Brevet FR2354586A1 — publié le 19780106

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'hologrammes synthétiques ainsi qu'un appareil destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. Un hologramme synthétique désigne, dans le présent mémoire, un hologramme préparé sans création d'interférences physiques entre un front d'onde objet et un front d'onde de référence. Ainsi, dans le présent mémoire, cette expression "hologramme synthétique" s'applique à tout élément optique portant un dessin holographique d'interférences réalisé à partir d'une description numérique d'un front d'onde et qui a été utilisé pour la restitution physique de ce front d'onde. Le terme "optique" s'applique à toutes les ondes électromagnétiques, même celles qui se trouvent en dehors de la plage visible. Le terme "adressage' désigne la mise en position à l1empla- cement convenable dans le plan ou dans l'espace. On sait que la production d'un hologramme synthétique comprend en partie un processus laborieux à base mathématique et en partie un processus peu commode d'exposition du support du dessin d'interférences qui doit former l'hologramme. L'exposition contribue à rendre très couteux les hologrammes synthétiques. En outre, le processus d'exposition est difficilement réalisable de façon satisfaisante à l'aide des appareillages couramment utilisés. L'utilisation du microscope électronique à balayage pour l'exposition conduit certainement à la formation d'hologramme satisfaisants, contrairement à l'utilisation des tubes à rayons cathodiques par exemple. Le microscope électronique ne peut pas cependant rendre moins genante et moins couteuse la réalisation des hologrammes que d'autres dispositifs couramment utili-sés. On a consacré un travail important, pendant longtemps, à la simplification de la réalisation des hologrammes synthétiques. Ce travail s'est concentré essen tiellement sur la simplification du processus à base mathématique bien que celui-ci ne pose plus de problème de capacité. Le balayage de faisceaux électroniques, de faisceaux lasers et analogues a été considéré comme indispensable jusqu'à présent au cours de l'exposition. L'invention concerne la simplification de la réali sation d'hologrammes synthétiques par simplification de l'exposition. Cette simplification est obtenue selon l'invention par création du dessin holographique d'interférences de l'hologramme à l'aide de champs électriques adressés,établis localement entre des conducteurs électriques adressables, ces champs étant proches d'un support du dessin d'interférences, les intensités des champs étant élevées au-delà d'une valeur de seuil afin que les propriétés de la matière du support du dessin d'interférences subissent des changements qui représentent le dessin d'interférences. Les propriétés de la matière citée peuvent être d'un type physique, par exemple un changement du sens de polarisation, géométrique, par exemple un changement de topographie, ou chimique, par exemple un noircissement d'un film, apparaissant après développement. Les intensités des champs sont avantageusement établies dans le support lui-même. Les conducteurs peuvent être adressés suivant le principe bien connu pour les matrices de diodes et les tores magnétiques par exemple. Ce principe d'adressage a déjà été décrit pour la modulation de la phase de la lu mière lors de la production de dessins d'interférences physiques, mais on ne l'a pas utilisé pour la création de dessins d'interférences. Le procédé permet une simplification considérable de la réalisation des hologrammes synthétiques et présente en outre l'avantage de permettre une réalisation continue. Les programmes des calculateurs ou les données mémorisées pour l'adressage et la création des points des hologrammes sont les mêmes que ceux qui sont utilisés dans les appareils classiques d'exposition. Les hologrammes déjà utilisés provoquent une modulation de phase ou d'amplitude de l'onde restituée, formant simultanément une image conjuguée qui est en partie gênante. Le procédé selon l'invention permet la formation de dessins d'interférences dans un support provoquant simultanément une modulation de phase et d'amplitude à la fois, les deux modulations étant indépendantes l'une de l'autre, et l'opération permet la suppression de la restitution conjuguée. On peut obtenir cette caractéristique par réglage des intensités des champs adressés dans un support de dessin d'interférences comprenant deux corps, avec création de points de l'hologramme dans chacun des corps. En outre, cette opération résout le problème général de la création des points des hologrammes dans un support tridimensionnel du dessin d'interférences car le support peut évidemment comprendre plus de deux corps qui peuvent être de même type ou de types différents.Ainsi, on peut obtenir au moins des hologrammes synthétiques en volume La restitution des objets synthétiques peut ans être réalisée avec une onde à plusieurs