Brevet FR2649225A1 — publié le 19910104

? PROCEDE D'ACQUISITION DE DONNEES BIDIMENSIONNELLES PAR Un SYSTEME INFORMATIQUE L'invention concerne- l'acquisition de données graphiques par un système d'informatique. A cet effet, on connait jusqu'à présent un certain nombre de dispositifs dans lesquels une image est portée par un support dont les propriétés optiques, principalement le coefficient de transmission ou le coefficient de rétrodiffusion-est fonction en chaque point de l'image qu'il représente. L'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique est alors obtenue tout d'abord en reproduisant l'image sur un support du type indiqué plus haut-puis en balayant ce support par un faisceau lumineux et en recevant sur un récepteur photoélectrique le flux transmis ou rétrodiffusé pendant ce balayage. Le signal ainsi produit, et les coordonnées du point concerné sont alors transmis au système informatique. Ce type de dispositif donne satisfaction dans de nombreuses situations et est actuellement très répandu. Toutefois, la résolution spatiale qu'il permet d'obtenir est limitée et s'avère insuffisante pour un certain nombre d'applications. De plus, les supports photosensibles utilisés ne sont sensibles que dans certaines bandes spectrales.. C'est l'un des objectifs de la présente invention de proposer un procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatJque qui permette une excellente résolution spatiale (inférieure à 1p), dont la mise en oeuvre soit rapide et qui ne nécessite pas de montage ou de dispositif complexe et coûteux. C'est également un objectif de la présente invention de proposer un procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique mettant en oeuvre un support sensible dans de larges bandes spectrales en particulier dans l'infrarouge. Cette exigence de résolution spatiale est particulièrement importante pour l'acquisition par un système informatique de données représentatives des hologrammes. C'est dans ce domaine que les premières applications de ce procédé sont envisagées, mais il peut bien entendu être appliqué à tout autre secteur o une résolution spatiale élevée est nécessaire ou appréciée. Par ailleurs, il est connu (voir par exemple la publication APPLIED OPTICS / Septembre 1972 / Volume 11, n' 9 DALISA et De BITTETO) que des procédés photoéléctrochimiques permettent l'enregistrement de données bidimensionnelles et par exemple d'hologrammes sur des cristaux semiconducteurs. Dans les publications connues, la bonne résolution des images obtenues est soulignée et les variations de reliefs produites sur le semi-conducteur sont mises à profit pour la réalisation des hologrammes. L'invention concerne donc un procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique dans lequel les données sont enregistrées sur un substrat, le substrat est balayé par un faisceau lumineux, on produit un signal électrique fonction des propriétés de chaque point du substrat, on associe ce signal à un signal représentatif des coordonnées du point concerné. Selon l'invention, le substrat est un matériau semi-conducteur ayant une largeur de bande interdite comprise entre 0,5 et 4 eV, l'enregistrement des données sur le substrat est réalisé par photoélectrodécapage, le substrat est ensuite nettoyé puis recouvert d'une couche mince conductrice, le signal électrique est produit par effet photovoltaique. L'invention sera décrite en détail en référence aux dessins annexes, dans lesquels: - La figure 1 représente schématiquement l'enregistrement de données holographiques bidimensionnelles sur le substrat. - La figure 2 représente schématiquement la projection à fin d'enregistrement de données bidimensionnelles sur le substrat. - La figure 3 est une représentation schématique détaillée de la cellule utilisée lors de l'enregistrement des images bidimensionnelles sur le substrat. - La figure 4 est un schéma représentant le balayage de la diode Schottky réalisée à partir du substrat pendant l'acquisition des données par le système informatique. Selon l'invention, on forme sur le substrat 22 de la cellule électrochimique 1 une image lumineuse des données bidimensionnelles dont on souhaite produire l'acquisition par un système informatique 2. Les variations d'intensité lumineuse de cette image représentent les dites informations. Cette image peut être soit produite directement. Il pourra par exemple s'agir d'un hologramme ou encore l'image pourra être obtenue à partir d'informations portées par un premier support par projection ou par la formation d'une image holographique de ce support sur la cellule électrochimique 1. De manière préférée, telle que représenté sur la figure 1, un- hologramme sera réalisé sur le substrat 22 de la cellule 1 à partir de la source laser 3. Le faisceau 4 sortant du laser est séparé par la lame semi-transparente. 