Het gebeurt waarschijnlijk elke minuut van de dag: een klein meisje wil de foto zien die haar ouder zojuist van haar heeft gemaakt. Dankzij smartphones en andere digitale camera's kunnen we vandaag onmiddellijk snapshots zien, of we dat willen of niet. Maar in 1944, toen de 3-jarige Jennifer Land vroeg om de familievakantiefoto te zien die haar vader net had gemaakt, bestond de technologie niet. Dus haar vader, Edwin Land, vond het uit.
Met de originele Polaroid-camera hoefden gebruikers niet meer naar een donkere kamer te trekken om hun afbeeldingen te ontwikkelen. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Drie jaar later, na veel wetenschappelijke ontwikkeling, realiseerden Land en zijn Polaroid Corporation het wonder van bijna onmiddellijke beeldvorming. De filmbelichtings- en verwerkingshardware bevindt zich in de camera; er is geen gedoe of gedoe voor de fotograaf die gewoon wijst en schiet en vervolgens het beeld op de foto ziet materialiseren zodra het uit de camera rolt.
Land is waarschijnlijk het best bekend om de 'directe foto' - of de spirituele voorloper van de alomtegenwoordige selfie van vandaag. Zijn Polaroid-camera werd voor het eerst commercieel uitgebracht in 1948 op winkellocaties en prijzen gericht op de naoorlogse middenklasse. Maar dit is slechts een van de vele technologische doorbraken die Land heeft uitgevonden en gecommercialiseerd, waarvan de meeste gericht waren op licht en hoe het omgaat met materialen. De technologie die werd gebruikt om een 3D-film te laten zien en de bril die we in het theater dragen, werden mogelijk gemaakt door Land en zijn collega's. De camera aan boord van het U-2-spionagevliegtuig, zoals te zien in de film Bridge of Spies, was een Land-product, net als sommige aspecten van de mechanica van het vliegtuig. Hij werkte ook aan theoretische problemen, op basis van een diep begrip van zowel scheikunde als natuurkunde.
Ik ben een visiewetenschapper die veel van de gebieden heeft geraakt waarop Land grote vorderingen heeft gemaakt, door mijn eigen werk aan nieuwe beeldvormingsmethoden, beeldverwerkingstechnieken en menselijke kleurenvisie. Als ontvanger van de Edwin H. Land-medaille in 2018, toegekend door de Optical Society of America en de Society for Imaging Science and Technology, vertrouwt mijn eigen werk op de technologische innovaties van Land die moderne beeldvorming mogelijk maakten.
Beheersing van de eigenschappen van het licht
Edwin Land's eerste doorbraak op het gebied van optica kwam als een jonge man, toen hij een handige en betaalbare methode bedacht om een van de fundamentele eigenschappen van licht te beheersen: polarisatie.
Je kunt licht beschouwen als golven die zich voortplanten vanuit een bron. De meeste lichtbronnen produceren een mengsel van golven met alle verschillende fysieke eigenschappen, zoals golflengte en amplitude van trillingen. Licht wordt als gepolariseerd beschouwd als de amplitude op een consistente manier loodrecht op de richting van de golf varieert.
Een polarisatiefilter kan alle lichtgolven blokkeren die niet overeenkomen met de oriëntatie. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) Gegeven het juiste materiaal waar de lichtgolven doorheen kunnen gaan, kunnen de lichtgolven in een ander vlak worden geroteerd, vertraagd of geblokkeerd. Moderne 3D-brillen werken omdat één oog lichtgolven ontvangt die langs het horizontale vlak trillen, terwijl het andere oog het licht ontvangt dat langs het verticale vlak trilt.
Voor Land bouwden onderzoekers componenten om polarisatie van rotskristallen te besturen, waaraan bijna magische namen en eigenschappen werden toegekend, hoewel ze alleen de snelheid of amplitude van lichtgolven die in specifieke oriëntaties reizen, verminderden. Land creëerde 'polarisatoren' door kleine kristallen te laten groeien en ze in plastic platen in te bedden, waardoor het licht dat erdoorheen gaat verandert, afhankelijk van de oriëntatie ten opzichte van de rijen kristallen. Zijn goedkope polarisator maakte het mogelijk om licht betrouwbaar en praktisch te filteren zodat alleen golflengten met een bepaalde oriëntatie erdoorheen zouden gaan.
Land richtte in 1937 de Polaroid Corporation op om zijn nieuwe technologie te commercialiseren. Zijn plaatpolarisatoren vonden toepassingen variërend van de identificatie van chemische verbindingen tot verstelbare zonnebrillen. Polarisatiefilters werden standaard in de fotografie om verblinding te verminderen. Tegenwoordig worden de principes van gepolariseerd licht in de meeste computer- en gsm-schermen gebruikt om het contrast te verbeteren, verblinding te verminderen en zelfs individuele pixels in of uit te schakelen.
