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L’épopée de l’holographie

January 2012

Authors:

Sean F Johnston

University of Glasgow

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2]Discipline

l y a une trentaine d’années, les expo-

sitions d’hologrammes attiraient des

centaines de milliers de visiteurs dans

les grandes villes du monde entier. Le

public découvrait avec stupeur des ima-

ges tridimensionnelles au réalisme éton-

nant. La culture populaire célèbrait

l’holographie – et la célèbre toujours– au

travers de la science-fiction. Les entrepre-

neurs lui prédisaient des applications dans

les domaines de l’art, de la photographie

et de la télévision.

Aujourd’hui, l’holographie s’est muée

en une technique fertile, occupant une place

importante dans la science moderne et dans

notre quotidien: elle est par exemple utili-

sée dans les icônes de cartes de crédit. Mais

en se généralisant, elle a perdu une partie

de son pouvoir de séduction. Autrefois

emblème du futurisme, elle peut sembler

dépassée à l’heure de la télévision en

trois dimensions –bien que celle-ci n’offre

pas une aussi bonne possibilité de voir

l’image depuis différents points de vue. En

outre, d’autres techniques de créations

d’images en relief lui sont rattachées à

tort, ce qui entretient une certaine confu-

sion sur sa nature et ses possibilités exac-

tes. Nous verrons que toutes ces techniques

sont fondés sur des principes distincts.

L’histoire de l’holographie, au croise-

ment de disciplines aussi différentes que

l’art et l’électronique, illustre l’une des plus

grandes réussites scientifiques et techno-

logiques des deux dernières générations.

Elle met aussi en évidence les déceptions

liées à une vision trop optimiste du pro-

grès. Enfin, elle renseigne sur les facteurs

culturels qui influencent les avancées scien-

tifiques et le changement technologique.

Entrons donc dans cette histoire.

L’optique revisitée

À la fin de la Seconde Guerre mondiale,

l’optique est devenue un domaine de l’in-

génierie sophistiqué, mais routinier. L’op-

tique géométrique, utilisée pour la

conception de nombreux dispositifs, est au

cœur d’industries nationales importantes,

qui ont profité des demandes liées à la

guerre (jumelles, viseurs de fusils, périsco-

pes...). Cependant, assez peu de physiciens

sont attirés par ce domaine, car il met trop

l’accent sur la science appliquée. Son homo-

logue plus « noble», l’optique physique (qui

s’intéresse aux phénomènes ondulatoires,

tels que les interférences et la diffraction)

est devenu un sujet de recherche majeur à

la fin du XIXesiècle, mais il s’est essoufflé

par la suite et n’a débouché que sur quel-

ques applications pratiques.

Au moins deux de ces dernières parta-

gent certaines caractéristiques techniques

avec l’holographie –bien que ses décou-

vreurs ne s’en soient pas directement ins-

Autrefois emblématique du futurisme, l’holographie n’exerce

plus la même fascination aujourd’hui. Pourtant, elle a envahi

notre vie quotidienne et suscite des recherches actives.

Physiques

Sean F. Johnston

L’épopée de

Collection Musée de l’Holographie

pirés. La première exploite un concept ingé-

nieux de photographie en couleur inventé

par le physicien français d’origine luxem-

bourgeoise Gabriel Lippman dans les

années 1890, et qui lui a valu le prix Nobel

en 1908. Sa technique utilise une émulsion

photographique posée sur une surface réflé-

chissante pour enregistrer les différentes

composantes fréquentielles – et donc les dif-

férentes couleurs – de la lumière. Celles-ci

forment des ondes dites stationnaires au

sein de l’émulsion: les ondes lumineuses

incidentes et réfléchies se combinent pour

faire vibrer sur place le champ électroma-

gnétique, ce qui produit des maximums d’

intensité à des profondeurs fixes. Des motifs

se dessinent alors dans l’émulsion à des pro-

fondeurs qui dépendent de la longueur

d’onde, c’est-à-dire de la couleur (voir la

figure2). Lorsque la plaque photographique

est développée et éclairée par de la lumière

blanche, ces motifs sombres réfléchissent et

renforcent sélectivement la composante fré-

quentielle à laquelle ils sont associés; au

final, la couleur de l’image est restituée.

La seconde application partageant cer-

taines caractéristiques avec l’holographie

est la microscopie à contraste de phase, qui

permet d’observer des échantillons trans-

parents, et qui a valu à son créateur, le phy-

sicien néerlandais Frederik Zernike, le prix

Nobel en 1953. Elle est fondée sur le ralen-

tissement des ondes lumineuses qui traver-

sent l’échantillon avant d’atteindre le

microscope; un décalage de phase en

résulte, modifiant la position du pic de

l’onde. En comparant la lumière transmise

à un faisceau de référence –plus précisé-

ment, en les faisant interférer–, on recons-

titue les caractéristiques de l’échantillon.