5 en deux faisceaux secondaires 6 et 7. Les faisceaux sont réfléchis par les miroirs 8 et 9. Après réflexion sur l'objet 10, le faisceau objet interfère avec le faisceau de. référence produisant un interférogramme à la surface du substrat 22. Afin d'améliorer le fonctionnement du dispositif, le faisceau secondaire 7 est filtré par le filtre spatial 11, les lentilles 12 et 13 assurent sa collimation. La faisceau secondaire 6 est élargi à l'aide de la lentille divergente 14. Une autre possibilité représentée sur la figure 2 consiste en la projection sur le substrat 22 de données portées par un film photographique conventionnel 15 ou de n'importe quel objet semitransparent. Le film 15 présente des zones plus ou moins absorbantes selon les informations qu'il représente. Il est uniformément éclairé par la source 16 au travers du condenseur 17. Un système optique 18 forme son image sur la surface du substrat 22. La cellule électrochimique 1 est représentée sur la figure 2. Elle comporte une cuve étanche 20 munie d'un hublot 21 au travers duquel une image lumineuse peut être formée sur le substrat 22. Ce substrat 22 est fixé par rapport à la cuve par l'intermédiaire du support 23. Cette cuve 20 comporte une contre-électrode 24 fixée sur la cuve par un support 25. Elle comporte également une électrode de référence 26 fixée sur une paroi 27 de la cuve 20. Lors de l'enregistrement des données sur le substrat 22, une tension constante est maintenue entre l'électrode de référence 26 et l'électrode de travail constituée par le substrat 22. La cuve 20 est remplie d'un électrolyte 28 qui peut être par exemple de l'acide chlorydrique HCl dosé à une mole par litre ou encore HC]O4 également dosé à une mole par litre. Le substrat peut être réalisé dans l'un quelconque des semi-conducteurs connus comme ayant des propriétés de photocorrosion susceptibles d'être contrôlées. Les matériaux semi-conducteurs ayant une largeur de bande interdite comprise entre 0,5 et 4 eV possèdent ces propriétés à température ambiante. La longueur d'onde d'illumination est choisie en fonction du matériau et de la disponibilité d'une source cohérente. La résolution et le domaine spectral de sensibilité susceptibles d'être obtenus dépendent du matériau lui-même. Ce sont en général des alliages composés d'un élément de la colonne II de la classification de Mendeleïev (de préférence IIa) et d'un élément de la colonne VI. Les alliages d'éléments des colonnes III et V fournissent également de bons résultats. Par ailleurs des composés ternaires à structure de calcopyrite peuvent être retenus. Ces matériaux permettent de réaliser des enregistrements même en utilisant une source émettant -dans l'infrarouge. Une sensibilité dans le domaine de 300 Angstrôms à 2,5p est ajnsi aisément obtenue. A condition de refroidir l'électrolyte, une sensibilité approximativement de 10p petit être obtenue. Le tableau suivant résume les propriétés de quelques uns des principaux semi-conducteurs susceptibles d'être utilisés: MATERIAU RESOLUTION (W) LONGUEUR D'ONDE (nm) CdSe (cristal) 0,4 514,5 (film) 0,5 632,8 CdS 0,2 441,6 St 0,4 514,5 As2Se3 0,4 632,8 GaAIAsp 0,5 632,8 InP 1,5 632,8, 488, 441,6 GaAs 2 632,8, 257 CdTe (cristal) 1 632,8 InSe 40 632,8 WSe2 632,8 -6 Lors de l'illumination du semi-conducteur dans une telle cellule, la lumière absorbée produit des paires électrons-trous qui en l'absence de champ électrique diffusent à l'intérieur du matériau jusqu'à leur recombinaison. Lorsqu'un champ électrique est appliqué à l'intérieur d'une telle cellule, les trous se déplacent vers la surface et engendrent une série de réactions électrochimiques de corrosion entre le semi-conducteur et l'électrolyte. Cette étape du procédé, en elle-même connue, permet donc l'enregistrement sur le substrat 22 des informations contenues par l'image formée sur celui-ci lors de son illumination. Il est ainsi possible d'enregistrer tout type d'information, par exemple par voie holographique, les matériaux semi-conducteurs constituent un très bon support, assurant la stabilité et la permanence de l'information et permettant des duplications très simples. Le substrat est généralement un cristal massif du matériau concerné; il est également possible d'utiliser une couche mince de ce matériau déposé par pulvérisation, par vapodéposition ou voie électrochimique sur un support conducteur par exemple sur un verre conducteur.Le matériau peut alors être sous forme monocristalline, polycristalline ou amorphe. Selon l'invention, il a été constaté qu'il est possible à partir d'un susbtrat 22, après que des données bidimensionnelles aient été enregistrées, de produire une diode Schottky permettant la transformation des informations bidimensionnelles en signaux électriques et donc permettant leur acquisition par un système informatique de manière particulièrement fiable, simple et sans perte de la qualité de l'information c'est-à-dire avec un bon respect de la définition obtenue lors de l'enregistrement des informations bidimensionnelles. Après l'illumination du substrat 22 à l'intérieur de la cellule , celuici est soigneusement nettoyé de manière connue. Il est par exemple alternativement immergé dans des solutions de cyanure de potassium (KCN) dilué puis rincé dans de l'eau désionisée. Le substrat 22 est ensuite recouvert d'une mince couche conductrice. Une couche d'or d'environ 100 Angstroms est déposée par exemple par