Optiset ideat, wanhat uudet ja huuruissa

Löysimpä taas itteni purkamasta takaraivoani frendille, enkä aivan niin selvässä kunnossa. Samalla kuitenkin parin tuhannestilavuusosan etanolihuuru tuntuisi häirittevän vain sen verran menoa, että muistan yhden vanhimmista valaistusideoistani, ja suorastaan keksin lennossa seuraavan uuswanhankin. Lähtien siitä että ystävälläni on pari pientä koiraa ja silloin tällöin pelottavankin pimeä pihamaa.

Niinpä tuli mieleeni että ehkäpä joku joka ehkä joskus lukee tätäkin blogia voisi olla kiinnostunut siitä miten sedän pää kääntyy mittavammassa iloliemessä. Ei, ei se parasta analyysia tai proosaani ole. Sanoja toistetaan, viime kappaleesta unohtui isot kirjaimet, sivupoluille eksytään joka toisessa lauseessa, ja niin edelleen. Mutta noin pohjimmaisen teknisajatuksen kannalta väittäisin, että ihan täysin ei kuitenkaan ehkä munattu edes tänä iltana:

1) Metamerismi lähtee siitä, että ihmisellä on silmässään vain kolme erillistä päivänäköön toimivaa reseptorisolua. Niin kauan kuin ne ärsyttyvät samassa määrin, ihminen näkee saman valoisuuden, värin, ja ylipäänsä saman asian. Samalla valon aallonpituuksia on kuitenkin rajaton määrä jopa näkyvillä taajuuksilla. Silloin on myös rajaton määrä erilaisia sekoituksia noita allonpituuksia, jotka aiheuttavat saman väri-/valoaistimuksen. Värin suhteen noita erillisiä juttuja kutsutaan keskenään metameeriksiksi; ne ovat eri ärsykkeitä jotka sinänsä näyttävät samalta.

Samalla sitten kaikenlaiset heijastavat, suodattavat yms. yleisemmin valoon puuttuvat jutut ympäristössä vaikuttavat se koko spektriin samaan aikaan, eivätkä vain meidän keskiarvoistettuun, kolmikanavaiseen aistimukseemme. Tuloksena metameerit jotka näyttävät täysin samalta kun katsot suoraan valonlähteeseen voivat näyttää hyvinkin erilaisilta heti kun tiellä silmään on yksikin sirottava pinta. Juuri tämän takia esimerkiksi CSI:ssä käytetään täysin yksitaajuista/monokromaattista laservaloa (tosielämässä kapeakaistaiseksi suodatettua xenonlamppua, mutta silti) kun etsitään kämpästä etsitään tahroja, ja värikontrastia autetaan myös samanaikaisilla värillisillä laseilla.

Okei, siemennesteen etsinnässä käytetään hyväksi hiukka toista periaatetta, so. tarkkarajaista fluoresenssia pikkuveikkojen kohtuuttoman mitokondriomäärän sisältämästä P450-sytokromientsyymiperheen hengitysentsyymistä. Mutta sitä fluoresenssia ei tarvita useimpiin asioihin, koska orgaanisten yhdisteiden molekulaarinen absorptiospektri tuppaa ulottumaan usein näkyville aallonpituuksille ja ihmisen näkö on sikaherkkä niissä rajallisissa kanavissaan, eritoten tarkoituksellisesti muotoiltua valaisun spektriä ja värisuodatinta lisäten, jolloin fluoresoimatonkin kama helposti osuu silmään.

Joka tapauksessa, noita metameereja on loputtomasti. Jos panet enemmän kuin kolme erilaista emitteriä samaan lamppuun, on huomattavasti vaikeampi löytää jo neljä sellaista joista ei saa aikaan isoa määrää erilaisia metameerejä kuin sellaista jotka ovat ekvivalentteja mikä vain kolmen annetun valonlähteen kanssa. Oma ideani sitten on, että pannaampa suorastaan 10-20 kirkasvalo-LED:iä samaan kupuun, jotta voidaan tuottaa vieläkin isompi joukko niitä metameerejä. Nuo LED:it nimittäin ovat tavattoman kapeakaistaisia (eivät ihan laser-tasoa, mutta silti lähempänä yhtä taajuutta kuin edes parasta jatkuvasta jakaumasta suodatettua lähdettä), niitä alkaa olla oikeastaan aika kaikenvärisinä nyt jo, ja ne ovat kamalan kilttejä ohjattavia diginörtille (long story short: niitä kandee ohjata PWM-tyyliin, korkealla ohjaustaajuudella, koska se johtaa helppoon himmennykseen yli koko laidan, ja on virtatehokasta samalla).

