FR3016055A1 - Procede de production d'un element optique holographique de mise en forme de faisceau, agencement de mise en œuvre et element optique associes, dispositif d'affichage incluant l'element - Google Patents

Procede de production d'un element optique holographique de mise en forme de faisceau, agencement de mise en œuvre et element optique associes, dispositif d'affichage incluant l'element Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau, qui est configuré pour générer des faisceaux diffractés configurés pour reconstruire une image d'un diffuseur indépendamment du point d'impact d'un pinceau de lumière sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau, comprenant la fourniture d'un élément d'enregistrement, la fourniture d'un élément maître comprenant un motif particulier, la formation d'un empilage d'enregistrement comprenant l'élément d'enregistrement et l'élément maître de sorte que l'élément maître soit agencé à une très courte distance de copie de l'élément d'enregistrement, l'éclairage d'au moins une partie de l'empilage d'enregistrement avec un faisceau de reconstruction, l'éclairage d'au moins une partie de l'empilage d'enregistrement avec un faisceau de référence, dans lequel au moins l'un du faisceau de reconstruction et du faisceau de référence pénètre dans l'élément maître pour enregistrer le motif de l'élément maître sur l'élément d'enregistrement.

Description

PROCEDE DE PRODUCTION D'UN ELEMENT OPTIQUE HOLOGRAPHIQUE DE MISE EN FORME DE FAISCEAU, AGENCEMENT DE MISE EN OEUVRE ET ELEMENT OPTIQUE ASSOCIES, DISPOSITIF D'AFFICHAGE INCLUANT L' ELEMENT CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau en fournissant un élément maître et un élément d'enregistrement. En particulier, la présente invention concerne également un agencement pour effectuer le procédé, un élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit et un dispositif d'affichage comprenant l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit.
Examen de l'art connexe De nos jours, des afficheurs à cristaux liquides sont souvent utilisés dans des applications électroniques. Les applications illustrées sont les dispositifs mobiles, les ordinateurs de jeu, les tablettes informatiques, les moniteurs, les dispositifs de télévision, les panneaux publicitaires, et similaire. Les afficheurs à cristaux liquides comprennent une couche ou un panneau avec des cristaux liquides qui peuvent être commandés électriquement. En particulier, la polarisation de la lumière émise par l'afficheur peut être commandée en fonction de la tension appliquée aux cristaux liquides. Etant donné que ces panneaux ne produisent pas de lumière par eux-mêmes, une unité de rétroéclairage doit être prévue pour éclairer les panneaux. De ce fait, une préoccupation générale est de fournir un afficheur à cristaux liquides ayant une grande qualité d'affichage. Les facteurs d'une grande qualité d'affichage sont l'espace chromatique (gamme de couleurs), l'homogénéité de l'éclairage et la relation de contraste. Les futurs afficheurs à cristaux liquides nécessiteront également une bonne qualité d'orientation, par exemple pour réaliser des applications 3D améliorées. Les unités de rétroéclairage qui permettent à un afficheur à cristaux liquides de satisfaire à ces spécifications sont les unités de rétroéclairage comprenant un élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Un élément optique holographique de mise en forme de faisceau est configuré pour éclairer une zone définie à une distance définie de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau d'une manière homogène. Par exemple, le panneau d'affichage à cristaux liquides, une lentille, un diffuseur, ou similaire peut être agencé au niveau de la zone définie. En particulier, en enregistrant un élément comprenant n'importe quel matériau d'enregistrement approprié avec un motif souhaité, un élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut être produit. On doit comprendre qu'il y a une pluralité d'autres applications nécessitant un élément optique holographique de mise en forme de faisceau avec de bonnes qualités d'orientation, telles que la signalisation. Une caractéristique de qualité importante particulière d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit est la qualité d'orientation. La qualité d'orientation ou l'aptitude à l'orientation signifie que l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau est capable de reconstruire une image réelle identique d'un diffuseur indépendamment de l'emplacement d'impact d'un pinceau de lumière qui frappe l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau alors que le pinceau de lumière émerge d'un point de source commun. Un élément optique holographique de mise en forme de faisceau en relation avec la présente invention est en particulier un élément optique holographique qui transforme une source de lumière confinée spatialement et/ou directionnellement en une zone éclairée de manière homogène à un certain emplacement dans l'espace. Un type important d'une telle source de lumière - mais pas exclusif dans le sens de la présente invention - est un pinceau d'intense lumière laser. Pour transformer la section transversale en forme de point de ce pinceau de lumière, par exemple, en un rectangle plan avec une distribution de luminosité homogène à un certain emplacement dans l'espace, un élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut être utilisé. Un tel élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut fonctionner en géométrie à transmission ou à réflexion ou en géométrie à éclairage par le bord et doit reconstruire l'image réelle d'un diffuseur à l'emplacement spécifié dans l'espace afin d'y générer la distribution de luminosité homogène souhaitée. Cependant, la production d'éléments optiques holographiques de mise en forme de faisceau ayant une grande qualité et des dimensions géométriques suffisantes est difficile. Une approche de l'art antérieur et ses problèmes vont être décrits ci-après au moyen des figures 1 à 3. La figure 1 montre une vue schématique classique d'un agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau.
Généralement, pour pouvoir reconstruire une image réelle avec un élément optique holographique de mise en forme de faisceau, un faisceau de reconstruction doit être le faisceau conjugué en phase du faisceau de référence utilisé pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau (Gerhard K. Ackermann and Jürgen Eichler « Holography a Practical Approach, Wiley VCH Verlag & Co. KGaA, Weinheim, 2007, chapitre 16, pages 217 et 218). La figure 1 montre un exemple de méthode d'enregistrement selon l'art antérieur avec un faisceau d'éclairage 104 et un faisceau de référence 103c. Un faisceau d'enregistrement convergent 103c est utilisé en tant que faisceau de référence 103c de l'installation d'enregistrement holographique pour le présent élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission. La méthode de la figure 1 est vue à partir du dessus. Après la division du faisceau de lumière émis par une source de lumière laser commune au moyen d'un diviseur de faisceau approprié, deux filtres spatiaux 105 génèrent le faisceau d'éclairage divergent 104 pour éclairer l'objet 101, par exemple un diffuseur transparent, et le faisceau de référence essentiellement divergent 103b. Après avoir été réfléchi par le miroir concave 107, le faisceau de référence essentiellement divergent 103b est transformé en un faisceau de référence convergent 103c avec un foyer situé à la position 103d. L'objet translucide 101 génère les faisceaux d'objet d'enregistrement 106b par diffraction. Les faisceaux d'objet 106b interfèrent avec le faisceau de référence convergent 103c au niveau de l'élément d'enregistrement 102. L'élément 102 est l'élément à enregistrer avec un motif souhaité. En enregistrant l'élément d'enregistrement 102, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau souhaité est produit. Pour la reconstruction (voir la figure 2) de l'image réelle 106a de l'objet 101 de la figure 1, le faisceau de reconstruction (conjugué en phase) 103, divergeant d'un point dans l'espace 103a, est généré, par exemple, à partir d'un faisceau laser focalisé en combinaison avec un filtre spatial 105 positionné à ce foyer. L'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 forme ensuite les faisceaux diffractés 106 qui forment l'image réelle 106a à sa position souhaitée. Un problème de l'agencement selon la figure 1 est lié aux dimensions requises du miroir concave 107 (ou de la lentille positive) configuré pour générer le faisceau de référence convergent 103c. Le miroir concave 107 doit toujours avoir des dimensions latérales plus grandes que la dimension latérale de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 souhaité et de l'élément d'enregistrement 102, respectivement. De ce fait, plus la longueur focale - la distance entre le foyer 103d et l'élément d'enregistrement 102 - est courte, plus la taille relative du miroir concave 107 (ou de la lentille positive) doit être grande par comparaison avec l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102. Par exemple, si l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 lui-même a déjà une grande taille (par exemple, la taille d'un afficheur électronique avec une taille en diagonale de 10" ou plus), le miroir concave 107 (ou la lentille positive) doit être beaucoup plus grand que cela. Cela signifie que les composants optiques, tels que les miroirs ou les lentilles, qui peuvent former le faisceau de référence convergent, deviennent très grands et seront très coûteux et/ou difficiles à fabriquer. D'autres problèmes sont liés à la manipulation de tels grands et lourds composants, à leur alignement optique et à la stabilisation et à l'empreinte de l'installation d'enregistrement holographique. De plus, si l'ouverture numérique - le sinus de la moitié de l'angle d'ouverture du faisceau d'enregistrement convergent 103c sur la figure 1 - ou l'équivalent de l'angle de champ de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 sur la figure 2 devient très grand, ces types de miroirs et de lentilles de focalisation 107 avec le grand diamètre nécessaire de l'ouverture et la courte longueur focale respectivement ne sont pratiquement pas disponibles. Une description illustrative de la signification de l'ouverture numérique est donnée sur la figure 3, qui est la vue en perspective de la partie de faisceau de référence donnée sur la figure 1. Ici, l'ouverture numérique est sin(0/2) où l'angle 0 est mesuré dans le plan qui contient le diamètre le plus grand de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102.
Toutes ces difficultés s'appliquent également pour les éléments optiques holographiques de mise en forme de faisceau du type à réflexion ou les éléments optiques holographiques de mise en forme de faisceau du type à éclairage par le bord.
Comme mentionné ci-dessus, d'autre part, les miroirs de focalisation 107 à grande ouverture numérique et les lentilles avec le grand diamètre nécessaire de l'ouverture et la courte longueur focale respectivement ne sont pratiquement pas disponibles, ou sont coûteux et extrêmement difficiles à manipuler dans une installation d'enregistrement holographique.