Aucune de ces techniques n’a beau-

coup fait parler d’elle. Celle de Lippmann

est assez lente et minutieuse à utiliser, pour

des résultats frustrants (le contraste de

l’image est mauvais si l’éclairage n’est pas

réglé de façon très précise). Celle de Zer-

nike reste un outil de spécialistes, sur-

tout mis en œuvre par les biologistes et les

géologues. Ni l’une ni l’autre ne sem-

blent exploitables à grande échelle. Dans

son discours de réception du prix Nobel,

Zernike écrit:

«Rétrospectivement, je suis impres-

sionné par les grandes limitations de l’es-

prit humain. Comme nous sommes rapides

pour apprendre, c’est-à-dire imiter ce que

d’autres ont fait ou pensé avant nous! Et

comme nous sommes lents pour compren-

dre, c’est-à-dire voir les connexions plus

profondes! Mais là où nous sommes les

plus lents, c’est pour inventer de nouvel-

les connexions, ou même appliquer de vieil-

les idées à un domaine nouveau.»

Comme ces deux techniques, l’holo-

graphie est fondée sur la manipulation des

ondes et des interférences. Trois disposi-

tifs précurseurs sont élaborés de façon indé-

pendante. Le premier est conçu en 1948

L’ESSENTIEL

 Un hologramme

est un motif dessiné par

les interférences de

la lumière diffusée

par un objet avec un rayon

lumineux de référence.

Le motif est enregistré

sur une plaque. Quand on

la regarde, on voit l’objet

en relief.

 L’holographie a inspiré

de nombreux artistes

et suscité des attentes

populaires irréalistes.

 Elle a aussi donné

naissance à de nombreux

dispositifs pratiques,

tels les hologrammes

de sécurité qui équipent

les cartes bancaires.

 Les recherches en

cours visent notamment

à fabriquer des mémoires

holographiques.

1. L’HOLOGRAMME DU PONT DE TAMPA,

en Floride, est enregistré sur une plaque d’un

mètre sur un mètre cinquante, et a une pro-

fondeur apparente de huit mètres. La réalisa-

tion de telles œuvres, destinées notamment à

des expositions, a été permise par une vague

d’innovations dans les années 1970.

4]Discipline

par Dennis Gabor, un physicien d’origine

hongroise qui travaille pour une firme

anglaise d’électrotechnique. Son disposi-

tif sert à améliorer la qualité d’image de

la première génération de microscopes élec-

troniques et procède en deux étapes (voir

la figure3). La première est l’enregistre-

ment : on projette un faisceau électronique

sur l’échantillon à observer, qui le diffuse

(on peut se représenter les électrons comme

des ondes, tout comme la lumière visible) ;

on dit de façon équivalente qu’il le diffracte.

Le faisceau diffusé interfère avec le fais-

ceau non dévié pour produire un motif sur

une pellicule photographique. Gabor

nomme ce motif hologramme, mot

construit à partir de racines grecques signi-

fiant «dessin entier». La deuxième étape

est le visionnage : l’hologramme est intro-

duit dans une sorte de système de projec-

tion, qui recrée une image de l’échantillon

observable à travers un oculaire.

Des failles pratiques

et fondamentales

L’idée est astucieuse, mais les articles de

Gabor sont presque incompréhensibles pour

ses contemporains, même pour des lauréats

du prix Nobel tels que Sir Lawrence Bragg

et Max Born. Un petit groupe de recherche

industrielle qui s’est efforcé de l’exploiter

finit par considérer, vers le milieu des années

1950, que c’est une piste coûteuse et peu

rentable. Les chercheurs de ce groupe, ainsi

qu’une poignée d’autres, ont découvert des

failles pratiques et fondamentales. Les holo-

grammes de Gabor nécessitent un fais-

ceau électronique monochromatique, mais

créer une source d’électrons d’énergie

constante qui serait stable pendant l’expo-

sition (plusieurs minutes) se révèle impos-

sible. Les chercheurs ne parviennent pas à

reconstruire une image reconnaissable à

partir des hologrammes résultants. Et le dis-

positif crée deux images, l’une semblant

située en avant et l’autre en arrière de la pla-

que, qui se superposent et donnent un résul-

tat confus. Au cours de la décennie suivante,

Gabor, devenu enseignant-chercheur en

électronique à l’Imperial College de Lon-

dres grâce à son invention, s’en détourne

pour travailler dans les domaines plus fer-

tiles de l’ingénierie télévisuelle et de la modé-

lisation de la fusion nucléaire.

