Brevet FR2562683A1 — publié le 19851011

La présente invention concerne l'optique et notamment pour objet une installation holographique. L'invention peut être utilisée notamment dans les recherches scientifiques et dans l'industrie, pour étudier le déroulement des processus physico-chimiques s'accompa- gnant de variations de l'indice de réfraction du milieu (par exemple, dissolution et croissance des cristaux, électrolyse, électrophorèse), des processus hydroaérody- namiques, des processus de transfert massique de la chaleur, de combustion, des processus biophysiques des objets microscopiques, y compris ceux biologiques, ainsi que pour contrôler les pièces des machines et mécanismes et les composants microélectroniques. Pour réaliser l'enregistrement des hologrammes et des interférogrammes holographiques, il est nécessaire d'assurer une haute stabilité mécanique des unités holo- graphiques. Le décalage de l'image d'interférence dans le plan d'enregistrement d'une fraction de la période (0,2 à 0,3 micromètre) durant l'exposition détruit presque complètement l'enregistrement, c'est pourquoi, lors de l'étude des unités holographiques, on vise à obtenir une stabilité mécanique maximale. Les perturbations de la stabilité mécanique peuvent être dues aux vibrations mécaniques, aux oscillations acoustiques, aux courants d'air et à la dilation thermique des constituants du circuit holographique. A l'heure actuelle, les unités holographiques existantes sont très encombrantes et ne peuvent être uti- lisées que dans les conditions de laboratoire fixe et ne sont pas applicables pour le travail en conditions extrêmes comme, par exemple, dans l'espace, dans les chambres ba- rométriques. On connaît une unité holographique (cf., par exemple, "Holography on the NASA Space Shuttle", R.F. Werker "Proceedings of the International Conference". "Optical in 4 dimensions", 4 august 1980, Mexico) qui comporte un ensemble de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations qui abrite une source de lumière cohérente, un moyen de formation de pinceaux de lumière de référence et de lumière passant par un ob- jet disposé sur le trajet du pinceau lumineux initial provenant de la source de lumière cohérente, et un enre- gistreur d'hologrammes. Dans cette unité, l'ensemble de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations comporte une plaque et des chevaliers fixés à celle-ci par un système amortisseur de ventouses qui immobilise sur la plaque le moyen de formation des pinceaux de lumière de référence et ayant passé par l'objet. Or, dans l'unité holographique considérée, l'affai- blissement de l'influence des oscillations hautes et basses fréquences et des parasites acoustiques est obtenu par l'augmentation de la rigidité de la construction et de la masse de la plaque avec chevalières, ce qui entraîne l'augmentation de l'encombrement de l'unité et donc limite les possibilités de son utilisation. Le but de l'invention est de créer une installation holographique dans laquelle l'ensemble de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations aurait une organisation qui permettrait de réduire les oscillations mécaniques basses et hautes fréquences et les parasites acoustiques, tout en diminuant l'encombrement et la masse de l'installation, ainsi que d'élargir le domaine de son utilisation. Ce but est atteint du fait que l'unité holographique qui comporte un ensemble de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations, qui abrite une source de lumière cohérente, un moyen de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclairage d'un objet disposé sur le trajet du pinceau lumineux initial provenant de la source de lumière cohérente, ainsi qu'un enregistreur d'hologrammes, est caractérisée, suivant l'invention, en ce que l'ensemble de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations comporte: une chemise abritant au moins trois éléments portants espacés l'un de l'autre et dont chacun est rigidement lié au moyen de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclairage de l'objet, et dont deux, au moins, sont rigi- dement liées à la source de lumière cohérente; au moins deux tiges rigidement liées aux éléments portants, et un écran pour isoler la source de lumière cohérente, qui présente une fente laissant passer le pinceau lumineux initial et qui est disposé perpendiculairement aux éléments portants auxquels cet écran est lié rigidement. Il est utile que