Une nouvelle imprimante crée des hologrammes colorés extrêmement réalistes à l'aide de lasers

Par The Optical Society1er novembre 2019

La nouvelle imprimante utilise des lasers à ondes continues de faible puissance pour créer des hologrammes sur un photomatériau très sensible développé par les chercheurs. Crédit : C Yves GENTET

Des chercheurs ont mis au point une nouvelle imprimante qui produit des hologrammes 3D numériques avec un niveau de détail sans précédent et des couleurs réalistes. La nouvelle imprimante pourrait être utilisée pour créer des recréations couleur haute résolution d'objets ou de scènes pour des expositions de musée, des modèles architecturaux, des beaux-arts ou des publicités qui ne nécessitent pas de lunettes ou d'aides à la visualisation spéciales.

"Notre projet de recherche de 15 ans visait à construire une imprimante hologramme avec tous les avantages des technologies précédentes tout en éliminant les inconvénients connus tels que les lasers coûteux, la vitesse d'impression lente, le champ de vision limité et les couleurs non saturées", a déclaré le chef de l'équipe de recherche Yves Gentet d'Ultimate Holography en France. "Nous y sommes parvenus en créant l'imprimante CHIMERA, qui utilise des lasers commerciaux à faible coût et une impression à grande vitesse pour produire des hologrammes avec des couleurs de haute qualité qui couvrent une large plage dynamique."

Dans la revue Applied Optics de The Optical Society (OSA), les chercheurs décrivent la nouvelle imprimante, qui crée des hologrammes avec de larges champs de vision et une parallaxe complète sur un matériau photographique spécial qu'ils ont conçu. Les hologrammes à parallaxe complète reconstruisent un objet de sorte qu'il soit visible dans toutes les directions, dans ce cas avec un champ de vision s'étendant sur 120 degrés.

L'imprimante peut créer des hologrammes à partir de modèles 3D générés par ordinateur ou à partir de scans acquis avec un scanner dédié développé par les chercheurs. Les hologrammes de haute qualité peuvent même être utilisés comme masters pour produire des copies holographiques.

Lors du développement de la nouvelle imprimante holographique, les chercheurs ont soigneusement étudié deux technologies d'imprimante holographique précédemment développées pour comprendre leurs avantages et leurs inconvénients.

"Les entreprises impliquées dans le développement des deux premières générations d'imprimantes ont finalement été confrontées à des limitations techniques et ont fermé", a déclaré Gentet. "Notre petit groupe autofinancé a découvert qu'il était essentiel de développer un photomatériau très sensible avec un grain très fin plutôt que d'utiliser un matériau rigide disponible dans le commerce comme les systèmes précédents."

Les chercheurs ont développé un nouveau système qui imprime des hologrammes tels que celui présenté avec un niveau de détail sans précédent et des couleurs réalistes. Crédit : C Yves GENTET

L'imprimante CHIMERA utilise des lasers à onde continue rouges, verts et bleus de faible puissance disponibles dans le commerce avec des obturateurs qui ajustent l'exposition de chaque laser en quelques millisecondes. Les chercheurs ont également créé un système mécanique spécial anti-vibration pour empêcher la plaque holographique de bouger pendant l'enregistrement.

Les hologrammes sont créés en enregistrant de petits éléments holographiques connus sous le nom de hogels, l'un après l'autre à l'aide de trois modulateurs spatiaux de lumière et d'une tête d'impression optique couleur conçue sur mesure qui permet la parallaxe de 120 degrés. Après impression, les hologrammes sont développés dans des bains chimiques et scellés pour être protégés.

La taille de Hogel peut être basculée entre 250 et 500 microns et le taux d'impression ajusté de 1 à 50 hertz (Hz). Par exemple, si une taille Hogel de 250 microns est utilisée, la vitesse d'impression maximale est de 50 Hz. À cette vitesse, il faudrait 11 heures pour imprimer un hologramme mesurant 30 sur 40 centimètres, soit environ la moitié du temps qu'il faudrait avec les systèmes précédents basés sur des lasers pulsés.

Les chercheurs ont utilisé la nouvelle technologie pour imprimer des hologrammes mesurant jusqu'à 60 sur 80 centimètres (24 sur 31 pouces) montrant divers objets de couleur, notamment des jouets, un papillon et un objet de musée.

"Le nouveau système offre un champ de vision beaucoup plus large, une résolution plus élevée et un rendu des couleurs et une plage dynamique sensiblement meilleurs que les systèmes précédents", a déclaré Gentet. "Le matériau holographique couleur que nous avons développé offre une luminosité et une clarté améliorées, tandis que les lasers à onde continue de faible puissance rendent le système facile à utiliser."

Les chercheurs disent qu'à mesure que la technologie s'améliore, en particulier les logiciels 3D, il peut être possible d'étendre leur approche d'impression d'hologrammes à des applications médicales ou autres avancées.

Référence : "CHIMERA, une nouvelle technologie d'holoimprimante combinant des lasers continus de faible puissance et une impression rapide", par Yves Gentet et Philippe Gentet, Applied Optics, 58, 34, G226-G230 (2019).DOI : 10.1364/AO.58.00G226