D'autre part, les objectifs avec une grande ouverture numérique sont facilement disponibles et pourraient être très bon marché étant donné qu'ils sont déjà utilisés dans les dispositifs grand public qui sont entrés sur le marché de masse. Par exemple, un objectif de microscope avec un grossissement de 63 x peut avoir une ouverture numérique de 0,75. De manière similaire, une lentille d'objectif d'une tête de lecture de lecteur BluRay a une ouverture numérique pouvant atteindre 0,85. Précisément parce que ces objectifs auront une ouverture d'entrée avec un diamètre limité de quelques millimètres, ils sont appropriés pour la génération d'un faisceau divergent de qualité élevée avec l'ouverture numérique souhaitée. Si l'ouverture numérique du faisceau de référence tend vers zéro, le faisceau de référence d'enregistrement 103c sur la figure 1 et la figure 3 tend à être un faisceau collimaté et le miroir 107 (la lentille) est un miroir (une lentille) de collimation par rapport au faisceau divergent 103b émergeant du trou d'épingle 105. Dans ce cas, la taille du miroir (de la lentille) de collimation pourrait être réduite à une valeur proche de ou égale à sa taille minimum qui est identique à la taille de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Le faisceau conjugué en phase d'un faisceau collimaté est également un faisceau collimaté simplement avec une direction de propagation inversée. Cela signifie que, pour reconstruire l'image réelle dans le cas d'une ouverture numérique proche de zéro, au lieu d'effectuer la lecture avec le faisceau collimaté avec la direction inversée, l'hologramme enregistré pourrait être pivoté et lu avec le faisceau de référence collimaté d'origine. Dans le document WO 93/02372, un agencement et un procédé d'enregistrement sont décrits pour un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission. A une première étape, un élément maître sous la forme d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître est enregistré avec le faisceau de référence collimaté. A une deuxième étape, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître est pivoté et lu avec le faisceau de référence d'origine utilisé pour enregistrer l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. L'image réelle qui est reconstruite par cette procédure est copiée avec un faisceau de référence divergent dans un nouvel élément d'enregistrement. Cet élément d'enregistrement est agencé entre l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître et la position de l'image réelle reconstruite à partir de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître, où la distance entre l'élément maître et l'élément d'enregistrement est grande. La raison de cette position est d'empêcher la lumière d'ordre zéro provenant de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître de frapper l'élément d'enregistrement holographique utilisé pour le processus de copie. Si l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau enregistré ou produit est reconstruit avec le faisceau divergent utilisé en tant que faisceau de référence pour le processus de production ou de copie, l'image réelle de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître est reconstruite. Etant donné qu'un faisceau de référence collimaté est utilisé pour enregistrer l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître et qu'un faisceau divergent est utilisé pour enregistrer l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau de copie, la taille minimum des miroirs ou des lentilles pour former le faisceau de référence peut être obtenue avec le procédé du document WO 93/02372.
Cependant, la qualité d'affichage, en particulier, la capacité d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit est faible. Si l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit est frappé par un pinceau de lumière, la reconstruction ou non de l'image réelle totale dépend fortement du point d'impact de la lumière.
RESUME DE L'INVENTION Des modes de réalisation concernent un procédé de production d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau avec une capacité d'orientation améliorée et un agencement d'enregistrement simple. Des modes de réalisation concernent un procédé pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau. L'élément optique holographique génère des faisceaux diffractés configurés pour reconstruire une image réelle identique d'un diffuseur indépendamment du point d'impact d'un pinceau de lumière sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Un élément d'enregistrement est fourni. Un élément maître comprenant un motif particulier est fourni. Un empilage d'enregistrement comprenant l'élément d'enregistrement et l'élément maître est formé de sorte que l'élément maître soit agencé par rapport à l'élément d'enregistrement à une très courte distance de copie.
Au moins une partie de l'empilage d'enregistrement est éclairée avec un faisceau de reconstruction. Au moins une partie de l'empilage d'enregistrement est éclairée avec un faisceau de référence. Au moins l'un du faisceau de reconstruction et du faisceau de référence pénètre dans l'élément maître pour enregistrer le motif de l'élément maître sur l'élément d'enregistrement.
En formant l'empilage d'enregistrement dans lequel l'élément maître et l'élément d'enregistrement sont à une très courte distance de copie l'un de l'autre, un élément optique holographique de mise en forme de faisceau ayant des propriétés d'orientation améliorées est produit. Les éléments optiques, tels que les lentilles et/ou les miroirs, ont des dimensions qui ne sont pas (essentiellement) plus grandes que les dimensions de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit. Un élément d'enregistrement, tel qu'une plaque plane, est fourni. L'élément d'enregistrement est l'élément à enregistrer par un motif souhaité. Après l'enregistrement, l'élément d'enregistrement est l'élément optique holographique de 30 mise en forme de faisceau produit. L'élément d'enregistrement comprend un matériau optique holographique approprié qui peut être enregistré. Le matériau optique holographique peut être prévu en tant que matériau en feuille. En enregistrant l'élément d'enregistrement, en particulier, le matériau optique holographique de l'élément d'enregistrement, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau est produit. En plus de l'élément d'enregistrement, un élément maître est fourni. L'élément maître comprend un motif et une image particuliers, respectivement.
L'élément maître est configuré de sorte que, en éclairant l'élément maître avec un faisceau de reconstruction ou le faisceau de référence, le motif de l'élément maître puisse être mappé sur l'élément d'enregistrement, comme cela sera expliqué en détail ci-après. L'élément maître peut également être une plaque plane. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément maître et l'élément d'enregistrement sont des plaques rectangulaires ayant à peu près les mêmes dimensions, par exemple les mêmes longueur et largeur. Pour améliorer la capacité d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau à reproduire sans réduire d'autres qualités d'affichage, un empilage d'enregistrement, en particulier, un empilage à très courte distance de copie est formé. En particulier, l'élément maître et l'élément d'enregistrement sont agencés à une très courte distance de copie l'un de l'autre. Par exemple, si l'élément maître et l'élément d'enregistrement sont formés en tant que plaques, une grande surface de l'élément maître peut directement faire face à une grande surface de l'élément d'enregistrement. Par exemple, la distance entre les deux composants est inférieure à 1 mm, de préférence inférieure à 500 pm, en particulier, inférieure à 150 p.m. Un tel empilage d'enregistrement et un tel empilage de copie, respectivement, permettent d'effectuer un processus de copie par contact. Selon un procédé des modes de réalisation, au moins deux faisceaux, un faisceau de reconstruction et un faisceau de référence, peuvent être générés. Par exemple, l'une des deux (plus grandes) surfaces de l'empilage de copie est éclairée avec le faisceau de référence et l'autre surface est éclairée avec le faisceau de reconstruction pour produire l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. De préférence, l'une des surfaces est formée par l'élément d'enregistrement et l'autre surface est formée par l'élément maître. Dans un cas spécial, une seule surface de l'empilage de copie, telle qu'une surface de l'élément maître, sera éclairée (par exemple, par le faisceau de référence). Selon un premier mode de réalisation du procédé selon la présente invention, le faisceau de reconstruction peut être diffracté par l'élément maître de sorte que le faisceau diffracté résultant éclaire l'élément d'enregistrement. Le motif particulier de l'élément maître peut provoquer la diffraction du faisceau de reconstruction reçu par l'élément maître d'une manière souhaitée. Le faisceau diffracté éclaire l'élément d'enregistrement. En particulier, dans l'élément d'enregistrement, le faisceau diffracté interfère avec le faisceau de référence de sorte que l'image et le motif particuliers, respectivement, sont enregistrés dans l'élément d'enregistrement. Autrement dit, par l'interférence des deux faisceaux, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut être produit. Selon la présente invention, l'élément maître et l'élément d'enregistrement sont agencés dans l'empilage d'enregistrement de sorte qu'un processus de copie à très courte distance soit possible. Des résultats particulièrement bons peuvent être obtenus selon un mode de réalisation préféré si la très courte distance de copie entre l'élément d'enregistrement et l'élément maître est inférieure à 0,06 fois, de préférence inférieure à 0,034 fois, plus préférablement inférieure à 0,0015 fois et idéalement inférieure à 0,0003 fois la distance de l'élément maître à un point de source commun des pinceaux de lumière utilisés pour la reconstruction du motif. Généralement, différents composants peuvent être utilisés pour former un élément maître. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément maître est un élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Généralement, un élément d'enregistrement peut être enregistré avec un motif souhaité par un faisceau de référence et un faisceau d'objet généré par un faisceau d'éclairage et un objet, tel qu'un diffuseur. L'élément enregistré peut être utilisé en tant qu'élément maître. Le motif enregistré d'un tel élément maître peut être mappé ou copié sur un élément d'enregistrement en utilisant un faisceau de référence et un faisceau de reconstruction. Le faisceau de reconstruction est un faisceau conjugué en phase du faisceau de référence. En variante, selon un autre mode de réalisation préféré, l'élément maître peut être une lentille à zone de Fresnel. Dans ce cas, la création d'un élément maître en enregistrant un élément optique holographique peut être omise. Dans les deux cas, pour obtenir de bonnes propriétés d'orientation, l'élément maître doit être à une très courte distance de copie par rapport à l'élément à enregistrer. En outre, dans un autre mode de réalisation préféré, le faisceau de reconstruction est un faisceau collimaté. En plus ou en variante, le faisceau de reconstruction est un faisceau conjugué en phase d'un faisceau de référence qui a été utilisé pour enregistrer l'élément maître. Cela permet de copier un motif souhaité d'un élément maître sur un élément d'enregistrement d'une manière simple. En outre, le faisceau de référence est de préférence un faisceau divergent. L'élément d'enregistrement peut comprendre n'importe quel matériau d'enregistrement approprié. Dans des modes de réalisation préférés, l'élément d'enregistrement peut comprendre un matériau de réserve photosensible, un matériau polymère photosensible, un matériau à base d'halogénure d'argent, un matériau gélatineux dichromaté, un matériau photochromique ou un matériau photoréfractif. En particulier, l'élément d'enregistrement peut de préférence comprendre un film photopolymère comprenant une matrice réticulée et des monomères d'écriture, comprenant de préférence une matrice réticulée et des monomères à base d'acrylate. Un tel matériau est particulièrement approprié pour former un élément optique holographique de mise en forme de faisceau. De plus, l'élément d'enregistrement peut comprendre un empilage de (différentes) couches. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément d'enregistrement peut comprendre une plaque de verre. En particulier, la plaque de verre peut être une plaque de verre flotté. Le verre flotté peut former une surface extérieure de l'élément d'enregistrement. En outre, le film photopolymère décrit précédemment peut être lamifié sur la plaque de verre. La plaque de verre peut agir en tant que couche de support. On doit comprendre que l'élément d'enregistrement peut comprendre d'autres couches. Une conception compacte d'un élément à enregistrer peut être réalisée. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément d'enregistrement peut être agencé dans l'empilage d'enregistrement de sorte que la plaque de verre de l'élément d'enregistrement soit éclairée par le faisceau de référence. Autrement dit, le faisceau de référence peut entrer dans l'empilage d'enregistrement par l'intermédiaire de la plaque de verre de l'élément d'enregistrement. En plus ou en variante, l'élément d'enregistrement peut être agencé dans l'empilage d'enregistrement de sorte que le film photopolymère de l'élément d'enregistrement soit éclairé par le faisceau diffracté qui a été généré par l'éclairage de l'élément maître avec le faisceau de reconstruction. Autrement dit, le faisceau diffracté peut entrer dans l'élément d'enregistrement par l'intermédiaire du film photopolymère de l'élément d'enregistrement.
