Ia mungkin berlaku setiap minit sepanjang hari: Seorang gadis kecil menuntut untuk melihat gambar ibu bapa yang baru saja diambilnya. Hari ini, terima kasih kepada telefon pintar dan kamera digital lain, kami dapat melihat gambar segera, sama ada kami ingin atau tidak. Tetapi pada tahun 1944 ketika Jennifer Land yang berusia 3 tahun meminta untuk melihat foto bercuti keluarga yang ayahnya baru saja diambil, teknologi itu tidak wujud. Jadi ayahnya, Edwin Land, menciptanya.
Kamera Polaroid asal membebaskan pengguna daripada perlu melayari bilik gelap untuk memajukan imej mereka. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Tiga tahun kemudian, selepas banyak pembangunan saintifik, Land dan Polaroid Corporation menyedari keajaiban pencitraan hampir segera. Pendedahan filem dan perkakasan pemprosesan terkandung dalam kamera; tidak ada kerongkong atau kekecohan untuk jurugambar yang hanya menunjuk dan menembak dan kemudian menyaksikan imej berlaku pada foto apabila ia keluar dari kamera.
Tanah itu mungkin paling terkenal dengan "foto segera" - atau bapa leluhur rohani sendiri di mana-mana. Kamera Polaroidnya mula-mula dikeluarkan secara komersial pada tahun 1948 di lokasi runcit dan harga yang bertujuan untuk kelas menengah selepas perang. Tetapi ini hanyalah salah satu daripada kejayaan teknologi yang dicipta oleh Tanah yang dicipta dan dikomersialkan, yang kebanyakannya berpusat di sekitar cahaya dan bagaimana ia berinteraksi dengan bahan-bahan. Teknologi yang digunakan untuk menunjukkan filem 3D dan cermin mata yang kami pakai di teater telah dibuat oleh Land dan rakan-rakannya. Kamera di atas pesawat mata-mata U-2, seperti yang dipaparkan dalam filem Bridge of Spies, adalah produk Tanah, seperti juga beberapa aspek mekanik pesawat. Beliau juga bekerja pada masalah-masalah teoretis, menggambarkan pemahaman yang mendalam tentang kimia dan fizik.
Saya seorang saintis penglihatan yang telah menyentuh banyak bidang di mana Land membuat kemajuan besar, melalui kerja saya sendiri pada kaedah pengimejan baru, teknik pemprosesan imej dan penglihatan warna manusia. Sebagai penerima 2018 Edwin H. Land Medal, yang dianugerahkan oleh Persatuan Optik Amerika dan Persatuan Sains dan Teknologi Pengimejan, karya saya sendiri bergantung kepada inovasi teknologi tanah yang menjadikan pencitraan moden mungkin.
Mengawal sifat cahaya
Terobosan optik pertama Edwin Land datang sebagai seorang lelaki muda, ketika dia menemukan kaedah yang mudah dan berpatutan untuk mengawal salah satu sifat asas cahaya: polarisasi.
Anda boleh memikirkan cahaya sebagai gelombang yang menyebarkan dari sumber. Kebanyakan sumber cahaya menghasilkan campuran gelombang dengan semua sifat fizikal yang berbeza, seperti panjang gelombang dan amplitud getaran. Cahaya dianggap terpolarisasi jika amplitudnya berubah mengikut cara yang konsisten dengan arah arah gelombang gelombang perjalanan.
Penapis polarisasi boleh menghalang semua gelombang cahaya yang tidak sepadan dengan orientasinya. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) Memandangkan bahan yang sesuai untuk gelombang cahaya melintas, gelombang cahaya boleh diputar ke dalam satah lain, perlahan atau disekat. Gogal 3D moden berfungsi kerana satu mata menerima gelombang cahaya yang bergetar sepanjang satah mendatar sementara mata yang lain menerima cahaya bergetar sepanjang satah menegak.
Sebelum Tanah, penyelidik membina komponen untuk mengawal polarisasi dari kristal batu, yang telah diberikan hampir nama dan sifat-sifat ajaib, walaupun mereka hanya menurunkan halaju atau amplitud gelombang cahaya yang bergerak pada orientasi tertentu. Tanah mencipta "polariser" dengan mengembangkan kristal kecil dan menyematkannya dalam lembaran plastik, mengubah cahaya melalui bergantung pada orientasinya berhubung dengan baris-baris kristal. Polarizer murahnya membuat cahaya penapis boleh dipercayai dan praktikal supaya hanya panjang gelombang dengan orientasi tertentu akan dilalui.
Tanah mendirikan Polaroid Corporation pada tahun 1937 untuk mengkomersialkan teknologi barunya. Polariser lembarannya menemui aplikasi dari pengenalpastian sebatian kimia untuk kacamata hitam laras. Penapis polarisasi menjadi standard dalam fotografi untuk mengurangkan silau. Hari ini prinsip-prinsip cahaya terpolarisasi digunakan di kebanyakan skrin komputer dan telefon bimbit, untuk meningkatkan kontras, mengurangkan silau dan bahkan menghidupkan atau mematikan piksel individu.
