Det sker sandsynligvis hvert minut på dagen: En lille pige kræver at se det billede, som hendes forælder lige har taget af hende. I dag, takket være smartphones og andre digitale kameraer, kan vi se snapshots med det samme, uanset om vi vil eller ikke. Men i 1944, da 3-årige Jennifer Land bad om at se familieferiefotoet, som hendes far lige havde taget, eksisterede teknologien ikke. Så hendes far, Edwin Land, opfandt det.
Det originale Polaroid-kamera frigjor brugere fra at skulle rejse til et mørkerum for at udvikle deres billeder. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Tre år senere, efter masser af videnskabelig udvikling, indså Land og hans Polaroid Corporation miraklet ved næsten øjeblikkelig billeddannelse. Filmeksponering og behandlingshardware er indeholdt i kameraet; der er ingen mus eller ståhej for fotografen, der bare peger og skyder og derefter ser billedet materialiseres på billedet, når det trækker ud af kameraet.
Land er sandsynligvis bedst kendt for det "øjeblikkelige foto" - eller den åndelige efterkommere til nutidens allestedsnærværende selfie. Hans Polaroid-kamera blev først frigivet kommercielt i 1948 på detailsteder og priser rettet mod den efterkrigstidens middelklasse. Men dette er kun et af en række teknologiske gennembrud, som Land opfandt og kommercialiserede, hvoraf de fleste var centreret omkring lys, og hvordan det interagerer med materialer. Teknologien, der blev brugt til at vise en 3D-film og de beskyttelsesbriller, vi bærer i teatret, blev gjort muligt af Land og hans kolleger. Kameraet ombord på U-2-spyplanet, som det fremgår af filmen Bridge of Spies, var et Land-produkt, ligesom endda nogle aspekter af flyets mekanik. Han arbejdede også med teoretiske problemer, og udnyttede en dyb forståelse af både kemi og fysik.
Jeg er en videnskabsmand, der har berørt mange af de områder, hvor Land gjorde store fremskridt gennem mit eget arbejde med nye billeddannelsesmetoder, billedbehandlingsteknikker og menneskelig farvesyn. Som modtageren af Edwin H. Land-medaljen i 2018, der blev tildelt af Optical Society of America og Society for Imaging Science and Technology, er mit eget arbejde afhængigt af Lands teknologiske innovationer, der muliggjorde moderne billeddannelse.
Styring af lysets egenskaber
Edwin Lands første gennembrud i optik kom som en ung mand, da han regnede ud en praktisk og overkommelig metode til at kontrollere en af de grundlæggende egenskaber ved lys: polarisering.
Du kan tænke på lys som bølger, der forplantes fra en kilde. De fleste lyskilder producerer en blanding af bølger med alle forskellige fysiske egenskaber, såsom bølgelængde og vibrationsamplitude. Lys betragtes som polariseret, hvis amplituden varierer på en konsistent måde vinkelret på den retning, bølgen bevæger sig.
Et polariserende filter kan blokere alle lysbølger, der ikke svarer til dens orientering. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) I betragtning af det rigtige materiale til, at lysbølgerne kan passere, kan lysbølgerne roteres til et andet plan, bremses ned eller blokeres. Moderne 3D-briller fungerer, fordi det ene øje modtager lysbølger, der vibrerer langs det vandrette plan, mens det andet øje modtager lyset, der vibrerer langs det lodrette plan.
Før Land bygde forskere komponenter til at kontrollere polarisering fra stenkrystaller, som blev tildelt næsten magiske navne og egenskaber, skønt de blot reducerede hastigheden eller amplituden af lysbølger, der kørte ved specifikke orienteringer. Land skabte "polarisatorer" ved at dyrke små krystaller og indlejre dem i plastikplader og ændre lyset, der passerer, afhængigt af dets orientering i forhold til raderne med krystaller. Hans billige polarisator gjorde det muligt pålideligt og praktisk at filtrere lys, så kun bølgelængder med en bestemt orientering ville passere.
Land grundlagde Polaroid Corporation i 1937 for at kommercialisere sin nye teknologi. Hans arkpolarisatorer fandt anvendelser lige fra identificering af kemiske forbindelser til justerbare solbriller. Polariserende filtre blev standard inden for fotografering for at reducere blænding. I dag anvendes principperne for polariseret lys i de fleste computer- og mobiltelefonskærme for at forbedre kontrasten, mindske blænding og endda tænde eller slukke for enkelte pixels.