dans l'unité holographique selon l'invention les éléments portants de l'ensemble de pro- tection contre les effets acoustiques et contre les vi- brations soient réalisés sous la forme de plaques ayant des orifices dont la configuration et le nombre sont déterminés conformément au type du moyen de formation des faisceaux de lumière de référence et d'éclairage de l'objet choisi. Il est souhaitable d'utiliser dans l'installation holographique proposée, dont le moyen de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclairage de l'objet contient, disposés sur le trajet du pinceau lumineux ini- tial, deux miroirs, un séparateur de lumière qui divise ledit pinceau lumineux en un pinceau de référence et un pinceau d'éclairage d'objet, un dernier miroir disposé sur le trajet du pinceau de lumière de référence, et deux lentilles disposées, respectivement, en aval du séparateur de lumière et du dernier miroir, l'ensemble de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations utilise trois plaques dont l'une présente un orifice sous la forme d'une fente, et la surface de cette plaque regardant la plaque suivante porte deux miroirs placés sous un angle l'un par rapport à l'autre, la plaque suivante présente deux orifices ronds et un orifice en fente et sa surface regardant la dernière plaque porte, près de l'un des orifices ronds, un séparateur de lumière avec lentille et un dernier miroir avec lentille disposés sous un angle l'un par rapport à l'autre, alors que la dernière plaque présente un orifice rond, un orifice en fente et un ori- fice rectangulaire danrrs lequel est placé l'enregistreur d'hologrammes, un écran passant par les fentes de toutes les trois plaques et le corps de la source de lumière cohérente passant par les orifices ronds de deux plaques. La présente invention permet de réaliser un arrange- ment tridimensionnel des constituants optiques d'une unité holographique atténuant les oscillations mécaniques basses et hautes fréquences et réduisant les parasites acoustiques. En outre, la présente invention augmente la rigidité de l'installation holographique, ce qui réduit également les oscillations mécaniques basses et hautes fréquences. De plus, la présente invention permet d'élever la stabilité thermique de l'unité holographique. la présente invention permet aussi de réduire l'en- combrement et la masse de l'unité holographique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront à la lumière de la description explicative qui va suivre dé différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue générale d'une unité holographique (en axonométrie)conforme à l'invention; - la figure 2 est la section suivant la ligne II-II de la figure 1, selon l'invention; - la figure 3 est la section suivant la ligne III-III de la figure 1, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 4 est une vue suivant la flèche A de la figure 1, sans source de lumière cohérente, selon l'in- vention; - la figure 5 représente un schéma fonctionnel de l'unité holographique montrée surla figure 1; - la figure 6 est une vue générale d'une unité holo- graphique avec quatre plaques et un objet à holographier disposé devant l'enregistreur d'hologrammes (en axono- métrie), conformément à l'invention; - la figure 7 est la section suivant la ligne VII-VII de la figure 6, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 8 est la section suivant la ligne VIII- VIII de la figure 6, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure U est la section suivant la ligne IX-IX de la figure 6, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 10 est une vue suivant la flèche B de la figure 6, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 11 représente un sbhéma fonctionnel de l'installation holographique montrée sur la figure 6; - la figure 12 est une vue générale d'une unité ho- lographique avec quatre plaques et un objet à holographier disposé en aval de l'enregistreur d'hologrammes (en axo- nométrie) selon l'invention; - la figure 13 est la section suivant la ligne XIII- XIII de la figure 12, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 14 est la section suivant la ligne XIV- XIV de la figure 12, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 15 est la section suivant la ligne XV-XV de la figure 12, sans source de lumière cohérente, selon l'invention; - la figure 16 est une vue suivant la flèche C de la figure 12, sans source de lumière cohérente, selon