Holographie
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Trois minutes pour comprendre / Three minutes of learning
philippelopes@free.fr
Historique
1848
Edmond Becquerel met au point la photographie, en reproduisant les couleurs grâce à de minuscules pigments chimiques.

1891
Gabriel Lippmann, physicien à la Sorbonne, élabore la photographie interférentielle, qui lui vaudra un prix Nobel en 1908.

1947
Le physicien britannique Royaume-Uni Dennis Gabor invente la théorie de l'holographie, pour laquelle il obtiendra un prix Nobel en 1971.

1958
Le Russe Russie Youri Denisyuk échafaude le principe d'un hologramme visible en lumière blanche.

1960
L'Américain Theodore Maiman met au point le premier laser.

1962
Les Américains UnitedStates Emmett Leith et Juris Upatnieks fabriquent le premier hologramme en trois dimensions.

1995
Clown d'Yves Gentet Papillons d'Yves Gentet
Yves Gentet porte l'holographie à un degré de perfection inégalé. Les "papillons" (œuvre de son cru) sont particulièrement démonstratifs parce que les couleurs de leurs ailes sont elles-mêmes d'origine interférentielle dans la nature, qui selon l'angle de vue, passent du doré au verdâtre.

2006
De la vision normale à la vision holographique
Lorsqu'on regarde un objet, chacun des deux yeux perçoit une image légèrement différente. Le cerveau les compare et recrée alors de lui-même le relief. L'holographie restitue le relief d'un objet en reproduisant simultanément tous les angles de vues possibles.
Concrètement, à la surface d'une plaque de verre, un rayon laser et la lumière réfléchie par l'objet créent des "franges d'interférences", soit des lignes sombres et claires semblables aux vaguelettes que feraient des milliards de cailloux jetés dans l'eau.
L'émulsion photographique de la plaque mémorise ces tracés. Une fois la plaque développée, un réseau de minuscules miroirs convexes ou concaves apparaît à sa surface, orientés selon les franges d'interférences. C'est l'hologramme. Lorsqu'on les éclaire avec une ampoule ordinaire, ces miroirs réfléchissent la lumière et la diffractent en différentes directions, recréant exactement les caractéristiques du front d'ondes émis par l'objet originel, là où il se trouvait lors de la prise de vue. Chaque œil voit alors l'une des milliards d'images mémorisées sous forme interférentielle sur la plaque.
Vision directe
Un objet éclairé renvoie un ensemble complexe d'ondes lumineuses dans toutes les directions de l'espace. C'est cet ensemble, appelé "front d'ondes", qui est perçu par l'observateur.
Holographie

Prise de vue holographique
Trois lasers forment une lumière blanche qui éclaire l'objet. Leurs rayons interfèrent avec le front d'ondes de l'objet. Ces interférences modifient chimiquement la plaque sensible.
Restitution de l'image
Après développement de la plaque, une simple lumière blanche suffit à reproduire le front d'ondes de l'objet d'origine. L'observateur voit alors l'objet derrière la plaque _un fantôme nommé objet virtuel.
Holographie

2006 (Japon) Japon
Des images en 3D flottant dans l'air ... C'est le tout nouveau système que viennent de mettre au point des physiciens japonais de l'université de Keio. Et contrairement aux hologrammes et autres systèmes stéréoscopiques, ces images ne sont pas des illusions optiques: les points lumineux sont générés par ionisation des particules présentent dans l'air via des faisceaux laser convergents.
Un dispositif de miroirs permet ensuite de contrôler la position des corpuscules dans l'espace. Ce système est alors capable d'afficher l'un après l'autre, jusqu'à 100 points en une seconde, la persistance rétinienne donnant la sensation de mouvement.