Dans le cas où l'élément maître est également un élément optique holographique de mise en forme de faisceau comprenant un motif souhaité, la structure de l'élément maître peut être similaire à la structure de l'élément d'enregistrement. Plus particulièrement, l'élément maître peut comprendre une plaque de verre et un film photopolymère. Dans ce cas, le film photopolymère de l'élément maître et le film photopolymère de l'élément d'enregistrement peuvent de préférence se faire mutuellement face. Les deux plaques de verre peuvent former les surfaces extérieures de l'empilage d'enregistrement. Le faisceau de référence peut entrer dans l'empilage d'enregistrement par l'intermédiaire de la plaque de verre de l'élément d'enregistrement. Le faisceau de reconstruction peut entrer dans l'empilage d'enregistrement par l'intermédiaire de la plaque de verre de l'élément maître. Dans un tel agencement, il est préférable que les deux films photopolymères ne soient pas directement en contact l'un avec l'autre. L'espace entre les deux couches peut être rempli avec un fluide d'immersion approprié. Cette conception compacte d'un empilage d'enregistrement est particulièrement appropriée pour produire des éléments optiques holographiques de mise en forme de faisceau enregistrés présentant de bonnes propriétés d'orientation avec un temps de traitement amélioré. En particulier, il n'est pas nécessaire de prévoir des éléments optiques, tels que des miroirs ou des lentilles, ayant un diamètre plus grand que l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Le diamètre des éléments optiques utilisés peut être à peu près égal au diamètre de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. En outre, le faisceau de référence et le faisceau de reconstruction sont de préférence générés par la même source de lumière. La source de lumière peut comprendre plusieurs générateurs de lumière, par exemple trois lasers monochromatiques auxquels sont superposés des éléments optiques appropriés. Un diviseur de faisceau de lumière peut être configuré pour diviser le faisceau émis par la source de lumière en le faisceau de référence et le faisceau de reconstruction. Deux faisceaux ayant les mêmes propriétés (par exemple, longueurs d'onde) peuvent être générés d'une manière simple. Selon un autre mode de réalisation, au moins l'un du faisceau de référence et du faisceau de reconstruction peut être généré par un laser, une diode laser ou une source de lumière directionnelle.
Un autre aspect de la présente invention consiste en un agencement pour effectuer le procédé décrit précédemment. L'agencement comprend au moins une source de faisceaux pour générer un faisceau de reconstruction et un faisceau de référence. L'agencement comprend un support d'enregistrement pour supporter un empilage d'enregistrement comprenant un élément d'enregistrement et un élément maître, l'élément maître étant à une très courte distance de copie de l'élément d'enregistrement. Cet agencement d'enregistrement permet d'effectuer le procédé décrit ci- dessus pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau souhaité sans le besoin de lentilles ou de miroirs qui soient beaucoup plus grands que l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau à enregistrer et à produire, respectivement. Un autre aspect de la présente invention consiste en un élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit par le procédé décrit 15 précédemment. Dans un mode de réalisation préféré de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut être un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion, un élément optique 20 holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission ou un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à éclairage par le bord, ou une combinaison de ceux-ci. Un autre aspect de la présente invention consiste en un dispositif d'affichage comprenant l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau décrit 25 précédemment. De préférence, le dispositif d'affichage peut être un dispositif d'affichage à cristaux liquides. Par exemple, le dispositif d'affichage peut être un dispositif mobile, un ordinateur de jeu, une tablette informatique, un moniteur autonome, un dispositif de télévision, un panneau publicitaire, ou similaire. Ces aspects et d'autres de la présente invention deviennent évidents à partir 30 des figures suivantes et seront élucidés avec référence à celles-ci. Les caractéristiques de la présente demande et de ses exemples de modes de réalisation tels que présentés ci-dessus sont compris comme étant présentés également dans toutes les combinaisons possibles les uns avec les autres.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les dessins joints, qui sont inclus pour permettre une meilleure compréhension de la présente invention et qui sont incorporés dans et font partie de la présente description, illustrent des modes de réalisation de la présente invention et, avec la description, servent à expliquer les principes de la présente invention. La figure 1 est une vue schématique d'un agencement classique pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau, la figure 2 est une vue schématique d'un agencement pour la reconstruction de l'image réelle de l'objet de la figure 1, la figure 3 est une vue schématique d'un agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon l'art antérieur, sur laquelle seule la partie de faisceau de référence est représentée, la figure 4 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission selon la présente invention, la figure 5 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion selon la présente invention en combinaison avec d'autres éléments optiques qui utilisent la capacité d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau, la figure 6 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, la figure 7 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, la figure 8 est une vue schématique latérale du mode de réalisation montré sur la figure 7, la figure 9 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un agencement pour générer un élément maître sous la forme d'un élément optique 30 holographique de mise en forme de faisceau maître selon la présente invention, la figure 10 est une vue schématique latérale du mode de réalisation montré sur la figure 9, la figure 11 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un agencement pour générer un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, la figure 12 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un 5 agencement pour générer un élément maître sous la forme d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître selon la présente invention, la figure 13 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un agencement pour générer un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, 10 la figure 14 est un graphique avec des résultats de test d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, la figure 15 est une vue schématique d'un agencement de test pour tester les propriétés d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, 15 la figure 16 est une vue schématique d'un agencement pour générer un élément maître sous la forme d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître selon un exemple comparatif, la figure 17 est une vue schématique d'un autre agencement pour générer un élément maître sous la forme d'un élément optique holographique de mise en forme 20 de faisceau maître selon l'exemple comparatif, la figure 18 est une vue schématique d'un agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon l'exemple comparatif, la figure 19 est une vue schématique d'un autre agencement pour générer un 25 élément maître sous la forme d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître selon l'exemple comparatif, la figure 20 est une vue schématique d'un autre agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon l'exemple comparatif, 30 la figure 21 est une vue schématique d'un agencement de test pour tester les propriétés d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon l'exemple comparatif, la figure 22 est un graphique avec des résultats de test de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon l'exemple comparatif, la figure 23 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon l'art antérieur, la figure 24 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention, et la figure 25 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un 10 agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION ILLUSTRES 15 Avec référence aux figures jointes, des modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits. Les numéros de référence identiques désignent des éléments identiques dans toute la description détaillée. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation, mais peut être appliquée à divers changements ou modifications sans modifier l'esprit technique. Dans les 20 modes de réalisation suivants, les noms des éléments sont sélectionnés pour faciliter l'explication et peuvent être différents des noms réels. La figure 4 montre un premier mode de réalisation illustré d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 selon la présente invention. Dans le présent mode de réalisation, l'élément optique holographique de mise en 25 forme de faisceau 2 est un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 du type à transmission. Comme on peut le voir à partir de la figure 4, un pinceau de lumière 3 émerge d'un point de source commun 3a et frappe l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 en l'un des points 2a, 2b ou 2c illustrés. Indépendamment de 30 la position du point éclairé 2a ou 2b ou 2c sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2, l'image réelle identique d'un diffuseur 1 est reconstruite par les faisceaux diffractés 4 respectifs. La figure 4 montre des exemples de ces sous-ensembles de faisceaux diffractés qui construisent les coins de l'image reconstruite.