l'in- vention; - la figure 17 représente un schéma fonctionnel de l'unité holographique montrée sur la figure 12. L'unité holographique comporte, placés sous une chemise 1 (figure 1), trois éléments portants espacés réalisés sous la forme de plaques 2, 3, 4 rigidement re- liées entre elles par des tiges 5, 6 (figures 1, 2, 3, 4) passant par les orifices pratiqués dans les plaques. Dans les plaques 2, 3, 4 sont pratiqués des orifices sous forme de fentes à travers lesquelles passe un écran 7 pour isoler une source de lumière cohérente 8. La source 8 passe par des ouvertures 9, 10 pratiquées dans les plaques 3, 4. Dans l'écran 7 et la plaque 3 sont pratiqués des orifices ronds 11, 12 respectivement pour laisser passer un pinceau lumineux initial 13. Dans la plaque 4 il y a un trou rectangulaire 14 (figure 4) dans lequel est installé un enregistreur d'hologrammes 15. Les plaques 2, 3, 4, les tiges 5, 6 et l'écran 7 forment un ensemble 16 de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations. Sur le trajet du pinceau 13 issu de la source 8, à la surface 17 de la plaque 2, est monté un miroir 18 (figures 1, 5). De l'autre côté de l'écran 7, sur le trajet du pinceau de lumière 13 réfléchi sur le miroir 18 et passant par l'orifice rond 11, à la surface 17 de la plaque 2, il y a un miroir 19. Les miroirs 18 et 19 sont disposés sous un angle l'un par rapport à l'autre. A la surface 20 de la plaque 3, sur le trajet du pinceau de lumière 13 réfléchi sur le miroir 19 et passant par l'orifice rond 12, est monté un séparateur de lumière 21 avec une lentille 22 qui forme un pinceau de lumière de référence 23 réfléchi sur ce dernier (sépara- teur), et un pinceau de lumière ayant passé à travers lui et qui est le pinceau de lumière d'éclairage de l'objet 24. Sur le trajet de pinceau de lumière de référence 23 issu du séparateur de lumière 21 à la surface 20 de la plaque 3, est monté un miroir 25 avec une lentille 26. Sur le trajet du pinceau de lumière d'éclairage de l'objet 24 on place, si nécessaire, un objet 27 à holographier. Les miroirs 18, 19, le séparateur de lumière 21 et les lentilles 22 et 26 forment un moyen 28 de formation de pinceaux de lumière de référence et d'éclairage d'objet. Conformément à une autre variante d'exécution, l'unité holographique comporte quatre plaques 29, 30,-31, 32 (figure 6) rigidement reliées par des tiges 33, 34 (figures 6, 7, 8, 9, 10) passant par les orifices pratiqué dans ces plaques. Dans les plaques 29, 30, 31, 32 sont pratiqués des orifices sous forme de fentes à travers lesquelles - passe l'écran 7. Dans les plaques 30, 31, 32 sont pratiquées des ouvertures rondes 35, 36, 37 à travers lesquelles - passe le corps de la source de lumière cohérente 8. Dans l'écran 7 est pratiqué un orifice 38 pour laisser passer le pinceau de lumière initial 13. Les plaques 29, 30, 31, 32, les tiges 33, 34, l'écran 7 forment l'ensemble 16 de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations. Sur le trajet du pinceau de lumière 13 issu de la source 8 à la surface 39 de la plaque 29 est monté un miroir 40 (figures 6, 11). De l'autre côté de l'écran 7, sur le trajet du pinceau de lumière 13 réfléchi sur le miroir 40 et passant par l'orifice 38, à la surface 39 de la plaque 29 un séparateur de lumière 41 est monté sous un angle par rapport au miroir 40; ce séparateur forme un pinceau de lumière de référence 42 et un pinceau de lumière d'éclairage d'objet 43. Sur le trajet du pinceau de lumière de référence 42 formé par le séparateur de lumière 41, à la surface 39 de la plaque 29 il y a un miroir 44 parallèle au séparateur de lumière 41. Dans la plaque 30 sont pratiqués des orifices ronds 45 et 46 pour laisser passer, respectivement, le pinceau de lumière d'éclairage d'objet 43 et le pinceau de lumière de référence 42. Dans l'orifice 45 de la plaque 30 est montée une lentille 47. Dans la plaque 31 sont pratiqués des orifices ronds 48, 49 pour laisser passer, respectivement, le pinceau de lumière d'éclairage d'objet 43 et le pinceau de lumière de référence 42. A l'orifice 49 de la plaque 31 est montée une lentille 50. Dans la plaque 32 est réalisé un trou rectangulaire 51 (figure 10) dans lequel est monté l'enregistreur d'hologrammes 15 (figure 6). Sur le trajet du pinceau de lumière d'éclairage d'objet 43, en amont de l'orifice 48 de la plaque 31, on place, si nécessaire, l'objet 27 (figures 1, 6) à holographier. Les miroirs 40 et 44, le séparateur de lumière 41 