Le deuxième concept novateur appa-

raît vers la fin des années 1950 à Lenin-

grad (aujourd’hui Saint-Pétersbourg), où

un doctorant, Iouri Denissiouk, cherche à

Lumière

incidente

Rouge

Bleu

Émulsion Surface

réfléchissante

(mercure)

Faisceau

laser

Enregistrement d’un hologramme de Denissiouk

Enregistrement d’un hologramme de Leith-Upatnieks

Enregistrement d’un hologramme de Gabor

Reconstruction d’un hologramme de Denissiouk

Reconstruction d’un hologramme de Leith-Upatnieks

Reconstruction d’un hologramme de Gabor

2. UN DES PREMIERS DISPOSITIFS DE PHOTOGRAPHIE EN COULEUR, inventé par Gabriel Lipp-

mann, est fondé sur des interférences : la lumière de chaque couleur passe par une lentille, traverse

l’émulsion photographique et se réfléchit sur une surface de mercure; les interférences des ondes

incidente et réfléchie créent une onde stationnaire (le champ vibre sur place entre les positions

extrêmes représentées ci-dessus). Cette onde a des pics d’intensité à des profondeurs fixes, où l’émul-

sion s’assombrit (amas de points). Quand la plaque développée est éclairée avec de la lumière blan-

che, les plans assombris renforcent la longueur d’onde originale, ce qui restitue la couleur.

3. L’ENREGISTREMENT D’HOLOGRAMMES (colonne de gauche) et leur visualisation (colonne de

droite) utilisent trois méthodes différentes. La lumière laser arrive par la gauche (les lignes vertica-

les grises représentent les fronts d’onde, et la flèche la direction de propagation) et rencontre un

objet qui diffuse la lumière (ici une pomme). La lumière diffusée s’ajoute à l’onde incidente pour pro-

duire un motif d’interférence (franges rouges) sur une plaque photographique. Dans le dispositif de

Denissiouk (au centre), l’objet est situé derrière la plaque, tandis qu’il est devant dans ceux de Gabor

et de Leith et Upatnieks (respectivement en haut et en bas). Dans ce dernier dispositif, l’objet est

décalé par rapport à l’axe central du faisceau incident. Une fois développés et éclairés de façon

appropriée, les hologrammes réfléchissent (Denissiouk) ou transmettent (Gabor et Leith et Upat-

nieks) la lumière, ce qui reconstruit l’image de l’objet. L’hologramme de Gabor produit deux images

superposées, celui de Denissiouk une seule image et celui de Leith et Upatnieks une image soit devant,

soit derrière la plaque, selon l’angle sous lequel on la regarde.

Discipline [5

enregistrer et à reproduire les caractéristi-

ques complètes d’un champ d’ondes lumi-

neuses. Il souhaite capturer un front d’onde

(une surface d’égale phase) en un point

arbitraire de l’espace, comme le fait l’œil

humain, afin de visualiser une scène tridi-

mensionnelle en couleur. Denissiouk finit

par reprendre et généraliser certains aspects

de la photographie de Lippmann. Il crée

des ondes stationnaires dans une émulsion

photographique en faisant interférer la

lumière incidente avec celle qui est réflé-

chie par l’objet (voir la figure 3). Il enregis-

tre ainsi le front d’onde lumineux, sous

forme d’un motif d’interférence, en utili-

sant de la lumière monochromatique. Le

motif enregistré peut ensuite réfléchir la

lumière pour recréer le front d’onde.

Le dispositif de Denissiouk a l’avan-

tage d’éviter les images superposées de

Gabor, mais il est confronté à des problè-

mes pratiques similaires. Il a besoin de

lumière cohérente, c’est-à-dire dont la phase

est assez régulière pendant le temps d’ex-

position pour que des interférences se

produisent. Or les sources disponibles sont

peu lumineuses et insuffisamment cohé-

rentes. En conséquence, il ne parvient à

enregistrer que des images d’objets fai-

sant moins d’un millimètre d’épaisseur. En

outre, il pense–à tort– que ces objets doi-

vent être très réfléchissants. Il n’enregistre

donc que des images de miroirs très min-

ces – qui réfléchissent la lumière de la même

façon que l’original, de sorte qu’un homme

qui regarde l’image voit non seulement le

miroir, mais aussi sa propre figure reflétée–

ou d’objets de ce type. Ses contemporains

rejettant à la fois sa théorie et ses résultats,

Denissiouk se tourne vers d’autres travaux

au début des années 1960.