évaporation ou par pulvérisation; on peut également déposer une couche d'oxyde d'indium dopé à l'étain (de 8 à 12%) ou une couche d'oxyde de zinc non stoechiométrique. Le substrat 22 ainsi recouvert de la couche d'or est alors utilisé comme une diode Schottky. Une différence de potentiel constante est maintenue entre la couche d'or et la face opposée du substrat 22 par la source 31 qui réalise la polarisation de la diode Schottky 30. La diode est soumise au faisceau 32 émis par le laser 33 qui peut être par exemple un laser continu à hélium-néon après filtrage par le filtre spatial 34. Le système optique 35 focalise le faisceau 32 sur la diode Schottky 30. Le courant alors produit par la diode Schottky 30 dépend des propriétés du point de la diode Schottky 30 sur lequel 'l'impact du faisceau 32 est réalisé. Les propriétés de ce point dépendent du traitement de photocorrosion qu'il a subi et donc de l'éclairement qu'il a reçu lors de la phase d'enregistrement des informations bidimensionnelles. Le courant ainsi produit par la diode Schottky 30 est transmis par l'intermédiaire du dispositif 36 à un interface 37 qui est relié par ailleurs au système informatique 2. Le balayage de la diode Schottky 30 par le faisceau laser 32 est réalisé par les moyens 38 qui assurent par exemple le déplacement du support 39 de la diode Schottky 30 par rapport au faisceau. Inversement, le déplacement du faisceau 32 pourrait être produit par un déviateur optique qui assurerait le balayage de la diode Schottky 30 par le point de focalisation du faisceau Les moyens 38 sont reliés à l'unité de contrôle 40 qui produit leur déplacement et adressent une information représentative de leur position à l'interface 37. Le système informatique 2 reçoit ainsi simultanément un signal électrique par l'intermédiaire du dispositif 36 représentatif des propriétés du point de focalisation du faisceau 32 sur la diode Schottky 30 et un signal représentatif des coordonnées de ce point. Le système informatique 2 peut être de nature très variée, généralement à base de microprocesseurs. Il peut être incorporé à tout appareil voulu. De manière préférentielle, il est un micro-ordinateur et, par l'intermédiaire d'une table traçante-41 ou d'une imprimante 42, il est susceptible d'assurer une représentation graphique des informations portées par le substrat 22. De préférence, le faisceau 32 produit par le laser 33 est modulé par le modulateur 43 qui est relié au démodulateur 44 qui reçoit par l'intermédiaire du dispositif 36 le signal produit par la diode Schottky. Le signal démodulé issu du démodulateur 44 alimente l'interface 37. RE VENOICA T IONS 1. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2), dans lesque]: les données sont enregistrées sur un substrat (22), le substrat (22) est balayé par un faisceau lumineux (32), on produit un signal électrique fonction des propriétés de chaque point du substrat (22), on associe ce signal à un signal représentatif des coordonnées du point concerné, caractérisé en ce que le substrat (22) est un matériau semi-conducteur ayant une largeur de bande interdite comprise entre 0,5 et 4 eV, l 'enregistrement des données sur le substrat (22) est réalisé par photoélectrodécapage, le susbtrat (22) est ensuite nettoyé puis recouvert d'une couche mince conductrice, le signal électrique est produit par effet photovoltaique. 2. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système d'informatique (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat (22) est une couche mince portée par un support conducteur. 3. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (22) est un alliage d'un élément de la colonne Il de la classification de Mendeleiev avec un élément de la colonne VI. 4. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (22) est un alliage d'un élément de la colonne III de la classification de Mendeleiev avec un élément de la colonne V. 5. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (22) est un composé ternaire de même structure que la cha]copyrite. 6. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat (22) est un monocristal de Silicium. 7. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (22) est un monocristal de CdSe. 8. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susbtrat (22) est un monocristal de CdTe. 9. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que pendant l'enregistrement des données sur le substrat (22), on utilise une électrode de référence (27) et une contre électrode (24), le substrat (22) constituant l'électrode de travail, et qu'une tension constante est maintenue entre l'électrode de référence (27) et l'électrode de travail (22), la contre électrode (24)' étant à la masse. 10. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'électrode de référence (27) est une électrode au Calomel. 11. Procédé d'acquisition de données bidimensionnelles par un système informatique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lors du balayage par le faisceau lumineux (32), la tension de polarisation de la diode est optimisée de manière à permettre un bon contraste sur le signal électrique fourni.