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Les investissements industriels dans la recherche sur la transmission des images par l'American Telephone and Telegraph et ses filiales (Western Electric Company, Bell Telephone Laboratories).

Les premières recherches et expériences sur la transmission des images, dans le dernier quart du XIXe siècle ont généralement été menée par des personnalités isolées, sans soutien des institutions ou des entreprises de télégraphe et de téléphone. L'annonce en 1880 d'un intérêt de l'American Cable Communication pour la transmission d'images en  recourant aux poropriétés du sélénium reste bien ténue. En 1901, Graham Bell considérait encore que l'idée de transmettre des images par téléphone relevait encore du "conte de fées". Au tournant du siècle, ce sont surtout la question des communications longues distances et les développements de la T.S.F. qui font l'objet de recherches et d'investissements. 

 

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American Telephone and Telegraph Company

​American Telephone and Telegraph Company (devenue AT&T) a été fondée sous le nom de Bell Telephone Company par Alexander Graham Bell, Thomas Watson et Gardiner Greene Hubbard après le brevetage du téléphone par Bell en 1875. En 1881, Bell Telephone Company est par la suite devenue l'American Bell Telephone Company. L'une de ses filiales était l'American Telephone and Telegraph Company (AT&T), créée en 1885. Le 30 décembre 1899, AT&T a acquis les actifs de sa société mère American Bell Telephone, devenant ainsi la nouvelle société mère. AT&T a établi un réseau de filiales téléphoniques locales aux États-Unis. AT&T et ses filiales ont détenu le monopole des services téléphoniques, autorisé en 1913 par les autorités gouvernementales dans le cadre de l'Engagement de Kingsbury, pendant la majeure partie du XXe siècle. Ce monopole était connu sous le nom de "Bell System", et pendant cette période, AT&T était également connu sous le surnom de "Ma Bell".

Comme le montre Horace Coon (1939), dès les origines, Watson a impulsé une politique de recherche visant à assurer l'hégémonie, puis le monopole de l'entreprise dans le domaine des télécommunications. Un "département électrique" a été organisé en 1881, auquel a succédé en 1884 un "département mécanique". Pendant la période d'expension (1894-1907) celui-ci est devenu l'"Engineering Department." A partir de 1907, le nouveau directeur du départemmen, John J. Carty, impose le monopoel des recherches : les compagnies associées ne peuvent mener des recherches,indépendantes et l'accent est mis sur la standardisation. En 1911 est lancé un programme de recherche fondamentale avec l'objectif d'enggager les meilleurs talents disponibles. L'invention du tube à vide par Lee De Forest, qui ouvre la voie à la possibilité de la téléphonie par voie hertzienne, et constituet donc une menace pour le monopole du Bell System conduit l'entreprise à acquérir les brevets de De Forest entre 1913 et 1917. En 1920, le Bell System possédait tous les brevets relatifs à l'utilisation des tuves à vide dans le domaine de la téléphonie. 

Un premier mémorandum sur la vision à distance en 1894

R.W. Burns, qui a travaillé sur les archives d'AT&T a identifié un mémorandum  rédigé en janvier 1894 par G K Thompson du département mécanique du laboratoire de Boston de la American Bell Telephone Company. Thompson préconisait l'emploi d'analyseurs et de synthétiseurs à balayage de disque Nipkow, d'un modulateur de lumière de type obturateur électrique au niveau du récepteur et d'une cellule photosensible comprenant un grand nombre d'ampoules en verre contenant du liège brûlé (sic) au niveau de l'émetteur. Il pensait que le sujet « méritait d’être examiné par [la] société ». (Burns, 1997, 224).

 

Western Electric Company

Western Electric Company, une compagnie d'ingénierie électrique américaine fondée en 1872 à Chicago, qui, entre 1881 et 1995 était une fililale de production de l'American Telephone & Telegraph Corporation

Au début de son histoire, la Western Electric Company créa des laboratoires expérimentaux, un à Chicago et un à New York. En 1907, ils furent regroupés à New York, au 463 West Street, qui deviendra plus tard le siège du Bell Laboratories, mais était alors connu sous le nom de Engineering Division de Western Electric.

 

Alors que jusque là les recherches aux Etats-Unis en matière de téléphotographie avaient surtout été le fait de chercheurs indépendants, la Western Electric Company paraît avoir été le premier centre de recherche et développement où la question de la transmission des images a été abordée, dès le début du XXème siècle.

Curieusement les historiens de Western Electrics (Smith, 1985, Adams et Buttler, 1999) n'abordent pas l'intérêt de la Western Electric pour la transmission des images. Adams and Butler s'en tiennent à l'apport de Western Electric dans le domaine audiovisuel à la mise au point du système de cinéma sonore par Edward B. Craft,   Plusieurs contributions de la Western Electric indiquent pourtant que cette question faisait partie des activités de l'entreprise.

