolution autour d'un axe et, lorsque le dispositif est utilisé en tant que mémoire optique d'une machine de traitement de l'information, ledit axe est confondu avec celui qui est normal au plan image et qui passe par le centre dudit plan qui est alors le point de la sphère sus-mentionné. Avec une telle réalisation, tous les éléments constitutifs du support d'hologrammes sont alors vus sous un angle droit à partir du centre du plan image ou plan de lecture. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les centres des facettes sont équidistants d'un même point et, l'angles étant choisi égal à zéro, le diamètre de chacun des hologrammes d'une facette est proportionnel à 1 g, 4 désignant alors l'angle cos # polaire du centre de ladite facette. Dans une telle réalisation, la projection orthogonale de chaque hologramme d'une facette est d'étendue constante sur un plan parallèle au plan image lorsque le point dont sont équidistants les centres des facettes est le centre dudit plan et que l'axe de référence du système de coordonnées polaires est perpendiculaire à ce plan. Le dispositif d'éclairement des hologrammes portés par les facettes peut alors être simplifié. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est un schéma; la figure 2 est une vue schématique, en coupe transversale, d'un dispositif selon l'invention; la figure 3 est une vue en élévation du dispositif; la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 2 mais pour une autre forme de réalisation; la figure 5 est une vue schématique d'une installation de lecture d'un dispositif selon l'invention utilisé en tant que mémoire de machine de traitement de l'information. On se réfère d'abord à la figure I qui illustre le calcul du nombre d'images holographiques qui, compte tenu des phénomènes de diffraction, peuvent être inscrites dans une surface donnée sans recouvrement partiel entre elles desdites images Si lton désigne par AB un hologramme de diamètre a, et de centre O' par xOy le plan image de centre o ; par N la normale au plan de l'hologramme et parce l'angle de ladite normale et de la droite 00' par p et e les coordonnées polaires du centre O' de I'hologramme dans un système d'origine o et d'axe de référence perpendiculaire au plan xOy ; et par X la longueur d'onde du faisceau de lumière cohérente utilisée dans le système holographique, alors la dimension du grand axe de l'image elliptique formée dans le plan xOy en correspondance de l'hologramme AS est sensiblement égale à : L = 2## . 1 a cos#.cos# si p est nettement plus grand que a. Le nombre d'images qui peuvent être inscrites dans le plan image d'aire S2, sans qu'il y ait recouvrement des images de diffraction elliptiques,vaut alors Dans les dispositifs connus de support d'une multiplicité dlhoo rammes, qeux-ci sont répartis sur un support plan et la formule (I) montre que, pour des angles de diffraction e importants, par exemple supérieurs à 300, le nombre d'images pouvant être inscrites dans une surface d'aire donnée décroit rapidement en fonction de l'angle 4. Pour pallier cet inconvénient, l'invention prévoit, contrairement aux réalisations des dispositifs connus, de choisir les dimensions des hologrammes ou "pages holographiques" et/ou de disposer lesdites pages non pas sur un support plan mais sur un support de forme telle que le nombre N, comme défini ci-dessus, soit indépendant de l'angle de diffraction l'angle #, c'est-à-dire de manière telle que la quantité p cosç .cos e (II) p conserve la même valeur quelles que soient les valeurs prises par l'angle 8. Dans une première forme de réalisation qui fait application de pages holographiques de mêmes dimensions, le support desdites pages holographiques est tel que sa section par un plan contenant l'axe de référence soit une courbe représentative de l'équation #2 = #2.cos2#.cos2# (III) dans laquelle A est la valeur du rayon polaire p qui correspond a la page holographique centrale pour laquelle '#=CP=0. Si l'on s'impose comme condition que l'hologramme AS soit normal au rayon polaire 00', c'est-a-dire que On a montré, sur la figure 2, la coupe d'une première forme de réalisation d'un dispositif sélon l'invention, 10, qui conduit à une résolution constante dans le plan image I, de centre 0, quel que soit l'angle de