La troisième idée novatrice est encore

moins liée à l’optique classique. Dans les

années 1950, aux Laboratoires Willow Run

(dédiés aux contrats militaires) de l’Uni-

versité du Michigan, le jeune ingénieur

électricien Emmett Leith travaille à la

conception de nouveaux radars. Leith cher-

che des méthodes pour traiter les don-

nées de ce qu’on nommera plus tard le

radar à visée latérale ou à synthèse d’ou-

verture. Ce radar émet des ondes électro-

magnétiques et capte leurs échos multiples

grâce à une antenne aérienne. Les données

enregistrés sur une pellicule ressemblent

aux figures d’interférences des hologram-

mes. Elles sont ensuite combinés et trai-

tés pour créer une image du terrain.

Une nouvelle science

appliquée

Pour ce faire, un système électronique com-

pliqué avait été imaginé, où le signal devait

être enregistré sur bande magnétique et fil-

tré analogiquement, grâce à des condensa-

teurs, des bobines d’inductance et d’autres

composants électriques; un recours aux

ordinateurs numériques assez primitifs qui

commençaient à être disponibles à cette

époque était aussi envisagé. Mais entre 1954

et 1959, Leith et ses collègues conçoivent

une nouvelle solution, utilisant un système

de traitement optique. Ils mélangent la théo-

rie de l’optique physique à celle des télé-

communications, qui s’est développée après

guerre, pour créer une science appliquée

nouvelle et puissante (aussi explorée indé-

pendamment par une poignée de cher-

cheurs français).

À l’époque, la sûreté militaire empêche

la publication de leurs résultats. Leith écrira

plus tard : «En réalité, l’holographie n’était

pas en recul dans la période 1955-1962,

comme on pourrait le croire à tort au regard

de la littérature publiée. D’une certaine

façon, elle est devenue clandestine». Pen-

dant son temps libre, Leith continue à explo-

rer la nouvelle science appliquée, en

particulier après avoir découvert les tra-

vaux de Gabor. En 1961, avec son collègue

Juris Upatnieks, il élabore une méthode

pour encoder, puis reconstruire une image

sur un transparent photographique par le

processus d’hologramme en deux étapes.

Ils en résolvent le problème des images

superposées en s’inspirant des sciences

de la télécommunication (de la même façon

que les communications radio reposent sur

des ondes qui varient dans le temps, l’in-

formation holographique est fondée sur

des motifs holographiques variant spatia-

lement). Le motif d’interférence de l’holo-

gramme résulte du mélange de deux

signaux, une onde de référence (l’onde

monochromatique de départ) et une onde

échantillon (issue de la diffraction ou de

la réflexion de l’onde de référence par l’ob-

jet). En décalant les faisceaux de référence

et d’échantillon afin qu’ils ne soient plus

parallèles, les chercheurs ont réussi à sépa-

rer les deux images: lors de la visualisation,

on observe soit l’une, soit l’autre, en fonc-

tion de l’angle de vue.

La méthode de Leith et Upatnieks est

nommée photographie sans lentille par

l’Institut américain de physique. Dans un

4. EMMETT LEITH ET JURIS UPATNIEKS (à gauche)ont crée l’une des

principales techniques de réalisation d’hologrammes. Leur hologramme

d’un train miniature (à droite), produit en 1965, était l’un des premiers

de ce type à être vu par un large public. L’image était rouge en raison du

type de laser utilisé. Les plaques sur lesquelles les hologrammes sont

enregistrés, d’abord minuscules, passent à une trentaine de centimè-

tres de longueur et de largeur dans les années 1960, et montrent des

objets de plusieurs mètres de profondeur.

premier temps, elle n’a qu’un succès res-

treint, car elle pâtit également des défauts

des sources lumineuses disponibles. La rup-

ture se fera avec l’arrivée des lasers au début

des années 1960. En 1963, Leith et Upat-

nieks s’en servent comme source lumineuse

pour enregistrer et reconstruire les ima-

ges d’objets en trois dimensions. Le réa-

lisme des images obtenues est saisissant :

les hologrammes à laser enregistrés sur des

plaques sont impossible à distinguer d’une

scène réelle vue à travers une fenêtre. En

outre, leur visualisation ne nécessite pas de

lunettes spéciales, comme pour les films en

trois dimensions arrivés sur le marché un

peu plus tôt, ou les dispositifs stéréosco-

piques du XIXesiècle; ces deux dernières

techniques consistent à présenter des ima-

ges différentes à chaque œil, pour per-

mettre au cerveau de reconstituer le relief.

