Masque et modulateur d’images

3.1 Masques en chrome

Pour rentrer les données dans le montage, le plus élégant semble être d’employer un modulateur d’images. Ce n’est néanmoins pas la solution idéale pour tester et optimiser un montage. En effet, un modulateur possède un pas de pixels fixe. Il n’est donc pas possible avec un modulateur de mesurer l’influence du pas des pixels sur les performances de la mémoire. De plus d’autres inconvénients sont inhérents à l’emploi d’un modulateur :

• le taux de remplissage peut-être nettement inférieur à 100%, l’onde de relecture sera alors loin d’être plane ;

• le contraste est limité, le rapport signal sur bruit que nous mesurerons ne sera pas uniquement dû à l’architecture, mais il dépendra au moins partiellement du contraste limité du modulateur ;

• hormis quelques modulateurs très spécifiques, la plupart présentent de la diaphonie, la valeur affichée sur un pixel influence en effet la valeur de ses voisins ; ici encore la mesure du rapport signal sur bruit des images relues sera influencée par cette diaphonie.

Pour toutes ces raisons, nous avons décidé d’employer des masques en chrome dans un premier temps.

Pour les tout premiers essais, nous nous sommes contentés d’une mire de résolution de type USAF1761X positive. Ceci nous a permis de vérifier les principaux paramètres définissant la qualité de notre système optique.

Dans un second temps, nous avons dessiné des objets spécifiquement conçus pour notre expérience. Il s’agit de masques en chrome que nous avons fait fabriquer par la société Optimask. Afin de faciliter la détection des données acquises par la caméra, nous avons décidé que le pas des pixels de ces masques devrait être un nombre entier de pixels de la caméra.

Nous en avons donc fait réaliser un masque comportant 25 imagettes. Chacune de ces imagettes représente une page de données. Nous avons dessiné des imagettes avec des pixels carrés de pas de 13,2 µm ou de 26,4 µm ou de 39,6 µm, ce qui correspond à 3, 6, et 9 pixels de la caméra. Compte tenu du grandissement de notre système optique de

!

1 15, les images de ces pixels sur le miroir de Lippmann ont des côtés de 0,88 µm, 1,76 µm et de 2,64 µm.

La valeur de 0,88 µm a été choisie car elle est légèrement moindre que le diamètre de la tache d’Airy du montage qui vaut

!

" # 1, 08 µm à

!

" = 532 nm, ainsi que mentionné plus haut. Suivant le masque utilisé, la rareté des motifs est de

!

3 16 ou de !

(16 " 3) 16 ce qui correspond à une image de contraste inverse. Une photographie de l’ensemble des 25 imagettes est visible sur la figure 3.6. Leurs dimensions sont voisines, les plus grandes imagettes mesurant

!

6,8 " 5,1 mm2_{. Elles sont donc légèrement plus petites que le capteur} CCD. Nous détaillerons dans le paragraphe 8 les motifs exacts qui sont dessinés sur ces imagettes. Les imagettes de plus grande résolution, avec des pixels de 13,2 µm de côté, représentent

!

Figure 3.6 : Photographie du masque en chrome comportant 25 imagettes. Les imagettes les plus sombres ont une rareté de 3/16, les autres de 13/16.

Le masque présenté sur la figure 3.6 a été découpé en 5 bandes que nous ferons coulisser à l’aide d’une glissière afin de pouvoir présenter des données différentes sur notre montage. La figure 3.7 représente le module «glissière» que nous insérerons sur notre montage. Ce module ne comporte pas de réglages, les tolérances de fabrication devant être suffisantes.

3.2 Modulateur de lumière

Le modulateur de lumière a été sélectionné après les premières caractérisations du montage effectuées à l’aide des masques en chrome.

