Willard Boyle : L'homme qui a mis fin à la pellicule

Un garçon instruit à domicile par sa mère dans le Québec rural jusqu'à l'âge de quatorze ans a grandi pour choisir les sites d'atterrissage d'Apollo, aider à construire le premier laser à rubis à fonctionnement continu, puis, en 1969, co-inventer le dispositif qui convertit la lumière en paquets comptables de charge électrique. Le dispositif à transfert de charge a permis à la NASA d'envoyer des images nettes depuis l'espace et d'intégrer un capteur dans chaque appareil photo numérique sur Terre. Le comité Nobel a mis quarante ans à l'appeler.

Instruit à domicile au Québec

Willard Sterling Boyle est né le 19 août 1924 à Amherst, en Nouvelle-Écosse, et a déménagé au Québec vers l'âge de deux ans. Sa mère lui a fait l'école à la maison jusqu'à ses quatorze ans, date à laquelle il est entré au Lower Canada College de Montréal et a découvert l'enseignement formel pour la première fois.

Il a poursuivi ses études à l'Université McGill, mais la Seconde Guerre mondiale l'a interrompu en 1943. Boyle a rejoint la Marine royale canadienne et a été prêté au Service aéronaval de la Marine royale canadienne. En 1946, il a épousé Betty, une artiste paysagiste ; ils ont eu quatre enfants, et finalement dix petits-enfants et six arrière-petits-enfants.

Il est retourné à McGill et ne s'est pas arrêté : licence en 1947, maîtrise en 1948 et doctorat en 1950 avec une thèse sur la spectrométrie de masse — trois diplômes en quatre ans.

Vers l'industrie

Boyle a passé un an au Laboratoire de rayonnement du Canada, puis deux ans à enseigner la physique au Collège militaire royal du Canada. En 1953, il a rejoint les Bell Telephone Laboratories, l'organisation de recherche industrielle qui, à cette époque, produisait plus de physique conséquente que la plupart des universités.

Lasers et la Lune

Les années 1960 ont fait de lui un homme deux fois plus important. En 1962, avec Don Nelson, Boyle a construit le premier laser à rubis à fonctionnement continu — les lasers jusqu'alors fonctionnaient par impulsions, et le fonctionnement continu est ce qui a transformé le laser d'une démonstration en un instrument. La même année, son nom figurait sur le premier brevet pour un laser à injection à semi-conducteur, l'ancêtre des lasers à diode présents dans chaque lecteur optique et liaison fibre depuis lors.

Ensuite, il a complètement changé de carrière. Boyle est devenu directeur des sciences spatiales et des études exploratoires chez Bellcomm, la filiale de Bell soutenant le programme Apollo, où le travail de son groupe comprenait la sélection des sites d'atterrissage lunaire. Pendant quelques années, l'homme qui inventerait plus tard l'imagerie numérique décidait où les humains poseraient le pied pour la première fois sur un autre monde.

En 1964, il est retourné aux laboratoires Bell pour travailler sur les circuits intégrés.

Le CCD

En 1969, Boyle et George E. Smith ont inventé le dispositif à transfert de charge.

Le principe est trompeusement simple. La lumière frappant un semi-conducteur libère des électrons ; le CCD piège ces électrons dans un réseau de puits de potentiel, un par élément d'image, puis déplace la charge accumulée paquet par paquet le long de la puce pour être lue et comptée. Le résultat est une image exprimée en nombres — pas de film, pas de chimie, pas de chambre noire, et une sensibilité bien supérieure à ce que l'émulsion pouvait atteindre.

Les conséquences n'ont pas été progressives. La NASA a pu transmettre des images claires depuis l'espace vers la Terre. Les astronomes ont pu détecter des objets trop faibles pour les plaques photographiques et ont pu mesurer la luminosité quantitativement plutôt qu'à l'œil nu. Ensuite, la technologie est passée des observatoires aux consommateurs, et le CCD est devenu le capteur de pratiquement tous les appareils photo numériques, caméscopes et scanners — la raison physique pour laquelle la photographie a cessé d'être une industrie basée sur l'halogénure d'argent.

L'invention n'est pas restée incontestée. Eugene Gordon et Mike Tompsett, tous deux collègues retraités des laboratoires Bell, ont soutenu publiquement que l'application photographique du CCD n'était pas l'invention de Boyle.

Reconnaissance

Boyle a été directeur exécutif de la recherche aux laboratoires Bell de 1975 à 1979. Les honneurs se sont accumulés lentement, puis tous en même temps : la médaille Stuart Ballantine en 1973, le prix commémoratif IEEE Morris N. Liebmann en 1974, le prix C&C en 1999, la médaille Edwin H. Land en 2001 et le prix Charles Stark Draper — le plus prestigieux de l'ingénierie — en 2006.

En 2009, il a partagé le prix Nobel de physique avec George E. Smith et Charles K. Kao, dont les travaux sur la fibre optique avaient transformé la communication comme le CCD avait transformé l'imagerie. Boyle avait quatre-vingt-cinq ans. Son propre pays l'a fait officier de l'Ordre du Canada en 2010.

Nouvelle-Écosse

À la retraite, Boyle et Betty sont retournés en Nouvelle-Écosse et ont aidé à lancer une galerie d'art à Wallace — un dernier acte approprié pour un homme dont le travail de toute une vie était la création d'images. Il est décédé le 7 mai 2011, à l'âge de quatre-vingt-six ans, dans un hôpital de Truro, en Nouvelle-Écosse, des suites de complications liées à une maladie rénale.

Pourquoi Boyle est important

La plupart des inventions améliorent quelque chose. Le CCD a aboli quelque chose. La photographie était un processus chimique depuis plus d'un siècle ; Boyle et Smith en ont fait un processus électronique, et ce faisant, ils ont donné à l'astronomie, à la médecine, à l'exploration spatiale et finalement à chaque personne possédant un téléphone la capacité de capturer la lumière sous forme de données.

Il est intéressant de noter comment sa carrière a été façonnée. Boyle a travaillé dans un laboratoire d'entreprise, sur des lasers, sur des engins spatiaux, sur des circuits intégrés, et seulement ensuite sur l'imagerie — le CCD provient d'un physicien qui avait été suffisamment déplacé pour voir des connexions que personne spécialisé dans les appareils photo n'aurait vues. Chaque photographie prise aujourd'hui est un descendant du travail de cet après-midi-là.