Tommonen valonlähde sitten antaa sen yyberoudon mahdollisuuden, että sun lamput on paitsi täysin ohjattavissa värissään ja kirkkaudessaan, ne voi myös näyttää täysin vakailta kun katot niihin suoraan, vaikka niiden tuottama valo pistää kaikki heijastuneet pinnat elämään tosi omituisesti samaan aikaan. Toi tapahtuu niin, että kierretään hitaasti lampusta lähtevää spektriä niin, että se on jatkuvasti metameerinen valitun keskipisteen suhteen, mutta sen kokonaispektri vaihtelee voimakkaasti ja niin hitaasti että silmä näkee sen koko ajan. En ole koskaan nähnyt tuota livenä, mutta mun takaraivo sanoo jo 100% varmuudella että riittävän monella ledillä toi sais kiillotetun puun syytkin elämään kuin wanha-amigaisessa paletinpyörityksessä, samalla kun huoneiston valaistus muuten pysyy vakiona.

Jos siis oikeintoteutettu, how cool would that be? :)

2) Se mun ideaalinen ulkolyhty sitten... Siitä mulla ei ole niin täydellistä kuvaa kun se just vasta tuli mieleen, mutta kaksi pääperiaatetta kyllä: 1) pystyakselin suhteen kiertosymmetrinen linssi joka heittää valon *hyvin* epähomogeenisesti pystytasossa niin että suurin osa menee hallitusti pidemmälle ja pienempi lähemmäs, niin että annetulla valaisimen korkeudella maasta maahan osuva luminous flux on likimain etäisyysriippumaton, ja sitten samalla 2) ajatus jonka lainasin juuri computational photographysta, eli multifocus, so to speak. Tehdään sekundaarisäteilijällä kuten harvalla/paksulla/suttusella lasikuituväliverholla, tai isommalla valonlähteellä, tai vaikkapa lampun lasikuoren taittoindeksivaihteluilla tahi sen sisäpinnan stokastisluontoisella, tiuhalla Fresnell-linssityksellä se, että heittosuuntaan se valonlähde on maksimaalisesti epäfokusoitu.

Nuo ehdot ovat toteutettavissa samaan aikaan, usko tai älä, ja niistä seuraa kaksi yhtä lailla hyödyllistä tekijää samaan aikaan. Ensinkin, sen lyhdyn valo ei näytä siltä että se vaimenee tasaisesti poispäin siitä, vaan siltä että se vain valaisee tietyn alueen sun ympäriltä joka suuntaan, tasaisesti. Ja toisekseen, jos katot suoraan siihen lamppuun jopa siitä valaistusta suunnasta lähtien, se ei häikäise läheskään niin pahasti kuin se voisi, koska kaikki saapuva valo tulee maksimaalisen suurelta alalta lampun sisästä, eikä vain yhdestä fokusoidusta pisteestä. Jolloin toi lyhty voidaan tosiaan valaista erittäinkin kirkkaalla xenon-lampulla, niin että se kantaa vaikka kymmeniä metrejä kerrallaan joka suuntaan, ilman että esim. koira siihen vilkaistessaan automaattisesti sokeutuu. :)

(Kyllä, mä saan matemaattisia ideoita sovittaessani koirujen näkökulman yhteen laskennallisen optiikan kanssa. Tää on sitä mistä oon puhunut "intuition" nimellä. ;)

(tietty ideaalisimmillaan toi vaatis että se lampun kupu ois täysimittaisesti holografisesti kaiverrettu. ei taida tapahtua ihan heti lyhdyissä. silti, tuota ideaalia voidaan arvioida. ehkä onkin jo mitä olen parhaita wanhan ajan kaasulamppuja nähnyt. mutta eipä niihinkään liittyvät optiset patentit koskaan tietääkseni maininneet näitä suunnitteluperiaatteita; etenkään ensimmäistä, jossa se ääreiskenttä juuri sokeuttaisi pikkuset maanelävät jollei sitä lähtökirkkautta hallittaisi tietoisesti jakamalla se suuremmalle alalle... ;)