et les lentilles 47 et 50 forment le moyen 28 de formation du pinceau de lumière de référence et du pinceau de lumière d'éclairage d'objet. Conformément à une autre variante d'exécution, - l'unité holographique comporte quatre plaques 52, 53, 54, 55 (figure 12) rigidement reliées entre elles par des tiges 56, 57, 58 (figures 12, 13, 14, 15, 16) passant par des orifices pratiqués dans ces plaques. Dans les plaques 52, 53, 54, 55 sont pratiqués des orifices en fentes à travers lesquels passe l'écran 7. Dans les plaques 53, 54 sont pratiqués des orifices ronds 59, 60 à travers lesquels passe le corps de la source de lumière cohérente 8 (figure 12). Dans l'écran 7 et dans la plaque 53 sont respectivement pratiqués des orifices 61,62 pour laisser passer le pinceau luminaux initial 13 (figure 12). Dans la plaque 54 est pratiqué un orifice rectangulaire 63 (figures 12, 15) dans lequel est monté l'enregistreur d'hologrammes 15 (figure 12). Les plaques 52, 53, 54, 55, les tiges 56, 57, 58, l'écran 7 forment l'ensemble 16 de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations. Sur le trajet du pinceau lumineux issu de la source 8, à la surface 64 de plaque 52, est monté un miroir 65 (figures 12, 17). De l'autre côté de l'écran 7, sur le trajet du pinceau lumineux 13 réfléchi sur le miroir et passant par l'orifice 61, à la surface 64 de la plaque 52, est monté, sous un angle par rapport au miroir , un miroir 66. Sur le trajet du pinceau de lumière 13, à l'orifice 62 de la plaque 53, est monté une lentille 67. Si nécessaire, sur la surface 68 de la plaque 55 on place un objet 27 à holographier qui forme un pinceau de lumière 69 réfléchi sur l'objet. Les miroirs 65, 66, la lentille 67 et l'objet 27 à holographier forment le moyen 28 de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclairage d'objet. L'unité holographique représentée sur les figures 1, 2, 3, 4, 5 fonctionne de la façon suivante. Le pinceau de lumière initial 13 arrivant de la source de lumière cohérente 8 tombe sur le miroir 18, est réfléchi par celui-ci et passe par l'orifice 11 de l'écran 7 pour venir sur le miroir 19. Depuis le miroir 19, le pinceau de lumière initial 13 passe par l'orifice 12 de la plaque 3 et tombe sur le séparateur de lumière 21 qui le divise en un pinceau de lumière d'éclairage d'objet 24 et un pinceau de lumière de référence 23. Le pinceau 24 tombe sur la lentille 22.Elargi par la lentille 22, le pinceau de lumière d'éclairage d'objet 24 éclaire l'objet 27 à holographier. Le pinceau de lumière de référence 23 tombe sur le miroir 25 qui le dirige vers la lentille 26. Elargi par la lentille 26, le pinceau de lumière de référence 23 est dirigé sur l'enregistreur d'hologrammes 15 b il coïncide avec le pinceau de lu- mière d'éclairage d'objet 24 diffusé par l'objet 27. L'enregistreur d'hologrammes 15 enregistre l'image d'inter- férence des pinceaux de lumière d'éclairage d'objet 24 et de référence 23. L'unité holographique représentée sur les figures 6, 7, 8, 9, 10, 11 fonctionne de la façon suivante. Le pinceau de lumière initial 13 venant de la source de lumière cohérente 8 tombe sur le miroir 40, est réfléchi par celui-ci, passe par l'orifice 38 de l'écran 7 et tombe sur le séparateur de lumière 41 qui le divise en un pinceau de lumière d'éclairage d'objet 43 et en un pinceau de lumière de référence 42. Le pinceau 43 passe par l'orifice 45 de la plaque 30 et tombe sur la lentille 47. Elargi par la lentille 47, le pinceau de lumière d'éclairage d'objet 43 éclaire l'objet 27 à holographier. Le pinceau de lumière de référence 42 tombe sur le miroir 44 qui le dirige à travers l'orifice 46 de la plaque 30 et l'orifice 49 de la plaque 31 sur la lentille 50. Ensuite, l'installation fonctionne de la même façon que celle décrite ci-haut. L'unité holographique représentée sur les figures 12, 13, 14, 15, 16, 17 fonctionne de la façon suivante. Le pinceau de lumière initial 13 venant de la source de lumière cohérente 8 tombe sur le miroir 65, est réfléchi, par celui-ci passe par l'orifice 61 de l'écran 7 et tombe sur le miroir 66. Depuis ce dernier, il passe par l'orifice 62 de la plaque 53 et tombe sur la lentille 67. Elargi par la lentille 67, le pinceau de lumière initial 13 arrive sur l'enregistreur d'hologrammes 15 et, étant un pinceau de référence, le traverse et éclaire l'objet 27 à holographier. Le pinceau lumineux 69 diffusé par l'objet 27 à holographier se propage à la rencontre du pinceau