Brevet FR2597994A1 — publié le 19871030

- 1 -La présente invention se rapporte à un procédé d'enregistrement sur un support photosensible plan d'un hologramme animé à partir d'images bidimensionnelles photographiques et aux moyens utilisés pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît, bien entendu, les procédés classiques d'enregistrement holographique d'une image à partir d'un rayon de lumière cohérente émise par une source laser et un faisceau de référence provenant de 10 cette même lumière cohérente. On a par ailleurs expérimenté plusieurs enregistrements holographiques à partir d'images réelles photographiques prises à intervalles de temps rapprochés, d'un sujet disposé sur un support tournant 15 ou par prise de vue en mouvement de rotation autour de ce sujet. Cette technique d'enregistrement d'un hologramme par synthèse d'images bidimensionnelles photographiques à partir d'images photographiques prises 20 autour d'un sujet mobile en rotation est developpée dans le brevet français nO 2 449 912 déposé au nom de Il'Association Européenne de Photonique. Elle consiste essentiellement à obtenir des images tridimensionnelles holographiques par synthèse 25 d'images bidimensionnelles à partir d'images photographiques classiques d'un objet ou d'un sujet photographié sous un angle de prise de vue constant à courts intervalles de temps répétitifs, I'objet ou le sujet étant disposé sur un plateau tournant en 30 mouvements angulaires pas à pas pour un nômbre déterminé élevé d'expositions par rwvolution, par exemple 1080 expositions en vue d'obtenir un découpage ou décalage fin et identique entre les images successives, utilisé ensuite lors de Il'enregistrement. 35 On procède ensuite à la projection par éclairage laser de chaque image du film sur un support photosensible à haute définition monté sur un tambour à A -2 travers un ensemble optique de lentilles cylindriques, projection laser à laquelle est ajouté classiquement un faisceau laser de référence, le film étant déplacé en rotation synchrone avec le déplacement en rotation du 5 sujet lors de la prise de vue. La rotation totale comporte le nombre de décalages successifs existant lors de la prise de vue pour réaliser un hologramme complet formé par la juxtaposition des nombreux hologrammes bandes élémentaires correspondant aux 10 diverses ima9es du film. Le procédé ainsi mis en oeuvre permet d'obtenir des enregistrements holographiques de haute définition sur un support incurvé correspondant à l'excursion angulaire de prise de vue. Bien entendu, cette excursion peut se limiter à des champs angulaires de 1800 en reproduisant un effet dynamique déjà remarquable. Malheureusement, cette technique 'conditionne le support à être, sinon parfaitement circulaire, du moins curviligne. Des développements linéaires ou faiblement incurvés sont donc totalement exclus par cette technique car ils ne conduiraient qu'à la reproduction d'images déformées et une impression de mouvement et de relief tout à fait irréelle et si mauvaise qu'elle 25 supprimerait tout l'intérêt de ce type de reproduction. La présente invention a pour but de réaliser l'enregistrement d'un hologramme animé de bonne qualité sur un support plan à partir d'une prise de vue en continu par translation le long d'un sujet permettant 30 sa reproduction en grande série. A cet effet, elle se rapporte à un procédé d'enregistrement d'un hologramme plan animé à partir d'images bidimensionnelles photographiques caractérisé en ce qu'il consiste à filmer un objet ou un sujet par 35 une caméra en déplacement de translation devant l'objet ou le sujet et à projeter ensuite chaque image chargée préalablement sur un faisceau laser à travers un ensemble optique convergent pour former sur un support plan photosensible de haute définition animé d'un mouvement de translation pas à pas, en synchronisme avec le défilement du film image par image, une 5 succession d'hologrammes-bandes, le support photosensible étant éclairé classiquement par le faisceau laser de référence. Les avantages généraux de ce procédé concernent la possibilité de confectionner l'hologramme 10 d'un objet ou d'un sujet sans éclairage laser lors de la prise de vue, c'est-à-dire une dissociation parfaite entre la prise de vue et l'enregistrement. Cette possibilité de se dispenser de la technique laser pour la prise de vue apporte une 15 indépendance totale par rapport à la technique holographique et donc une économie importante. Cet avantage s'apprécie particulièrement pour les prises de vue en extérieur que l'on peut réaliser avec du matériel cinématographique portatif. - Les