fréquences, par exemple à la lumière du jour. Une conséquence pratique est l'observation colorée des objets. En outre, plusieurs objets synthétiques indépendants peuvent être restitués avec un même hologramme. Le dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se caractérise par un support de dessin d'interférences placé près d'au moins deuxgroupes opposés de conducteurs électriques distants et adressables, les distances mutuelles dans chaque groupe étant déterminées par la longueur d'onde utilisée, les conducteurs, lorsqu'ils sont adressés par connexion à une source de tension, établissant des champs électriques locaux, entre les groupes, changeant les propriétés de la matière du support localement lorsque l'intensité d'un champ local atteint une valeur de seuil. Ainsi, l'appareillage couteux et connu d'exposition peut être éliminé de façon surprenante et remplacé par un ensemble simple de conducteurs électriques. Le support du dessin d'interférences peut comprendre un certain nombre de matières différentes pourvu que les pro priétés physiques et/ou géométriques et/ou chimiques de la matière choisie soient modifiées localement lorsqu'une dif férence de tensions provoque l'élévation de l'intensité d'un champ électrique local au-delà d'une valeur de seuil qui assure un changement des propriétés. Parmi les matières, on peut aussi citer celles dont les propriétés peuvent être modifiées comme indiqué et qui peuvent revenir ensuite par inversion des champs. Dans une variante, les champs peuvent prendre d'autres valeurs, lorsque les matières utilisées ont plusieurs valeurs de seuil, si bien que d'autres points d'hologramme pewent être créés.Toute matière de support peut être utilisée avec les différents modes de réalisation de groupes de conducteurs, pourvu que les champs électriques adressés puissent être établis localement entre les groupes. D'autres caractéristique#s et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe illustrant llétablisse- ment des champs électriques dans un support de dessins d'in terférences - la figure 2 est une perspective représentant une variante de l'exemple de la figure 1 - les figures 3a et 3b sont une perspective et une coupe respectivement d'un dispositif permettant la création de points d'hologramme dans un support de dessin d'interférences comprenant un corps - la figure 4 est une perspective illustrant la création de points d'hologramme par un effet secondaire des champs électriques - la figure 5 représenté un exemple d'hologramme formé par modulation de la charge et de l'amplitude entre autres choses ; et - la figure 6 représente un exemple d'hologramme en volume. L'exemple de la figure 1 représente un arrangement de deux groupes de conducteurs électriques 11 et 12 montés de façon fixe et dirigés les uns vers les autres de part et d'autre d'un support M1 d'un dessin d'interférences, représente en coupe dans le sens de l'epaianur. Les conducteurs 11 reçoivent une tension -V et des conducteurs choisies 12 re çoivent une tension +V comme indiqué. L'adressage des conducteurs 11 et 12 comprend une connexion choisie ou programmée à une source de tension des conducteurs 12 afin que des différences 2V de tensions s'établissent en des points locaux dans toute la surface du support, étant bien entendu que l'arrangement des conducteurs est sous forme de deux groupes de pointes tournées les unes vers les autres de part et d'autre du support M1.La différence de tensions 2V provoque l'établissement de champs électriques adressés localement dans le support M1, avec une ilteisité qui dépasse une valeur de seuil pour laquelle la matière du support subit un changement local, la différence V de tensions à ces emplacements maintenant la matière sans changement. Pour un nombre suffisant de conducteurs 11 et 12 suffisamment minces, il se forme un dessin de points d'hologramme correspondant au dessin calculé d'interférence formé par un procédé programmé analogue à celui qui est utilisé par exemple par balayage d'un faisceau d'électrons. Ainsi, on peut réaliser des hologrammes fonctionnant par réflexion et par transmission avec les conducteurs électriques. En général, comme indiqué précédemment, les matières qui peuvent être utilisées comme supports des dessins d'interférences selon l'invention doivent présenter un changement local de propriétés physiques et/ou géométriques et/ou chimiques lorsqu'un champ électrique local créé dans la matière atteint une valeur de seuil. Des exemples de matières qui conviennent à cet effet sont les suivants A. Les diélectriques tels que le quartz dans lesquels le champ électrique provoque un claquage électrique lorsque la valeur de seuil est atteinte B. Des semi-conducteurs, par exemple le silicium ainsi que des semi-conducteurs amorphes, dans lesquels un courant électrique circule lorsque la valeur de seuil est atteinte. C. Les matières dans lesquelles le sang de polarisation optique change lorsque la valeur de seuil est