Les premiers travaux britanniques sur la vision 
à distance (1880-1881) : J. Perry et W.E. Ayrton,
G. Middleton, S. Bidwell

Schéma de l'appareil de Ayrton et Perry (tel que publié par Th. du Moncel dans son article "Transmission électrique des images", 
La Lumière électrique, Paris, 9 avril 1881)

Les britanniques ne veulent pas être en reste

Alors que la découverte des propriétés photosensibles sont le fait, en 1873, d'un britannique, Willoughbly Smith et que les premiers travaux sur ces propriétés sont également menées par des électriciens britanniques (L. Sale, Sabine, Prof. Adams, Kerr, J.E.H. Gordon,...) et qu'eût lieu à Londres la démonstration de l'"oeil électrique" de C.W. Siemens, les premières hypothèses d'appareils utilisant ces propriétés pour la transmission d'images à distance viennent de l'étranger : Portugal (de Paiva, 1878), France (Senlecq, 1878), Etats-Unis (Carey, 1879), Italie (Perosino, 1879) et même Irlande (Redmond, 1879). 

Au Royaume-Uni, la première contribution sur la vision à distance relève de la plaisanterie, puisqu'il s'agit du dessin de George du Maurier  « Telephonoscope », paru dans Punch’s Almanach for 1879  le 9 décembre 1878 et attribuant à Edison l'invention de cet appareil au nom bizarre. Personne ne semble accorder beaucoup d'importance à ce sujet et la presse britannique se contente de propager, non sans scepticisme, le canular du diaphote de Licks/Merriman ("The diaphote", York House Papers, 14 April 1880, n°24, pp.1-2 ;  "Seeing by Telegraph", The Times, London, 24 April 1880, p.12., The Globe, 30 April 1880).

Il faut attendre avril 1880 et l'annonce du dépôt par Graham Bell du dépôt à la Smithonian Institution d'un pli scellé, que l'on suppose être relatif à un télectroscope pour que deux électriciens britanniques de renom, William E. Ayrton et John Perry, publient le 21 avril une proposition qui va véritablement ouvrir les débats dans les milieux des électriciens britanniques. A la différence de de Paiva, Senlecq, Carey et Redmond, Ayrton et Perry ne sont pas des amateurs mais bien deux électriciens certes encore jeunes mais déjà renommés. D'autres contributions suivent immédiatement : celle d'un certain H. Middleton ("Seeing by telegraph. To the Editor of The Times", The Times, 24 April 1880, p.12.), puis celles d'un certain H.E. Bolton ("Seeing by electricity", letter, English Mechanic and World of Science, 14 May 1880, p.235.). 

William Edward Ayrton et John Perry

William Edward Ayrton (1847 - 1908) et John Perry (1850-1920) étaient deux électriciens britanniques, qui publièrent ensemble quelque 70 articles.

William Edward Ayrton (1847-1908)
Photo IEE

William Edward Ayrton commença sa carrière à la  Indian Telegraph Company puis il travailla pour la  Great Western Railway, et fur ensuite chargé de la première chaire de philosophie naturelle et télégraphie a l'Imperial Engineering College de Tokyo. C'est là qu'il commença à travailler avec John Perry, Professeur de sciences appliquées, sur des sujets tels que les constantes diélectriques des gaz, les viscosités des diélectriques, le magnétisme terrestre et la séismologie. Ils s'intéressent également aux problèmes optiques posés par les miroirs magiques japonais, étude qui ne sera pas sans influence sur leur contribution relatives aux possibilités de "voir par l'électricité".

A son retour à Londres, il occupa divers postes académiques : Professor at the City and Guilds of London Institute (1879), Finsbury Technical College (1881); Central Technical College (1884). Il devint un professeur d'électricité réputé, recourrant souvent à des appareils qu'il avait lui-même construit. 