La figure 5 montre un autre mode de réalisation d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 selon la présente invention. L'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 représenté est un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 du type à réflexion. Dans l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion, le point de source commun 3a est du même côté que l'image réel du diffuseur 1 par rapport à l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2, tandis que, dans le type à transmission, le point de source commun 3a est du côté opposé à l'image réelle du diffuseur 1 par rapport à l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 (voir la figure 4). Comme on peut le voir généralement à partir des figures 4 et 5, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 peut être une plaque ayant une forme rectangulaire. Un tel élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 peut être utilisé, par exemple, dans de nombreuses applications optiques dans lesquelles un éclairage homogène d'une certaine zone à un emplacement spécifique dans l'espace est nécessaire. La source de lumière 3a est une tache de lumière intense sur la zone de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau et la quantité de lumière émise à partir de ce point vers cette zone spécifique peut être commandée par le rendement de diffraction de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Cela signifie qu'elle peut être proche de 100 % si des hologrammes de phase volumique sont utilisés. Par exemple, un tel élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut être utilisé, par exemple, dans des applications d'affichage pour une homogénéisation de la lumière très efficace et conservant la polarisation de sources de lumière ponctuelles intenses comme, par exemple, dans les unités de rétroéclairage d'afficheurs du type à cristaux liquides. De plus, en dirigeant le pinceau de lumière 3 émis à partir du point de source commun 3a vers les différentes positions (par exemple, 2a ou 2b ou 2c) sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2, l'emplacement des sources de lumière ponctuelles 2a, 2b ou 2c ainsi formées sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau peut être modifié sans modifier la forme et l'emplacement de la zone 1 éclairée de façon homogène. Si un autre élément optique 5 (voir la figure 6), tel que, par exemple, une lentille, un miroir ou un autre élément optique holographique, est placé à l'emplacement de la zone 1 éclairée de façon homogène, les différentes positions 2a ou 2b ou 2c sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 agiront comme différents points d'objet pour les propriétés de formation d'image de l'élément optique 5 spécifique. Si, par exemple, les différentes positions 2a ou 2b ou 2c sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 2 sont adressées d'une manière séquentielle dans le temps, une orientation dynamique des positions d'image 6a ou 6b ou 6c respectives générées par l'élément optique 5 spécifique peut être réalisée. Les éléments optiques holographiques de mise en forme de faisceau 2 peuvent être utilisés de manière avantageuse pour réaliser des systèmes optiques dynamiques complexes très efficaces, qui nécessitent un éclairage homogène d'une zone confinée en utilisant des sources de lumière directionnelles puissantes et intenses, telles que des diodes laser. Ci-après, le procédé pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau va être expliqué. L'élément d'enregistrement, qui est enregistré pour produire l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau, peut comprendre un support holographique approprié. Par exemple, en tant que support d'enregistrement holographique, des films photopolymères comprenant une matrice réticulée et des monomères d'écriture, comprenant de préférence une matrice réticulée et des monomères à base d'acrylate, peuvent être utilisés. Dans le présent exemple, la couche de photopolymère a une épaisseur d'environ 22 !dm. On doit comprendre que l'épaisseur peut être plus grande ou moins grande en fonction, par exemple, de l'objet de l'application. La couche de photopolymère peut être déposée sur un film thermoplastique transparent. Le film thermoplastique transparent peut avoir, par exemple, une épaisseur de 60 !dm. Par exemple, un film polyamide amorphe Transphan0 OG 622 GL fabriqué par LOF0 HIGH TECH FILM GMBH peut être utilisé. On doit comprendre que d'autres matériaux peuvent également être utilisés. La figure 7 montre une vue en perspective de la géométrie de reconstruction 30 d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion décalé sur le côté 202. La figure 8 montre une vue latérale de la géométrie de reconstruction du même élément optique holographique de mise en forme de faisceau 202. Comme on peut le voir à partir des figures 7 et 8, les modes de réalisation sont fournis avec des dimensions illustratives. Le mode d'action pour cet élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion décalé sur le côté 202 montré sur les figures 7 et 8 est 5 comme suit : Comme déjà décrit en relation avec la figure 4, un pinceau de lumière 203 émerge d'un point de source commun 203a, tel qu'une source laser, et frappe l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 202, par exemple, en l'un des points 202a et 202c. Indépendamment de la position du point éclairé (202a 10 ou 202c ou n'importe quel autre point) sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 202, l'image réelle identique d'un diffuseur 201 est reconstruite par les faisceaux diffractés 204 respectifs. L'ouverture numérique de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 202 représenté est sin(30,24°)-0,5. Autrement dit, l'ouverture numérique est grande. 15 L'enregistrement et la reconstruction de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 202 sont possibles avec des lumières rouge, verte et bleue. La figure 9 montre une vue en perspective (pas à l'échelle) de la géométrie d'enregistrement de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître du type à transmission 302. La figure 10 montre une vue latérale (à l'échelle) 20 de la géométrie d'enregistrement de cet élément optique holographique de mise en forme de faisceau 302. Comme pour les figures 7 et 8, les dimensions des agencements respectifs sont données sur les figures 9 et 10. A partir d'une source de lumière laser commune, après un diviseur de faisceau approprié, le filtre spatial 305 peut générer le faisceau d'éclairage divergent 25 304 pour l'objet 301. L'objet lui-même peut être une feuille de diffuseur (Makrofol0 LM 322 2-4, d'une épaisseur de 300 pin, fabriquée par Bayer MaterialScience AG) réalisée à partir de polycarbonate. On doit comprendre que d'autres matériaux peuvent être utilisés. L'ouverture respective de 66 mm sur 110 mm peut être générée par un 30 masque 308 avec une ouverture respective. L'axe optique de la lumière d'éclairage peut être aligné le long des centres de l'objet 301 et de l'élément d'enregistrement 302. Le faisceau d'objet 306b, un faisceau de lumière diffuse 306b, généré par l'objet 301 (le plus efficacement) couvre l'aire de l'élément d'enregistrement maître 302. Un faisceau de référence collimaté 303 - qui est généré en utilisant, par exemple, un miroir de renvoi, comme décrit conformément à la figure 1, est dirigé selon un angle de 30° sur l'élément d'enregistrement 302 par rapport à la normale à sa surface. Le diamètre actif de ce miroir de renvoi peut être choisi égal au diamètre de la plaque d'enregistrement 302 en tant que valeur minimum. Dans le présent exemple, le diamètre est égal à 115,43 mm. Le faisceau de référence collimaté 303 et le faisceau d'éclairage divergent 304 utilisés pour générer le faisceau d'objet 306b peuvent être, de préférence, générés à partir d'une superposition de lumières laser rouge, verte et bleue co10 alignées. L'élément d'enregistrement 302 peut, de préférence, comprendre une plaque de verre flotté. La plaque de verre flotté peut avoir une épaisseur d'environ 3 mm. La dimension latérale du verre flotté peut être de 90 mm sur 120 mm. On doit comprendre que d'autres dimensions peuvent également être choisies. Un film 15 photopolymère peut être lamifié avec la couche de photopolymère vers la surface de verre. Le côté substrat du film photopolymère peut être dirigé vers l'autre côté, qui peut être l'air. De préférence, l'élément d'enregistrement 302 peut être orienté avec le côté de film photopolymère vers le faisceau de référence collimaté 303. Le côté substrat du film photopolymère peut être orienté vers l'air. Le faisceau de référence 20 collimaté 303 peut ainsi entrer dans l'élément d'enregistrement 302 par l'intermédiaire du film photopolymère. L'image réelle de cet élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître du type à transmission est identique à l'image réelle qui devrait être reconstruite par l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau du 25 type à réflexion des figures 7 et 8 s'il est éclairé par un faisceau de lumière qui émerge du point de source commun 203a donné sur les figures 7 et 8. La figure 11 montre une vue schématique d'un mode de réalisation d'un agencement pour générer un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 405 selon la présente invention. En particulier, une vue latérale (à l'échelle) 30 de la géométrie d'enregistrement de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 405 est montrée. Des dimensions illustratives et non limitatives sont données sur la figure 11.
Comme on peut le voir à partir de la figure 11, un empilage d'enregistrement est formé par l'élément d'enregistrement 405 et l'élément maître 402. L'empilage d'enregistrement est éclairé par un faisceau de reconstruction 404. Le faisceau de reconstruction 404 est un faisceau collimaté. En particulier, le faisceau de reconstruction 404 est le faisceau conjugué en phase du faisceau collimaté 303 des figures 9 et 10 qui a été utilisé pour enregistrer l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 402 avec un motif souhaité. Le faisceau de reconstruction 404 est configuré pour reconstruire l'image réelle 401 de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 402 à sa position finale souhaitée par l'intermédiaire des faisceaux diffractés 406. Autrement dit, le faisceau de reconstruction 404 pénètre dans l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 402. En fonction du motif enregistré de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 402, un faisceau diffracté 406 est généré par diffraction.
Le présent élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 402 peut être la plaque d'enregistrement 302 exposée de la méthode d'enregistrement d'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître représentée sur la figure 9 et la figure 10. L'élément d'enregistrement 405 et l'élément maître 402 forment un empilage d'enregistrement, en particulier un empilage d'enregistrement à très courte distance de copie. L'élément d'enregistrement 405 ou la plaque de copie 405 non exposé est placé à une très courte distance de copie de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 402. Autrement dit, la distance entre l'élément d'enregistrement 405 et l'élément maître 402 est inférieure à 0,06 fois, de préférence inférieure à 0,034 fois, plus préférablement inférieure à 0,0015 fois et idéalement inférieure à 0,0003 fois la distance de l'élément maître 402 à un point de source commun des pinceaux de lumière utilisés pour la reconstruction du motif enregistré. De préférence, l'élément maître 402 et l'élément d'enregistrement 405 ne sont en contact direct. Par exemple, l'espace entre les deux composants peut être rempli d'un fluide d'immersion approprié. L'élément d'enregistrement 405 peut être agencé par rapport à l'élément maître 402 de son côté qui est à l'opposé du faisceau de reconstruction incident. Le faisceau diffracté 406 généré par l'élément maître 402 forme le faisceau d'objet pour le processus de copie à très courte distance dans la plaque d'enregistrement 405. En outre, l'autre surface de l'élément d'enregistrement 405 est éclairée par un faisceau de référence 403. Le faisceau de référence 403 peut être un faisceau divergent 403. Le faisceau de référence 403 pour le processus de copie peut être formé à partir de faisceaux laser rouge, vert et bleu non élargis co-alignés par l'intermédiaire d'un objectif de microscope 407, tel que ZEISS LD PlanNEOFLUAR 63 x / NA = 0,75 Korr., avec son foyer situé au point de source commun 403a.
