Вероятно това се случва всяка минута на деня: Малко момиче изисква да види снимката, която родителят й току-що е направил от нея. Днес благодарение на смартфони и други цифрови фотоапарати можем веднага да видим снимки, независимо дали искаме или не. Но през 1944 г., когато 3-годишната Дженифър Ланд поиска да види снимката на семейната ваканция, която баща й току-що е направил, технологията не съществува. Така баща й Едуин Ланд го измисли.
Оригиналната камера Polaroid освободи потребителите от необходимостта да се отправят към тъмна стая, за да развият своите изображения. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Три години по-късно, след изобилие от научни разработки, Land и неговата Polaroid Corporation осъзнаха чудото на почти моменталните изображения. Хардуерът за експониране и обработка на филма се съдържа в камерата; няма мъже или суетене за фотографа, който просто сочи и снима и след това гледа как изображението се материализира върху снимката, след като се извие от камерата.
Земята вероятно е най-известна с „моменталната снимка“ - или духовния прародител на днешния повсеместен селфи. Неговата камера Polaroid за първи път е пусната в търговската мрежа през 1948 г. на места за продажба на дребно и цени, насочени към средния клас след войната. Но това е само един от множество технологични пробиви, измислени и комерсиализирани от Land, повечето от които съсредоточени около светлината и как тя взаимодейства с материалите. Технологията, използвана за показване на 3D филм, и очилата, които носим в театъра, станаха възможни от Land и неговите колеги. Камерата на борда на шпионския самолет U-2, както е представена във филма Bridge of Spies, беше продукт на Land, както и някои аспекти на механиката на самолета. Работил е и върху теоретични проблеми, опирайки се на дълбоко разбиране както на химията, така и на физиката.
Аз съм учен по зрение, който се докосна до много от областите, в които Land постигна голям напредък, чрез моята собствена работа върху нови методи за обработка на изображения, техники за обработка на изображения и човешко цветово зрение. Като получател за 2018 г. на медала Edwin H. Land, връчен от Оптическото общество на Америка и Обществото за изобразяващи наука и технологии, моята собствена работа разчита на технологичните иновации на Land, които направиха възможно съвременните изображения.
Контрол на свойствата на светлината
Първият пробив на Едвин Ланд дойде още като млад човек, когато измисли удобен и достъпен метод за контрол на едно от основните свойства на светлината: поляризацията.
Можете да мислите за светлината като вълни, разпространяващи се от източник. Повечето източници на светлина произвеждат смес от вълни с всички различни физически свойства, като дължина на вълната и амплитуда на вибрация. Светлината се счита за поляризирана, ако амплитудата варира последователно перпендикулярно на посоката, по която се движи вълната.
Поляризационен филтър може да блокира всички светлинни вълни, които не съответстват на ориентацията му. (Фуад А. Саад / Shutterstock.com) Като се има предвид подходящият материал за преминаване на светлинните вълни, светлинните вълни могат да бъдат завъртени в друга равнина, забавени или блокирани. Съвременните 3D очила работят, защото едното око получава леки вълни, вибриращи по хоризонталната равнина, докато другото око получава светлината, вибрираща по вертикалната равнина.
Преди Land, изследователите изграждат компоненти за контрол на поляризацията от скални кристали, на които са присвоени почти вълшебни имена и свойства, въпреки че те просто намаляват скоростта или амплитудата на светлинните вълни, пътуващи с определени ориентации. Земята създава „поляризатори“, като отглежда малки кристали и ги вгражда в пластмасови листове, променяйки светлината, преминаваща през, в зависимост от нейната ориентация спрямо редовете от кристали. Неговият евтин поляризатор дава възможност за надеждно и практично филтриране на светлината, така че да минават само дължини на вълната с определена ориентация.
Land основава корпорацията Polaroid през 1937 г., за да комерсиализира новата си технология. Листовите му поляризатори намериха приложения, вариращи от идентифицирането на химичните съединения до регулируемите слънчеви очила. Поляризационните филтри станаха стандарт във фотографията за намаляване на отблясъците. Днес принципите на поляризирана светлина се използват в повечето екрани на компютър и мобилен телефон, за да подобрят контраста, да намалят отблясъците и дори да включат или изключат отделни пиксели.
