Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les optiques binaires sont des composants optiques codés par une succession de motifs, soit opaques ou transparents, soit gravés ou non gravés. Cet article traite plus particulièrement des Composants Optiques Binaires Auto-Imageant. Les COBAI sont des composants qui ont pour spécificité de répéter, selon l’axe de propagation de la lumière, un même motif de diffraction, certains même de canaliser la lumière selon des lignes focales. Cela leur donne des propriétés d’imageries remarquables différentes de celles des optiques conventionnelles.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Binary optics are optical components coded by a succession of patterns, either opaque or transparent; or etched or not etched. In particular, this paper studies the Self-Imaging Binary Optical Components (COBAI). COBAI are optical components that have the property to replicate, along the propagation axis of light, a single diffractive pattern, some of them being able to channel the light along focal lines. This property provides them outstanding imagery properties different from the ones of conventional optics.
Auteur(s)
-
Guillaume DRUART : Chercheur, ingénieur Supoptique ONERA Palaiseau, France
-
Florence DE LA BARRIERE : Chercheur, ingénieur Supoptique ONERA Palaiseau, France
-
Nicolas GUERINEAU : Chercheur, Ingénieur Supoptique ONERA Palaiseau, France
INTRODUCTION
Les optiques binaires sont des composants optiques codés, soit en phase, soit en amplitude, par une succession de motifs. Par rapport aux composants optiques classiques, qui utilisent la réfraction ou la réflexion pour modifier la direction des rayons lumineux, les composants binaires exploitent le phénomène de la diffraction qui sollicite l’aspect ondulatoire de la lumière. La diffraction longtemps considérée comme une limitation (on parle de systèmes optiques en limite de diffraction) a été progressivement exploitée dans des architectures optiques.
L’imagerie à partir d’optiques binaires est prisée dans le domaine des rayons gamma et des rayons X où la matière est très absorbante. Cela rend en effet délicat la réalisation de lentilles réfractives qui impose des épaisseurs optiques importantes ou bien l’utilisation de miroirs où l’empilement de couches diélectriques réfléchissantes peut être problématique. Avec l’avènement des capteurs digitaux, qui permettent de manipuler les images après leur acquisition, certaines équipes de chercheurs envisagent maintenant de mettre à profit des propriétés d’imagerie originales des optiques diffractives pour remplacer les optiques réfractives et réflectives, afin de réaliser des systèmes légers, peu coûteux et compacts. En effet, la présence systématique de caméras dans les smartphones a permis de réduire considérablement le coût des capteurs d’imagerie. La réalisation de senseurs bas coût à partir de composants peu onéreux pour des applications domotiques rend les composants binaires attractifs également dans le domaine du visible et de l’infrarouge.
Cet article met en avant les capacités d’imagerie des Composants Optiques Binaires Auto-Imageants (COBAI). Ceux-ci ont la propriété de répéter un même motif de diffraction, certains même canalisent la lumière selon des lignes focales. Les COBAI considérés sont les seuls « ingrédients » optiques pour former une image.
Le formalisme de formation d’image ne sera pas rappelé dans cet article, le lecteur pourra se reporter à l’article [E 4 045]. Par contre, plusieurs exemples de COBAI sont détaillés. Pour chacun, les équations utiles à leur modélisation sont décrites, ainsi que des exemples d’application à l’imagerie.
Tout au long de l’article, des encadrés abordent des effets originaux des différents COBAI.
Enfin, un tableau comparatif est exposé récapitulant les COBAI présentés avec leurs caractéristiques. Ils sont comparés avec les optiques binaires focalisantes développées dans l’article [E 4 045].
Le lecteur trouvera en fin de l’article un tableau de sigles, notations et symboles utilisés.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
diffraction | imagery | binary optics
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Électronique - Photonique > Optique Photonique > Fondamentaux de l'optique > Optiques binaires et application à l’imagerie - Optiques auto-imageantes > Propriétés des COBAI
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Masques codés
En anglais
1. Propriétés des COBAI
1.1 Description du COBAI
Un COBAI est une optique binaire particulière codée en amplitude ou en phase. Un exemple de COBAI est illustré figure 1.
Le COBAI est décrit par une transmittance T COBAI(x,y) (fonction complexe introduisant une variation complexe – phase et amplitude – du champ scalaire incident) s’écrivant comme la somme de transmittances élémentaires périodiques d’amplitude complexe
, selon l’intégrale de Fourier suivante :
( 1 )
La répartition bidimensionnelle
donne l’énergie diffractée en champ lointain par le COBAI. La figure 2 présente deux exemples de champs lointains de COBAI :
-
l’un (figure 2 a) est à symétrie axiale ; il s’agit d’une fonction de Bessel d’ordre 0 (J 0) ;
-
l’autre (figure 2 b) est périodique et appelé réseau continûment auto-imageant (CSIG, pour Continuously Self-Imaging Grating).
En guise d’illustration, nous comparons la Fonction d’Étalement du Point (FEP) (ou PSF pour Point Spead Function) et la Fonction de Transfert Optique (FTO) d’une lentille parfaite et deux COBAI que nous décrirons dans la suite : un composant J 0 et un CSIG (les formalismes de la FEP et de la FTO sont décrits dans l’article ...
L'expertise technique et scientifique de référence
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Propriétés des COBAI
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DRUART (G.) - Nouvelles briques de conception de systèmes intégrés pour la vision infrarouge. D’une approche minimaliste à la camera sur puce. - Thèse (2009).
-
(2) - DICKE (R.H.) - Scatter-hole cameras for X-rays and gamma rays. - Astrophys. J., 153, p. L101 (1968).
-
(3) - WOUTERS (A.), SIMON (K.M.), HIRSCHBERG (J.G.) - Direct method of decoding multiple images. - Appl. Opt., 12, p. 1871-1873 (1973).
-
(4) - FENIMORE (E.E.), CANNON (T.M.) - Uniformly redundant arrays : digital reconstruction methods. - Appl. Opt., 20, p. 1858-1864 (1981).
-
(5) - GOTTESMAN (S.R.) - Coded apertures : past, present, and future application and design. - Proc. SPIE 6714, Adaptive Coded Aperture Imaging and Non-Imaging Sensors, p. 671405, 26 sept. 2007.
-
(6) - FENIMORE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
M. Piponnier, J. Primot, G. Druart et N. Guérineau, « Procédé et dispositif d’imagerie télémétrique », FR2994735(B1), EP2700902(B1), US2014055606(A1), JP2014041126(A), CN103632161(A), 2012
HAUT DE PAGE
https://en.wikipedia.org/wiki/Coded_aperture
https://en.wikipedia.org/wiki/Modified_Uniformly_Redundant_Array
HAUT DE PAGE
Unified optical design software « Wyrowski VirtualLab Fusion », developed by Wyrowski Photonics UG, distributed and supported by LightTrans GmbH, Jena, Germany
HAUT DE PAGE
L’étude des optiques binaires est une discipline ancienne et appartient à la boîte à outil du chercheur/ingénieur qui pourra revisiter ces concepts en fonction de ses besoins applicatifs. Le gros du travail actuel en photolithographie se situe dans le domaine...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