L'ouverture numérique de l'objectif de microscope 407 peut être plus grande que l'ouverture numérique de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 402. Un trou d'épingle 407a peut être, de préférence, utilisé pour filtrer le faisceau de référence 403. L'axe optique de l'objectif de microscope 407 et, par conséquent, celui du faisceau de référence divergent 403 peuvent être dirigés vers le centre de l'élément d'enregistrement 405. L'élément d'enregistrement 405 peut être une plaque d'enregistrement 405. La plaque d'enregistrement peut être composée d'un empilage d'une plaque de verre flotté de 3 mm avec une dimension latérale de 90 mm sur 120 mm et d'un film photopolymère et d'un film photopolymère lamifié avec la couche de photopolymère vers la surface de verre. Le côté substrat du film photopolymère peut être dirigé vers l'air. On doit comprendre que les dimensions et la structure ne sont données qu'en tant qu'exemples. L'empilage de copie peut être composé de l'élément d'enregistrement 405 et de l'élément maître 402. Les côtés substrat de photopolymère des deux éléments 405 et 402 se font de préférence mutuellement face dans le présent exemple. La surface d'entrée du faisceau de reconstruction 404 dans l'empilage de copie peut être de préférence la surface de verre de l'élément maître 402. La surface d'entrée dans l'empilage de copie du faisceau de référence divergent 403 peut être la surface de verre de l'élément d'enregistrement 405.
La distance d entre l'élément maître et la couche d'enregistrement de l'élément d'enregistrement peut être, de préférence, au plus égale à deux fois l'épaisseur de substrat du film photopolymère. Dans le présent exemple, la distance peut être égale à 60 p.m + 60 p.m = 120 p.m. La distance D de l'élément d'enregistrement 405 par rapport au point de source commun des pinceaux de lumière utilisés pour la reconstruction peut être de 100 mm. Le rapport d/D est de 0,0012 dans le présent exemple. La figure 12 montre un autre mode de réalisation d'un agencement pour 5 produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 702 selon la présente invention. Le numéro de référence 700a indique un laser rouge, le numéro de référence 700b indique un laser bleu et le numéro de référence 700c indique un laser vert en tant que source de lumière. Pour le laser rouge 700a, un laser Krypton Ion (Coherent, 10 Innova Sabre) 700a avec une puissance de sortie spécifiée de 2,1 watts à 647 nm en mode monofréquence peut être utilisé. Pour le laser vert 700b, un laser DPSS (Coherent Verdi V5) 700b avec une puissance de sortie spécifiée de 5 watts à 532 nm en mode monofréquence peut être utilisé. Enfin, pour le laser bleu 700c, un laser Argon Ion (Coherent, Innova 305) 700c avec une puissance de sortie spécifiée de 0,9 15 watt à 488 nm peut être utilisé. En outre, des obturateurs 712 individuels configurés pour bloquer un faisceau laser sont prévus. En particulier, chacun de ces lasers peut être bloqué par des obturateurs 712 individuels directement après la sortie du laser. De plus, un obturateur 712 principal peut être prévu. L'obturateur 712 principal peut être 20 configuré pour commander le temps d'exposition texp simultané pour l'ensemble des trois longueurs d'onde de laser. Les rapports des faisceaux (BR) entre les densités de puissance du faisceau de référence Pref et du faisceau d'objet Pobj de chaque longueur d'onde de laser X individuelle pourraient être adaptés avec les plaques demi-onde 709 situées après les 25 obturateurs 712 individuels et le diviseur de faisceau polarisant 721. De ce fait, le rapport des faisceaux BR est défini par : BR = Pref / Pobj (a) 30 Pref et Pobj peuvent être mesurés par des capteurs à photodiodes à l'emplacement de l'élément d'enregistrement maître 702 avec les plans des capteurs alignés parallèlement à l'élément d'enregistrement maître 702. Dans le présent exemple, les polarisations de tous les faisceaux d'enregistrement sont fixées à la polarisation S par rapport à la table d'enregistrement. Les trois faisceaux laser sont co-alignés à l'aide d'un miroir 710 et de deux miroirs dichroïques 711. On doit comprendre que d'autres moyens peuvent être utilisés. Le faisceau de référence 703 est élargi par un filtre spatial 705 et dirigé sur un miroir sphérique 707. Dans le présent exemple, la longueur focale est fixée à 3 m. Le trou d'épingle du filtre spatial 705 est de préférence placé au foyer du miroir sphérique 707. Le filtre spatial 705 et le miroir sphérique 707 sont configurés pour générer le faisceau de référence collimaté 703.
Dans un test pratique, la collimation était confirmée en utilisant un interféromètre à dédoublement de faisceau (Melles Griot, Shear Plate). Dans le test, le faisceau de référence collimaté 703 est dirigé selon un angle d'incidence de 30° vers la normale à la surface de la plaque d'enregistrement maître 702. L'onde d'objet 706b et le faisceau d'objet 706b, respectivement, sont générés par le diffuseur 701 qui est éclairé par le faisceau d'éclairage divergent 704. Le faisceau d'éclairage divergent 704 est généré par un autre filtre spatial 705. Les paramètres d'enregistrement suivants ont été utilisés dans le test : . X = 647 nm : Pref = 59,4 p.W/cm2 Pobj = 5,2 p.W/cm2 BR = 11,4 . X = 532 nm : Pref = 59,6 p.W/cm2 Pobj = 8,1 p.W/cm2 BR = 7,4 . X = 488 nm : Pref = 60,0 p.W/cm2 Pobj = 5,0 p.W/cm2 BR = 12,0 . texp = 60 s L'élément maître enregistré 702 et la plaque maître enregistrée 702, respectivement, forment maintenant l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 702. L'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 702 peut être, de préférence, blanchi pendant douze heures sur une table lumineuse pour retirer la coloration résiduelle du système de photo-initiation. Dans le test, pour estimer le rendement i, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître enregistré 702 est pivoté et placé de nouveau sur le support de plaque d'enregistrement utilisé. Ensuite, le faisceau de référence 703 est utilisé en tant que faisceau de reconstruction. La densité de puissance incidente Pin est mesurée pour chaque longueur d'onde de laser X. En outre, la densité de puissance diffractée Pdiff est mesurée pour chaque longueur d'onde de laser X à la position de l'image réelle du diffuseur. Le rendement i est ensuite calculé pour chaque X par l'équation suivante : ri = (Pdiff/Pin) * (aire de l'image réelle du diffuseur) / (aire de l'élément 5 maître) (b) Les résultats suivants sont trouvés : . X = 647 nm : ri = 0,58 . X = 532 nm : ri = 0,59 10 . X = 488 nm : ri = 0,50 Comme on peut le voir à partir des résultats ci-dessus, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 702 présente des rendements équilibrés pour l'ensemble des trois couleurs. Après avoir produit à une première étape l'élément optique holographique de 15 mise en forme de faisceau maître 702, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 702 peut être utilisé pour produire des éléments optiques holographiques de mise en forme de faisceau à une deuxième étape. En particulier, en agençant l'élément maître 702 généré à une très courte distance de copie de l'élément holographique à enregistrer, un élément optique holographique de mise en 20 forme de faisceau ayant des capacités d'orientation améliorées peut être produit. La deuxième étape va être décrite en détail à l'aide de la figure 13. L'agencement sur la figure 13 correspond essentiellement à l'agencement montré sur la figure 12. Pour éviter des répétitions, il est par conséquent fait référence aux explications ci-dessus et seules les différences seront élucidées ci-25 après. L'élément d'enregistrement 715 est attaché à l'élément maître 702 pour former l'empilage de copie par contact. En particulier, l'élément maître 702 est à une très courte distance de copie de l'élément d'enregistrement 715. Le filtre spatial 705 et le miroir sphérique 707 sont configurés pour générer le faisceau de reconstruction 30 703. De préférence, le faisceau conjugué en phase du premier faisceau de référence 703 (figure 12) pour enregistrer l'élément maître 702 est le faisceau de reconstruction 703.
En outre, comparé à la figure 12, l'autre filtre spatial 705 pour générer le faisceau divergent 704 a été retiré. Dans le présent exemple, le faisceau 703b est dirigé à travers l'objectif de microscope 730 et filtré par un trou d'épingle 730a pour former le faisceau de référence sphérique 703c pour le processus de copie par contact. Dans un test pratique, les paramètres d'enregistrement suivants sont utilisés : . X = 647 nm : Pref = 100,0 p.W/cm2 Prec = 30,5 p.W/cm2 BRC = 3,3 . X = 532 nm : Pref = 160,0 p.W/cm2 Prec = 47,5 p.W/cm2 BRC = 3,4 . X = 488 nm : Pref = 178,0 p.W/cm2 Prec = 55,5 p.W/cm2 BRC = 3,2 . texp = 50 s La densité de puissance du faisceau de reconstruction Prec au niveau de la surface d'entrée vers l'élément d'enregistrement 715 peut être estimée comme suit. La densité de puissance PO est mesurée avec un capteur à photodiode au centre de l'image réelle du diffuseur, reconstruite par l'élément maître 702 et ensuite multipliée par le facteur d'aire qui représente l'élargissement de la section transversale du faisceau conformément à l'équation suivante : Prec = PO * (aire de l'image réelle du diffuseur) / (aire de l'élément maître) (c) La densité de puissance de l'onde de référence Pref est mesurée avec des capteurs à photodiodes au centre de la surface d'entrée opposée de l'élément d'enregistrement 715 avec les plans des capteurs alignés parallèlement à l'élément de copie 715. Le rapport des faisceaux du processus de copie par contact est défini par : BRC = Pref / Prec (d) L'élément d'enregistrement 715 peut être blanchi pendant douze heures sur une table lumineuse pour retirer la coloration résiduelle du système de photo-initiation.
Pour estimer les rendements i de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715 enregistré, un spectre de transmission (Perkin Elmer, PE-LA 950 UV-VIS) est pris perpendiculairement à travers le plan de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715. La figure 14 montre un graphique avec les résultats du test. Les valeurs pour i sont prises en tant que profondeurs relatives par rapport à la ligne de base du spectre de transmission aux trois longueurs d'onde de reconstruction Xrec. Les résultats suivants sont obtenus : . Xrec = 642 nm : ri = 0,39 . Xrec = 528 nm : ri = 0,27 . Xrec = 484 nm : ri = 0,22 A partir de ces résultats, on peut voir qu'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715 est formé qui reconstruit la lumière RVB avec des rendements élevés et équilibrés.