Les deux années suivantes, la nouvelle tech-

nologie se fait connaître des ingénieurs et

des scientifiques du monde entier.

Dès 1966, on comprend que les travaux

de Gabor, de Denissiouk et de Leith et Upat-

nieks peuvent être rassemblés au sein

d’un même domaine, que l’on nomme holo-

graphie. Les travaux de Denissiouk sont

réhabilités dans son pays. Les recherches

soviétiques dans ce domaine sont soute-

nues par le gouvernement, qui en fait une

vitrine scientifique dans le cadre de la Guerre

froide. Quant à Gabor, qui considérait pour-

tant ses travaux comme un échec, il sera le

seul lauréat du prix Nobel 1971 de physi-

que, une victoire controversée. Simple nou-

veauté peu prometteuse à visée théorique

20 ans plus tôt, l’holographie est devenue

un domaine en plein essor, dont on s’arra-

che la paternité.

À partir du milieu des années 1960,

universités et laboratoires industriels se

bousculent pour explorer l’holographie,

cherchant à lui trouver des applications

et à l’améliorer. Le nombre de publications

sur le sujet est multiplié par 25 avant la

fin de la décennie, et les entreprises qui

misent sur son exploitation commerciale

se multiplient. Les laboratoires Willow Run

ont une longueur d’avance. Ils inventent

des techniques d’interférométrie holo-

graphique pour visualiser et quantifier les

déformations d’échantillons mécaniques,

telle la dilatation due à la chaleur. Leur

méthode peut aussi révéler précisément

les contours d’un volume, les modes de

vibration de pièces utilisées dans les bâti-

ments ou les machines, les détails des écou-

lements aéronautiques, les défauts de

soudure… Les mesures faites par hologra-

phie offrent une sensibilité inégalée.

Les innovations

s’enchaînent

Les laboratoires Willow Run donnent rapi-

dement naissance à des sociétés commer-

ciales, telle Conductron Corporation. Celle-ci

réalise une série d’innovations. À la fin

des années 1960, elle produit de gros holo-

grammes de démonstration pour les com-

pagnies automobiles et des hologrammes

de série insérés dans une encyclopédie scien-

tifique. Elle développe un laser à impul-

sions, qui émet une série de flashs et permet

pour la première fois d’enregistrer des holo-

grammes de personnes vivantes; aupara-

vant, on utilisait des objets inanimés, car le

sujet devait rester absolument immobile.

Il sert aussi à analyser des phénomènes fuga-

ces, tels un impact de balle, un mélange de

combustibles ou la formation de nuages.

L’entreprise crée des hologrammes à plu-

sieurs couleurs en combinant des lasers

rouge, vert et bleu pour l’enregistrement

et le visionnage. Elle met au point les tech-

niques nécessaires à la réalisation de courts

dessins animés holographiques. Kip Siegel,

le fondateur de Conductron, prédit un grand

avenir commercial aux hologrammes. Il

annonce la télévision, le cinéma et les films

amateurs holographiques pour la décennie

à venir, et charge publiquement ses

employés de se préparer à « holographier»

les prochains Jeux olympiques.

L’holographie devient plus familière,

et on commence à comparer son évolution

à celle de la photographie. Les premiers

équipements étaient chers, nécessitaient

des temps d’exposition longs, et étaient

technologiquement limités; en quelques

années, des hologrammes plus rapides, de

meilleure qualité, moins chers et plus

variés deviennent disponibles, et l’ex-

pertise redescend des chercheurs vers les

ingénieurs et les entrepreneurs.

Cependant, les prédictions de Siegel

dépassent de beaucoup les extrapolations

techniques les plus optimistes, et les ingé-

nieurs sont plus prudents que les com-

merciaux. Elles reposent sur une foi implicite

dans le progrès scientifique, technique et

économique, largement partagée par ses

contemporains. Elles sont aussi alimen-

tées par les rapides progrès techniques et

les inventions qui continuent de s’enchaî-

ner dans le domaine de l’holographie.

Aux États-Unis, au moins trois équi-

pes indépendantes redécouvrent les holo-

grammes de Denissiouk, dont les travaux

sont passés largement inaperçus à l’Ouest.