atteinte, ou dans lequel des molécules sont polarisées, c' est-à-dire les électrets, par exemple la cire de carnauba. D. Les matières dans lesquelles le coefficient de transmission ou de réflexion varie lorsque la valeur de seuil est atteinte, par exemple un film photographique. E. Les matières qui changent de couleurs lorsque la valeur de seuil est atteinte, notamment les cristaux liquides. Comme indiqué précédemment, tous les changements doivent avoir lieu localement. La précision des positions locales dépend de la longueur d'onde de restitution car la précision diffère évidemment avec la lumière utilisée pour la restitution, par exemple la lumière visible, infrarouge, etc. Dans un certain nombre d'applications, les changements sont de caractère permanent après suppression des champs, mais les changements peuvent aussi être supprimés dans certaines matières. Dans les matières précitées du type C, les changements peuvent être inversés par exemple par rotation de la polarisation de 1800 avec inversion du sens du champ. Dans tous les cas précédents A à E, il existe des matières qui peuvent être utilisées sans autre développement des points de l'hologramme ou qui doivent ensuite être traitées physiquement et/ou chimiquement, de manière connue, en vue d'un développement, d'une cuisson, d'un fixage ou analogue du support. Ce traitement ultérieur peut aussi comprendre le retrait des conducteurs électriques, le déport d'un revêtement réfléchissant dans le cas d'hologrammes fonctionnant par réflexion, etc. En outre, certaines matières peuvent être disposées entre les conducteurs électriques, afin qu'elles provoquent des changements des propriétés du support du dessin d'interférences par des effets secondaires. Les matières électroluminescentes, les matières à photodiodes, etc sont des exemples de telles matières. La figure 2 représente deux groupes de conducteurs électriques longitudinaux et distants 21 et 22 disposés transversalement les uns par rapport aux autres, chaque conducteur étant déformé afin qu'il comporte des saillies 21a, 22a dirigées les unes vers les autres par paire et correspondant aux conducteurs opposés 11 et 12 sur la figure 1. Un disque M2 de silicium dopé formant le support du dessin d'interférences, est placé entre les groupes de conducteurs qui sont parallèles dans chaque groupe et sont inclinés à 900 les uns par rapport aux autres. L'adressage est réalisé par transmission à des conducteurs choisis des tensions +V et -V.Lorsque la différence de potentiels entre les saillies placées en regard est égale à 2V, selon le programme, il s'établit dans le support M2 des champs dont l'intensité dépasse une valeur de seuil si bien qu'un courant circule dans le courant M2 de manière réglée, la matière du support fondant localement et formant des orifices. Le reste de la matière reste inchangé. Un traitement ultérieur n'est pas nécessaire. Cette disposition des conducteurs permet l'adressage de 2n conducteurs 2 pour la création de n points d'hologramme, alors que, dans l'arrangement de la figure 1, le nombre de conducteurs adressés doit être égal au nombre de points de l'hologramme. L'élément formant le support du dessin d'interférences et les conducteurs électriques sont représentés sous forme exagérée, avec en outre des parties arrachées à deux des quatre bords. La figure 3a représente un mode de réalisation avantageux destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif comprend un élément holographique ayant un groupe de conducteurs électriques 31 distants et disposés longitudinalement dans un premier plan, avec un groupe correspondant' et opposé de conducteurs 32 dans un autre plan. Les conducteurs sont disposés mutuellement afin que les conducteurs 31 recoupent les conducteurs 32 sans qu'ils se recoupent à l'intérieur de chaque groupe, les conducteurs 32 se trouvant dans la direction x et les conducteurs 31 dans la direction y par rapport à un système de coordonnées cartésiennes, de type connu. En outre, l'élément comprend un support M3 de dessin d'interférences placé entre les groupes de conducteurs. La figure 3 représente cet élément en coupe suivant la ligne A-A. L'élément est aussi représenté sous forme très exagérée. On n'a indiqué qu'un petit nombre de conducteurs électriques. En pratique, l'élément peut comprendre 1000 conducteurs 31 et plus sur un substrat de verre (non représenté) sur lequel est évaporé un film à base d'oxyde de silicium, formant le support M3 du dessin d'interférences. 