En 1879, il fut le premier à défendre la transmission d'électricité à haute tension. En association avec John Perry, il inventa de nombreux instruments de mesure électrique. Ils travaillèrent ensemble sur l'électrification des chemins de fer et inventèrent un dynamomètre. En 1882, ils inventèrent le premier tricycle électrique. La seconde épouse de W.E. Ayrton, Hertha Marks Ayrton, fut également un grand nom de l'histoire de l'électricité, en particulier pour ses travaux sur l'arc électrique.

Un article de précaution en avril 1880

   L'article "Seeing by electricity" que Ayrton et Perry publient dans Nature le 22 avril 1880 s'inscrit dans le contexte de la rumeur qui circule en Europe depuis 1878 selon laquelle Graham Bell aurait inventé un appareil de vision à distance. (Notons que cet article paraît également huit jours après l'article "The diaphote" du York House Papers propageant en Angleterre le canular du diaphote de Licks/Merriman).

Ayrton et Perry tiennent à rappeler que la possibilité de transmission à distance d'images repose sur la découverte des propriétés photosensibles du sélénium par le britannique Willoughby Smith et des travaux successifs d'autres chercheurs britanniques. 

Une nouvelle proposition d'appareil

L'appareil proposé par Perry et Ayrton repose sur une utilisation des cellules de sélénium proposée par le Professeur Kerr. Un obturateur sensible aux variations du courant est supposé régler les flux lumineux en vue de leur affichage sur un récepteur.

La proposition de Perry et Ayrton suscita immédiatement une réponse sceptique de l'électricien J.EH. Gordon, arguant de la trop faible réactivité du sélénium. ("Seeing by electricity", Nature, 28 April 1880.). Perry et Ayrton répondront à Gordon dans leur article "Seeing by Telegraphy", 
Nature, May 13, 1880. 

L'article de Perry est également cité dans l'article "Seeing by telegraph",  English Mechanic and World of Science, n.788, 30 April 1880. L'éditorial "Seeing by electricity" du Telegraphic Journal du 1er mai 1880 répond à Ayrton et Perry, sans les nommer explicitement : leur argument de priorité sur Bell paraît absurde car il ne suffit de proposer un principe de base pour pouvoir prétendre avoir résolu le problème.

Th. du Moncel évoque la proposition de Perry et Ayrton dans son article "Le Téléphote et le Diaphote", La Lumière électrique, 1er juillet 1880 en indiquant que le système proposé par les deux inventeurs britanniques n'étant guère applicable, "les auteurs n'y ont accordé qu'une importance médiocre". Voici comment le savant français résume la première proposition de Ayrton et Perry : "Dans le système combiné par MM. Ayrton et Perry, le transmetteur était assez semblable à celui de M. Carey, mais le récepteur mettait à contribution des systèmes électro-magnétiques qui avaient pour mission d'ouvrir plus ou moins, suivant l'intensité du courant qui les animait, des espèces de petites fenêtres à travers lesquelles on projetait des rayons lumineux qui étaient reçus sur une feuille de verre dépoli. Comme les teintes lumineuses se trouvaient ainsi être en rapport avec l'intensité des courants traversant les systèmes électro-magnétiques, et que cette intensité était elle-même en rapport avec celle des rayons lumineux qui impressionnaient telle ou telle case de sélénium du transmetteur, on avait de cette manière une reproduction en mosaïque de l'image projetée sur le transmetteur."

Une proposition plus détaillée et une démonstration le 26 février 1881

Pas plus que Carey, Ayrton et Perry ne proposent de solution réelle au problème de la nécessité d'établir de multiples connexions filaires pour transmettre les modifications ponctuelles d'intensité lumineuse.
   

Répondant aux critiques de Gordon et de Bidwell, mais aussi encouragés par la présentation par Graham Bell et S. Tainter du photophone (novembre 1880), Ayrton et Perry transmirent une communication à la Royal Institution le 26 février 1881 et firent devant celle-ci une intervention avec démonstration, apparemment dans le cadre de la conférence de Shelford Bidwell présentée ce même jour. On trouve le compte rendu de leur nouvelle proposition "Seeing by Electricity", dans Nature, 3 March 1881. 