Bien qu’enregistrés avec un laser mono-

chromatique, les hologrammes de ce type

peuvent être visionnés avec une lumière

blanche, comme les photographies de Lipp-

mann. Ils fournissent alors une image en

trois dimensions, qui apparaît derrière la

plaque. L’enregistrement est aussi très sim-

ple: il suffit de placer la plaque photogra-

phique devant l’objet à enregistrer, puis de

les éclairer tous deux avec un unique

6]Discipline

5. DES HOLOGRAMMES DE SUJETS MOBILES

peuvent être créés grâce des lasers à impul-

sions. L’un des plus anciens montre un homme

qui utilise une perceuse (à gauche). Les dessins

à sa surface indiquent que l’homme bougeait

lors de l’enregistrement. De tels hologrammes

nécessitent des lasers pour être visionnés, sans

quoi la plaque holographique (à droite) ne res-

semble pas à l’image d’origine.

Lennart Svenson

Sean Johnston

faisceau laser. Le procédé est alors exploité

par les musées soviétiques, qui réalisent

des hologrammes de leurs collections ;

ceux-ci connaissent une popularité crois-

sante à partir des années 1970 dans le cadre

d’expositions itinérantes.

D’autres types d’hologrammes en

lumière blanche sont élaborés. Les plus sim-

ples sont enregistrés en utilisant une len-

tille pour focaliser la lumière diffractée par

l’objet dans le plan de la plaque hologra-

phique. Les hologrammes de ce type, dits

à plan-image, sont de plus en plus explo-

rés à partir de 1966. Éclairés avec une source

de lumière blanche, ils créent une image

qui semble chevaucher la plaque, et dont

les points les plus éloignés apparaissent

plus flous que les plus proches. En adap-

tant légèrement le dispositif optique, on

peut faire apparaître l’image devant la pla-

que holographique, comme si elle était sus-

pendue dans l’espace en face du spectateur.

De telles images impressionnent le

public, qui se prend à espérer la concréti-

sation des hologrammes imaginés par le

cinéma des années 1970, notamment dans

La Guerre des étoiles, et par la télévision des

années 1980, par exemple dans Star Strek:

La nouvelle génération. Malheureusement,

les dispositifs présentés dans ces films, qui

projettent une image holographique loin du

spectateur sans plaques physiques, sont

irréalistes: les hologrammes nécessitent une

plaque d’enregistrement et apparaissent

toujours entre cette plaque et le spectateur.

Une variante intéressante des holo-

grammes est développée en 1968 par Ste-

phen Benton, alors à l’entreprise Polaroid,

et rendue publique au début des années

1970. Généralement qualifié d’arc-en-ciel,

son hologramme est fendu horizontale-

ment, ce qui entraîne des propriétés opti-

ques inédites : lorsqu’on bouge la tête de

bas en haut, on observe un changement

de couleur de l’image (car la fente disperse

les longueurs d’onde de la lumière blan-

che), au lieu de voir par-dessus l’objet de

premier plan comme dans les autres types

d’hologrammes.

La dernière addition majeure à la boîte

à outils de l’holographie pendant les années

1970 est celle du stéréogramme hologra-

phique, développé par le physicien Lloyd

Cross. Dans sa forme la plus simple, ce sté-

réogramme est une série d’hologrammes

de Leith-Upatnieks juxtaposés, chacun for-

mant une bande verticale. Si on courbe le

stéréogramme en un cylindre, chaque œil

voit l’image à travers des bandes diffé-

rentes pour visualiser une scène tridimen-

sionnelle. L’avantage d’un stéréogramme

est que chacun des hologrammes qui le

composent peut être enregistré à partir des

images bidimensionnelles d’un film tourné

de façon classique.

Dans les années 1980, de nouvelles

méthodes de fabrication permettent de pro-

duire des hologrammes de réflexion bon

marché à partir de modèles : au lieu de créer

un motif d’interférences dans la profondeur

d’un matériau photosensible, telle une émul-

sion photographique, on « sculpte» ce motif

à la surface du matériau. Dès lors, on peut

le reproduire en masse par des techniques

d’estampillage. On obtient des images

peu esthétiques, mais au relief impres-

sionnant. L’holographie trouve alors plu-

sieurs nouvelles applications, telles que la

publicité dans les magazines et les dispo-

sitifs anticontrefaçon appliqués sur les

emballages ou les cartes bancaires. Désor-

mais, les hologrammes sont partout.

Discipline [7

6. LE STÉRÉOGRAMME HOLOGRAPHIQUE

le plus vu des années 1970, Le Baiser II, était

enroulé autour d’un cylindre. Lorsqu’on tourne

le cylindre, on voit les images ci-dessus, en relief,

qui se succèdent.

Sean F. JOHNSTON est

enseignant-chercheur en histoire

des sciences et de la technologie

à l’Université de Glasgow,

en Écosse.

