וילארד בויל: האיש ששם קץ לסרט הצילום
ילד שקיבל חינוך ביתי מאמו באזור כפרי בקוויבק עד גיל ארבע-עשרה, גדל לבחור את אתרי הנחיתה של אפולו, לסייע בבניית לייזר האודם הראשון שפעל ברציפות, ולאחר מכן, בשנת 1969, להמציא במשותף את ההתקן הממיר אור לחבילות מטען חשמלי הניתנות למדידה. התקן ה-CCD (מצמד מטען) אפשר לנאס"א לשלוח תמונות חדות מהחלל והציב חיישן בתוך כל מצלמה דיגיטלית על פני כדור הארץ. לוועדת פרס נובל לקח ארבעים שנה להתקשר.
חינוך ביתי בקוויבק
וילארד סטרלינג בויל (Willard Sterling Boyle) נולד ב-19 באוגוסט 1924 באמהרסט, נובה סקוטיה, ועבר לקוויבק בגיל שנתיים לערך. אמו לימדה אותו בבית עד גיל ארבע-עשרה, אז החל ללמוד במכללת לואר קנדה (Lower Canada College) במונטריאול ונחשף לראשונה למערכת חינוך פורמלית.
הוא המשיך לאוניברסיטת מקגיל, אך מלחמת העולם השנייה קטעה את לימודיו ב-1943. בויל הצטרף לצי המלכותי הקנדי והושאל לשירות האוויר של הצי המלכותי הקנדי. בשנת 1946 נשא לאישה את בטי, אמנית נוף; לזוג נולדו ארבעה ילדים, ולימים עשרה נכדים ושישה נינים.
הוא חזר למקגיל ולא עצר: תואר ראשון ב-1947, תואר שני ב-1948, ודוקטורט ב-1950 עם תזה על ספקטרומטריית מסה – שלושה תארים בארבע שנים.
אל התעשייה
בויל בילה שנה במעבדת הקרינה של קנדה, ולאחר מכן שנתיים בהוראת פיזיקה במכללה הצבאית המלכותית של קנדה. בשנת 1953 הצטרף למעבדות בל (Bell Telephone Laboratories), ארגון המחקר התעשייתי שבאותה תקופה הפיק פיזיקה משמעותית יותר מרוב האוניברסיטאות.
לייזרים והירח
שנות ה-60 עיצבו את דמותו פעמיים. בשנת 1962, יחד עם דון נלסון, בנה בויל את לייזר האודם הראשון שפעל ברציפות – עד אז לייזרים פעלו בפעימות, ופעולה רציפה היא שהפכה את הלייזר מהדגמה למכשיר. באותה שנה נרשם שמו על הפטנט הראשון ללייזר הזרקה מוליך למחצה, האב הקדמון של לייזרי הדיודה הנמצאים בכל כונן אופטי וקישור סיב אופטי מאז.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →לאחר מכן הוא שינה את מסלול הקריירה שלו לחלוטין. בויל הפך למנהל מדעי החלל ומחקרים חלוציים ב-Bellcomm, חברת בת של בל שתמכה בתוכנית אפולו, שם עבודת קבוצתו כללה בחירת אתרי נחיתה על הירח. במשך כמה שנים, האיש שלימים ימציא את הדימות הדיגיטלי החליט היכן ידרכו בני אדם לראשונה על עולם אחר.
בשנת 1964 חזר למעבדות בל כדי לעבוד על מעגלים משולבים.
ה-CCD
בשנת 1969 המציאו בויל וג'ורג' א. סמית' (George E. Smith) את התקן ה-CCD.
העיקרון פשוט באופן מטעה. אור הפוגע במוליך למחצה משחרר אלקטרונים; ה-CCD לוכד את האלקטרונים הללו במערך של בארות פוטנציאליות, אחת לכל פיקסל, ואז מעביר את המטען שנצבר חבילה אחר חבילה לאורך השבב כדי להיקרא ולהיספר. התוצאה היא תמונה המבוטאת כמספרים – ללא סרט, ללא כימיה, ללא חדר חושך, וברגישות העולה בהרבה על מה שאמולסיה יכלה להשיג.
ההשלכות לא היו מצטברות בלבד. נאס"א יכלה לשדר תמונות ברורות מהחלל לכדור הארץ. אסטרונומים יכלו לזהות עצמים עמומים מדי עבור לוחות צילום ולמדוד בהירות באופן כמותי ולא בעין. לאחר מכן הטכנולוגיה ירדה ממצפי כוכבים לצרכנים, וה-CCD הפך לחיישן בכל מצלמה דיגיטלית, מצלמת וידאו וסורק – הסיבה הפיזית לכך שהצילום הפסיק להיות תעשייה המבוססת על הליד הכסף.
ההמצאה לא עברה ללא עוררין. יוג'ין גורדון ומייק טומפט, שניהם עמיתים בדימוס ממעבדות בל, טענו בפומבי שהיישום הצילומי של ה-CCD לא היה המצאתו של בויל.
הכרה
בויל כיהן כמנהל מחקר בכיר במעבדות בל בין השנים 1975–1979. הכבוד הצטבר לאט ואז בבת אחת: מדליית סטיוארט בלנטיין ב-1973, פרס ה-IEEE על שם מוריס נ. ליבמן ב-1974, פרס C&C ב-1999, מדליית אדווין ה. לנד ב-2001, ופרס צ'ארלס סטארק דרייפר – הגבוה ביותר בהנדסה – ב-2006.
בשנת 2009 הוא חלק את פרס נובל לפיזיקה עם ג'ורג' א. סמית' וצ'ארלס ק. קאו, שעבודתו על סיבים אופטיים שינתה את התקשורת כפי שה-CCD שינה את הדימות. בויל היה בן שמונים וחמש. מדינתו העניקה לו את תואר קצין מסדר קנדה בשנת 2010.
נובה סקוטיה
בפרישתו חזרו בויל ובטי לנובה סקוטיה וסייעו בהקמת גלריה לאמנות בוואלאס – מעשה סיום הולם לאדם שעבודת חייו הייתה יצירת תמונות. הוא נפטר ב-7 במאי 2011, בגיל שמונים ושש, בבית חולים בטרורו, נובה סקוטיה, מסיבוכים של מחלת כליות.
מדוע בויל חשוב
רוב ההמצאות משפרות משהו קיים. ה-CCD ביטל משהו. הצילום היה תהליך כימי במשך למעלה ממאה שנה; בויל וסמית' הפכו אותו לתהליך אלקטרוני, ובכך העניקו לאסטרונומיה, לרפואה, לחקר החלל ולבסוף לכל אדם עם טלפון את היכולת ללכוד אור כנתונים.
ראוי לשים לב כיצד עוצבה הקריירה. בויל עבד במעבדה תאגידית, על לייזרים, על חלליות, על מעגלים משולבים, ורק אז על דימות – ה-CCD הגיע מפיזיקאי שהוזז מספיק פעמים כדי לראות קשרים שאף אחד שהתמחה במצלמות לא היה רואה. כל תצלום שצולם היום הוא צאצא של עבודת אותו אחר הצהריים.