Itu mungkin terjadi setiap menit setiap hari: Seorang gadis kecil menuntut untuk melihat foto yang baru saja diambil orang tuanya. Hari ini, berkat smartphone dan kamera digital lainnya, kami dapat melihat snapshot dengan segera, mau atau tidak. Tetapi pada tahun 1944 ketika Jennifer Land yang berusia 3 tahun meminta untuk melihat foto liburan keluarga yang baru saja diambil ayahnya, teknologi itu tidak ada. Jadi ayahnya, Edwin Land, menciptakannya.
Kamera Polaroid asli membebaskan pengguna dari kebutuhan untuk melakukan perjalanan ke kamar gelap untuk mengembangkan gambar mereka. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Tiga tahun kemudian, setelah banyak pengembangan ilmiah, Land dan Polaroid Corporation-nya menyadari keajaiban pencitraan yang hampir instan. Eksposur film dan perangkat keras pemrosesan terdapat di dalam kamera; tidak ada masalah atau kerepotan bagi fotografer yang hanya menunjuk dan memotret dan kemudian menonton gambar terwujud pada foto begitu gulungan keluar dari kamera.
Land mungkin terkenal karena "foto instan" - atau leluhur spiritual selfie di mana-mana saat ini. Kamera Polaroid-nya pertama kali dirilis secara komersial pada tahun 1948 di lokasi ritel dan harga ditujukan untuk kelas menengah pascaperang. Tapi ini hanya salah satu dari sejumlah terobosan teknologi yang diciptakan dan dikomersialkan, sebagian besar berpusat di sekitar cahaya dan bagaimana ia berinteraksi dengan bahan. Teknologi yang digunakan untuk menampilkan film 3D dan kacamata yang kami kenakan di teater dimungkinkan oleh Land dan rekan-rekannya. Kamera di pesawat mata-mata U-2, seperti yang ditampilkan dalam film Bridge of Spies, adalah produk Land, seperti juga beberapa aspek mekanika pesawat. Dia juga bekerja pada masalah teoritis, menggambar pada pemahaman yang mendalam tentang kimia dan fisika.
Saya seorang ilmuwan visi yang telah menyentuh banyak bidang di mana Land membuat kemajuan besar, melalui karya saya sendiri pada metode pencitraan baru, teknik pemrosesan gambar, dan penglihatan warna manusia. Sebagai penerima 2018 Medali Edwin H. Land, yang diberikan oleh Perhimpunan Optik Amerika dan Masyarakat untuk Pencitraan Sains dan Teknologi, karya saya sendiri mengandalkan inovasi teknologi Land yang memungkinkan pencitraan modern.
Mengontrol sifat cahaya
Terobosan optik pertama Edwin Land datang sebagai seorang pria muda, ketika ia menemukan metode yang nyaman dan terjangkau untuk mengendalikan salah satu sifat dasar cahaya: polarisasi.
Anda dapat menganggap cahaya sebagai gelombang yang merambat dari suatu sumber. Sebagian besar sumber cahaya menghasilkan campuran gelombang dengan semua sifat fisik yang berbeda, seperti panjang gelombang dan amplitudo getaran. Cahaya dianggap terpolarisasi jika amplitudo bervariasi secara konsisten tegak lurus terhadap arah gelombang.
Filter polarisasi dapat memblokir semua gelombang cahaya yang tidak cocok dengan orientasinya. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) Mengingat bahan yang tepat untuk melewati gelombang cahaya, gelombang cahaya dapat diputar ke pesawat lain, melambat atau terhalang. Kacamata 3D modern berfungsi karena satu mata menerima gelombang cahaya yang bergetar di sepanjang bidang horizontal sementara mata lainnya menerima cahaya yang bergetar di sepanjang bidang vertikal.
Sebelum Land, para peneliti membangun komponen untuk mengontrol polarisasi dari kristal batuan, yang diberi nama dan sifat yang hampir ajaib, meskipun mereka hanya mengurangi kecepatan atau amplitudo gelombang cahaya yang bergerak pada orientasi tertentu. Tanah menciptakan "polarizer" dengan menumbuhkan kristal kecil dan menanamkannya dalam lembaran plastik, mengubah cahaya yang melewati tergantung pada orientasinya dalam kaitannya dengan barisan kristal. Polarizer murahnya memungkinkan untuk secara praktis dan praktis menyaring cahaya sehingga hanya panjang gelombang dengan orientasi tertentu yang akan melewatinya.
Land mendirikan Polaroid Corporation pada tahun 1937 untuk mengkomersialkan teknologi barunya. Lembar polarizer-nya menemukan aplikasi mulai dari identifikasi senyawa kimia hingga kacamata hitam yang bisa disesuaikan. Filter polarisasi menjadi standar dalam fotografi untuk mengurangi silau. Saat ini prinsip-prinsip cahaya terpolarisasi digunakan di sebagian besar layar komputer dan ponsel, untuk meningkatkan kontras, mengurangi silau, dan bahkan menghidupkan atau mematikan piksel individual.