de lumière initial 13 et coincide avec lui sur l'enregistreur d'hologrammes 15. L'enregistreur 15 enregistre l'image d'interférence due au pinceau lumineux initial 13 et au pinceau d'éclairage d'objet 69. Dans tous les modes d'exécution de l'unité hologra- phique conforme à l'invention, les plaques à travers lesquelles passe l'écran et qui sont réunies par les tiges ont une telle disposition qu'elles permettent de réaliser un arrangement spatial équilibré des constituants optiques et assure une meilleure résistance aux vibrations et aux parasites acoustiques. L'écran assure en outre une protection contre la lumière, augmente la rigidité de la construction et réalise la stabilisation thermique. La présente invention permet l'utilisation de l'unité holographique par un personnel sans formation spéciale. En outre, l'invention ouvre des possiblités de fabrication d'unités holographiques portables. (d RÉPUBLIQUE FRAN AISE 2 562 684 INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉETÉ INDUSTRIELLE PARIS Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication Co N UN Ln N c_ R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Unité holographique comportant un ensemble (16) de protection contre des effets acoustiques et contre les vibrations, et montée dans celui-ci une source de lumière cohérente (8), un moyen (28) de formation d'un pinceau de lumière de référence et d'un pinceau de lumière d'éclairage d'un objet disposé sur le trajet du pinceau de lumière initial (13) issu de la source de lumière cohérente (8), ainsi qu'un enregistreur d'hologrammes (15), caractérisée en ce que l'ensemble (16) de protection contre des effets acoustiques et contre les vibrations comporte une chemise (1) et, disposés dans celle-ci, au moins trois éléments portants espacés dans lesquels sont pratiqués des orifices dont la configuration et le nombre sont déterminés par le type choisi du moyen (28) de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclai- rage d'objet, chaque élément portant étant rigidement lié au moyen (28) de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclairage d'objet, et au moins deux éléments étant rigidement reliés à la source de lumière cohérente (8), au moins deux tiges (5, 6, 33, 34, 56, 57, 58), rigidement reliées aux éléments portants, et un écran (7) servant à isoler la source de lumière cohérente (8) et présentant un orifice (11; 38; 61) laissant passer le pinceau de lumière initial (13), ledit écran (7) étant disposé perpendiculairement aux éléments portants qỉ lui sont reliés rigidement. 2. Unité holographique selon la revendivation 1, caractérisée en ce que les élements portants de l'ensemble (16) de protection contre les effets acoustiques et contre les vibrations sont réalisés sous la forme de plaques (2, 3, 4. 29, 30, 31, 32 52, 53, 54, 55). 3. unité holographique selon la revendication 2, dans laquelle le moyen (28) de formation des pinceaux de lumière de référence et d'éclairage d'objet comporte, disposés sur le trajet du pinceau de lumière initial (13), deux miroirs (18,19), un séparateur de lumière (21) qui divise ledit pinceau de lumière (13) en un pinceau de lumière de référence (23) et un pinceau de lumière d'éclai- rage d'objet (24), un dernier miroir (25) disposé sur le trajet du pinceau de lumière de référence (23) et deux lentilles (22, 26) disposées, respectivement, en aval du séparateur de lumière (21) et en aval du dernier miroir (25), caractérisée en ce que dans l'ensemble (16) de protection acoustique et contre les vibrations sont utilisées trois plaques (2, 3, 4), dont l'une présente un orifice en fente et dont la surface (17) en regard de la plaque suivante-(3) porte deux miroirs (18, 19) disposés sous un angle l'un par rapport à l'autre, alors que la plaque suivante (3) présente deux orifices ronds (9, 12) et un orifice en fente et sa surface (20) en regard de la dernière plaque (4) porte près de l'n des orifices ronds (12)9 un séparateur de lumière (21) avec une lentille (22) et le dernier miroir (25) avec une lentille (26) installés sous un angle l'un par rapport à l'autre, la dernière plaque (4) présentant un orifice rond (10), un oiifice en fente et un trou rectangulaire (14) dans lequel est monté l'enregistreur d'hologramme (15), un écran (7) passant à travers les fentes des trois plaques (2, 3, 4) tandis qu'à travers les orifices ronds (9, 10) de deux plaques (3, 4) passe le corps de la source de lumière cohérente (8).