1000 conducteurs 32 ou plus sont alors appliqués sur le film, transversalement aux conducteurs 31. Les conducteurs d'or et d'aluminium se révèlent satisfaisants. La distance séparant les conducteurs dans chaque groupe-peut être de 0,5 micron et l'arrangement des conducteurs qui se recoupent a une surface de 1 mm2. L'élément a une épaisseur d'environ 0,5 micron. Les conducteurs de connexion sont disposés en éventail et reliés à des fils non représentés dont les dimensions permettent une certaine manipulation. Les fils ont des contacts permettant la connexion à une source convenable de tension. L'adressage et la création des points des hologrammes sont réalisés par connexion de certains conducteurs de chaque groupe à une source de tension comme indiqué précédemment. Dans un arrangement rectangulaire de conducteurs comme représenté, l'adressage des coordonnées m, n est donné par le numéro m du conducteur dans le groupe 32 et le numéro n du conducteur dans le groupe 31 respectivement. La différence de tensions entre les conducteurs adressés est de 80 V et provoque un claquage électrique aux points adressés alors que les conducteurs restants restent inactifs au point de vue électrique. L'adressage commence à un coin du support M3 et se poursuit sur toute la surface vers l'autre coin. Les claquages ou court-circuits forment des trous ou orifices extrêmement petits dans le support M3. Chaque trou représente un point d'hologramme. L'élément représenté laisse la place pour au moins 106 points d'hologrammes. La figure 4 représente un arrangement de conducteurs 41 et 42 qui se croisent, comme dans le mode de réalisation des figures 3a et 3b. Un support M4 de dessin d'interférences est placé du côté externe de l'un des groupes et comprend un film photographique. L'adressage des conducteurs 41 et 42 provoque l'établissement de champs électriques adressés entre les conducteurs, avec une intensité qui provoque la formation de court-circuits au point déterminé par l'adressage. Des petits éclairs lumineux dus au court-circuit provoquent des changements locaux de la matière de support par un effet secondaire des champs. Les changements apparaissent sous forme d'un assombrissement obtenu après développement du film. Une matière électroluminescente qui émet de la lumière correspondant au champ et à la fréquence peut être placée entre les conducteurs 41 et 42. La figure 5 représente trois groupes de conducteurs électriques 51, 52 et 53 et un support de dessin d'interférences comprenant deux corps M51 et M52 formés de matières photorésistives et placé entre les groupes de conducteurs. Les deux corps ont des valeurs différentes de seuil provoquant les changements voulus des propriétés de la matière. Les conducteurs 51, 52 et 53 dépassent en réalité des corps M51 et M52 en vue de la réalisation des connexions. Après adressage, des trous de caractéristiques géométriques déterminées sont formés dans le corps M52 et des changements alignés et déterminés de façon correspondante sont formés dans le corps M51. Ces changements apparaissent sous forme d'un assombrissement après développement. Les points d'hologramme du corps M51 modulent la phase de l'onde de restitution, et dans le corps M52, l'amplitude est modulée.Cet hologramme permet la suppression de l'image conjuguée. La figure 6 représente un support d'un dessin d'interférences comprenant 6 corps différents M61 à M661 ainsi que deux groupes de conducteurs électriques 61 et 62. Les corps des diverses couches ont des valeurs de seuil différentes et permettent la création des points d'hologramme couche par couche, avec des valeurs de seuil croissantes. Comme indiqué précédemment, les conducteurs correspondent aux directions x et y alors que la disposition de chaque corps, suivant sa valeur de seuil, correspond à une valeur d'axe z. Ainsi, des points d'hologramme sont formés dans tout le volume suivant un programme de réalisation d'un hologramme synthétique en volume. Après chaque exposition,la couche concernée subit un traitement convenable. La restitution peut être réalisée avec une onde à plusieurs fréquences. Lorsque cette onde est de type lumineux, on obtient une restitution en couleurs. L'invention s'applique aussi à plusieurs autres exemples. Dans les exemples décrits précédemment, on a indiqué que le support du dessin d'interférences a'ait des faces planes, bien que ces faces puissent avoir évidemment toute configuration pourvu que celle-ci soit connue du réalisteur. La configuration géométrique des conducteurs électriques peut aussi différer de celle qu'on a représentée, et les conducteurs peuvent former entre eux des angles différents de 900. Parmi ces diverses configurations, une forme ondulée, dans un plan horizontal ou vertical, peut être utilisée. Les conducteurs peuvent ne pas être appliqués sur les faces latérales du support mais peuvent être enrobés dans celui-ci.Les conducteurs enrobés et aussi les conducteurs représentés entre autres sur la figure 4, peuvent être avantageusement formés d'une matière conductrice de l'électricité mais transparente telle que de l'oxyde d'étain ou d'indium dopé. Comme indiqué sur la figure 4, on peut noter que, entre les groupes de conducteurs, on peut disposer un corps qui se comporte localement comme des photodiodes et permet l'assombrissement du film. Des hologrammes synthétiques assurant la modulation à la fois de la phase et de l'amplitude peuvent