diffraction e des pages holographiques dudit support 10. Celui-ci -est constitué par une pluralité d'éléments plans adjacents, ou facettes 111, 112, 113r etc. en un matériau photosensible, contenant chacun une multiplicité de pages holographiques 12.Le centre 131, 132, 133, etc. de chacune des facettes 11 est disposé sur le grand cercle d'une sphère dont la section par le plan de figure est ledit grand cercle 14, montré en traits mixtes, de diamètre A et qui passe par le centre o du plan image I, l'orientation de chaque facette 11 étant telle que son centre 13 est vu du centre O du plan image I sous un angle droit. Les bords d'extrémité 15, 16 de deux facettes 11 contigües sont réunis par des parties 171r 172 173, ...etc.,non opératoires, qui assurent la cohésion mécanique du dispositif et qui, avantageusement, convergent vers le centre O du plan image I. Dans la forme de réalisation représentée, figures 2 et 3, le dispositif est à symétrie de révolution autour du diamètre du cercle 14 qui passe par le centre O du plan image et il comprend ainsi des facettes 11'2, 11'3 ... etc. dont les bords sont reliés entre eux par des parties non opératoires 17'1, 17'2 ... etc. qui convergent vers le centre O du plan image I. Le nombre de facettes Il, ll' est choisi en fonction de l'angle de diffraction limite qui peut être, par exemple, de l'ordre de #= #. 4 Dans une réalisation du dispositif, chacune des facettes Il, 11 en matériau photo-sensible et de dimensions d'environ 5x5 cm était centrée sur le grand cercle d'une sphère d'un diamètre Ade 20 cm, le nombre de pages holographiques de chaque facette étant de l'ordre de 32x32. Un tel dispositif conduit à de bons résultats, notamment en ce qui concerne le contraste de n'importe laquelle des images formées dans le plan I, bien que le centre de chaque page holographique ne satisfasse pas la condition (III) ci-dessus de manière exacte, mais seulement de façon approximative, l'angle de diffraction e des pages d'une même facette 11 ne variant que faiblement. Bien entendu, les indications numériques données ci-dessus n'ont aucun caractère limitatif, le diamètre de la sphère sur laquelle sont centrées les facettes il pouvant être compris entre 10 et 30 cm, le nombre de pages holographiques d'une facette ainsi que les dimensions de cette dernière pouvant également être différents des valeurs indiquées ci-dessus. Dans une autre forme de réalisation, figure 4, qui fait application de pages holographiques de dimensions différentes, on prévoit, d'une part, que l'angle ç soit nul et, d'autre part, que chacune desdites pages soit à même distance du centre O du plan image. La quantité définie en (Il) ci-dessus est alors indépendante de l'angle e si le diamètre de chacune des pages holographiques est proportionnel à 1. Le dispositif de cette forme de réalisation est alors constitué par une pluralité de facettes 300, 301, 302' ... etc. adjacentes par leurs bords perpendiculaires au plan du dessin, contenant chacune une multiplicité de pages holographiques et dont les centres 310, 311, 312, etc. sont disnosés sur un cercle 32 dont le centre est le point O du plan image I. Dans chacune des facettes, les pages holographiques ont un diamètre égal ou sensiblement égal à a/cos#i, formuledans a désigne le diamètre des pages holographlques de la facette 300 qui est parallèle au plan image I et 8. l'angle polaire du centre 31 de la facette correspondante. C'est ainsi que pour un angle polaire 61 du centre 311 de la facette 301, les pages holographiques a de ladite facette ont un diamètre sensiblement égal à ose t les cos 41 1 pages holographiques de la facette 312 ayant un diamètre sensiblement égal à cOsa , etc. cos Comme dans la réalisation précédente, le nombre des facettes 30 est choisi en fonction de l'angle de diffraction limite qui peut être, par exemple, de l'ordre de T et, de façon avantageuse, le dispositif est à symétrie de révolution autour du diamètre du cercle 32 qui passe par le centre O du plan image et par le centre 310 de la facette 300 parallèle audit plan image, les facettes symétriques des facettes 301, 302 étant montrées en 30'1, 30'21 etc. Comme dans la forme de réalisation précédente, également, le contraste de n'importe laquelle des images formées dans le