Premières recherches sur la transmission des images à la Western Electric (1902-1924)

 

En 1902, deux des ingénieurs de Western Electric, J.L. McQuarrie et W.W. Cook ont élaboré une proposition d'appareil de téléphotographie inspiré par le disque de Nipkow. Cette proposition n'a pas été rendue publique à l'époque et n'a été révélée qu'en juillet 1931 dans un article "An Early Television and Picture Transmission Proposal" publié dans la revue Electrical Communications

En 1917, le britannique Alexander McLean Nicolson, qui travaille pour le département de recherche de la Western Electric dépose une demande brevet pour un appareil de télévision utilisant le tube cathodiique Braun. Ce brevet sera accordé en 1923 et sera le premier brevet aux Etats-Unis pour un système de télévision.

En 1919, Western Electric engage Herbert E. Ives, qui a alors trente-sept ans et qui va devenir quelques années plus tard un des principaux artisans de la recherche des Bell Laboratories sur la téléphotographie et la télévision. Il s'était d'abord spécialisé dans la photométrie. Pendant ses années d'activitiés, il dépose diverses demandes de brevet relatifs à l'analyse et la transmission des images. Pas moins de 13 brevets pour différents appareils de transmission des images à distance seront accordés à H.E. Ives pour sa période de travail à la Western Electric. De brevets seront également attribués à ses collègues J.H. Horton, Maurice B. Long,...

Après la naissance de la radiodiffusion, vers 1920, l'intérêt pour la télévision connaît un regain. R.W. Burns a retrouvé dans les archives d'AT&T un mémorandum daté du 6 septembre 1921. PM (probablement Pierre Mertz) écrivit un mémorandum de huit pages «pour noter quelques considérations préliminaires concernant un éventuel système de télévision». Il n’a pas été précisé s’il s’agissait d’une initiative personnelle ou d’une demande de l’entreprise. Son article a été lu et très brièvement annoté, par une personne portant les initiales AW, le 1er Juillet 1923. PM a examiné la possibilité de transmettre des signaux d'image au moyen de méthodes de communication multicanaux. Pour une image de 5 X 5 pouces, et en utilisant des écrans d'impression en demi-teinte capables d'imprimer 150, 100, 60 et 16 points par pouce, PM a calculé le nombre de points qu'il faudrait envoyer chaque seconde (la vitesse de signalisation) pour un image télévisée à synthétiser. Ensuite, pour un nombre de canaux de signal égal au nombre de points dans une rangée de l'image, il a déterminé la vitesse de signalisation par canal. Les résultats apparaissent dans le tableau reproduit à droite​ Ces exigences sont extrêmement sévères, note PM. Son observation était similaire à celle obtenue, en 1908, par Shelford Bidwell qui, par une méthode de calcul similaire, constatait qu'il faudrait 160 000 opérations synchronisées par seconde pour transmettre une image de 2 x 2 pouces. C’est « largement impraticable », avait-t-il estimé. Son point de vue avait conduit aux notions de télévision entièrement électronique de Campbell Swinton de 1908 et 1911.

Un autre domaine d'activités de la Western Electric concernait le perfectionnement des tubes.  Le 10 août 1920, H.J. van der Bijl  a déposé une demande de brevet pour un tube à vide et son procédé de fonctionnement. Il s’agissait essentiellement d’une forme de tube Braun avec une cathode chaude contenant un gaz inerte pour faciliter la focalisation. Il contenait un filament chauffé par une batterie pour maintenir un disque à un potentiel positif par rapport à une cathode et une batterie pour maintenir un potentiel élevé entre la cathode et l'anode (US1565873). Un ensemble de plaques était fourni en interne bien que la déviation puisse se faire par des bobines magnétiques externes. Ce tube constituait la base de l'oscilloscope Western Electric, qui devait être utilisé couramment pendant une dizaine d'années. . Ce brevet était accompagné d'un brevet distinct de J.B. Johnson, également de Western Electric, pour les circuits et le fonctionnement du tube cathodique de van der Bijl. Il était indiqué que ce tube devait être utilisé pour mesurer et indiquer les formes d'onde ou les potentiels des courants alternatifs dans les circuits électriques. (Abramson, 1987, 48 ; Vermeulen, 1998)

Le 24 août 1920, H.C. Egerton de Western Electric a déposé une demande de brevet pour un système de télévision. Ce brevet, attribué le 9 novembre 1920 (US1605930)  proposait d'utiliser un seul miroir oscillant dans deux directions à la fois au niveau de l'émetteur et du récepteur. La principale caractéristique du brevet était la possibilité de plus d’un balayage par image, afin de présenter une reproduction apparemment continue sur l’écran de réception afin que l’œil de l’observateur ne puisse détecter aucun décalage ni scintillement. Ce brevet proposait de remplir la zone entre les balayages, et il semble être le premier brevet pour ce qui est devenu plus tard connu sous le nom de « balayage entrelacé » pour éliminer le scintillement. (Abramson, 1947, 48)

Le rôle du Général John G. Carty dans le développement de la recherche en téléphotographie

Le prelier succès public de Western Electric dans le domaine de la transmission des images à distance sera la démonstration du 19 mars 1924 de photographies du Président Cooridge. La démonstration sera présentée comme une réalisation d'American Telephone and Telegraph plutôt que de sa filiale Western Electric.