comprendre, dans une variante de l'élément de la figure 5, l'élément de la figure 3 et un film photographique placé d'un côté. Dans une autre variante de l'hologramme en volume de la figure 6, on peut utiliser plusieurs éléments, du type de la figure 3 ou 5, empilés les uns sur les autres. Les corps du support peuvent avoir alors la même valeur de seuil.L'adressage des points dans ces hologrammes en volume, peut être avantageusement réalisé à l'aide de photodiodes et de groupes de conducteurs adressables comme représenté sur la figure 3 ou 4, mais à plus grande échelle. Les deux groupes de conducteurs dépassant du support peuvent être reliés chacun à un arrangement séparé de photodiodes et non à une source de tension, chaque conducteur étant relié à une photodiode séparée et deux groupes de conducteurs adressables étant disposés pour chaque arrangement de photodiodes afin que chaque photodiode sdt disposée en face de conducteurs qui se croisent. L'adressage est réalisé par connexion des conducteurs des groupes adressables à une source de tension. Les court-circuits au point de croisement des courbes provoquent le déclenchement de la photodiode correspondante si bien que les conducteurs reliés aux photodiodes déclenchées reçoivent une tension et provoquent des changements de propriétés dans le volume du support du dessin d'interférences. Il faut noter que l'invention concerne un tournant de la réalisation des hologrammes synthétiques. Ceux-ci peuvent évidemmentêtre utilisés dans tous les domaines dans lesquels on utilise des hologrammes physiques, et notamment comme supports d'informations holographiques destinés à une lecture optique dans un calculateur. La densité des informations est extrêmement élevée. L'élément comprenant le support du dessin d'interférences et les conducteurs adressables peut être pro duit en grandes séries dans la plupart des cas en vue d'un adressage par l'utilisateur. Ainsi, les coûts par hologramme synthétique réalisé peuvent être réduits de façon considérable. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un hologramme synthétique, caractérisé en ce que le dessin d'interférences holographiques de l'hologramme est formé à l'aide de champs électriques adressés établis localement entre des#conducteurs électriques adressables (11, 12 et 41, 42), les champs étant placés près d'un support du dessin d'interférences, les intensités des champs étant portées à une valeur supérieure à une valeur de seuil et provoquant des changements locaux des propriétés de la matière du support du dessin d'interférences (M1 et M4), ces changements représentant le dessin d'interférences. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les champs électriques sont établis directement dans le support du dessin d'interférences (mu). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les champs électriques sont établis dans un support de dessin d'interierences comprenant plusieurs corps (M51, M52 et M61-M66) afin que des points d'hologramme soient créés dans chaque corps. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé-en ce que les champs électriques établis sont modifiés afin qu'ils créent d'autres points d'hologramme. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le traitment ultérieur du support du dessin d' interférences. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le traitement comprend le retrait de conducteurs électriques 7. Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un support d'un dessin a d'interférences, placé près d'au moins deux groupes opposés de conducteurs électriques distants et adressables (31, 32 et 41, 42), les distances séparant les conducteurs de chaque groupe étant déterminées par la longueur d'onde utilisée, les conducteurs, après adressage par connexion à une source de tension, établissant des champs électriques locaux entre les groupes de conducteurs et modifiant les propriétés de la matière du support localement lorsque l'intensité d'un champ électrique local atteint une valeur de seuil. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un élément ayant un support de dessin d'interférences placé entre des groupes de conducteurs longitudinaux (31, 32),les conducteurs de l'un des groupes recoupant ceux de l'autre groupe, les champs électriques locaux étant établis entre les groupes lorsque des conducteurs adressés sont reliés à une-source de tension alors que les autres conducteurs restent inactifs. 9. Appareil selon l'une des revendications 7 et 8,-caractérisé en ce que le support du dessin d'interférences comprend au moins deux corps (M51, M52). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs corps (M61-M66) formés de matières différentes. 11. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une partie au moins du support du dessin d'interférences (M4) est placée à l'extérieur de deux groupes de conducteurs (41, 42). 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les conducteurs sont transparents.