Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
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Imagerie 3D sans lentille

Le principe de l’holographie est d’enregistrer la figure d’interférence entre l’onde lumineuse diffusée (ou diffractée) par un objet et une onde de référence. L’holographie en ligne, ou holographie de Gabor est un montage particulier à un seul faisceau, où le faisceau d’éclairage fait également office de faisceau de référence

L’holographie en ligne peut se comprendre comme une technique d’imagerie sans lentille. Dans un schéma simple d’imagerie en transmission, le dispositif de prise d’image fait face au faisceau d’éclairage. Une lentille ou un objectif collecte la lumière transmise à travers le milieu et forme une image de l’objet sur le capteur de la caméra. Cette lumière est composée du faisceau d’éclairage et de la lumière diffusée (ou diffractée) par l’objet. Pour obtenir une image nette d’un objet, il doit se situer à une certaine distance, entièrement fixée par la distance lentille/capteur et la focale f de la lentille.
L’holographie en ligne repose sur un schéma similaire a ceci près que l’éclairage doit être cohérent (lumière laser) et que la lentille est supprimée. Le capteur est alors positionné directement à la place de la lentille et enregistre la superposition (l’interférence) de la lumière diffusée par l’objet et du faisceau d’éclairage, qui constitue l’hologramme en ligne de cet objet. L’opération réalisée optiquement par la lentille dans le montage d’imagerie est maintenant réalisée de manière numérique. L’avantage de cette "lentille numérique" c’est de pouvoir faire varier sa focale et donc de reconstruire à partir d’un seul hologramme une multitude de plans, à différentes distances du capteur, et par exemple, de faire la mise au point sur différents objets éparpillés dans un volume.
L’inconvénient principal de la technique est l’apparition d’une image parasite que l’on appelle image jumelle. La lumière est une onde qui est décrite par une amplitude et une phase. Dans le système d’imagerie, la lentille réalise optiquement une opération sur une quantité complexe alors que le capteur de la caméra n’enregistre que l’amplitude de l’hologramme. Cette perte d’information sur la phase de l’hologramme en ligne se traduit par l’apparition de cette image jumelle. Quand sa présence pose problème, différentes solution permettent de la supprimer, en ajoutant un faisceau de référence dans une configuration plus classique d’holographie, à l’aide d’algorithmes plus ou moins complexes et efficaces, ou en adoptant une approche de type problème inverse.