ממציא הקוטביות אדווין לנד נתן לנו יותר מאשר תמונות מיידיות בלבד

זה כנראה קורה בכל דקה ביום: ילדה קטנה דורשת לראות את התמונה שהורה שלה צילם אותה זה עתה. כיום, בזכות סמארטפונים ומצלמות דיגיטליות אחרות, אנו יכולים לראות תמונות תמונות באופן מיידי, בין אם נרצה ובין אם לא. אבל בשנת 1944 כשג'ניפר לנד בת השלוש ביקשה לראות את תמונת החופשה המשפחתית שאביה צילם זה עתה, הטכנולוגיה לא הייתה קיימת. אז אביה, אדווין לנד, המציא את זה.

מצלמת הפולארויד המקורית שיחררה את המשתמשים מהצורך לנסוע לחדר חושך כדי לפתח את תמונותיהם. (לינדזי מו / Unsplash, CC BY)

שלוש שנים לאחר מכן, לאחר המון התפתחות מדעית, הבינו לנד ותאגיד הפולארויד שלו את הנס של כמעט הדמיה מיידית. חומרת החשיפה והעיבוד של הסרט כלולים בתוך המצלמה; אין שום מהומה או מהומה עבור הצלם שרק מצביע ויורה ואז צופה בתמונה שמתממשת בתצלום ברגע שהיא גולשת מהמצלמה.

הארץ ידועה ככל הנראה בזכות "הצילום המיידי" - או אבות הרוחני של האני-פופ של ימינו. מצלמת הפולארויד שלו שוחררה לראשונה מסחרית בשנת 1948 במקומות קמעונאיים ומחירים המכוונים למעמד הביניים שלאחר המלחמה. אבל זו רק אחת משלל פריצות דרך טכנולוגיות שהמציאה והמסחירה של ארץ, שרובה התרכזה באור וכיצד היא מתקשרת עם חומרים. הטכנולוגיה המשמשת להצגת סרט תלת מימד והמשקפיים שאנו לובשים בתיאטרון התאפשרה על ידי לנד ועמיתיו. המצלמה שעלתה על מטוס הריגול U-2, כפי שמוצג בסרט " Bridge of Spies", הייתה מוצר של ארץ, כמו גם כמה היבטים במכניקת המטוס. הוא גם עבד על בעיות תיאורטיות, תוך כדי הבנה מעמיקה של כימיה ופיזיקה כאחד.

אני מדען חזון שנגע ברבים מהתחומים שבהם ארץ עשתה התקדמות רבה, באמצעות עבודתי שלי על שיטות הדמיה חדשות, טכניקות עיבוד תמונה וחזון צבעוני אנושי. כמקבל מדליית אדווין ה 'בשנת 2018, שהוענק על ידי האגודה האופטית של אמריקה והחברה למדעי הדמיה וטכנולוגיה, העבודה שלי מסתמכת על החידושים הטכנולוגיים של אדמה שאיפשרו הדמיה מודרנית.

שליטה על תכונות האור

פריצת הדרך האופטיקה הראשונה של אדווין לנד הגיעה כבחור צעיר, כאשר הצליח לחשוב על שיטה נוחה ומשתלמת לשליטה באחת מהתכונות הבסיסיות של האור: קיטוב.

אתה יכול לחשוב על אור כגלים שמתפשטים ממקור. מרבית מקורות האור מייצרים תערובת של גלים עם כל התכונות הפיזיות השונות, כמו אורך גל ומשרעת הרטט. האור נחשב לקוטב אם המשרעת משתנה באופן עקבי בניצב לכיוון בו נעה הגל.

פילטר מקטב יכול לחסום את כל גלי האור שאינם תואמים את הכיוון שלו. (פואד א. סעד / Shutterstock.com)

בהינתן החומר המתאים לגלי האור שעוברים, גלי האור עלולים להסתובב למישור אחר, להאט או לחסום אותו. משקפי תלת מימד מודרניים פועלים מכיוון שעין אחת מקבלת גלי אור הרוטטים לאורך המישור האופקי ואילו העין השנייה מקבלת את האור הרוטט לאורך המישור האנכי.

לפני Land, חוקרים בנו רכיבים לשליטה על קיטוב מגבישי סלע, ​​שהוקצו להם שמות ותכונות כמעט קסומים, אם כי הם רק הפחיתו את מהירותם או משרעתם של גלי האור הנעים בכיוונים ספציפיים. אדמה יצרה "מקטבים" על ידי גידול גבישים קטנים והטמעתם ביריעות פלסטיק, ושינוי האור שעובר דרכה תלוי בכיוון שלה ביחס לשורות הגבישים. המקטב הזול שלו איפשר סינון אור בצורה אמינה ומעשית כך שרק אורכי גל בעלי אוריינטציה מסוימת יעברו.

לנד הקים את תאגיד פולארויד בשנת 1937 כדי למסחור את הטכנולוגיה החדשה שלו. מקטבי הסדינים שלו גילו יישומים שנעו בין זיהוי תרכובות כימיות ועד משקפי שמש מתכווננים. פילטרים מקטבים הפכו לסטנדרטיים בצילום כדי להפחית את הסנוור. כיום משתמשים בעקרונות האור הקוטב ברוב מסכי המחשב והטלפון הנייד, בכדי לשפר את הניגודיות, להקטין את הזוהר ואף להפעיל או לכבות פיקסלים בודדים.