Polariserende filtre hjælper forskere med at visualisere strukturer, der måske ikke ses andet - fra astronomiske træk til biologiske strukturer. I mit eget synsfelt videnskab lokaliserer polariseringsafbildning klasser af kemikalier, såsom proteinmolekyler, der lækker fra blodkar i syge øjne. Polarisering er også kombineret med billedteknikker til høj opløsning til at detektere celleskader under den reflekterende nethindeflade.
En ny måde at få dataene ud på
Før dagerne med digital hastighedsfangst af dataindsamling og overkommelige skærme med høj opløsning eller brug af videobånd var Polaroid-fotografering den valgte metode til at få output i mange videnskabelige laboratorier. Eksperimenter eller medicinske tests havde brug for grafisk eller billedlig output til fortolkning, ofte fra et analogt oscilloskop, der afbildede en spænding eller strømændring over tid. Oscilloskopet var hurtigt nok til at fange nøglefunktioner i dataene - men registrering af output til senere analyse var en udfordring, før Lands øjeblikkelige kamera fulgte med.
Et almindeligt eksempel inden for vision science er registrering af øjenbevægelser. En forskningsundersøgelse rapporteret i 1960 afbildet lys reflekteret fra en observatørs bevægelige øje på et oscilloskopskærmbillede, der blev fotograferet med et monteret Polaroid-kamera - ikke i modsætning til forbrugerens Polaroid-kamera, som en familie måtte trække på en fødselsdagsfest. I årtier har forskningslaboratorier og medicinske faciliteter anvendt opsætninger, der består af et Polaroid-kamera og en monteringsrigg til at indsamle elektriske signaler, der vises på oscilloskopskærme. Formatstørrelserne er mindre end blændende sammenlignet med moderne digitale opløsninger, men de var revolutionerende på det tidspunkt.
Lands opfindelser førte til den udbredte anvendelse af polariseret lys til at karakterisere væv og genstande, som i dette pseudo-farvebillede af en diabetisk patients nethinde, der unmasker uregelmæssige strukturer forårsaget af ødemer. (Ann Elsner, CC BY-ND) I 1987, med grundlæggelsen af mit nye laboratorie til retinal billeddannelse, var der ingen billig metode til at tilvejebringe delbar produktion af vores nye billeder. Efter et par års kæmpe for at opnå output i høj kvalitet til konferencer og publikationer kom Polaroid Corporation til vores redning med donation af en printer, så vores videnskabelige bidrag kunne nå et publikum ud over vores laboratorium.
Øjne er ikke kameraer
Lands bidrag overstiger patentering af over 500 innovationer og opfinder produkter, som millioner har købt. Hans forståelse af interaktion mellem lys og stof fremmet nye måder at karakterisere kemikalier med polariseret lys på. Og han gav indsigt i arbejdet i det menneskelige visuelle system, der så ud til at trods på fysikkens love, og kom med det, han kaldte Retinex-teorien om farvesyn for at forklare, hvordan folk opfatter en bred vifte af farver uden at de forventede bølgelængder var til stede på værelset.
Hurtige udskrivninger kan deles og vises. (Hillary Hartley, CC BY-SA) På trods af hans glans ramte Land's Polaroid Corporation til sidst hårde tider i årtierne efter hans død i 1991. Polaroid investerede kraftigt i dets filmsalg, og ikke var forberedt, da alle niveauer på billeddannelsesmarkedet blev digitale, med alle fra forbrugerfotografer til høje- afslutte medicinske og optiske billedoptagere, der opgiver film og behandling.
Men snarere end at synke ned med filmmarkedet, opfandt Polaroid sig selv med nye produkter, der kunne hjælpe med at frembringe den nye verden af digitale billeder. Og i tilfælde af, at historien gentager sig, nyder Polaroid og andre producenter af øjeblikkelige kameraer fornyet popularitet hos yngre generationer, der ikke havde udsat for de originale versioner. Ligesom lille Jennifer Land ønsker mange mennesker i dag stadig en håndgribelig version af deres billeder, lige nu.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Ann Elsner, professor i optometri, Indiana University
