FR2673009A1 - Systeme holographique de duplication d'objets plans capable d'un pouvoir de resolution tres eleve. - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un dipositif optique capable d'entregistrer, puis de restituer l'image d'un objet plan d'assez grandes dimensions sans pratiquement rien perdre sur la définition nominale des détails de cet objet quand bien même ceux-ci seraient proches de la limite de résolution imposée par la diffraction. La présente invention décrit un mode de restitution permettant de s'affranchir de défauts de planéité des supports, même lorsque l'amplitude de ces défauts est très supérieure à la profondeur de champ associée à la résolution désirée. A cet effet, le support du film photosensible est déplacé de façon continue autour de sa position nominale 100 pendant tout le temps d'insolation de ce film. Si celui-ci possède un seuil de sensibilité suffisamment marqué, il est possible de trouver, entre la puissance lumineuse appliquée dans l'onde de restitution de l'hologramme et la vitesse de déplacement du support, un optimum qui permette tout à la fois (i) de disposer d'une densité d'énergie suffisante pour insoler le film durant le parcours 110-120 de la tache de diffraction et (ii) d'une densité d'énergie insuffisante pour ontenir cet effet hors de ce parcours.

Description

La presente invention a pour objet de permettre une mise en oeuvre rigoureuse des principes de duplication holographique décrits dans le brevet déposé par le demandeur le 13 novembre 1990 sous le numéro d'enregistrement national 90.14023, méme lorsque le support destiné å recevoir l'image restituée par l'hologramme n'est ni rigoureusement plan, ni la réplique exacte de l'image du support a partir duquel a été réalisé le dit holagramme.

Dans la description de l'invention faite sur les figures 7, 8, 9, 10, il et 12 dudit brevet 90.14023,, les disques notés 20 (support du motif a dupliquer) et 60 (support du film photosensible destine a recevoir l'image de ce motif) ont été supposés parfaitement plans.

C'est 1s une notion mathématique qu'aucun polissage, aussi pousse soit-il, ne peut naturellement pretendre atteindre autrement que de façon approchée. Le tout est de s'entendre sur les tolérances acceptables, compte tenu de l'objectif visé. Or la profondeur de champ revendiquée pour ce montage (Ouverture Numérique équivalente pouvant atteindre 0.75) impose de pouvoir positionner la surface photosensible 22 avec une précision voisine (en tous ses points) de la longueur d'onde de la lumière utilisée: en pratique donc a quelques dixièmes de microns prés.

Une planéité de cet ordre est naturellement d'autant plus difficile a obtenir que la surface considérée est plus grande. Au delta de 50 a
100 centimetres carrés, le coût de l'opération peut s'averer rapide ment incompatible avec l'exploitation industrielle envisagée.

Les disques utilisés couramment dans la fabrication des supports optiques sont polis a +10 micrometres pres. Tels quels, ils ne permettent donc pas de capter sur le film photosensible les ultimes détails dont l'image holographique néanmoins est chargée.

Plutôt que de recourir à des disques polis a mieux que le micrométre, ce qui est techniquement possible mais a des prix excessivement elevés, la présente invention propose de wobuler la position du disque 60, support du film a insoler 22, de façon à ce que chacun des points de ce film soit amené a passer par l'exact point de convergence des rayons lumineux participant à la restitution de l'image du point objet considéré.

L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ciapres et de la figure unique annexée.

La figure montre la configuration du faisceau lumineux participant a la restitution d'un point objet.

Du fait des phénomènes de diffraction inhérents a la structure ondulatoire de la lumière, les différents rayons convergeant vers le point focal F de l'approximation géométrique échappent a ce cône au voisinage de F pour se concentrer seulement a' l'intérieur d'un volume que l'on peut assimiler, en première approximation à un cylindre de diamètre D et de hauteur h, grandeurs reliées à la longueur d'onde A et à l'ouverture numérique N par les formules::
h = 2il/N2 U - h/N
Si x = 0,4579 ,um (cas d'un laser à l'argon) et N = 0,73, la hauteur de la tache de diffraction est alors voisine de 1,7 llm ( 0,85 ,um) et son diamètre voisin de 0.6 Clam.

A l'intérieur de cette tache, la densité d'énergie lumineuse est maximum, quoique non uniforme. De part et d'autre, elle diminue comme le carré de la distance au plan focal noté 100.

Si la surface photosensible 22 est positionnee a une distance du plan 100 inférieure a h/2, l'image obtenue pourra effectivement pretendre a une résolution voisine du diametre D. Dans le cas contraire, celui du plan 10 1 par exemple, la région insolée sera d'un diamètre supérieur. Peut-on en déduire pour autant que le diamètre du point ainsi obtenu apres traitement de la surface photosensible sera alors supérieur à D ? Pas obligatoirement si la densité de lumière disponible sur les bords de cette tache est inférieure au seuil de sensibilité du film photosensible utilisé. Car les substances utilisées pour réaliser de tels films ne sont jamais totalement linéaires du cote des faibles éclairements. Elles ne le sont naturellement jamais du coté des forts éclaire ment (saturation).

Le méme raisonnement vaut d'ailleurs a l'interieur de la tache de diffraction de diamétre D, où l'intensité est maximale au centre avec décroissance rapide vers les bords. C'est ainsi que, avec tel photoresisi judicieusement choisi, un ajustement précis de l'énergie incidente (puissance lumineuse multipliée par le temps d'insolation) permet de réaliser des points dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui, nominal, de la tache de diffraction de l'optique utilisée. C'est ce qui explique que la gravure de disques optiques peut être effectuée en pratique avec des optiques d'Ouverture Numérique égale à 0,45 au lieu des 0,75 exigés en principe pour l'obtention de microcuvettes larges de 0,6 micromètres seulement.

Cette propriété va être utilisée pour permettre la mise en oeuvre du dispositif objet du brevet 90.14023 même lorsque l'état de surface des supports 20 et 60 est insuffisant pour maintenir chacun des points du film photosensible à l'intérieur du volume défini par la profondeur de champ de l'optique holographique utilisée.

Conformément à la présente invention, il est ainsi proposé, pendant le temps d'insolation du photoresist, de déplacer le support 60 de part est d'autre du plan 100 d'une amplitude égale au moins à l'amplitude crête à crête de l'état de surface du support considéré.

Ce déplacement, de 5 à 20 micromètres pour fixer les idées, pourra être effectué par tout moyen mécanique capable d'assurer la translation désirée, parallèle à l'axe z'z, avec la précision requise; c'est à dire au moins égale à la profondeur de champ. Par exemple en montant le support de positionnement du disque 60 sur des cales faites de céramiques piézoélectriques elles-mêmes fixées sur un bâti solidaire du dispositif de positionnement de chacun des organes.

La vitesse de déplacement devra être ajustée de telle façon que l'énergie incidente sur le film photosensible hors du temps mis pour parcourir le trajet extérieur aux plans 110 et 120 soit inférieure à celle correspondant au seuil de sensibilité du film utilisé.

Claims (2)

1. REVENDICATIONS

   1) Procedé optique d'enregistrement d'images sensiblement planes caractérisé en ce que, durant la phase d'insolation du film photosensible utilisé à cet effet, la position du support du dit film est déplacée de part et d'autre du plan nominal image d'une distance suffisante pour couvrir les corrections de focalisation exigées par la planéite imparfaite de ce support.
2. 2) Procédé optique d'enregistrement suivant la revendication précédente, caractérisé en outre par le fait que l'image projetée sur le film photosensible est obtenue à partir de l'éclairement d'un hologramme.