L'influence des miroirs magiques japonais

Lors de leur démonstration, Ayrton et Perry annoncèrent qu'ils envisageaient de recourir à une projection par l'intermédiaire d'un grand miroir très fin, avec de grosses nervures croisées sur sa face arrière. Des électro-aimants fixés derrières le miroir devraient produire; par leurs mouvements d'expansion et de contractions, de petites convexités et concavités sur la face du miroir. Cette hypothèse constituait une application originale des observations menées par les deux chercheurs britanniques sur les "miroirs magiques japonais". Ils avaient en effet publié en 1878 dans les Proceedings of the Physical Institution, un long compte-rendu de leurs travaux sur ces miroirs, décrits dès le 10ème siècle dans la littérature chinoise et qu'ils avaient pu examiner en détail durant leur séjour au Japon. Ces miroirs offrent la particularité, s'ils s'ont illuminés par un faisceau lumineux de renvoyer vers un mur blanc ou un écran l'image qui est gravée sur leur face arrière, généralement celle d'un Bouddha.

Un miroir magique chinois et l'image obtenue
en projection. (Photos by courtesy of George Auckland "Magic Mirrors or Through the Looking Glass", The Grand Illusions Home Page)

Nous n'avons pas connaissance de publications ou de démonstrations ultérieures de Ayrton et Perry sur cette hypothèse. néanmoins l'électricien J. Blondin, dans son article  "Le téléphote", La Lumière électrique, 43, 1893, rapporte que le "27 janvier dernier" (1892 ou 1893 ?), à la séance de la Société de Physique de Londres, suite à la présentation d'une communication d'un M. Thompson sur les miroirs magiques japonais, Ayrton a annoncé qu'il reprenait les expériences entreprises quinze ans plus tôt en collaboration avec Perry.

Un écho immédiat en France et en Allemagne

Les propositions de Ayrton et Perry seront traduites et présentées de manière détaillée par Th. du Moncel dans son article "Transmission électrique des images",  La Lumière électrique, Paris, 9 avril 1881, puis dans le chapitre "Téléphote" de son ouvrage Le microphone, le radiophone et le phonographe (1882).  L'article de du Moncel est illustré de deux graphiques qui ne figurent pas dans l'article de Nature du 2 mars 1881, ce qui laisse supposer qu'il disposait d'une autre publication, voire d'une communication directe de ses deux collègues britanniques.

Paul Nipkow citera également Ayrton et Perry dans son article "Der Telephotograph und das elektrische Teleskop", in Elektrotechnische Zeitschrift, 6, 1885.

La contribution de Shelford Bidwell : le télé-photographe recourant aux prorpiétés du sélénium

Après leurs propositions et leur démonstration du 26 février 1881, Ayrton et Perry semblent avoir abandonnés assez rapidement ce champ de recherche. 

Il n'en va pas de même de Shelford Bidwell (1848-1909), qui le même 26 février 1881, présente avec succès son appareil de téléphotographie.
 
Bidwell avait proposé en 1880 un nouveau type de cellule au sélénium (Nature, vol. XXIII, p.58). Il étudie de manière approfondie le photophone de Bell et Tainter et il construit un appareil qui lui permet, le 5 janvier 1881, grâce aux propriétés du sélénium, de capter sur un papier sensitif les traces de la lumière d'une flamme de gaz. Le 10 février, il publie dans Nature un article "Tele-photography" décrivant un appareil plus sophistiqué, utilisant deux cylindres, qui permet de transmettre des images assez rudimentaires de losanges. Le 26 février 1881, il présente une conférence, accompagnée de démonstration,  à la Physical Society de Londres. L'article "Tele-photography" du Telegraphic Journal du 1er mars décrit de manière détaillée son appareil. 

Comme le souligne Th. du Moncel dans son article . "La téléphotographie", (La lumière électrique, 19 mars 1881), la présentation de l'appareil de Bidwell est surtout importante en ce qu'elle démontre que l'hypothèse du recours au sélénium - proposée par d'autres avant lui - pour traduire les intensités lumineuses en impulsions électriques n'est pas absurde. 