Pour évaluer les propriétés d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715, l'agencement utilisé pour la production de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715 représenté sur la figure 13 est modifié comme montré sur la figure 15. Comme on peut le voir à partir de la figure 15, le trajet de faisceau utilisé pour le faisceau de reconstruction est bloqué avec un absorbeur de faisceau 713. En outre, l'objectif de microscope 730 montré sur la figure 13 est remplacé par un miroir rotatif 714 avec son centre de rotation au point de source commun. De plus, l'élément maître 702 est retiré de l'empilage d'enregistrement par contact. Par l'agencement sur la figure 15, en particulier du fait de l'agencement du miroir rotatif 714, un pinceau de lumière laser, soit RVB, soit monochrome, peut être déplacé à différentes positions de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715 par exemple avec les faisceaux 703c, 703d et 703e. Dans l'ensemble de ces cas, l'image réelle identique du diffuseur 701 est reconstruite. A une étape suivante, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715 est tourné de 90° autour de la normale à la surface située à son point central 715a. De nouveau, le pinceau de lumière laser peut être déplacé du premier bord, par l'intermédiaire du centre, vers l'autre bord avec le miroir rotatif 714. Dans l'ensemble de ces cas, l'image réelle identique du diffuseur 701 est reconstruite. Autrement dit, la qualité d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 715 selon la présente invention est élevée. Pour indiquer les avantages du procédé et de l'agencement selon la présente invention, un exemple comparatif va être décrit en détail à l'aide des figures 16 à 22.
Le mode d'action souhaité de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau suivant est identique à celui de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau décrit pour l'exemple mentionné ci-dessus. Comme indiqué ci-avant, pour générer l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau de cet exemple, un processus de copie sans contact est utilisé, c'est-à-dire que l'élément maître n'est pas agencé à une très courte distance de copie par rapport à l'élément d'enregistrement. Si un tel processus de copie sans contact est utilisé, il pourrait être conçu pour la commodité d'une manière telle que la lumière d'ordre zéro qui pourrait être transmise par l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître pendant sa reconstruction ne frappe pas l'élément d'enregistrement. La figure 16 montre une vue en perspective (pas à l'échelle) de la géométrie d'enregistrement de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître du type à transmission 502. La figure 17 montre une vue latérale (à l'échelle) de la géométrie d'enregistrement du même élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 502. Les dimensions illustrées sont données sur les figures 16 et 17. Etant donné qu'un processus de copie sans contact va être réalisé, la distance de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître 502 vers l'objet 508 doit être augmentée d'une manière appropriée. Sa taille verticale et son positionnement vertical vers l'objet 508 doivent également être adaptés. Autrement, tous les composants pour produire cet élément maître 502 peuvent être les mêmes que pour l'élément maître utilisé pour l'exemple ci-dessus. A partir d'une source de lumière laser commune, après un diviseur de faisceau approprié, le filtre spatial 505 génère le faisceau d'éclairage divergent 504 pour l'objet 501. L'objet lui-même est une feuille de diffuseur (Makrofol0 LM 322 2-4, d'une épaisseur de 300 pm, fabriquée par Bayer MaterialScience AG) réalisée à partir de polycarbonate. L'ouverture respective de 66 mm sur 110 mm peut être générée par un masque 508 avec une ouverture respective. L'axe optique de la lumière d'éclairage a été aligné le long des centres de l'objet 501 et de la plaque d'enregistrement maître 502. Par conséquent, le faisceau d'objet diffus 506b généré par l'objet 501 couvre le plus efficacement l'aire de la plaque d'enregistrement maître 502.
Un faisceau de référence collimaté 503 - qui est généré en utilisant un miroir de renvoi, comme décrit ci-dessus, est dirigé selon un angle de 30° sur la plaque d'enregistrement maître 502 par rapport à la normale à sa surface. Le diamètre actif de ce miroir de renvoi peut être choisi égal au diamètre de la plaque d'enregistrement maître 502 en tant que valeur minimum. Pour cet exemple, le diamètre est égal à 115,43 mm. Le faisceau de référence collimaté 503 et le faisceau divergent 504 sont générés à partir d'une superposition de lumières laser rouge, verte et bleue coalignées.
L'élément d'enregistrement maître 502 est une plaque 502 et est constitué d'un empilage d'une plaque de verre flotté de 3 mm avec une dimension latérale de 90 mm sur 120 mm et d'un film photopolymère et d'un film photopolymère lamifié avec la couche de photopolymère vers la surface de verre. Le côté substrat du film photopolymère est dirigé vers l'air. L'empilage de couches d'enregistrement a été orienté avec le côté film photopolymère vers le faisceau de référence collimaté 503. Cela signifie que le côté substrat du film photopolymère orienté vers l'air est la surface d'entrée pour le faisceau de référence collimaté 503. L'image réelle de cet élément maître du type à transmission 502 est identique à l'image réelle qui devrait être reconstruite par l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion des figures 7 et 8 s'il est éclairé par un pinceau de lumière qui émerge du point de source commun 203a donné sur les figures 7 et 8. La figure 18 montre une vue latérale (à l'échelle) de l'agencement d'enregistrement de copie sans contact de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 605. Les dimensions de l'agencement sont données également sur la figure 18. Comparé à l'exemple précédent du procédé selon la présente invention, on peut directement voir à partir de la figure 18 que la distance entre l'élément maître 602 et l'élément d'enregistrement 605 est très grande (60 mm comparée à 120 p.m). Ainsi, les composants ne sont pas agencés à une très courte distance de copie. Le faisceau de reconstruction collimaté 604, qui est le faisceau conjugué en phase du faisceau de référence collimaté 503 des figures 16 et 17, est utilisé pour reconstruire l'image réelle 601 de l'élément maître 602 à sa position finale souhaitée par l'intermédiaire des faisceaux diffractés 606. L'élément maître 602 est la plaque d'enregistrement maître 502 exposée de la méthode d'enregistrement d'élément maître décrite en relation avec les figures 16 et 17. L'élément d'enregistrement 605 et la plaque d'enregistrement 605 non exposés, respectivement, sont placés à une distance de 60 mm vers l'élément maître 602 de son côté qui est à l'opposé du faisceau de reconstruction incident. Par ailleurs, le bord inférieur de l'élément maître 602 est élevé à environ 33 mm au-dessus du bord inférieur de l'élément d'enregistrement 605 non exposé. Le faisceau diffracté 606 forme les faisceaux d'objet pour le processus de copie dans la plaque d'enregistrement 605. Le faisceau de référence divergent 603 pour le processus de copie est formé à partir de faisceaux laser rouge, vert et bleu non élargis co-alignés par l'intermédiaire d'un objectif de microscope 607 (ZEISS LD Plan-NEOFLUAR 63 x / NA = 0,75 Korr.) avec son foyer situé au point de source commun 603a. On note que l'ouverture numérique de l'objectif de microscope 607 est plus grande que l'ouverture numérique de l'élément maître 602. Un trou d'épingle 607a est utilisé pour filtrer le faisceau de référence 603. L'axe optique de l'objectif de microscope 607 et par conséquent celui du faisceau de référence divergent 603 est dirigé vers le centre de la plaque d'enregistrement 605.
Dans le présent exemple, la plaque d'enregistrement 605 est composée d'un empilage d'une plaque de verre flotté de 3 mm avec une dimension latérale de 90 mm sur 120 mm et d'un film photopolymère et d'un film photopolymère lamifié avec la couche de photopolymère vers la surface de verre. Le côté substrat du film photopolymère est dirigé vers l'air.