autres avantages de ce procédé sont liés à l'obtention d'un hologramme plan animé et reproductible en grande série. Un exemple simple concerne un sujet fixe sur un hologramme plan de ce type que l'on peut voir sous divers angles par simple modification de 25 l'angle d'observation. On note également d'autres avantages secondaires tels qu'une observation procurant tous les effets de relief et de mouvement par un éclairage normal de puissance domestique. Finalement, cette technique permet d'obtenir des hologrammes animés grand format: 10 x 40 cm. On citera ci-après, à titre illustratif, plusieurs exemples d'applications. photos d'identité holographiques 35. images d'objets en trois dimensions avec effet de mouvement: - échantillons - 4 - souvenirs - marquage antifaussaire: cartes de crédit ou autres effet d'amplification du mouvement: microscopie biomédicale images médicales ou biomédicales stockage de données visuelles cinétiques dans un dossier sans nécessiter de projection d'animation. L'invention sera bien comprise à la lecture iOde la description qui suit effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins accompagnants dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en plan illustrant la prise de vue avec, les deux cas de 15 déplacement soit de l'objet soit de la camera. la figure 2 est la vue schématique générale type d'un montage nécessaire à l'enregistrement d'un hologramme animé plan conformément au procédé selon l'invention; la figure 3 est une vue schématique à grande échelle 20 illustrant la superposition partielle des hologrammes-bandes constituant l'hologramme plan animé selon l'invention. Pour obtenir un hologramme animé plan conforme à l'invention, on procède tout d'abord à une prise 25 de vue image par image sur un film à l'aide d'une caméra classique 1 en mouvement de translation devant un objet ou un sujet 2 à une vitesse donnée par un moyen de transport ou un dispositif 3, par exemple à rails. Pour des raisons de commodité, on pourra tout 30 aussi bien, déplacer en mouvements de translation l'objet ou le sujet devant la caméra, celui-ci étant porté par un support mobile. Bien entendu,, l'objet ou le sujet peut se déplacer seul. Les exemples ne manquent pas: cycliste, 35 oiseau, automobile... La vitesse de déplacement en translation de la caméra, le cas échéant, du sujet ou de l'objet, et -5 la vitesse de défilement du film image par image ne sont li ées que par des considérations et limites pratiques. La seule valeur importante et considérée com5 me déterminante, est le rapport de la vitesse de défilement du film par unité de déplacement. Elle est choisie de manière à obtenir un taux de superposition pour deux images successives de l'ordre de 10 % en champ de vision. Bien entendu, les vitesses ci-dessus resteront toujours dans un rapport de grandeur permettant des prises de vue d'une bonne qualité photographique sans flou de défilement ou autres anomalies optiques ou cinématographiques. On procède ensuite au développement du film que l'on monte pour sa projection dans un porte-film 4 entraîné en mouvement image par image par un ensemble moteur 5 commandé par une unité de synchronisation 6, par exemple à microprocesseur, réalisant un asservisse20 ment poussé de synchronisation. L'image apparaissant dans le cadre 7 du porte-film 4 est traversée sur un faisceau laser 8 émis par une source laser 9 de laquelle part un faisceau de référence 10, puis agrandie par une lentille 11. On choisit comme source laser, par exemple, un laser pulsé à doubleur de fréquence qui permet de s'affranchir des problèmes de rigidité et de vibration. L'image chargée sur le faisceau laser constituant sa transformée optique holographique traverse 30 un ensemble optique convergent 12 formé de deux lentilles cylindriques asphériques multidioptriques 13 et 14 à axes croisés dont le profil de section affecte pour chaque face une forme par exemple voisine de celle d'une courbe de GAUSS. Le faisceau 15 sortant est pro35 jeté sur un support plan photosensible 16 appliqué, étroitement par exemple, par dépression contre une embase verticale plane 17 animée de mouvements de trans- - 6 lation pas à pas transversalement au faisceau 15 par un moteur pas à pas 18 en synchronisme parfait avec les mouvements de défilement image par image du film, synchronisme procuré par un asservissement informatique 5 constitué par l'unité de synchronisation 6, ainsi que les moteurs 5 et 18 et des capteurs cinétiques 19 et 20 correspondant respectivement aux mouvements du film et du support plan photosensible 16. Le support est réalisé en tout matériau