פילטרים מקטבים עוזרים לחוקרים לדמיין מבנים שאולי לא נראו אחרת - מתכונות אסטרונומיות וכלה במבנים ביולוגיים. בתחום מדעי הראייה שלי, הדמיית הקיטוב ממקמת שיעורים של כימיקלים, כמו מולקולות חלבון הדולפות מכלי דם בעיניים חולות. הקיטוב משולב גם בטכניקות הדמיה ברזולוציה גבוהה לאיתור נזקים תאיים מתחת לפני השטח הרשתית הרפלקטיבית.

דרך חדשה להוציא את הנתונים

לפני ימי לכידת נתונים דיגיטלית במהירות גבוהה ותצוגות ברזולוציה גבוהה במחיר סביר, או שימוש בקלטת וידאו, צילום פולארויד היה השיטה שנבחרה להשיג פלט במעבדות מדעיות רבות. ניסויים או בדיקות רפואיות היו זקוקים לפלט גרפי או ציורי לצורך הפרשנות, לרוב מאוסצילוסקופ אנלוגי אשר תווה שינוי במתח או בזרם לאורך זמן. האוסילוסקופ היה מהיר דיו בכדי לתפוס תכונות עיקריות של הנתונים - אך הקלטת הפלט לצורך ניתוח מאוחר יותר הייתה אתגר לפני שהמצלמה המיידית של לנד הגיעה.

דוגמא נפוצה במדע הראייה היא הקלטת תנועות עיניים. מחקר שפורסם ב -1960 העלה אור שהשתקף מהעין הנעה של הצופה על מסך אוסילוסקופ, שצולם במצלמת פולארויד רכובה - שלא דומה למצלמת הפולארויד הצרכנית שמשפחה עלולה לשלוף במסיבת יום הולדת. במשך עשרות שנים מעבדות מחקר ומתקנים רפואיים השתמשו בהתקנות המורכבות ממצלמת פולארויד ומתקן הרכבה לאיסוף אותות חשמליים המוצגים על גבי מסכי האוסצילוסקופ. גדלי הפורמט פחות מסנוורים לעומת רזולוציות דיגיטליות מודרניות, אך הם היו מהפכניים באותה תקופה.

ההמצאות של ארץ הובילו לשימוש נרחב באור מקוטב לאפיון רקמות וחפצים, כמו בתמונה בצבע פסאודו זה של הרשתית של חולה סוכרת, המסירה מבנים לא סדירים הנגרמים על ידי בצקת. (אן אלסנר, CC BY-ND)

בשנת 1987, עם הקמת המעבדה החדשה שלי להדמיית רשתית, לא הייתה שום שיטה זולה לספק פלטים ניתנים לשיתוף של תמונות הרומן שלנו. לאחר כמה שנים של מאבק להשיג פלט איכותי לכנסים ופרסומים, חברת פולארויד הצילה אותנו, בתרומת מדפסת, ואיפשרה לתרומות המדעיות שלנו להגיע לקהל שמעבר למעבדה שלנו.

עיניים אינן מצלמות

התרומות של אדמה חורשות מעבר לפטנט על 500 חידושים והמצאת מוצרים שמיליונים רכשו. הבנתו את האינטראקציה בין אור וחומר קידמה דרכים חדשות לאפיון כימיקלים עם אור מקוטב. והוא סיפק תובנות לגבי פעולתה של מערכת הראייה האנושית שנראתה כמתריסה נגד חוקי הפיזיקה, תוך שהוא מציג את מה שכינה תורת הרטינקס של ראיית הצבעים כדי להסביר כיצד אנשים תופסים מגוון רחב של צבע מבלי שאורכי הגל הצפויים היו קיימים בחדר.

ניתן לשתף ולהציג הדפסים מהירים. (הילרי הרטלי, CC BY-SA)

למרות הברק שלו, תאגיד הפולארויד של לנד פגע בסופו של דבר בתקופות קשות בעשורים שלאחר מותו בשנת 1991. השקיע מאוד במכירות הסרטים שלו, פולארויד לא היה מוכן מכיוון שכל שכבות שוק ההדמיה הפכו לדיגיטליות, כשכולם מצילומי צרכנים וכלה בסטנדרטים גדולים סיום הדמיה רפואית ואופטית שנטש סרט ועיבוד.

אבל במקום לשקוע בשוק הסרטים, פולארויד המציא את עצמו מחדש עם מוצרים חדשים שיכולים לעזור להפיק את העולם החדש של תמונות דיגיטליות. ובמקרה של היסטוריה שחוזרת על עצמה, פולארויד ויצרניות אחרות של מצלמות מיידיות נהנות מפופולריות מחודשת אצל דורות צעירים שלא נחשפו לחשיבות הגרסאות המקוריות. ממש כמו ג'ניפר לנד הקטנה, הרבה אנשים כיום רוצים עדיין גרסה מוחשית לתמונות שלהם, כרגע.

מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.

אן אלסנר, פרופסור לאופטומטריה, אוניברסיטת אינדיאנה