一小时“头脑风暴”催生数字式相机

贝尔实验室研究人员博伊尔和史密斯于上世纪60年代末,发明了当今数字相机的基础元件———电荷耦合器件(CCD),使数字相机逐渐取代传统的感光胶卷相机,从此,照相业发生天翻地覆的变化。第一台电荷耦合器件只有6个像素,而当今普通数字相机拥有400万到600万像素。好的数字相机可以达到800万以上像素,柯达公司用于专业电影摄影的相机像素数高达3900万。

近日,美国家工程院将向博伊尔和史密斯颁发CharlesStarkDraper奖,以奖励他们做出的突破性发明。这一最著名的工程奖的奖金为50万美元。

执着带来创新

博伊尔和史密斯发明电荷耦合器件(CCD)也不是一帆风顺,并且不时遭到怀疑者的冷嘲热讽。上世纪60年代末,贝尔实验室正研发多种存储数据的新方法,其中最热门的是“磁泡”技术。博伊尔的上司、时任贝尔实验室电子技术部副总裁的莫顿,就热衷于“磁泡”技术的研发。他每2到3天就会给博伊尔打个电话,催问他的研究工作进展情况。据博伊尔回忆:一天早上8点半,莫顿又打来电话,甚至都不向博伊尔道一声早安,直接就问:“你在干什么?”这个电话让博伊尔感到凉飕飕的。当时博伊尔和史密斯痴迷于半导体研究,“磁泡”技术占据电子技术部的大部分研发经费。如果博伊尔再不赶快发明出新的东西,他们的经费就要枯竭了。靠着这股执着劲,1969年的一天下午,博伊尔将史密斯叫到一个房间共同讨论,在一块普通的黑板上画来画去,经过一个小时暴风雨般的智慧碰撞,最终他们画出后来称为电荷耦合器件的新器件草图。他们的理念是:当光子击中电荷耦合器件中的硅片时,它们释放出电子,产生同射入的光密度成比例的电荷,利用小电容器收集和存储这些电荷。实际上电荷耦合器件由很多这些小电容器组成。

尽管当时很多人都不认为电荷耦合器件拥有捕获和存储图像的能力,博伊尔很快认识到,这种新器件将是“磁泡”技术的强有力的竞争者,拥有成像的潜力。为了慎重对待这一发明,他们将它保密了几周。后来他们在简单的金属氧化物阵列上,制造出第一个电荷耦合器件,并且其性能还不错。这才导致整个贝尔实验室的人,集体对这种器件进行大规模的研发。在制成头两台成像器件后,史密斯就意识到化学胶卷相机即将灭亡。

发明电荷耦合器件未获一分钱

1990年,装有电荷耦合器件的哈勃太空望远镜开创了太空光学天文学新纪元。装有电荷耦合器件的两台“火星”车,仍在探索火星的奥秘。美宇航局戈达德太空中心天体物理学家耿德热说:“没有电荷耦合器件,就不会有太空天文学。”但博伊尔和史密斯并未为此获得太多的荣誉和财富。贝尔实验室拥有电荷耦合器件的专利权。史密斯说:“我们从这项专利未获得一分钱。”博伊尔和史密斯将获得的Draper奖,是社会给予他们的最大荣誉。此外,直到1979年,才有15家天文台向博伊尔和史密斯发出祝贺其发明30周年的贺信。博伊尔说:“当我看到‘火星’车在火星上行走时,我感到特别的激动,也就仅此而已。”

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科技日报
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