Suivront une démonstration de couverture combinée photo et radio de la Conevntion du Parti républicain (13 juin 1924) et des exépriences de transmission de photographies en couleurs

Comme le remarque l'article du New York Times paru au lendemain de la démonstration du 19 mai 1924, l'invention de l'appareil de téléphotographie était anonyme.  La période romantique des inventeurs héroïques dans leur solitude touchait à sa fin, même si elle devait encore s'incarner pendant quelques années dans des figures telles que celles de John Logie Baird ou Philo T. Farnsworth.

"The demonstration was anonymous, as far as the names of the engineers and other employees of the telephone company were concerned. It was said that so many engineers and scientists had cooperated in developing the new process that it would be unfair to mention a few names only and difficult to apportion the credit among those who played a part ... It was not a case of one man coming forward with a great discovery that cut the Gordian knot."

 

Les opérations ont été dirigées par le General John G. Carty, qui théorise la recherche collective en laboratoire. John G. Carty s'est illustré comme inventeur dans le domaine de la téléphonie dès les années 1880. Il était devenu Général en 1921 après avoir servi l'armée américaine durant la Première Guerre mondiale.  Carty, était partisan des laboratoires de recherche industrielle au sein des entreprises. Il en était fermement convaincu de leur importance, puisque la recherche interne avait donné à AT&T la technologie nécessaire pour atteindre son objectif de connecter le pays.  Carty a choisi comme sujet de son discours présidentiel de l'AIEE, prononcé lors de la convention annuelle de l'AIEE de 1916, « La relation entre la science et la recherche industrielle ». Dans ce document, il exhorte toutes les industries à adopter la pratique de la recherche industrielle interne.

 

La création des Bell Telephone Laboratories ("Bell Labs") 

En 1919, le département d'ingénierie du département de l'A.T.&T. était divisé en deux départements le Département d’Exploitation et d’Ingénierie et le Département de Développement et de Recherche. Fin 1924 les fonctions du département d'ingénierie de Western Electric avait pris un tel volume qu'avec une partie du Département des brevets, a été constituée sous le nom de Bell Telephone Laboratories  Une nouvelle consolidation a été réalisée

La défense continue de la recherche industrielle a conduit Carty, en 1925, à séparer le laboratoire de recherche industrielle du système Bell de Western Electric et à l'établir en tant que filiale distincte d'AT&T, Bell Telephone Laboratories. Les Bell Labs sont généralement considérés comme le laboratoire de recherche industrielle le plus important du XXe siècle. Carty a été président du conseil d'administration des Bell Labs de 1925 jusqu'à sa retraite en 1930.

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Le 1er janvier 1925, Bell Telephone Laboratories, Inc. a été créée pour consolider les activités de développement et de recherche dans le domaine de la communication et des sciences connexes pour le système Bell. La propriété était partagée à parts égales entre Western Electric et AT&T. La nouvelle entreprise comptait 3600 ingénieurs, scientifiques et personnel de soutien. Son espace de 400 000 pieds carrés (37 000 m2) a été agrandi avec un nouveau bâtiment occupant environ un quart d'un pâté de maisons.

Le premier président du conseil d'administration fut John J. Carty, vice-président d'AT&T, et le premier président fut Frank B. Jewett, également membre du conseil d'administration, qui y resta jusqu'en 1940.  Les opérations étaient dirigées par E. B. Craft, vice-président exécutif et ancien ingénieur en chef chez Western Electric, qui jouissait d'une aura importante dans les milieux professionneles et la presse.

Harold D. Arnold, directeur de recherche des Bell Telephone Laboratories,  demanda à Herbert E. Ives d'élaborer un programme de recherche sur la télévision. Cela devait commencer par une entrée modeste sur les problèmes fondamentaux, avec une possibilité d'extension à l'assemblage d'un système expérimental.

Comme le nore R.W. Burns, les montants alloués par les Bell Labs pour la recherche en télévision, de 1925 à 1930 inclus ont représenté 308 100 $, un niveau de loin supérieur à ce que pouvaient investir les chercheurs solitaires de l'époque comme Baird, Jenkins, Belin, Mihaly ou Karolus. 

