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Nov
01

Les hologrammes, du vrai 3D

Paru dans : Les hologrammes, du vrai 3D J.M. Courty et E. Kierlik, Pour la Science N°397, (novembre 2010)

L’holographie, capable de restituer l’image entière d’un objet dans ses trois dimensions, reste une technique d’avant-garde.

Extrait

Cinéma 3D, bientôt écrans d’ordinateur et appareils photo 3D : les dispositifs pour voir en relief se multiplient ces derniers temps. Ils sont conçus pour donner l’illusion du relief en jouant avec la vision stéréoscopique humaine. C’est l’occasion de rappeler que l’holographie, elle, peut reconstituer une image tridimensionnelle et fidèle d’un objet quelconque. Et plus qu’une technique de photographie à trois dimensions, l’holographie offre la possibilité de réaliser des composants optiques particuliers ou des procédés optiques d’authentification.

Avant d’aborder l’holographie, rappelons ce qui se passe en photographie. Quand on éclaire un objet opaque, sa surface diffuse de la lumière dans toutes les directions. On peut intercepter cette lumière en regardant l’objet, ou en la focalisant sur une plaque photographique grâce à un objectif. Une photographie est ainsi une projection, sur un plan, d’une scène à trois dimensions. Qu’enregistre-t-elle ?

Sauvegarder la phase de l’onde lumineuse

L'enregistrement d'un hologramme est réalisé en faisant interférer l'onde renvoyée par l'objet photographié et une onde de référence. (Dessins de Bruno Vacaro)

Or un capteur photographique, qu’il soit chimique ou électronique, ne reproduit pas complètement le champ lumineux reçu. En chaque point de détection, il enregistre l’intensité lumineuse moyennée sur la durée d’exposition (soit, à un facteur constant près, le carré de l’amplitude), mais pas les phases des ondes. Or ces phases indiquent les retards relatifs des ondes. Ces retards dépendent de la distance parcourue par les ondes depuis l’objet et portent ainsi en eux une information sur le relief.

D’où l’enjeu : si l’on enregistrait à la fois l’amplitude et la phase des ondes issues de l’objet, c’est-à-dire le champ électromagnétique original, il serait possible de restituer une image complète, tridimensionnelle, de l’objet. C’est le physicien hongrois Dennis Gabor qui, en 1947, trouva la solution à ce problème dans le cadre de la microscopie électronique. Mais il a fallu l’apparition du laser dans les années 1960 pour que sa solution soit appliquée dans le domaine de l’optique et devienne l’holographie. …

références

  • F. Wyrowski et O. Bryngdahl, Digital holography as part of diffractive optics, Reports on Progess in Physics, vol. 54(12), pp. 1481-1571, 1991.
  • M. Françon, L’optique moderne et ses développements depuis l’apparition du laser, Hachette/CNRS, 1986.

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