pho10 tosensible de haute définition, halogénique ou non. On peut citer à cet effet la gélatine bichromatée, les matériaux thermoplastiques, les matériaux dits photorésists ou les photopolymères. L'ensemble optique 12 a pour but de former 15 sur le support plan 16, à partir de chaque image photographique du film une projection lumineuse en forme de fente formant un hologramme-bande élémentaire 21 disposé perpendiculairement au mouvement d'avance pas à pas du support 16. La succession latérale de ces hologrammes élémentaires 21 provoquera la restitution du mouvement de la caméra devant l'objet ou le sujet ou la restitution du du mouvement de l'objet ou du sujet dans son déplacement, son animation ou sa déformation. Les hologrammes-bandes élémentaires 21 ne sont pas simplement juxtaposés mais se superposent partiellement (figure 3). Le taux de superposition utilisé est par exemple celui adopté lors des prises de vue, soit de 30 I'ordre de 10 %. La superposition contribue à apporter l'impression du réel dans le mouvement. Selon le taux choisi, l'impression du réel ressortira plus ou moins. Les hologrammes-bandes comporteront des bords 35 parallèles. Toutefois, s'agissant d'une caractéristique influant sur le rendu de l'hologramme animé, il est entendu que l'idée générale inventive ne contient aucune -7 limitation dans leur forme. II est souhaitable de garder une certaine précision aux hologrammes plans par une densité suffisante, par exemple dix hologrammes-bandes élémentaires au centimètre linéaire. Cette densité détermine le pas d'avance du mouvement de translation du support 16 qui sera compris entre 1 et 100 au centimètre linéaire, de préférence , comme indiqué ci-dessus.. Pour garder la luminosité quasi constante quel que soit l'angle d'observation, il convient de réaliser une inclinaison variable de la plaque lors de l'enregistrement, dite inclinaison de correction de parallaxe. On décrira ci-après à titre illustratif quatre exemples typiques de prise de vue et d'enregistrement d'hologrammes plans animés selon le procédé conforme à l'invention. Exemple n 1: Sujet immobile peu éloigné Hologramme d'un portrait pour carte d'identité On souhaite réaliser une photo d'identité de 25 format environ 4 x 4 cm. On placera le sujet à environ 2 mètres de la caméra présentant une focale de 50 mm. La course de la caméra est également de 2 mètres pour une vitesse de défilement d'images de 24 30 images à la seconde. La vitesse de translation de la caméra peut être fixée à 1 cm/seconde. Exemple n 2: Objet immobile éloigné 35 Hologramme représentant un château: La caméra sera montée à bord d'un avion ou --8 -d'un hélicoptère croisant le château à une distance de 0,500 à 1 km à une vitesse de l'ordre de 200 km/h souhaitant embrasser tout le champ de vision par 200 images. On fixe la vitesse de la caméra à 10 ima5 ges/secondes. La durée de prise de vue est alors déterminée à 20 secondes pour une distance parcourue d'environ i km. Pour ces deux exemples, le sujet ou l'objet étant immobile, le mouvement de l'observateur devant 10 l'hologramme plan réalisé conformément à l'invention c'est-à-dire sa vision sous des angles différents ou sa présentation sous incidences différentes recréera le mouvement de la caméra tel que lors de la prise de vue. Exemple n 3 Objet en déplacement identique à lui-meme. Divers exemples sont possibles: voiture automobile en déplacement, balle de fusil, avion... La caméra est fixe, un objet quelconque en 20 mouvement de déplacement traverse le champ de vision. On utilisera selon le cas une caméra ultra rapide de manière à obtenir un rapport approprié de vitesse de défilement du film sur l'unité de déplacement de l'objet. Exemple n 4: Objet en déformation et/ou en mouvement. L'objet se déformant peut rester sur place. Il peut se déplacer en se déformant ou en s'animant: oiseau, cycliste... La caméra peut rester immobile. Il 30 existe une corrélation entre la vitesse de déformation de l'objet et le nombre d'images consacrées à une déformation. Le procédé selon l'invention s'avère indépendant des possibilités de vitesse de défilement 35 du film. Sa seule limitation provient de celle du matériel. Disposant de caméras ultra rapides, on peut -9 brefs. On peut faire varier les principaux paramètres ci-dessus en vue de modifier l'effet 9général d'impression du mouvement. Il y a lieu d'indiquer que prin5 cipalement la largeur des hologrammes-bandes et le taux de superposition influent sur la continuité et le réalisme du mouvement. Comme indiqué, l'idée générale inventive dans le procédé de confection d'un hologramme animé selon 10 l'invention réside dans le fait que l'objet doit se présenter sous des angles d'observation ou parallaxes différents pendant la prise de vue. Les moyens utilisés pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention sont ceux décrits ci-dessus. 