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兰德创新思维:立即查看照片的技术原理解析

时间:2023-08-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:据说兰德发明的起因是替3岁女儿拍照后,女儿问为什么不可以马上看到这些照片。这个技术的关键在于底片有两层,在照相机里经由曝光的过程,将影像存留在一层上面,再经由照相机里的机械压力和化学过程,把这个影像转移到另一层上面,此即最后出来的照片。

兰德创新思维:立即查看照片的技术原理解析

早在1825年,科学家就已经发明了照相技术,涂有化学物质的底板在曝光之后,因为光线引起的化学作用,底板上部分化学物质会硬化,此时把没有硬化的化学物质冲洗掉,留在底板上的就是影像,再用墨将这个影像印下来,就成为一张照片了。这项技术多年来持续地改进,但是冲洗和印制的过程都得在暗房中进行,因此从拍照到把相片印制出来,往往需要几小时到几天的时间。

直到1948年,美国科学家兰德(Edwin Land)发明了拍立得。据说兰德发明的起因是替3岁女儿拍照后,女儿问为什么不可以马上看到这些照片。兰德的公司和照相机的名字都叫作“Polaroid”,很多人就翻译成“拍立得”。这个技术的关键在于底片有两层,在照相机里经由曝光的过程,将影像存留在一层上面,再经由照相机里的机械压力和化学过程,把这个影像转移到另一层上面,此即最后出来的照片。这确实是一项突破性的技术,但是也有缺点,比如底片价格比较高,照片品质比较粗糙,而且没有简单复印照片的方法。

拍立得的技术打入了传统照相技术的市场,但仍各有各的地盘,而真正颠覆市场的,是在20世纪70年代开始用半导体元件把光的信号转换成电荷(也就是电)信号的技术。这和过去将光的信号经由化学过程,转变为黑白或者彩色信号的技术完全不同,这种技术的基础是1969年美国贝尔实验室(AT&T Bell Laboratories)的两位科学家博伊尔(Willard Boyle)和史密斯(George Smith)所发明的电荷耦合元件(Charge Coupled Device,简称CCD),博伊尔和史密斯也因此获得2009年诺贝尔物理学奖。快捷半导体公司(Fairchild Semiconductor)在1973年已经制作出100×100像素的CCD感光元件,也就是说,这个晶片可以把投射在它表面的影像光转换为100行×100列数位化的电信号。(www.xing528.com)

今天,我们的数码相机或者手机里的感光元件有高达几百万到上千万个像素,这个技术的颠覆性是很明显的。过去一张底片照一张相片的观念已经完全不存在了,把感光元件上电荷的信号下载后,晶片又可以用来拍摄另一张照片。数字化的影像可以经由电脑做各式各样的处理,而且几百万像素的影像清晰度非常高。今天,除了以CCD为技术基础的感光元件外,也有以互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,简称CMOS)技术为基础的感光元件。

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