Pour le processus de copie sans contact, les côtés substrat de photopolymère de la plaque d'enregistrement 605 et de l'élément maître 602 peuvent se faire mutuellement face. La surface d'entrée du faisceau de reconstruction 604 dans l'élément maître 602 peut être la surface de verre de l'élément maître 602 et la surface d'entrée du faisceau de référence divergent 603 dans la plaque d'enregistrement 605 peut être la surface de verre de la plaque d'enregistrement 605. La distance d entre l'élément maître 602 et la couche du matériau d'enregistrement utilisé pour l'élément d'enregistrement 605 est de 60 mm. La distance D de l'élément d'enregistrement 605 au point de source commun des pinceaux de lumière utilisés pour la reconstruction est de 100 mm. Le rapport d/D est égal à 0,6 et, par conséquent, n'est pas dans la plage de la très courte distance de copie définie par la présente invention. La figure 19 montre un agencement pour produire un élément maître selon l'exemple comparatif plus en détail. L'agencement représenté est similaire à l'agencement montré sur la figure 12. Pour le rouge, un laser Krypton Ion (Coherent, Innova Sabre) 800a avec une puissance de sortie spécifiée de 2,1 watts à 647 nm en mode monofréquence est utilisé en tant que source de lumière. Pour le vert, un laser DPSS (Coherent Verdi V5) 800b avec une puissance de sortie spécifiée de 5 watts à 532 nm en mode monofréquence est utilisé et, pour le bleu, un laser Argon Ion (Coherent, Innova 305) 800c avec une puissance de sortie spécifiée de 0,9 watt à 488 nm est utilisé. Chaque laser 800a, 800b, 800c peut être bloqué par des obturateurs 812 individuels qui sont agencés directement après la sortie laser. Un obturateur 812 principal est agencé pour commander le temps d'exposition texp simultané pour l'ensemble des trois longueurs d'onde de laser. Les rapports des faisceaux (BR) entre les densités de puissance du faisceau de référence Pref et du faisceau d'objet Pobj de chaque longueur d'onde de laser X individuelle peuvent être adaptés avec les plaques demi-onde 811 situées après les obturateurs 812 individuels et le diviseur de faisceau polarisant 821. BR est défini par : BR = Pref / Pobj (e) Pref et Pobj sont mesurés avec des capteurs à photodiodes à l'emplacement de la plaque d'enregistrement maître 802 avec les plans des capteurs alignés parallèlement à la plaque d'enregistrement maître 802. Les polarisations de tous les faisceaux d'enregistrement ont été fixées à la polarisation S par rapport à la table d'enregistrement. Dans le présent exemple, les trois faisceaux laser sont co-alignés à l'aide d'un miroir 810 et de deux miroirs dichroïques 811. Le faisceau de référence 803 est élargis par un filtre spatial 805 et dirigé sur un miroir sphérique 807. Le miroir 807 a une longueur focale de 3 m. Le trou d'épingle du filtre spatial 805 est placé au foyer du miroir sphérique. De cette manière, le faisceau de référence collimaté 803 est généré. La collimation est confirmée en utilisant un interféromètre à dédoublement de faisceau (Melles Griot, Shear Plate). Le faisceau de référence collimaté 803 est dirigé selon un angle d'incidence de 30° vers la normale à la surface de la plaque d'enregistrement 802. L'onde d'objet 806b est générée par le diffuseur 801. De ce fait, le diffuseur 801 est éclairé par le faisceau divergent 804 émis par un autre filtre spatial 805. Dans un test pratique, les paramètres d'enregistrement suivants ont été utilisés : . X = 647 nm : Pref = 34,61..1W/cm2 Pobj = 3,01..1W/cm2 BR = 11,5 . X = 532 nm : Pref = 49,81..1W/cm2 Pobj = 3,91..1W/cm2 BR = 12,9 . X = 488 nm : Pref = 41,81..1W/cm2 Pobj = 3,41..1W/cm2 BR = 12,3 . texp = 75 s L'élément enregistré 802 est blanchi pendant douze heures sur une table lumineuse pour retirer la coloration résiduelle du système de photo-initiation. Pour estimer le rendement i, l'élément maître enregistré 802 est pivoté et placé de nouveau sur le support de plaque d'enregistrement. Ensuite, le faisceau de référence 803 est utilisé en tant que faisceau de reconstruction 803. La densité de puissance incidente Pin est mesurée pour chaque longueur d'onde de laser X et la densité de puissance diffractée Pdiff est également mesurée pour chaque longueur d'onde de laser X à la position de l'image réelle du diffuseur 801. Le rendement i est ensuite calculé pour chaque X par l'équation suivante : ri = (Pdiff/Pin) * (aire de l'image réelle du diffuseur) / (aire de l'élément 25 maître) (f) Les résultats suivants sont obtenus : . X = 647 nm : ri = 0,61 . X = 532 nm : ri = 0,58 30 . X = 488 nm : ri = 0,66 A partir de ces résultats, on peut déduire que l'élément maître 802 produit présente des rendements équilibrés pour les trois couleurs.
La figure 20 représente un mode de réalisation pour le procédé de copie sans contact pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau plus en détail. Comme pour l'estimation du rendement de l'élément maître 802, l'élément maître 802 est pivoté et monté dans le cadre d'enregistrement. La plaque d'enregistrement 815 est placée par rapport à l'élément maître (les dimensions sont données sur la figure 18) pour former l'agencement de copie sans contact comme décrit ci-dessus. Le précédent faisceau de référence 803 pour enregistrer l'élément maître 802 est formé en tant que faisceau de reconstruction pour l'élément maître 802. Le faisceau 803b est dirigé à travers l'objectif de microscope 830 et filtré avec un trou d'épingle 830a pour former le faisceau de référence sphérique 803c pour le processus de copie sans contact. Les paramètres d'enregistrement suivants sont utilisés dans un test pratique : . X = 647 nm : Pref = 138,0 p.W/cm2 Prec = 13,6 p.W/cm2 BRC = 10,1 . X = 532 nm : Pref = 217,1 p.W/cm2 Prec = 18,7 p.W/cm2 BRC = 11,6 . X = 488 nm : Pref = 291,4 p.W/cm2 Prec = 33,8 p.W/cm2 BRC = 8,6 . texp = 30 s La densité de puissance du faisceau de reconstruction Prec au niveau de la surface d'entrée vers la plaque d'enregistrement 815 est mesurée avec un capteur à 20 photodiode au point central de la plaque d'enregistrement 815. La densité de puissance de l'onde de référence Pref est mesurée avec des capteurs à photodiodes au centre de la surface d'entrée opposée de la plaque d'enregistrement 815 avec les plans des capteurs alignés parallèlement à la plaque d'enregistrement 815. Le rapport des faisceaux du processus de copie sans contact 25 est défini par : BRC = Pref / Prec (g) La plaque d'enregistrement 815 est blanchie pendant douze heures sur une 30 table lumineuse pour retirer la coloration résiduelle du système de photo-initiation. Pour estimer les rendements i de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 815 enregistré, un spectre de transmission (Perkin Elmer, PE-LA 950 UV-VIS) est pris perpendiculairement à travers le plan de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Les résultats sont représentés sur la figure 22. Les valeurs pour ri ont été prises en tant que profondeurs relatives par rapport à la ligne de base du spectre de transmission aux trois longueurs d'onde de reconstruction Xrec. Les résultats suivants sont déterminés : Xrec = 632 nm : ri = 0,14 Xrec = 522 nm : ri = 0,08 Xrec = 478 nm : i = 0,07 On peut voir, à partir de ces résultats, qu'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 815 qui reconstruit la lumière RVB avec un bon rendement est produit. Cependant, comme cela sera montré ci-après, du fait de la grande distance entre l'élément d'enregistrement 815 et l'élément maître 802 pendant le processus d'enregistrement, les capacités d'orientation de l'élément d'enregistrement 815 sont assez faibles. Pour évaluer les propriétés d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 815, l'agencement utilisé pour le processus de copie sans contact représenté sur la figure 20 est modifié comme représenté sur la figure 21. Premièrement, le trajet de faisceau utilisé pour le faisceau de reconstruction est bloqué avec un absorbeur de faisceau 813. Deuxièmement, l'objectif de microscope 830 sur la figure 20 est remplacé par un miroir rotatif 814 avec son centre de rotation au point de source commun. Troisièmement, l'élément maître 802 sur la figure 20 est retiré de l'installation d'enregistrement de copie sans contact. L'agencement permet qu'un pinceau de lumière laser, soit RVB, soit monochrome, puisse être déplacé à différentes positions de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 815, par exemple avec les faisceaux 803c, 803d et 803e. Dans tous ces cas, l'image réelle identique du diffuseur 801 est reconstruite. Ensuite, l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 815 est tourné de 90° autour de la normale à la surface située au niveau de son point central 815a. De nouveau avec le miroir rotatif 814, le pinceau de lumière laser est déplacé du premier bord, par l'intermédiaire du centre, vers l'autre bord. Si le pinceau de lumière laser 803d frappe le centre, l'image réelle complète du diffuseur est reconstruite. Cependant, si les bords sont éclairés avec les pinceaux de lumière laser 803c et 803e, une image réelle incomplète du diffuseur est reconstruite comme représenté sur la figure 21, sur laquelle la situation est montrée après la rotation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau d'environ 90° autour de la normale à sa surface centrale. La partie de bord éloignée de l'image réelle du diffuseur 801 est toujours manquante. Autrement dit, la propriété d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 815 ne peut pas être conservée si un processus de copie sans contact est utilisé. La figure 23 montre un autre mode de réalisation d'un agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 du type à réflexion selon l'art antérieur. La méthode représentée comprend un faisceau d'enregistrement convergent 103b en tant que faisceau de référence 103b, tel que décrit ci-dessous en relation avec la figure 4 pour un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission. Pour éviter une répétition, il est fait référence à la description de la figure 4. La seule différence par rapport à l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission de la figure 4 est que le faisceau de référence convergent 103c et le faisceau d'objet 106b entrent à partir de côtés différents dans la plaque d'enregistrement 102 et l'élément d'enregistrement 102, respectivement. Il y a toujours les mêmes inconvénients en ce qui concerne les grandes tailles des miroirs et des lentilles et la grande ouverture numérique que ceux déjà mentionnés ci-des sus .