Polarisatiefilters helpen onderzoekers structuren te visualiseren die anders misschien niet te zien zijn - van astronomische kenmerken tot biologische structuren. In mijn eigen gezichtsveld lokaliseert polarisatiebeeldvorming klassen van chemicaliën, zoals eiwitmoleculen die uit zieke ogen uit bloedvaten lekken. Polarisatie wordt ook gecombineerd met hoge-resolutie beeldvormingstechnieken om cellulaire schade onder het reflecterende netvliesoppervlak te detecteren.
Een nieuwe manier om de gegevens te verspreiden
Vóór de dagen van snelle digitale vastlegging van gegevens en betaalbare displays met hoge resolutie, of het gebruik van videobanden, was polaroidfotografie de methode bij uitstek om uitvoer te verkrijgen in veel wetenschappelijke laboratoria. Experimenten of medische tests hadden grafische of grafische output nodig voor interpretatie, vaak van een analoge oscilloscoop die een verandering in spanning of stroom in de tijd heeft uitgezet. De oscilloscoop was snel genoeg om de belangrijkste kenmerken van de gegevens vast te leggen - maar het opnemen van de output voor latere analyse was een uitdaging voordat Land's onmiddellijke camera langskwam.
Een veelgebruikt voorbeeld in de visiewetenschap is het registreren van oogbewegingen. Een onderzoek dat in 1960 werd gepubliceerd, bracht licht in beeld dat werd gereflecteerd door het bewegende oog van een waarnemer op een oscilloscoopscherm, dat werd gefotografeerd met een gemonteerde polaroidcamera - niet zoals de polaroidcamera voor consumenten die een gezin zou kunnen uittrekken op een verjaardagsfeestje. Decennia lang hebben onderzoekslaboratoria en medische faciliteiten opstellingen gebruikt die bestaan uit een polaroidcamera en een montageapparaat om elektrische signalen te verzamelen die op oscilloscoopschermen worden weergegeven. De formaten zijn minder dan oogverblindend in vergelijking met moderne digitale resoluties, maar ze waren destijds revolutionair.
De uitvindingen van Land leidden tot het wijdverbreide gebruik van gepolariseerd licht om weefsels en objecten te karakteriseren, zoals in dit pseudokleurenbeeld van het netvlies van een diabetespatiënt dat onregelmatige structuren veroorzaakt door oedeem ontmaskert. (Ann Elsner, CC BY-ND) In 1987, met de oprichting van mijn nieuwe retinale beeldvormingslaboratorium, was er geen goedkope methode om deelbare uitvoer van onze nieuwe beelden te bieden. Na een paar jaar worstelen om hoogwaardige output voor conferenties en publicaties te verkrijgen, kwam de Polaroid Corporation ons te hulp, met de donatie van een printer, waardoor onze wetenschappelijke bijdragen een publiek buiten ons laboratorium konden bereiken.
Ogen zijn geen camera's
De bijdragen van Land gaan verder dan het patenteren van meer dan 500 innovaties en het uitvinden van producten die miljoenen hebben gekocht. Zijn begrip van de interactie van licht en materie bevorderde nieuwe manieren om chemicaliën te karakteriseren met gepolariseerd licht. En hij gaf inzicht in de werking van het menselijke visuele systeem dat de natuurwetten leek te tarten, en kwam met wat hij de Retinex-theorie van kleurenvisie noemde, om uit te leggen hoe mensen een breed kleurbereik waarnemen zonder dat de verwachte golflengtes aanwezig zijn in de Kamer.
Snelle afdrukken kunnen worden gedeeld en weergegeven. (Hillary Hartley, CC BY-SA) Ondanks zijn schittering, heeft Land's Polaroid Corporation uiteindelijk zware tijden getroffen in de decennia na zijn dood in 1991. Polaroid was zwaar geïnvesteerd in de verkoop van films, omdat alle lagen van de markt voor beeldvorming digitaal gingen, met iedereen, van consumentenfotografen tot high- einde medische en optische imagers verlaten film en verwerking.
Maar in plaats van weg te zinken in de filmmarkt, heeft Polaroid zichzelf opnieuw uitgevonden met nieuwe producten die de nieuwe wereld van digitale afbeeldingen kunnen helpen uitvoeren. En in het geval dat de geschiedenis zich herhaalt, genieten Polaroid en andere fabrikanten van instantcamera's een hernieuwde populariteit bij jongere generaties die geen blootstelling hadden aan de originele versies. Net als de kleine Jennifer Land, willen veel mensen vandaag de dag nog steeds een tastbare versie van hun foto's.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Ann Elsner, hoogleraar optometrie, Indiana University