plan image I est satisfaisant, bien que le diamètre de chacune des pages holographiques ne satisfasse pas de manière exacte à la condition énoncée ci-dessus, l'angle de diffraction e des pages d'une même facette 30 ou 30' ne variant que faiblement. En outre, dans un dispositif selon cette forme de réalisation, la projection orthogonale de chacune des pages holographiques sur un plan 33 parallèle au plan image I a une étendue constante, égale à a, sur ledit plan. Lorsqu'un dispositif selon l'invention est destiné à constituer l'un des éléments d'une mémoire optique morte d'une machine de traitement de l'information, il est disposé, comme montré sur la figure 5, entre un dispositif focalisateur 20 et une matrice de photo-détecteurs 21 qui constitue le plan de lecture de la mémoire et qui est inclinée sur l'axe du dispositif focalisateur pour, de manière en soi connue, éliminer la composante continue lors de la lecture d'une page holographique AS du support 10 par le faisceau de lecture de lumière cohérente F issu du dispositif focalisateur 20. De manière en soi connue, également, le faisceau F est engendré par un générateur laser 22 suivi, à l'amont du dispositif focalisateur 20, par un déflecteur en X et Y, 23,commandant la lecture d'une page AS ou d'une page A'B', -comme montré, respectivement, en traits mixtes et en traits pointilles-, à partir des instructions qu'il reçoit sur son entrée 24. Avec un dispositif selon l'invention, dans son application à une mémoire morte d'informations binaires, le taux de modulation sur la matrice de lecture reste le même quelle que soit la page holographique lue, au centre ou à la périphérie du dispositif de mémoire. Lorsque le dispositif mis en oeuvre est comme montré sur la figure 4, le fait que les projections orthogonales des pages holographiques sur un plan parallèle au plan image soient de même étendue permet, en outre, de simplifier le dispositif d'éclairement des hologrammes portés par le dispositif. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de support d'hologrammes, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de facettes planes adjacentes, dont chacune correspond à une multiplicité d'hologrammes et disposées suivant un alignement incurvé. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les centres des facettes sont sur une courbe pour laquelle la quantité a cos e est invariante quel que soit l'anglet, p a désignant le diamètre d'un hologramme de centre o'; p et 9 désignant les coordonnées polaires du centre o' de l'hologramme dans un système d'origine O; et ç désignant l'angle de la normale au plan de l'hologramme et de la droite oxo'. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que tous les hologrammes ont sensiblement le même diamètre et en ce que les centres des facettes sont sur un grand cercle d'une sphère, les perpendiculaires aux centres de ces facettes étant convergentes en un même point appartenant à la surface de ladite sphère et audit grand cercle. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les centres des facettes sont équidistants d'un même point, en ce que l'angle ç est nul et en ce que le diamètre- de chacun des hologrammes d'une facette est proportionnel a cls e 4 désignant l'angle polaire du centre de ladite facette. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est à symétrie de révolution autour d'un axe passant par ledit point. 6.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les facettes planes qui portent les hologrammes sont réunies entre elles par des parties non opératoires, avantageusement disposées de manière à être convergentes vers ledit point. 7.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les facettes ont des dimensions de l'ordre de 5x5 cm, chaque facette portant de l'ordre de 32x32 pages holographiques et étant centrée sur le grand cercle d'une sphère d'un diamètre compris entre 10 et 30 cm. 8.- Mémoire optique de machine de traitement de l'information, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9.- Mémoire selon la revendication 8, comprenant une matrice de photo-détecteurs de lecture, caractérisée en ce que le centre de ladite matrice est confondu avec ledit point de la sphère ou est confondu avec le point dont sont équidistants les centres des facettes.