Filter polarisasi membantu peneliti memvisualisasikan struktur yang mungkin tidak terlihat sebaliknya - dari fitur astronomi hingga struktur biologis. Dalam bidang ilmu penglihatan saya sendiri, pencitraan polarisasi melokalisasi kelas bahan kimia, seperti molekul protein yang bocor dari pembuluh darah di mata yang sakit. Polarisasi juga dikombinasikan dengan teknik pencitraan resolusi tinggi untuk mendeteksi kerusakan sel di bawah permukaan retina reflektif.
Cara baru untuk mengeluarkan data
Sebelum zaman pengambilan data digital berkecepatan tinggi dan layar beresolusi tinggi yang terjangkau, atau penggunaan rekaman video, fotografi Polaroid adalah metode pilihan untuk mendapatkan hasil di banyak laboratorium ilmiah. Eksperimen atau tes medis membutuhkan output grafis atau gambar untuk interpretasi, seringkali dari osiloskop analog yang merencanakan perubahan tegangan atau arus dari waktu ke waktu. Osiloskop cukup cepat untuk menangkap fitur-fitur kunci dari data - tetapi merekam output untuk analisis selanjutnya adalah sebuah tantangan sebelum kamera instan Land datang.
Contoh umum dalam ilmu penglihatan adalah rekaman gerakan mata. Sebuah studi penelitian melaporkan pada tahun 1960 memplot cahaya yang dipantulkan dari mata pengamat yang bergerak pada layar osiloskop, yang difoto dengan kamera Polaroid yang terpasang - tidak berbeda dengan kamera Polaroid konsumen yang mungkin ditarik keluarga di sebuah pesta ulang tahun. Selama beberapa dekade, laboratorium penelitian dan fasilitas medis telah menggunakan pengaturan yang terdiri dari kamera Polaroid dan rig pemasangan untuk mengumpulkan sinyal listrik yang ditampilkan pada layar osiloskop. Ukuran format kurang mempesona dibandingkan dengan resolusi digital modern, tetapi mereka revolusioner pada saat itu.
Penemuan Land menyebabkan penggunaan luas cahaya terpolarisasi untuk mengkarakterisasi jaringan dan objek, seperti dalam gambar pseudo-warna retina pasien diabetes yang membuka kedok struktur tidak teratur yang disebabkan oleh edema. (Ann Elsner, CC BY-ND) Pada tahun 1987, dengan berdirinya laboratorium pencitraan retina baru saya, tidak ada metode yang murah untuk memberikan hasil gambar novel kami yang dapat dibagikan. Setelah beberapa tahun berjuang untuk mendapatkan hasil berkualitas tinggi untuk konferensi dan publikasi, Polaroid Corporation datang untuk menyelamatkan kami, dengan sumbangan printer, memungkinkan kontribusi ilmiah kami untuk menjangkau audiens di luar lab kami.
Mata bukan kamera
Kontribusi Land melampaui mematenkan lebih dari 500 inovasi dan menciptakan produk yang dibeli jutaan orang. Pemahamannya tentang interaksi cahaya dan materi mempromosikan cara baru mengkarakterisasi bahan kimia dengan cahaya terpolarisasi. Dan dia memberikan wawasan tentang cara kerja sistem visual manusia yang tampaknya menentang hukum fisika, muncul dengan apa yang disebutnya teori Retinex tentang penglihatan warna untuk menjelaskan bagaimana orang memandang berbagai warna tanpa adanya panjang gelombang yang diharapkan hadir. di dalam ruangan.
Cetak cepat dapat dibagikan dan ditampilkan. (Hillary Hartley, CC BY-SA) Terlepas dari kecemerlangannya, Land's Polaroid Corporation akhirnya mengalami masa-masa sulit dalam beberapa dekade setelah kematiannya pada tahun 1991. Sangat berinvestasi dalam penjualan filmnya, Polaroid tidak siap karena semua tingkatan pasar pencitraan menjadi digital, dengan semua orang, mulai dari fotografer konsumen hingga kalangan atas. mengakhiri pencitraan medis dan optik yang meninggalkan film dan pemrosesan.
Tapi daripada tenggelam dengan pasar film, Polaroid menciptakan kembali dirinya dengan produk-produk baru yang dapat membantu menghasilkan dunia baru gambar digital. Dan dalam kasus sejarah yang berulang, Polaroid dan produsen kamera instan lainnya menikmati popularitas baru dengan generasi muda yang tidak memiliki eksposur ke versi aslinya. Sama seperti Jennifer Land kecil, banyak orang saat ini masih menginginkan versi nyata dari gambar mereka, saat ini.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Ann Elsner, Profesor Optometri, Universitas Indiana
