Tõenäoliselt juhtub see iga minut päevas: väike tüdruk nõuab, et näeks fotot, mille tema vanem just tegi. Täna näeme tänu nutitelefonidele ja muudele digitaalkaameratele kohe pilte, kas tahame või mitte. Kuid 1944. aastal, kui 3-aastane Jennifer Land palus näha isa äsja tehtud perepuhkuse fotot, seda tehnoloogiat polnud. Nii et tema isa Edwin Land leiutas selle.
Algne Polaroid-kaamera vabastas kasutajad oma piltide arendamiseks vajadusest pimedasse ruumi liikuda. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Kolm aastat hiljem, pärast rohket teadusarengut, mõistsid Land ja tema Polaroid Corporation peaaegu kohese pildistamise imet. Filmi särituse ja töötlemise riistvara asuvad kaameras; fotograafil, kes lihtsalt osutab ja pildistab ning vaatab, kui pilt fotol realiseerub, kui see kaamerast välja paistab, pole mingit müra ega vaeva.
Landit tuntakse ilmselt kõige paremini kiirpildi või tänapäeva üldlevinud selfie vaimse eelkäijana. Tema Polaroid-kaamera vabastati esmakordselt 1948. aastal jaemüügikohtades ja sõjajärgsele keskklassile suunatud hindadega. Kuid see on vaid üks hulgast tehnoloogilistest läbimurretest, mille Land leiutas ja turustas. Enamik neist keskendus valgusele ja sellele, kuidas see materjalidega suhtleb. Land ja tema kolleegid tegid võimalikuks 3D-filmi kuvamiseks kasutatava tehnoloogia ja kaitseprillid, mida kanname teatris. U-2 spioonilennuki pardal olev kaamera, nagu seda näidati filmis Spioonide spioon, oli Landi toode, nagu ka mõned lennuki mehaanika aspektid. Ta töötas ka teoreetiliste probleemide kallal, tuginedes nii keemia kui ka füüsika sügavatele mõistmistele.
Olen nägemisteadlane, kes on omaenda uute kujutamismeetodite, pilditöötlusmeetodite ja inimese värvide nägemise alal puutunud paljude valdkondadega, milles Land on suuri edusamme teinud. Kuna Ameerika Optika Selts ning Kujutise Teaduse ja Tehnoloogia Ühing andis välja Edwin H. Landi 2018. aasta medali, toetub minu enda töö Landi tehnoloogilistele uuendustele, mis võimaldasid kaasaegset pildindust.
Valguse omaduste kontrollimine
Edwin Landi esimene läbimurre optikas jõudis kätte noorena, kui ta mõtles välja mugava ja taskukohase meetodi valguse ühe põhilise omaduse - polarisatsiooni - juhtimiseks.
Võite mõelda valgusele kui allikast levivatele lainetele. Enamik valgusallikaid tekitab segu lainetest, millel on erinevad füüsikalised omadused, näiteks lainepikkus ja vibratsiooni amplituud. Valgust loetakse polaarseks, kui amplituud varieerub ühtlaselt laine liikumissuuna suhtes risti.
Polariseeriv filter võib blokeerida kõik valguslained, mis ei vasta selle orientatsioonile. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) Kuna valguselainete läbimiseks on sobiv materjal, võib valguslaineid pöörata teisele tasapinnale, aeglustada või blokeerida. Kaasaegsed 3D-prillid töötavad sellepärast, et üks silm võtab vastu horisontaaltasapinda vibreerivaid valguslaineid, teine silm aga piki vertikaaltasapinda vibreerivaid valguseid.
Enne Maad ehitasid teadlased kivimikristallidest pärit polarisatsiooni juhtimiseks komponente, millele omistati peaaegu maagilised nimed ja omadused, ehkki need lihtsalt vähendasid konkreetsetel suundadel liikuvate valguslainete kiirust või amplituuti. Maa lõi “polarisaatorid”, kasvatades väikseid kristalle ja kinnistades need plastlehtedesse, muutes läbivat valgust sõltuvalt selle orientatsioonist kristallide ridade suhtes. Tema odav polarisaator võimaldas valgust usaldusväärselt ja praktiliselt filtreerida, nii et ainult kindla orientatsiooni lainepikkused läbiksid.
Land asutas 1937. aastal ettevõtte Polaroid, et oma uut tehnoloogiat turustada. Tema lehtpolarisaatorid leidsid rakendusi alates keemiliste ühendite tuvastamisest kuni reguleeritavate päikeseprillideni. Polariseerivad filtrid said fotograafias pimestamise vähendamiseks standardseks. Tänapäeval kasutatakse enamikes arvuti- ja mobiiltelefoniekraanides polariseeritud valguse põhimõtteid, et suurendada kontrasti, vähendada pimestamist ja isegi üksikute pikslite sisse või välja lülitada.