15 Il s'agit essentiellement des moyens suivants: une caméra 1 portée par un moyen de transport ou un dispositif de déplacement 3 devant l'objet ou le sujet. Inversement, dans certains cas, l'objet ou le sujet peut être porté par un support mobile 2. Le banc d'enregistrement des hologrammes comporte de façon non exhaustive les moyens suivants: un porte-film 4 entraîné par un moteur 5 commandé par une unité de synchronisation 6, une projection laser par un faisceau 8 émis par une source laser 9 à travers le 25 cadre 7 du porte-film 4. Le faisceau traverse une lentille d'agrandissement 11 et un ensemble optique convergent 12 formé de deux lentilles cylindriques multidioptriques 13 et 14 à axes croisés à section en courbe de GAUSS pour chaque face, pour impressionner selon une 30 fente et avec un faisceau de référence 10 un support plan 16 photosensible monté sur une embase mobile 17 en mouvement de translation pas à pas donné par un moteur 18 en synchronisme avec le moteur 5 d'avance du film. L'unité de synchronisation 6 est pilotée par des cap35 teurs cinétiques 19 et 20. Un dispositif annexe 22 peut être prévu pour réaliser l'inclinaison variable de l'embase mobile 17 - en vue de corriger la parallaxe. L'invention ne saurait se limiter aux seuls moyens décrits ci-dessus mais au contraire toutes variantes directes, substitutions par des moyens ou matériaux équivalents, adjonctions d'éléments inopérants et autres modifications sans apport inventif entrent parfaitement dans son cadre. - 11 REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement sur un support photosensible plan d'un hologramme animé à partir d'images bidimensionnelles photographiques, caractérisé en ce qu'il consiste à filmer un objet ou un sujet (2) par 5 une caméra (1) se déplaçant en translation devant l'objet ou le sujet, à projeter ensuite chaque image chargée préalablement sur un faisceau laser (8) à travers un ensemble optique convergent (12) pour former un support plan photosensible (16) de haute résolution animé 10 d'un mouvement de translation pas à pas en synchronisme avec le défilement du film image par image, une succession d'hologrammesbandes (21) constituant l'hologramme plan animé, ledit support photosensible (16) étant éclairé par le faisceau laser (10) de référence. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mouvement de translation pas à pas présente une densité comprise entre un et cent au centimètre linéaire. 3. Procédé selon la revendication 2 carac20 térisé en ce que la densité est de dix au centimètre linéaire. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble optique convergent (12) est formé de deux lentilles cylindriques asphériques multi25 dioptriques (13) et (14) à axes croisés. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que les lentilles présentent pour chaque face un profil de section qui affecte une forme voisine de celle d'une courbe de GAUSS. 6. Procédé. selon les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que l'ensemble optique convergent (12) est une lentille holographique. 7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les hologrammesbandes (21) sont su35 perposés partiellement. - 12 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que le taux de superposition des hologrammes-bandes (21) est égal à celui des prises de vue. 9. Procédé selon les revendications 7 et 8 5 caractérisé en ce que le taux de superposition des holo9rammes-bandes (21) est égal à 10 %. 10. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'embase portant le support photosensible est mobile en inclinaison. 11. Moyens destinés à mettre en oeuvre le procédé revendiqué ci-dessus, caractérisés en ce que la prise de vue s'effectue par une caméra (1), que le développement met en oeuvre un porte-film (4) actionné par un ensemble moteur (5), une source laser (9) tra15 versant le film après expansion du faisceau, un ensemble optique convergent (12), une embase plane (17) entraînée en mouvement pas à pas (18), une commande et un asservissement par une unité de synchronisation (6) reliée aux moteurs (5) et (18) et à des capteurs ciné20 tiques (19) et (20). 12. Moyens selon la revendication 11 caractérisés en ce que l'ensemble optique convergent (12) est formé de deux lentill es cylindriques multidioptriques (13) et (14) à axes croisés à profil de section en 25 courbe de GAUSS.