Willard Boyle: Der Mann, der den Film beendete

Ein Junge, der bis zu seinem vierzehnten Lebensjahr von seiner Mutter im ländlichen Quebec zu Hause unterrichtet wurde, wuchs auf, um die Landeplätze für Apollo auszuwählen, beim Bau des ersten kontinuierlich arbeitenden Rubinlasers zu helfen und dann 1969 das Gerät mitzuerfinden, das Licht in zählbare Pakete elektrischer Ladung umwandelt. Das ladungsgekoppelte Bauteil (CCD) ermöglichte es der NASA, scharfe Bilder aus dem Weltraum nach Hause zu senden, und brachte einen Sensor in jede Digitalkamera auf der Erde. Das Nobelkomitee brauchte vierzig Jahre, um anzurufen.

Zu Hause unterrichtet in Quebec

Willard Sterling Boyle wurde am 19. August 1924 in Amherst, Nova Scotia, geboren und zog im Alter von etwa zwei Jahren nach Quebec. Seine Mutter unterrichtete ihn zu Hause, bis er vierzehn war, als er das Lower Canada College in Montreal besuchte und zum ersten Mal formellen Unterricht erhielt.

Er ging weiter an die McGill University, aber der Zweite Weltkrieg unterbrach ihn 1943. Boyle trat der Royal Canadian Navy bei und wurde an den Royal Canadian Naval Air Service ausgeliehen. 1946 heiratete er Betty, eine Landschaftsmalerin; sie hatten vier Kinder und schließlich zehn Enkel und sechs Urenkel.

Er kehrte nach McGill zurück und hörte nicht auf: BSc 1947, MSc 1948 und ein PhD 1950 mit einer Arbeit über Massenspektrometrie – drei Abschlüsse in vier Jahren.

In die Industrie

Boyle verbrachte ein Jahr am Radiation Lab in Kanada und dann zwei Jahre damit, Physik am Royal Military College of Canada zu unterrichten. 1953 trat er den Bell Telephone Laboratories bei, der industriellen Forschungsorganisation, die in jener Ära mehr bedeutende Physik produzierte als die meisten Universitäten.

Laser und der Mond

Die 1960er Jahre machten ihn gleich zweimal. 1962 baute Boyle zusammen mit Don Nelson den ersten kontinuierlich arbeitenden Rubinlaser – Laser feuerten bis zu diesem Zeitpunkt in Impulsen, und der kontinuierliche Betrieb war es, der den Laser von einer Demonstration zu einem Instrument machte. Im selben Jahr erschien sein Name auf dem ersten Patent für einen Halbleiter-Injektionslaser, dem Vorfahren der Diodenlaser in jedem optischen Laufwerk und jeder Glasfaserverbindung seitdem.

Dann wechselte er komplett die Karriere. Boyle wurde Direktor für Weltraumwissenschaft und explorative Studien bei Bellcomm, der Bell-Tochtergesellschaft, die das Apollo-Programm unterstützte, wo die Arbeit seiner Gruppe die Auswahl von Mondlandeplätzen umfasste. Für ein paar Jahre entschied der Mann, der später die digitale Bildgebung erfinden würde, wo Menschen zum ersten Mal einen Fuß auf eine andere Welt setzen würden.

1964 kehrte er zu den Bell Labs zurück, um an integrierten Schaltkreisen zu arbeiten.

Das CCD

1969 erfanden Boyle und George E. Smith das ladungsgekoppelte Bauteil (CCD).

Das Prinzip ist täuschend einfach. Licht, das auf einen Halbleiter trifft, setzt Elektronen frei; das CCD fängt diese Elektronen in einer Anordnung von Potenzialtöpfen ein, einen pro Bildelement, und verschiebt dann die angesammelte Ladung Paket für Paket entlang des Chips, um gelesen und gezählt zu werden. Das Ergebnis ist ein Bild, das als Zahlen ausgedrückt wird – kein Film, keine Chemie, keine Dunkelkammer und eine Empfindlichkeit, die weit über das hinausgeht, was Emulsion erreichen konnte.

Die Konsequenzen waren nicht schrittweise. Die NASA konnte klare Bilder aus dem Weltraum zur Erde übertragen. Astronomen konnten Objekte entdecken, die für fotografische Platten zu schwach waren, und Helligkeit quantitativ statt mit dem Auge messen. Dann stieg die Technologie von den Observatorien zu den Verbrauchern ab, und das CCD wurde zum Sensor in praktisch jeder Digitalkamera, jedem Camcorder und jedem Scanner – der physikalische Grund, warum die Fotografie aufhörte, eine Industrie zu sein, die auf Silberhalogenid basierte.

Die Erfindung blieb nicht unbestritten. Eugene Gordon und Mike Tompsett, beide pensionierte Kollegen der Bell Labs, argumentierten öffentlich, dass die fotografische Anwendung des CCD nicht Boyles Erfindung sei.

Anerkennung

Boyle war von 1975 bis 1979 Executive Director of Research bei den Bell Labs. Die Auszeichnungen häuften sich langsam und dann alle auf einmal: die Stuart Ballantine Medal 1973, der IEEE Morris N. Liebmann Memorial Award 1974, der C&C Prize 1999, die Edwin H. Land Medal 2001 und der Charles Stark Draper Prize – die höchste Auszeichnung der Ingenieurwissenschaften – im Jahr 2006.

2009 teilte er sich den Nobelpreis für Physik mit George E. Smith und Charles K. Kao, deren Glasfaserarbeit die Kommunikation so verändert hatte, wie das CCD die Bildgebung verändert hatte. Boyle war fünfundachtzig. Sein eigenes Land ernannte ihn 2010 zum Officer of the Order of Canada.

Nova Scotia

Im Ruhestand kehrten Boyle und Betty nach Nova Scotia zurück und halfen beim Start einer Kunstgalerie in Wallace – ein passender letzter Akt für einen Mann, dessen Lebenswerk das Erschaffen von Bildern war. Er starb am 7. Mai 2011 im Alter von sechsundachtzig Jahren in einem Krankenhaus in Truro, Nova Scotia, an den Folgen einer Nierenerkrankung.

Warum Boyle wichtig ist

Die meisten Erfindungen verbessern etwas. Das CCD schaffte etwas ab. Die Fotografie war weit über ein Jahrhundert lang ein chemischer Prozess; Boyle und Smith machten daraus einen elektronischen, und gaben damit der Astronomie, der Medizin, der Weltraumforschung und schließlich jedem Menschen mit einem Telefon die Fähigkeit, Licht als Daten zu erfassen.

Es lohnt sich zu beachten, wie die Karriere geformt wurde. Boyle arbeitete in einem Unternehmenslabor, an Lasern, an Raumfahrzeugen, an integrierten Schaltkreisen und erst dann an der Bildgebung – das CCD stammte von einem Physiker, der oft genug versetzt worden war, um Verbindungen zu sehen, die niemand, der auf Kameras spezialisiert war, gesehen hätte. Jedes heute aufgenommene Foto ist ein Nachkomme der Arbeit jenes Nachmittags.