Polariseerivad filtrid aitavad teadlastel visualiseerida struktuure, mida muidu ei näe - alates astronoomilistest tunnustest kuni bioloogiliste struktuurideni. Minu enda nägemisteaduse valdkonnas lokaliseerib polarisatsiooni kuvamine kemikaalide klassid, näiteks haigete silmade veresoontest lekivad proteiinimolekulid. Polarisatsiooni kombineeritakse ka kõrge eraldusvõimega pilditehnikatega, et tuvastada rakukahjustused peegeldava võrkkesta pinna all.
Uus viis andmete väljastamiseks
Enne päevi, mil andmete kiire digitaalne jäädvustamine ja taskukohased kõrge eraldusvõimega kuvarid või videolint olid kasutusel, oli Polaroid-fotograafia paljudes teaduslaborites väljundi saamiseks valitud meetod. Eksperimendid või meditsiinilised testid vajasid tõlgendamiseks graafilist või piltlikku väljundit, sageli analoogostsilloskoobi abil, mis kujutas pinge või voolu muutust aja jooksul. Ostsilloskoop oli andmete põhijoonte hõivamiseks piisavalt kiire - kuid väljundi salvestamine hilisemaks analüüsiks oli väljakutse enne Landi kiirkaamera kasutamist.
Visiooniteaduses on tavaline näide silmaliigutuste registreerimine. 1960. aastal avaldatud teadusuuring näitas vaatleja liikuvast silmast peegelduvat valgust ostsilloskoobi ekraanil, mida pildistati paigaldatud Polaroid-kaameraga - erinevalt erinevalt Polaroid-tüüpi tarbijakaamerast, mille perekond võib sünnipäeva puhul välja tõmmata. Aastakümnete jooksul on teaduslaborid ja meditsiiniasutused ostsilloskoobi ekraanidel kuvatavate elektriliste signaalide kogumiseks kasutanud seadmeid, mis koosnevad Polaroid-kaamerast ja montaaživarustusest. Vormingu suurused on tänapäevaste digitaalsete eraldusvõimetega võrreldes vähem pimestavad, kuid tollal olid need revolutsioonilised.
Landi leiutised viisid polariseeritud valguse laialdase kasutamiseni kudede ja esemete iseloomustamiseks, nagu ka sellel diabeediga patsiendi võrkkesta pseudovärvipildil, mis paljastab tursest põhjustatud ebaregulaarsed struktuurid. (Ann Elsner, CC BY-ND) 1987. aastal, kui asutati minu võrkkesta pildistamise labor, polnud meie uudsete piltide jagatava väljundi saamiseks odavat meetodit. Pärast paariaastast võitlust konverentside ja väljaannete jaoks kvaliteetse väljundi saamiseks astus Polaroid Corporation meie abiga printeri annetusega, mis võimaldas meie teaduslikul kaastööl jõuda vaatajaskonnani väljaspool laborit.
Silmad pole kaamerad
Liidumaa panus ületab 500 uuenduse patenteerimist ja miljonite ostetud toodete leiutamist. Tema arusaam valguse ja aine vastastikmõjust soodustas uudseid võimalusi kemikaalide iseloomustamiseks polariseeritud valgusega. Ja ta andis ülevaate inimese visuaalsüsteemi toimimisest, mis näis olevat rikkuvat füüsikaseadusi, tuues välja selle, mida ta nimetas Retinexi värvide nägemise teooriaks, et selgitada, kuidas inimesed tajuvad laia värvivalikut ilma eeldatavate lainepikkusteta. toas.
Kiireid väljatrükke saab jagada ja kuvada. (Hillary Hartley, CC BY-SA) Vaatamata oma särale, sattus Landi Polaroid Corporation rasketesse aegadesse pärast tema surma 1991. aastal pärast surma aastakümneid. Polaroid ei olnud oma filmimüüki palju panustanud, sest kõik pildindusturu astmed läksid digitaalseks - kõik alates tarbijafotograafidest kuni kõrge lõplikud meditsiinilised ja optilised pildifilmid, mis loobuvad filmidest ja töötlemisest.
Kuid selle asemel, et filmiturul uppuda, leiutas Polaroid end uute toodetega, mis aitaksid digitaalpiltide uut maailma välja anda. Ja kui ajalugu kordub, naudivad Polaroid ja teised kiirkaamerate tootjad taas populaarsust nooremate põlvkondade seas, kellel polnud algset versiooni. Nii nagu väike Jennifer Land, tahavad ka paljud inimesed tänapäeval oma piltidest käegakatsutavat versiooni.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Ann Elsner, Indiana ülikooli optomeetria professor
