Se tapahtuu todennäköisesti joka minuutti päivästä: Pikkutyttö vaatii näkemään kuvan, jonka vanhempansa ovat juuri tehneet hänestä. Nykyään älypuhelimien ja muiden digitaalikameroiden ansiosta näemme tilannekuvia heti, haluammeko vai ei. Mutta vuonna 1944, kun 3-vuotias Jennifer Land pyysi näkemään perheen lomavalokuvan, jonka hänen isänsä oli juuri ottanut, tekniikkaa ei ollut olemassa. Joten hänen isänsä, Edwin Land, keksi sen.
Alkuperäinen Polaroid-kamera vapautti käyttäjiä tarvitsemasta vaeltaa pimeään huoneeseen kuviensa kehittämiseksi. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Kolme vuotta myöhemmin, lukuisen tieteellisen kehityksen jälkeen, Land ja hänen Polaroid Corporation tajusivat melkein välittömän kuvantamisen ihmeen. Elokuvavalotus ja prosessointilaitteet sisältyvät kameraan; Valokuvaajalle ei ole mussia tai hälinää, joka vain osoittaa ja ampuu ja tarkkailee sitten kuvan materialisoituvan valokuviin heti, kun se tulee ulos kamerasta.
Maa tunnetaan todennäköisesti "hetkellisestä valokuvasta" - tai tämän päivän arjen itsensä henkisestä esi-isästä. Hänen Polaroid-kameransa julkaistiin ensimmäisen kerran kaupallisesti vuonna 1948 vähittäiskaupan paikoissa ja sodanjälkeiseen keskiluokkaan kohdistuvilla hinnoilla. Mutta tämä on vain yksi joukosta tekniikan läpimurtoja, jotka Land keksi ja kaupallisti, joista suurin osa keskittyy valoon ja miten se on vuorovaikutuksessa materiaalien kanssa. Land ja hänen kollegansa tekivät mahdolliseksi 3D-elokuvan näyttämiseen tarkoitetun tekniikan ja teatterissa käytettävien suojalasien. U-2-vakoojalentokoneessa oleva kamera, sellaisena kuin se näkyi elokuvassa Bridge of Spies, oli Land-tuote, samoin kuin jotkut koneen mekaniikan näkökohdat. Hän työskenteli myös teoreettisten ongelmien parissa, pohjautuen sekä kemian että fysiikan syvään ymmärtämiseen.
Olen visionääri, joka on koskettanut monia aloja, joilla Land on edistynyt huomattavasti omalla työlläni uusilla kuvantamismenetelmillä, kuvankäsittelytekniikoilla ja ihmisen värinäköllä. Amerikan optisen seuran ja kuvantamisen tieteen ja tekniikan seuran myöntämän Edwin H. Land -mitalin 2018 vastaanottajana oma työni luottaa Landin teknologisiin innovaatioihin, jotka tekivät mahdolliseksi nykyaikaisen kuvantamisen.
Valon ominaisuuksien hallinta
Edwin Landin ensimmäinen optiikan läpimurto tuli nuorena miehenä, kun hän kekseli kätevän ja edullisen tavan hallita yhtä valon perusominaisuuksista: polarisaatiota.
Voit ajatella valoa lähteeltä etenevinä aaltoina. Useimmat valonlähteet tuottavat seoksen aaltoja, joilla on kaikki erilaiset fysikaaliset ominaisuudet, kuten aallonpituus ja värähtelyn amplitudi. Valoa pidetään polarisoituneena, jos amplitudi vaihtelee tasaisesti kohtisuorassa aallon kulkusuuntaan nähden.
Polarisoiva suodatin voi estää kaikki valoaallot, jotka eivät vastaa sen suuntaa. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) Koska valoaaltojen läpi kulkee oikea materiaali, valoaaltoja voidaan kiertää toiselle tasolle, hidastaa tai estää. Nykyaikaiset 3D-suojalasit toimivat, koska toinen silmä vastaanottaa valoaaltoja, jotka värisevät vaakatasoa pitkin, kun taas toinen silmä vastaanottaa valoa, joka värisee pystytasoa pitkin.
Ennen maata tutkijat rakensivat komponentteja polarisaation hallitsemiseksi kalliokiteistä, joille annettiin melkein maagisia nimiä ja ominaisuuksia, vaikkakin ne vain vähensivät tietyissä suunnissa kulkevien valoaaltojen nopeutta tai amplitudia. Maa loi “polarisaattorit” kasvattamalla pieniä kiteitä ja upottamalla ne muovilevyihin muuttamalla läpikäyvää valoa sen suunnasta riippuen kiteiden riveihin. Hänen edullinen polarisaattorinsa ansiosta valo pystyy suodattamaan luotettavasti ja käytännöllisesti, jotta vain tietyn suunnan aallonpituudet kulkisivat läpi.
Land perusti Polaroid Corporationin vuonna 1937 uuden teknologian kaupallistamiseksi. Hänen levypolarisaattorinsa löysivät sovelluksia kemiallisten yhdisteiden tunnistamisesta säädettäviin aurinkolaseihin. Polarisoivista suodattimista tuli valokuvassa vakiona vähentääksesi häikäisyä. Nykyään polarisoidun valon periaatteita käytetään useimmissa tietokoneiden ja matkapuhelinten näytöissä kontrastin parantamiseksi, häikäisyn vähentämiseksi ja jopa yksittäisten pikselien kytkemiseksi tai kytkemiseksi päälle.