Afin d’avoir des taux de remplissage aussi élevés que possible, nous avons décidé d’employer des modulateurs sur dos silicium fonctionnant en réflexion. Ces modulateurs doivent être monochromes et ne pas posséder de filtres colorés incorporés. Ils sont vendus à l’unité en tant que modulateurs à des prix prohibitifs. Nous avons décidé d’acheter un produit commercial dont nous avons extrait le modulateur : le pico-projecteur AIPTEK T30. Ce pico- projecteur utilise en effet un moteur optique basé un modulateur de chez Displaytech modèle MT7DPVG2F-AIS [3]. Ses spécifications sont idéales pour notre application:

• pas des pixels ! 11,75 "11,75 µm2 ; • taux de remplissage de 91% ; • réflectivité de 62% ; • contraste de 300 % ;

• image d’amplitude pure sans composante de phase.

La photographie des composants internes du pico projecteur est visible sur la figure 3.8. On y distingue l’objectif de projection, les diodes électroluminescentes (LEDs) d’éclairage, un cube séparateur de polarisation.

Figure 3.8 : Photographie du picoprojecteur démonté.

Ce modulateur fonctionne avec un cristal liquide ferroélectrique. Il est donc binaire, ce qui ne nous gêne pas. La couleur dans le pico-projecteur Aiptek est obtenue séquentiellement en présentant à la suite les images rouges vertes et bleues et en éclairant le projecteur par une LED de la couleur correspondante. La moitié du temps, les LEDs sont éteintes, les images complémentaires sont affichées sur le modulateur, ceci afin d’appliquer une tension moyenne nulle au cristal liquide ferroélectrique, condition qui, si elle n’était pas réalisée, détruirait le cristal liquide. Nous avons donc été obligé de faire concevoir, par Alain Bellemain du LCFIO, une carte électronique supplémentaire qui, synchronisée sur le signal de commande des LEDs, pilote un obturateur disposé sur nos faisceaux laser. De cette façon, si nous envoyons une image noire et blanche sur le modulateur, seront en réalité affichées trois fois la même image

sur ce modulateur correspondant aux trois composantes rouge, verte et bleue. Il suffira de maintenir allumé le laser pendant ce même et de le couper le reste du temps.

La conception du modulateur construit à partir de ce pico-projecteur est illustrée sur la figure 3.9 à gauche, et sa photographie est montrée sur la partie droite de cette même figure. Les LEDs ont été enlevées. Le faisceau issu de la fibre optique est dévié à 90° par un cube séparateur de polarisation avant d’arriver sur le modulateur ferroélectrique. Les pixels de ce modulateur qui sont dans l’état «ON» induisent une rotation de l’axe de polarisation. L’image d’amplitude ainsi créée traverse le cube et est projetée par l’objectif vidéo Pentax.

Il faut noter que le cube n’introduit pas d’aberrations sphériques significatives. En effet, dans l’espace du cube et du modulateur, l’ouverture numérique est très faible; elle est égal à celle de l’objectif de microscope multipliée par le grandissement entre le modulateur et le miroir de Lippmann, soit 1/15. L’ouverture numérique dans l’espace du cube vaut donc 0,04, valeur pour laquelle nous pouvons totalement négliger les aberrations sphériques.

De même que pour le module «glissière», nous n’avons prévu aucun réglage sur ce module « modulateur », les tolérances de fabrication devant être suffisantes.

a) b)

Figure 3.9 : Module «modulateur» : a) dessin mécanique ; b) photographie du module monté.

L’ensemble est directement piloté par un signal S-vidéo issu d’une carte graphique insérée dans l’ordinateur de pilotage de la mémoire.

Le dispositif ainsi conçu présente néanmoins un inconvénient. Le cube séparateur de polarisation possède un indice relativement élevé ce qui s’accompagne d’une forte dispersion chromatique. La position optique du plan objet va donc légèrement varier en fonction de la longueur d’onde employée. Il faudra donc procéder à un réglage de mise au point dès que nous changerons de longueur d’onde d’écriture. Nous reviendrons sur ce réglage dans la description de la procédure de réglage.