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Des hologrammes 3D que l’on peut toucher et ressentir

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Par Marc Zaffagni, Futura

En utilisant un système de projection laser femtoseconde, une équipe de chercheurs basée au Japon a créé des hologrammes en 3D que l'on peut toucher sans risque de brûlure et que les doigts ressentent comme un objet matériel. La démonstration technique est probante, mais les applications concrètes encore lointaines...

Cette minuscule fée est un hologramme en trois dimensions produit par une accélération laser-plasma. Si le procédé n’est pas nouveau, la technologie mise au point par des chercheurs japonais permet de toucher et ressentir l’objet virtuel sans risque de brûlure. © Yoichi Ochiai, University of Tsukuba

Très présents dans les récits de science-fiction, les hologrammes en 3D sont désormais techniquement réalisables et pourraient même prochainement arriver dans nos smartphones et tablettes tactiles. Parmi les solutions techniques figure l'accélération laser-plasma qui a l'avantage de créer des hologrammes visibles sous tous les angles. L'année dernière, nous avions déjà parlé du système d'hologrammes par laser de la société japonaise Burton, capable de produire des objets en 3D flottant dans l'air. Chaque voxel (pixel en trois dimensions) composant l'image est un plasma lumineux produit par un laser qui, focalisé par une lentille, surchauffe les molécules d'oxygène et d'azote dans un volume très petit. Ces lasers pulsés travaillent à l'échelle de la nanoseconde.

Or, à cette fréquence, l'énergie du plasma est si élevée qu'elle peut brûler la peau si l'on touche l'hologramme. Mais au Japon, le Digital Nature Group (DNG), une équipe composée de chercheurs des universités de Tokyo, Tsukuba, Utsunomiya et de l'institut de technologie de Nagoya, a trouvé le moyen de produire des hologrammes en 3D que l'on peut toucher et même ressentir. Selon les spécialistes qui s'expliquent dans leur article scientifique à lire sur arXiv, pour que la pulsation laser ne soit pas dangereuse pour la peau, il faut que sa durée soit inférieure à deux secondes. Pour cela, ils ont donc accéléré la vitesse de la projection en passant à des lasers dits femtoseconde (une femtoseconde valant 10-15 seconde).

Si les chercheurs du Digital Nature Group ont su concevoir des hologrammes tangibles, leur taille minuscule exclut pour le moment toute application concrète. La démonstration n’en demeure pas moins impressionnante... © Yoichi Ochiai, University of Tsukuba, YouTube

La sensation de toucher du papier de verre

Le système se compose d'un modulateur spatial de lumière qui dirige les rayons laser à travers une série de lentilles, d'un miroir et d'un scanner galvanométrique pour contrôler avec précision la projection. Une caméra placée à hauteur de l'hologramme détecte les mouvements afin que l'image réagisse au toucher. Les pulsations laser, comprises entre cinquante millisecondes et une seconde, ne provoquent pas de brûlure. Et, lorsqu'un doigt entre en contact avec l'hologramme, le plasma génère des ondes de choc qui produisent une sensation de toucher. Selon le professeur Yoichi Ochiai, qui dirige ce projet, l'effet ressenti serait proche de celui d'un contact avec du papier de verre.

Ces hologrammes 3D ont une résolution de 200.000 points par seconde. Pour le moment, ils sont minuscules puisque leur volume ne dépasse pas les huit millimètres cubes. À l'heure actuelle, il s'agit avant tout de ce que les chercheurs appellent une preuve de concept, illustrant la faisabilité. Pour qu'une telle technologie puisse déboucher sur des applications concrètes, il va falloir augmenter la taille d'affichage — et par conséquent celle du dispositif de projection — avec un travail spécifique sur le modulateur spatial de lumière. C'est ce à quoi les chercheurs du DNG disent vouloir s'atteler, sans livrer de feuille de route précise.

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