Polarisoivat suodattimet auttavat tutkijoita visualisoimaan rakenteita, joita ei ehkä näy muuten - tähtitieteellisistä piirteistä biologisiin rakenteisiin. Omassa näköalatieteessäni polarisaation kuvantaminen lokalisoi kemikaaliluokkia, kuten proteiinimolekyylejä, jotka vuotavat sairaiden silmien verisuonista. Polarisaatio yhdistetään myös korkean resoluution kuvaustekniikoihin soluvaurioiden havaitsemiseksi heijastavan verkkokalvon pinnan alla.
Uusi tapa saada tiedot pois
Ennen päiviä, jolloin tietojen nopea digitaalinen sieppaus ja edullinen korkearesoluutioinen näyttö tai videonauhan käyttö olivat päivät, Polaroid-valokuvaus oli valittu tapa saada tulos monissa tieteellisissä laboratorioissa. Kokeet tai lääketieteelliset testit vaativat tulkinnan graafisen tai kuvalähdön, usein analogisesta oskilloskoopista, joka kuvaa jännitteen tai virran muutoksen ajan myötä. Oskilloskooppi oli riittävän nopea kaappaamaan datan tärkeimmät piirteet - mutta tulosteen tallentaminen myöhempää analyysiä varten oli haaste ennen kuin Landin pikakamera tuli mukaan.
Yleinen esimerkki visiatieteessä on silmäliikkeiden tallennus. Vuonna 1960 julkaistussa tutkimuksessa esitettiin tarkkailijan liikkuvasta silmästä heijastuva valo oskilloskooppinäytöllä, joka valokuvattiin asennetulla Polaroid-kameralla - toisin kuin toisin kuin kuluttaja Polaroid -kamera, jonka perhe voisi vetää ulos syntymäpäiväjuhlissa. Tutkimuslaboratoriot ja lääketieteelliset laitokset ovat vuosikymmenien ajan käyttäneet asetelmia, jotka koostuvat Polaroid-kamerasta ja kiinnityslaitteesta oskilloskooppinäytöllä näkyvien sähköisten signaalien keräämiseksi. Muotokoot ovat vähemmän häikäiseviä verrattuna nykyaikaisiin digitaalisiin resoluutioihin, mutta ne olivat tuolloin vallankumouksellisia.
Landin keksinnöt johtivat polarisoidun valon laajaan käyttöön kudosten ja esineiden karakterisointiin, kuten tässä diabeteksen potilaan verkkokalvon pseudo-värikuvassa, joka paljastaa turvotuksen aiheuttamat epäsäännölliset rakenteet. (Ann Elsner, CC BY-ND) Vuonna 1987 perustaessani uuden verkkokalvon kuvantamislaboratorioni, ei ollut mitään edullista menetelmää uusien kuvien kopioitavaksi tuottamiseksi. Muutaman vuoden kamppailun jälkeen korkealaatuisen tuotannon hankkimiseksi konferensseille ja julkaisuille Polaroid Corporation tuli pelastukseen lahjoittamalla tulostimen, joka antoi tieteelliselle tutkimuksellemme pääsyn laboratorion ulkopuolelle.
Silmät eivät ole kameroita
Maan panos ylittää yli 500 innovaatioiden patentoinnin ja miljoonien ostamien tuotteiden keksimisen. Hänen ymmärryksensä valon ja aineen vuorovaikutuksesta edisti uusia tapoja karakterisoida kemikaaleja polarisoidun valon kanssa. Ja hän antoi käsityksen ihmisen näköjärjestelmän toiminnasta, joka näytti rikkovan fysiikan lakeja, ja keksi nimensä Retinex värinäön teoriaan selittääkseen kuinka ihmiset havaitsevat laajan värivalikoiman ilman odotettuja aallonpituuksia. huoneessa.
Pikavedokset voidaan jakaa ja näyttää. (Hillary Hartley, CC BY-SA) Huolimatta loistavuudestaan, Landin Polaroid Corporation kärsi vaikeista aikoista vuosikymmeninä hänen kuolemansa jälkeen vuonna 1991. Investoinut voimakkaasti elokuvien myyntiin, Polaroidia ei valmisteltu, koska kaikki kuvantamismarkkinoiden tasot siirtyivät digitaaliseksi, kaikkien kuluttajien valokuvaajien ja korkean lääketieteelliset ja optiset kuvankäsittelijät, jotka luopuvat elokuvista ja käsittelystä
Sen sijaan, että uppoutuisi elokuvamarkkinoihin, Polaroid keksi itsensä uusilla tuotteilla, jotka voivat auttaa tuottamaan digitaalisten kuvien uutta maailmaa. Ja jos historia toistuu, Polaroid ja muut pikakameravalmistajat nauttivat suosion lisääntymisestä nuorempien sukupolvien kanssa, joilla ei ollut altistumista alkuperäisille versioille. Aivan kuten pieni Jennifer Land, myös monet ihmiset haluavat nykyään yhä konkreettisen version kuvista.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Ann Elsner, optometrian professori, Indiana University