Article publié

avec l’aimable autorisation

de American Scientist.

L’AUTEUR

 BIBLIOGRAPHIE

S. A. Benton et V. M. Bove Jr.,

Holographic Imaging,

Wiley- Interscience, 2008.

S. Johnston, Holographic Visions:

A History of New Science, Oxford

University Press, 2006.

J. Ludman et al. (eds.),

Holography for the New

Millennium, Springer, 2002.

U. Schnars et W. Jüptner, Digital

Holography: Digital Hologram

Recording, Numerical

Reconstruction and Related

Techniques,Springer, 2004.

8]Discipline

Dès la fin des années 1960, l’hologra-

phie a dépassé le cadre scientifique. De

petites expositions publiques d’hologram-

mes sont présentées dans des laboratoires

universitaires de physique, et les journaux

décrivent les travaux de Leith et Upat-

nieks à un public enthousiaste. Le maga-

zine Scientific American explique même aux

amateurs comment enregistrer et visionner

leurs propres hologrammes à l’aide de lasers

artisanaux. Quelques artistes commen-

cent à s’intéresser à cette nouvelle techno-

logie, en particulier ceux des mouvements

Art et Technologie et Art et Science…

Bien que les hologrammes aient impres-

sionné les premiers spectateurs, leurs sujets

(en général des natures mortes improvisées

à partir d’équipements de laboratoire ou

de bibelots) lassent rapidement. S’ouvre

alors une phase d’exploration esthétique

du nouveau medium. Certains compa-

rent le potentiel de l’holographie artistique

avec le travail d’Andy Warhol et de Robert

Rauschenberg. Scientifiques et artistes coo-

pèrent au sein de cette nouvelle disci-

pline. L’artiste Bruce Naumann, par

exemple, utilise le laser à impulsions de

Conductron pour enregistrer ses grimaces.

Certains pionniers de la discipline ont

un bagage technique associé à des dispo-

sitions artistiques. Ainsi, Lloyd Cross, après

avoir travaillé aux laboratoires Willow Run

et fondé une des premières entreprises de

lasers, rejoint la firme Conductron, puis

invente un appareil pour réaliser des spec-

tacles à effets de lumière et coproduit une

des premières expositions d’art hologra-

phique, N-dimensional Space, au Musée d’art

de Finch College, à New York, en 1970. En

1968, il imaginait l’holographie comme « un

artisanat, un art ou un commerce».

En 1971, Cross s’installe avec d’autres

artistes à San Francisco, où ils fondent une

école d’holographie pour le grand public.

Bientôt envahie d’étudiants, l’école offre

une vision contre-culturelle de l’hologra-

phie, liant l’enseignement technique avec

l’épanouissement personnel, les états modi-

fiés de conscience et même les expériences

psychédéliques. Ses membres développent

un équipement bon marché facilement trans-

portable, ce qui met un terme à l’exclusivité

des laboratoires scientifiques et démocra-

tise l’accès à la technologie. D’autres éco-

les d’holographie s’implantent rapidement

à New York, Chicago et, dès la fin des

années1970, dans toute l’Europe.

Gloire et déclin

des hologrammes

sur le marché de l’art

Malgré le déclin des innovations commer-

ciales au fil des années 1960, la diffusion des

hologrammes auprès du public augmente

exponentiellement à la fin des années1970,

où fleurissent quelque 500 expositions.

Celles-ci créent une demande chez les

consommateurs, et les hologrammes de pop

art alimentent une véritable industrie.

À la fin des années 1980, le succès de

cette forme d’art décroît. Ironiquement, cela

va de pair avec l’arrivé des hologrammes

produits en masse et les compromis qui en

résultent en termes de qualité. En outre,

les hologrammes ne nécessitant pas de lasers

impressionnent moins le public, qui ne les

associe plus au progrès. Et quand ils com-

mencent à orner les encarts publicitaires des

magazines, les emballages de dentifrice et

les pastilles de sécurité des cartes de cré-

dit, le marché artistique semble condamné.

Un tel destin n’est pas rare en science

et en technologie. À certains égards, le dés-

intérêt des artistes et des consommateurs

pour l’holographie est à rapprocher du sort

des autres techniques 3D, telle la stéréos-

copie. Inventée et commercialisée à grande

échelle au XIXesiècle, la stéréoscopie a été

améliorée au début du XXesiècle grâce aux

techniques d’impression en couleur, avant

d’être recyclée en jouet pour enfants dans

les années 1930. De même, les hologram-

mes se font connaître comme phénomène

de galerie, avant de devenir une forme d’art

pour la maison et de finir relégués aux

albums d’autocollants pour enfants.