Penapis polarisasi membantu para penyelidik memvisualisasikan struktur yang mungkin tidak dapat dilihat sebaliknya - dari ciri-ciri astronomi ke struktur biologi. Dalam bidang sains penglihatan saya sendiri, pengimejan polarisasi menyesuaikan kelas kimia, seperti molekul protein yang bocor dari saluran darah pada mata yang berpenyakit. Polarisasi juga digabungkan dengan teknik pencitraan resolusi tinggi untuk mengesan kerosakan sel di bawah permukaan retina reflektif.
Cara baru untuk mendapatkan data
Sebelum zaman penangkapan data berkelajuan tinggi digital dan memaparkan resolusi tinggi yang berpatutan, atau menggunakan rakaman video, fotografi Polaroid adalah kaedah pilihan untuk mendapatkan output dalam banyak makmal saintifik. Eksperimen atau ujian perubatan diperlukan output grafis atau bergambar untuk tafsiran, selalunya dari osiloskop analog yang merancang perubahan voltan atau semasa dari masa ke masa. Oscilloscope cukup cepat untuk menangkap ciri-ciri utama data - tetapi rakaman output untuk analisis kemudiannya adalah satu cabaran sebelum kamera segera Land datang.
Contoh umum dalam sains penglihatan adalah rakaman pergerakan mata. Satu kajian penyelidikan yang dilaporkan pada tahun 1960 menunjukkan cahaya yang digambarkan dari mata bergerak pemerhati pada skrin osiloskop, yang difoto dengan kamera Polaroid yang dipasang - tidak seperti kamera Polaroid pengguna keluarga mungkin menarik pada pesta ulang tahun. Selama puluhan tahun, makmal penyelidikan dan kemudahan perubatan telah menggunakan tetapan yang terdiri daripada kamera Polaroid dan pelantar pemasangan untuk mengumpul isyarat elektrik yang dipaparkan pada skrin oscilloscope. Saiz format kurang daripada mempesonakan berbanding resolusi digital moden, tetapi mereka revolusioner pada masa itu.
Ciptaan tanah menyebabkan penggunaan cahaya terpolarisasi untuk menonjolkan tisu dan objek, seperti dalam imej pseudo-warna retina pesakit kencing manis yang menimbulkan struktur yang tidak teratur yang disebabkan oleh edema. (Ann Elsner, CC BY-ND) Pada tahun 1987, dengan penubuhan makmal pencitraan retina baru saya, tidak ada kaedah yang murah untuk memberikan output yang boleh diterbitkan dari imej-imej novel kita. Selepas beberapa tahun bergelut untuk mendapatkan output yang berkualiti tinggi untuk persidangan dan penerbitan, Polaroid Corporation menyelamatkan kami, dengan sumbangan pencetak, yang membolehkan sumbangan saintifik kami menjangkau penonton di luar makmal kami.
Mata bukan kamera
Sumbangan tanah melampaui paten lebih 500 inovasi dan mencipta produk yang dibeli berjuta-juta. Pemahamannya tentang interaksi cahaya dan bahan novel yang digalakkan untuk mencirikan bahan kimia dengan cahaya terpolarisasi. Dan dia memberikan pandangan tentang cara-cara sistem visual manusia yang seolah-olah menentang undang-undang fizik, yang datang dengan apa yang dipanggil teori penglihatan warna Retinex untuk menjelaskan bagaimana orang melihat pelbagai warna tanpa panjang gelombang yang dijangka hadir di dalam bilik.
Cetakan cepat boleh dikongsi dan dipaparkan. (Hillary Hartley, CC BY-SA) Walaupun kecemerlangannya, Polaroid Corporation Land akhirnya mencabar masa-masa yang sukar dalam dekad-dekad selepas kematiannya pada tahun 1991. Terlalu banyak melabur dalam jualan filemnya, Polaroid tidak bersedia kerana semua peringkat dari pasaran pengimejan menjadi digital, dengan semua orang dari jurugambar pengguna ke high- pengimejan perubatan dan optik menamatkan filem dan pemprosesan.
Tetapi daripada tenggelam dengan pasaran filem, Polaroid mencipta semula produk baru yang dapat membantu menghasilkan imej digital yang baru. Dan dalam sejarah yang mengulangi sendiri, Polaroid dan pengeluar kamera instan lain menikmati populariti yang diperbaharui dengan generasi muda yang tidak mempunyai pendedahan kepada versi asal. Sama seperti sedikit Jennifer Land, ramai orang hari ini masih mahu versi ketara gambar mereka, sekarang.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Ann Elsner, Profesor Optometri, Universiti Indiana