De l'impression 3D
La société japonaise Japon Optware, connue notamment pour ses disques optiques à stockage holographique, a mis au point une technologie d'impression à partir de données numériques 3D où les images ont l'air de flotter au-dessus de la surface imprimée.
L'acquisition des données à imprimer est effectuée avec un enregistrement holographique dont la technologie a été empruntée à l'université de Toyohashi. Les données peuvent aussi provenir de formats 3D "standards" comme CAD ou bien de scanner à rayon X (Computer Tomography). Elles sont alors ensuite adaptées pour être imprimées.
La surface d'impression est une feuille transparente recouverte d'un polymère photosensible. Les points imprimés au laser ne font que quelques nanomètres de diamètre. La réfraction des points est ensuite légèrement altérée de manière à ce que la lumière réfléchie par l'image imprimée génère des interférences qui laissent apparaître une image semblant flotter au-dessus de la feuille. Avec ce procédé, un objet imprimé de 5 cm² de surface semble flotter à 2-3 cm au-dessus de son support d'impression. L'impression d'un mètre carré de surface prend 30 min avec cette méthode.
Optware envisage des applications dans la publicité, les catalogues imprimés et l'impression d'images médicales. Des brevets ont déjà été déposés au Japon, en Europe, aux Etats-Unis et en Russie. Optware va créer un partenariat avec un  fabricant de périphériques de communication pour espérer pouvoir commercialiser une imprimante 3D dès l'été 2008.

Novembre 2019 Royaume-Uni
Des scientifiques britanniques Royaume-Uni ont mis au point une technologie projetant des hologrammes qu'on peut simultanément voir à l'œil nu, entendre et même "toucher".
Grâce aux ultrasons, ce prototype est capable de projeter des images 3D, comme un papillon coloré flottant dans les airs, un globe terrestre ou un émoji qui se déplace, toutes visibles et audibles sans casque de réalité virtuelle ni aucun autre artifice. Les chercheurs de la faculté d'ingénierie et d'informatique de l'Université Sussex comparent leur découverte à l'image holographique de la princesse Leia appelant au secours, que le petit droïde R2-D2 projette au sol dans le premier opus de la saga "La guerre des étoiles" (1977)... mais avec l'aspect tactile en plus.
Message holographique de la princesse Leila & droïde R2-D2 Message holographique de la princesse Leila & droïde R2-D2

"Notre système révolutionne le concept d'affichage 3D. Le contenu n'est pas simplement visible à l'œil nu, il est à tous égards semblable à un objet réel, en permettant d'interagir avec l'affichage." Sri Subramanian, responsable du projet.
Hologramme en 3D

Le dispositif, un moniteur à piège acoustique multimodal (MATD) qui fonctionne à l'aide d'un logiciel programmable, utilise les ondes sonores pour maintenir une particule (comme une petite bille) en l'air, via la mécanique de la lévitation acoustique. La particule ainsi "piégée" est éclairée avec de la lumière rouge, verte et bleue pour en contrôler la couleur.

"Les chercheurs estiment que cet outil de visualisation MATD possède un potentiel de manipulation de la matière sans toucher." ajoute Eimontas Jankauskis, de l'Université Sussex.

"Cette particule colorée se déplace à une vitesse telle que l'œil nu intègre les différents stimuli lumineux sous une seule forme, et voit une image volumétrique en l'air." précise Ryuji Hirayama.

Cette technologie s'inspire des vieux téléviseurs qui utilisent un faisceau de couleur unique balayant l'écran si rapidement que notre cerveau l'enregistre comme une seule image.

Simultanément, cet affichage peut produire du son, et générer un "retour tactile". Les ultrasons sont des ondes qui transportent l'énergie à travers l'air. En utilisant cette énergie, notre système peut stimuler votre peau pour ressentir du contenu, comme le doux flux d'une bombe à air comprimé.

L'équipe de chercheurs estime que cet outil de visualisation MATD, par "son potentiel de manipulation de la matière sans toucher", pourrait s'avérer utile pour certaines professions comme la biomédecine, le design ou l'architecture.
REFERENCES
Radio-Canada 14 novembre 2019 Canada
Science & Vie juillet 2002 n°1018
Science & Vie avril 2006 n°1063