Nous n'avons pas d'information sur les suites immédiates de la démonstration de Bidwell. Bidwell réapparaîtra dans le débat sur l'utilisation du sélénium en 1907-1908 pour féliciter Arthur Korn de ses succès en matière de téléphotographie et pour exprimer son scepticisme sur les possibilités d'arriver jamais à une transmission d'images animées en recourant aux propriétés du métalloïde (BIDWELL, S., "Practical Telephotography", Nature, 76, n°1974, 29 Aug. 1907, pp. 444-445. ; BIDWELL, S., "Telegraphic photographic and elecric vision", Letter, Nature, 4 June 1908, pp.105-106.).

L'échec du modèle de la mosaïque de sélénium et la nécessité du balayage de l'image :  l'hypothèse de W. Lucas et les travaux de Ll. Atkinson

Tout en prouvant expérimentalement la justesse de l'hypothèse du recours au sélénium, les démonstrations de Perry / Ayrton et de Bidwell, qui apparemment eurent lieu lors de la même réunion du 26 février 1881 marquaient les limites du "modèle de la mosaïque", impraticable pour transmettre des images sophistiquées. Il est probable que c'est à partir de ce constant d'échec que William Lucas et Ll. B. Atkinson allaient travailler, dès 1882, pour proposer des systèmes d'analyse d'images. C'est également en constatant les limites de propositions de Perry et Ayrton que l'allemand Paul Nipkow allait imaginer, en 1884, son fameux disque d'analyse de l'image.

Bibliographie

- Biographie de W.E. Ayrton

"W. E. Ayrton, F.R.S. (1847-1908)", Bibliographies of the Editorial Committee of Volume 1 of Science Abstracts 1898 (> Site de l'IEE)

- Documents

PERRY, J. and AYRTON, W.E., « Seeing by Electricity », Nature, 21, 21 April 1880, p.589.

H. MIDDLETON, "Seeing by telegraph. To the Editor of The Times", The Times, 24 April 1880, p.12.

GORDON, J.E.H., "Seeing by Electricity", letter, Nature, 29 April 1880, p. 610.

"Seeing by Telegraph", English Mechanic and World of Science,, 31, 30 April 1880, pp. 177-178.

PERRY, J and AYRON, W.E., "Seeing by Telegraphy", letter, Nature, 13 May 1880, p. 31.

BIDWELL, S., "Tele-photography", Nature, 23, 10 February 1881, pp.423-424.

BIDWELL, S., "On telegraphic photography", Report of the British Association for 1881, transactions of Section G, pp.777-778.

"Tele-Photography", Telegraphic Journal, 10, 1 March 1881, pp. 82-84.

"Seeing by electricity", Nature, 23, 3 March 1881, pp.423-424.

du MONCEL, Th., "La téléphotographie", La Lumière électrique, Paris, 19 mars 1881.

[du MONCEL, Th.], "Transmission électrique des images", La Lumière électrique, Paris, 9 avril 1881.

- Sur les miroirs magiques chinois et japonais

"Sur la fabrication des miroirs magiques chinois"; Note de M. Maillard, communiquee par M. Biot, Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences / Institut de France, 1853. 1. T. 37.,  p.178  (> Gallica)

"The Magic Mirror of Japan". Part I. By Professors W. E. Ayrton and John Perry, of the Imperial College of Engineering, Japan, Proceedings of the Royal society of London 1879. 1. Vol. 28. (1878, Nov. 21-1879, Apr. 24). (> Gallica)

"Miroirs magiques chinois et japonais", [Le] magasin pittoresque / publ. sous la dir. de M. Edouard Charton, 1880. 1. Année 48, p.391  (> Gallica)

G. AUCKLAND, "Magic Mirrors or Through the Looking Glass"  Site très intéressant faisant le point sur les recherches menées sur le phénomène curieux des miroirs magiques.