Les recherches et démonstrations de télévision (1925-1940)

Durant les premiers mois de travail, les recherches ont été menées avec grande discrétion. Elles ont aboutit à la mise au point de ce qui est généralement désigné comme le "système Bell de télévision" ou le "système Ives" et à la démonstration du 7 avril 1927, considérée comme la première démonstration de télévision aux Etats-Unis.

 

Ont par la suite suivi des démonstrations  de télévision avec image et son sur une seule fréquence (20 avril 1927), de télévision en extérieur (12 jullet 1928), de télévision en couleurs (27 juin 1929) et de télévision bi-directionnelle (9 avril 1930)

Après 1930, les Laboratoires poursuivirent leurs travaux à la télévision, mais sans obtenir de succès du type de ceux que manifestèrent simultanément RCA aux États-Unis et EMI au Royaume-Uni, malgré l'allocation de 592 400 $ au travail de 1931 à 1935 (inclus). Par la suite, la recherche et le développement en matière de télévision ont décliné et ont cessé, vers 1940, de faire partie des intérêts des Laboratoires. (Burns, 1997, p. 220).

A partir de 1933 et de la démonstration de l'iconoscope conçu par Vladimir Zworykin au sein de R.C.A., les dirigeants des Bell Laboratories ont réalisé que le modèle de la télévision mécanique sur lesquels ils travaillaient depuis 1925 étaient dépassés par la télévision électronique. L'entreprise a néanmoins continué ses travaux sur la téléphotographie et la télévision pour finalement réorienter ses recherches vers la question de la capacité de transport des réseaux, ce qui a conduit à l'invention du câble coaxial et des réseaux microwaves. 

Après la Seconde guerre mondiale :  neuf Prix Nobel de physique

Les Bells Laboratories ont ontenur leur premier Prix nibel de Physique en 1938, attribué à Clinton J. Davisson pour sa démonstration de la nature ondulatoire de la matière.

 

Après la Seconde Guerre mondiale, plusieurs chercheurs des Bell Labs ont obtenu des Prix Nobel de Physique 

  • 1937 : Clinton Davisson pour avoir découvert que les électrons diffractent comme des ondes lumineuses

  • 1956 : John Bardeen, Walter H. Brattain et William B. Shockley pour avoir inventé le transistor

  • 1977 : Philip W. Anderson pour son étude des matériaux désordonnés

  • 1978 : Arno Penzias et Robert W. Wilson pour la découverte du rayonnement de fond cosmique des micro-ondes

  • 1997 : Steven Chu pour ses recherches sur le refroidissement et le piégeage des atomes à l'aide de la lumière laser

  • 1998 : Horst L. Störmer, Robert B. Laughlin et Daniel C. Tsui pour la découverte de l'effet Hall quantique fractionnaire

  • 2009 : Willard Boyle et George E. Smith pour avoir inventé le dispositif à couplage de charge (CCD)

  • 2018 : Arthur Ashkin pour l'invention des pincettes optiques

  • 2023 : Louis Brus pour ses travaux sur la découverte des points quantiques, utilisés dans les lampes à diodes électroluminescentes (DEL), les téléviseurs à écran plat et les équipements d'imagerie médicale.

Parmi les autres réalisations des Bell Laboratories relatives à la communication, on peut également citer la publication de l'article  “A Mathematical Theory of Communications” de Claude Shannon (juillet 1948) ou encore le lancement du satellite Telstar1 (10 juillet 1962), premier satellite de communicaton.

 

En 1996, AT&T a scindé Bell Laboratories, ainsi que la plupart de ses activités de fabrication d'équipements, pour créer une nouvelle société nommée Lucent Technologies. En 2016, les Bell Labs ont été acquis par Nokia dans le cadre de son acquisition d'Alcatel-Lucent et sont devenus les Nokia Bell Labs.

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Extrait d'une publicité de Bell Telephone Company of Pennsylvania, The Miltonian, 24 November 1924

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L'immeuble des laboratoires de la Western Electric puis des Bell Labs au 463 West Street à New York

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Edward B. Craft (à gauche) présente le Vitaphone

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Schéma de l'apapreil de transmission des images de J.L. McQuarrie et W.W. Cook (1902)

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Brevet de télévision d'Alexander Mc Lean Nicolson (déposé n 1917) 

Calculs de PM sur les capacités nécessaires pour transmettre des images (ca 1920)

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Source : R.W. Burns (1997)

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Schéma du brevet de J. van der Bijl

(déposé en 1920)

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Schéma du brevet d'Egerton (déposé en 1920)

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John J. Carty

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The Springfield News Leader, 30 December 1924

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Bibliographie

 

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  • BURNS R.W., "The contribution of the Bell Telephone Laboratories to the early development of television", History of technologies, Mansell,13,  1991, pp. 181-213.

 

 

A.L. 13 juillet 2024, mise à jour 16 juillet 2024

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