Поляризационните филтри помагат на изследователите да визуализират структури, които може да не се виждат по друг начин - от астрономически характеристики до биологични структури. В моята собствена наука за зрение, поляризационните изображения локализират класове химикали, като протеинови молекули, изтичащи от кръвоносните съдове в болни очи. Поляризацията се комбинира също с техники за изобразяване с висока разделителна способност за откриване на клетъчно увреждане под отразяващата повърхност на ретината.
Нов начин да извадите данните
Преди дните на високоскоростно цифрово заснемане на данни и достъпни дисплеи с висока разделителна способност или използване на видеокасета, Polaroid фотографията беше метод на избор за получаване на продукция в много научни лаборатории. Експерименти или медицински тестове изискват графичен или изобразителен изход за интерпретация, често от аналогов осцилоскоп, който очертава промяна на напрежението или тока във времето. Осцилоскопът беше достатъчно бърз, за да заснеме основните характеристики на данните, но записването на изхода за по-късен анализ беше предизвикателство, преди да се появи незабавната камера на Land.
Чест пример в науката за зрението е записването на движенията на очите. Изследователско проучване, отчетено през 1960 г., очертава светлинна светлина, отразена от подвижното око на наблюдателя върху екрана на осцилоскоп, който е сниман с монтирана поляроидна камера - не за разлика от потребителската Polaroid камера, която семейството може да извади на рожден ден. В продължение на десетилетия изследователските лаборатории и медицинските заведения използват настройки, състоящи се от камера Polaroid и монтажна платформа за събиране на електрически сигнали, показвани на екраните на осцилоскоп. Размерите на форматите са по-малко от ослепителни в сравнение със съвременните цифрови резолюции, но по това време те бяха революционни.
Изобретенията на Ланд доведоха до широкото използване на поляризирана светлина за характеризиране на тъкани и предмети, както в този псевдоцветен образ на ретината на пациент с диабет, който разкрива неправилни структури, причинени от оток. (Ан Елснер, CC BY-ND) През 1987 г., с основаването на новата ми лаборатория за образна диагностика на ретината, нямаше евтин метод за осигуряване на сполучлив изход на новите ни изображения. След няколко години борба за получаване на висококачествена продукция за конференции и публикации, Polaroid Corporation ни помогна, с дарението на принтер, което позволява на нашите научни приноси да достигнат до аудитория извън нашата лаборатория.
Очите не са камери
Приносът на Land надхвърля патентоването на над 500 иновации и изобретяването на продукти, закупени милиони. Неговото разбиране за взаимодействието на светлина и материя насърчава нови начини за характеризиране на химикали с поляризирана светлина. И той даде представа за работата на човешката зрителна система, която сякаш противоречи на законите на физиката, измисляйки онова, което той нарича теорията за цветното зрение на Ретинекс, за да обясни как хората възприемат широк спектър от цветове, без да присъстват очакваните дължини на вълните. в стаята.
Бързите отпечатъци могат да бъдат споделяни и показвани. (Хилари Хартли, CC BY-SA) Въпреки блясъка си, Polaroid Corporation на Land в крайна сметка удря тежките времена през десетилетията след смъртта си през 1991 г. Положително инвестира в продажбите си на филми, Polaroid не беше подготвен, тъй като всички нива на пазара за изображения се превърнаха в дигитални, като всички бяха от потребителски фотографи до висококачествени. край медицински и оптични изображения, изоставящи филм и обработка.
Но вместо да потъне с пазара на филми, Polaroid се преоткрива с нови продукти, които биха могли да помогнат за извеждане на новия свят на цифрови изображения. И в случай, че историята се повтаря, Polaroid и други производители на незабавни камери се радват на нова популярност сред по-младите поколения, които не са излагали на оригиналните версии. Точно като малката Дженифър Ланд, днес много хора все още искат осезаема версия на своите снимки, в момента.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Ан Елснер, професор по оптикометрия, университет в Индиана