Aujourd’hui, l’holographie reste pré-

sente dans l’imaginaire collectif, mais de

façon imprécise. On qualifie souvent à tort

d’hologrammes certaines images en trois

dimensions, notamment celles de per-

sonnes en mouvement. Un exemple célè-

bre est la projection sur un podium d’une

image du mannequin Kate Moss par le

grand couturier Alexander McQueen.

L’image était en fait créée par une techni-

que de prestidigitation, faisant intervenir

un jeu de reflets sur un miroir –une tech-

nique dite du fantôme de Pepper, du nom

de son inventeur au

XIX

esiècle.

Comment expliquer le déclin de l’ho-

lographie, dont les possibilités semblaient

inépuisables à la fin des années 1960 ?

Les efforts de recherche pendant les pha-

ses les plus actives ont conduit à des étu-

des redondantes, à une surabondance de

publications et à une confusion sur le plan

de la propriété intellectuelle (ce qui posait

problème pour les brevets et entravait la

commercialisation). Les promesses de

contrats étant peu respectées, le sujet a

acquis une mauvaise réputation. Par consé-

quent, la terminologie a changé plusieurs

fois pour éviter de discréditer les nouvel-

les recherches, rendant l’évolution du

domaine difficile à suivre, aussi bien pour

ses acteurs que pour les analystes.

Malgré tout, la recherche et le dévelop-

pement en holographie se poursuivent plus

discrètement aujourd’hui. Au cours de la

dernière décennie, les ordinateurs ont beau-

coup apporté au domaine. Grâce à leur

puissance de calcul, on synthétise des holo-

7. DES HOLOGRAMMES DE SÉCURITÉ, très difficiles à contrefaire, sont inclus notamment sur les

cartes bancaires et les emballages. Avec l’arrivée de ces images d’assez mauvaise qualité dans les

années 1980, les hologrammes ont envahi notre vie quotidienne.

CORBIS

Discipline [9

grammes de plus en plus vite; on peut

ensuite soit les enregistrer sur des pelli-

cules, comme le fait la société Zebra Ima-

ging (voir la figure 8), soit les projeter à l’écran

en temps réel grâce à divers dispositifs

électro-optiques. Toutefois, les calculs sont

très compliqués, et la transmission en temps

réel d’hologrammes numériques de haute

qualité (le vieil objectif de la télévision holo-

graphique) continue à buter sur des pro-

blèmes techniques.

Un autre objectif à long terme s’est

rapproché: le stockage de données via des

hologrammes inscrits dans des matériaux

tels que des photopolymères (qui se trans-

forment sous l’action de la lumière) et des

cristaux. De tels systèmes pourraient dépas-

ser largement les capacités de stockage

des technologies optoélectroniques actuel-

les, tels les DVD-ROM, mais on ne sait pas

encore y effacer et réécrire des données aussi

facilement que sur les disques magnétiques.

D’autres applications continuent de se

développer. Les hologrammes de sécurité

évoluent rapidement pour conserver une

longueur d’avance sur les contrefaçons. De

nombreux dispositifs, tels des écrans radar

d’avions ou des lecteurs de codes-barre,

incluent des composants dits holographi-

ques : ce sont des éléments dont la surface

est sculptée comme celle des hologrammes,

ce qui leur confère des propriétés optiques

particulières; un seul d’entre eux peut par

exemple combiner les propriétés d’un

miroir, d’une lentille et d’un prisme.

Leith affirmait que les méthodes de

manipulation de la lumière développées

par l’holographie continueraient à donner

naissance à de nouvelles applications, qu’il

regroupait sous le terme de transhologra-

hie. Citons par exemple la conjugaison de

phase, une méthode corrigeant les défor-

mations subies par les fronts d’ondes opti-

ques lors de la traversée d’un milieu; on

améliore ainsi les images de l’espace pro-

fond qui arrivent sur les télescopes après

avoir franchi l’atmosphère terrestre. En

outre, les principes holographiques sont

maintenant appliqués avec succès à d’au-

tres formes d’ondes, telles les ondes élec-

troniques, auxquelles s’intéressait Gabor

il y a 65 ans. Bien que moins sous les feux

de la rampe, l’holographie est donc encore

bien vivante…



8. CET HOLOGRAMME présente une vue en

couleur d’un modèle infographique de Seattle.

Le motif a été créé par ordinateur. L’utilisation

de l’informatique rend la synthèse d’holo-

grammes plus rapide, même si la quantité de

calculs nécessaires reste une difficulté.

Reclame

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L’épopée de l’holographie

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