Au lieu d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître, selon un autre mode de réalisation de la présente invention, un élément maître peut être réalisé par une lentille à zone de Fresnel, comme montré sur la figure 24. Pour surmonter la nécessité d'utiliser des miroirs ou des lentilles ou des réseaux de miroirs et de lentilles respectifs avec des tailles beaucoup plus grandes que l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau lui-même pour former le faisceau de référence convergent, une découpe de la taille de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau d'une lentille à zone de Fresnel 108 de préférence plate avec un foyer f approprié peut être utilisée. La lentille à zone de Fresnel 108 est, de ce fait, agencée à une très courte distance de copie de la plaque d'enregistrement 102. Par exemple, la lentille à zone de Fresnel 108 peut être en contact direct avec l'élément d'enregistrement 102. La figure 24 montre une vue schématique de l'agencement pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 avec une lentille à zone de Fresnel 108. Comme on peut le voir à partir de la figure 24, le trajet du faisceau de reconstruction et le trajet du faisceau de référence sont identiques à ceux de la méthode d'enregistrement de faisceau représentée sur la figure 23. Le trajet du faisceau de référence est modifié d'une manière telle que le faisceau de référence divergent 103b partant du filtre spatial 105 soit maintenant collimaté pour former le faisceau de référence 103e par un miroir concave 107. Le miroir concave 107 est de préférence placé à une distance de sa longueur focale f vers le filtre spatial 105. On note que, dans ce cas, la taille du miroir concave 107 peut être réduite à la taille de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 lui-même du fait de la lentille à zone de Fresnel 108 utilisée. Une première surface de la lentille à zone de Fresnel 108 est éclairée par le faisceau 103e. Le faisceau 103e pénètre dans la lentille à zone de Fresnel 108. En pénétrant dans la lentille à zone de Fresnel 108, le faisceau de reconstruction 103f est généré, lequel éclaire la plaque d'enregistrement 102 et se propage vers le point à la position 103d. On note que le point à la position 103d est situé dans le plan focal de la lentille à zone de Fresnel 108. Par ailleurs, dans ce cas, ni une lentille, ni un miroir, ni un réseau de lentilles ou de miroirs utilisé dans cette installation d'enregistrement ne doit avoir une taille plus grande que la taille de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102. La propriété d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 produit est conservée dans cette installation d'enregistrement, étant donné que le faisceau de référence est le faisceau convergent d'origine décrit sur la figure 23. Au contraire, il pourrait même être possible d'abandonner le miroir de collimation 107, étant donné que l'image du trou d'épingle du filtre spatial pourrait être formée vers le point à la position 103d en utilisant l'équation des fabricants de lentilles (h)30 pour les distances le long de la direction de la normale à la surface de la plaque d'enregistrement 102 et de la lentille à zone de Fresnel 108 et l'équation de grossissement ho h1 0 I (i) pour les distances perpendiculairement à la normale à la surface de la plaque d'enregistrement 102 et de la lentille à zone de Fresnel 108. Alors que 0 indique la distance d'objet et I indique la distance d'image le long de la normale à la surface de la plaque d'enregistrement 102 et de la lentille à zone de Fresnel 108 (qui forme l'axe optique) et f est la longueur focale de la lentille à zone de Fresnel, h0 et hI indiquent la hauteur d'objet et la hauteur d'image. La formation d'image doit former une image réelle. Autrement dit, 0 et I doivent être des nombres positifs. Si un faisceau collimaté 103e est utilisé, la distance d'objet 0 est l'infini positif et, par conséquent, la distance d'image I devient égale à la longueur focale f. Cependant, il peut arriver que le faisceau de référence convergent 103c présente des franges sombres dans sa section transversale. Il s'est avéré que ces franges résultent de la diffraction du faisceau laser collimaté 103e au niveau des arêtes vives de la lentille de Fresnel si aucune précaution n'est prise. Etant donné que ces franges seront enregistrées dans l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 102 et qu'elles pourraient entraîner des variations locales indésirables du rendement de diffraction au niveau de la sortie orientée, si, par exemple, la section transversale du pinceau de lumière utilisé pour la lecture est plus petite que l'espacement des franges dans le faisceau de référence convergent au niveau du plan d'entrée vers la plaque d'enregistrement 102. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, les insuffisances possibles de l'exemple expliqué précédemment peuvent être surmontées, si nécessaire. Comme décrit précédemment dans le présent document, dans le premier mode de réalisation, un élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître agencé à une très courte distance de copie de la plaque d'enregistrement - comme défini ci-dessus - est utilisé pour reconstruire l'image réelle d'un diffuseur à travers la plaque d'enregistrement. Le faisceau de référence est un faisceau divergent qui peut être généré facilement comme décrit en relation avec le premier exemple. L'image réelle du diffuseur peut être générée également en formant l'image du diffuseur par une découpe de la taille de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau d'une lentille à zone de Fresnel 900 plate avec une longueur focale f appropriée. Un tel mode de réalisation est représenté sur la figure 25. En particulier, le mode de réalisation est représenté pour le cas où le grossissement longitudinal et latéral est égal à 1. Cela signifie en termes de l'équation de fabricants de lentilles (h) et de l'équation de grossissement (g) que 0 = I = f/2.
Dans ce cas, le diffuseur 904 est éclairé par le faisceau d'éclairage divergent 906a qui émerge du trou d'épingle du filtre spatial 915. Une image de la lumière diffusée par le diffuseur 904 est formée par la lentille à zone de Fresnel 902 à travers la plaque d'enregistrement 905 pour former l'image réelle du diffuseur 902 par l'intermédiaire du faisceau 906. Autrement dit, le faisceau de reconstruction 906b éclaire l'empilage d'enregistrement comprenant la lentille à zone de Fresnel 902 et la plaque d'enregistrement 905. La lentille à zone de Fresnel 902 et la plaque d'enregistrement 905 sont en contact ou presque en contact l'une avec l'autre, c'est-à-dire, sont à une très courte distance de copie l'une de l'autre, tandis que la lentille à zone de Fresnel 902 est face au diffuseur 904.
Le trajet de faisceau de référence (903b, 907, 903a et 903) peut maintenant être choisi en tant que faisceau divergent 903 comme décrit dans le processus de copie par contact sur la figure 11. Par conséquent, aucune lentille ou aucun miroir ou réseau de lentilles ou de miroirs dont la taille doit être plus grande que l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau 905 lui-même n'est nécessaire dans cette installation d'enregistrement. Etant donné que la génération de l'image réelle du diffuseur à travers la plaque d'enregistrement 905 par l'intermédiaire de la lentille à zone de Fresnel 902 est complètement équivalente à la reconstruction de l'image réelle du diffuseur par l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau maître comme décrit sur la figure 11, la propriété d'orientation de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau produit est conservée dans cette installation d'enregistrement.
De plus, aucune frange circulaire n'apparaît dans l'image réelle du diffuseur générée par la lentille à zone de Fresnel 902. L'image réelle d'un faisceau laser avec une section transversale circulaire passant à travers une feuille de diffuseur formée par la lentille à zone de Fresnel ne présente pas de franges. Par conséquent, le rendement de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau ne présente pas de variations locales. Un autre avantage de l'installation d'enregistrement montrée sur la figure 25 est qu'il est possible de grossir un diffuseur 904 plus petit, placé à une plus courte distance vers la lentille de Fresnel 902 à la taille souhaitée et à l'emplacement de l'image réelle du diffuseur 901. Cela permet un plus faible élargissement du faisceau d'éclairage 906a et, par conséquent, une moindre puissance de sortie laser totale et/ou une plus grande densité de puissance totale à l'emplacement de la plaque d'enregistrement 905 peuvent être utilisées pour faciliter l'enregistrement de l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau. Etant donné que la puissance laser totale disponible est limitée, cela peut faciliter l'enregistrement d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau de très grande taille.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé pour produire un élément optique holographique de mise en forme de faisceau, qui est configuré pour générer des faisceaux diffractés configurés pour reconstruire une image d'un diffuseur indépendamment du point d'impact d'un pinceau de lumière sur l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau, comprenant : la fourniture d'un élément d'enregistrement ; la fourniture d'un élément maître comprenant un motif particulier ; la formation d'un empilage d'enregistrement comprenant l'élément d'enregistrement et l'élément maître de sorte que l'élément maître soit agencé à une très courte distance de copie de l'élément d'enregistrement ; l'éclairage d'au moins une partie de l'empilage d'enregistrement avec un faisceau de reconstruction ; et l'éclairage d'au moins une partie de l'empilage d'enregistrement avec un faisceau de référence, dans lequel au moins l'un du faisceau de reconstruction et du faisceau de référence pénètre dans l'élément maître pour enregistrer le motif de l'élément maître sur l'élément d'enregistrement.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le faisceau de reconstruction est diffracté par l'élément maître de sorte que le faisceau diffracté résultant éclaire l'élément d'enregistrement.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément maître est au moins l'un : d'un élément optique holographique de mise en forme de faisceau, et d'une lentille à zone de Fresnel.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le faisceau de reconstruction est un faisceau collimaté, dans lequel le faisceau de reconstruction est un faisceau conjugué en phase d'un faisceau de référence qui a été utilisé pour enregistrer l'élément maître, et dans lequel le faisceau de référence est un faisceau divergent.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la très courte distance de copie entre l'élément d'enregistrement et l'élémentmaître est inférieure à 0,06 fois, de préférence inférieure à 0,034 fois, plus préférablement inférieure à 0,0015 fois et idéalement inférieure à 0,0003 fois la distance de l'élément maître à un point de source commun des pinceaux de lumière utilisés pour la reconstruction du motif.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément d'enregistrement comprend un matériau de réserve photosensible, un matériau polymère photosensible, un matériau à base d'halogénure d'argent, un matériau gélatineux dichromaté, un matériau photochromique ou un matériau photoréfractif.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'élément d'enregistrement comprend un film photopolymère comprenant une matrice réticulée et des monomères d'écriture, comprenant de préférence une matrice réticulée et des monomères à base d' acrylate.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'élément d'enregistrement comprend une plaque de verre, et le film photopolymère est lamifié sur la plaque de verre.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'élément d'enregistrement est agencé dans l'empilage d'enregistrement de sorte que la plaque de verre de l'élément d'enregistrement soit éclairée par le faisceau de référence, et l'élément d'enregistrement est agencé dans l'empilage d'enregistrement de sorte que le film photopolymère de l'élément d'enregistrement soit éclairé par le faisceau diffracté.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le faisceau de référence et le faisceau de reconstruction sont générés par une source de lumière unique et un diviseur de faisceau de lumière configuré pour diviser le faisceau émis par la source de lumière en le faisceau de référence et le faisceau de reconstruction.
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un du faisceau de référence et du faisceau de reconstruction est généré par un laser, une diode laser ou une source de lumière directionnelle.
  12. 12. Agencement pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant :au moins une source de faisceaux pour générer un faisceau de reconstruction et un faisceau de référence, un support d'enregistrement pour supporter un empilage de copie comprenant un élément d'enregistrement et un élément maître, dans lequel l'élément maître est à une très courte distance de copie de l'élément d'enregistrement.
  13. 13. Elément optique holographique de mise en forme de faisceau produit par le procédé selon l'une des revendications 1 à 11.
  14. 14. Elément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la revendication 13, dans lequel l'élément optique holographique de mise en forme de faisceau est un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à réflexion, un élément optique holographique de mise en forme de faisceau du type à transmission ou un élément optique holographique de mise en forme de faisceau à éclairage par le bord, ou une combinaison de ceux-ci.
  15. 15. Dispositif d'affichage comprenant un élément optique holographique de mise en forme de faisceau selon la revendication 13 ou 14.
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