Az ember régóta igyekszik megőrizni azt, amit lát, de erre csak a 19. században, a fényképezés megszületésével nyílt valódi lehetőség. A technika azóta két, egymással párhuzamos úton fejlődött: egyre jobb objektívek rögzítették a képet, miközben a fényérzékeny hordozó a fotólemeztől és a filmtől eljutott a félvezető képérzékelőkig. E kettős fejlődés tette a fényképezést a mindennapok részévé.

## Egy birodalom színekben

A 20. század elején egy különös vasúti kocsi járta az Orosz Birodalmat. Ablakait elsötétítették, falait uralkodói monogramok díszítették, útvonala pedig kívülről teljesen rendszertelennek tűnhetett: megfordult a napóleoni háborúk csataterein, az Urálban, a Káma vidékén, Moszkvában, Grúziában, Azerbajdzsánban és a Kaszpi-tenger partján is. Hol menetrend szerinti vonathoz kapcsolták, hol külön mozdony vontatta. Tulajdonosa szükség esetén felmutathatta azt a II. Miklós által aláírt levelet, amely minden illetékest együttműködésre utasított.

A kocsi gazdája nem katona vagy kormányzó, hanem Szergej Mihajlovics Prokugyin-Gorszkij fényképész volt. Az elsötétített vagonban laboratórium működött, az utazások célja pedig az volt, hogy színes felvételeken örökítse meg kora Oroszországának életét.

A vegyész végzettségű Prokugyin-Gorszkij Münchenben, Adolf Miethe ismert fényképésznél tanulmányozta a színes eljárásokat. Miethe módszerét jelentősen továbbfejlesztette, mindenekelőtt egy új fotóemulzióval. A korábbi anyagok főként a kék és ibolya fényre reagáltak, ezért a vörös és zöld tárgyak feketének látszottak a képeken. Az ő emulziója ezzel szemben a teljes spektrumra megközelítőleg egyenletesen volt érzékeny.

Felvételeihez három részre osztott, hosszú fotólemezt használt. Az objektív elé egymás után kék, zöld, majd vörös szűrő került, a lemezt pedig minden expozíció után egy állással lejjebb mozdították. Előhívás után három monokróm kép jelent meg rajta. Ezeket három objektívvel és három szűrővel felszerelt projektor vetítette egymásra, így a vásznon színes kép állt össze.

A sikeres kísérletek után Prokugyin-Gorszkij azt tervezte, hogy a teljes birodalmat megörökíti a jelen és az utókor számára. II. Miklós, aki maga is amatőr fényképész volt, támogatta az elképzelést. A fotós külön vasúti kocsit, autót, a volgai utazásokhoz gőzhajót, a Csuszovaja folyóra pedig motorcsónakot kapott.

Az ötéves vállalkozás során nemcsak az európai területeket – Közép-Oroszországot, a Volga vidékét és az Urált –, hanem Közép-Ázsiát és az egész Kaukázust is bejárta. Az uralkodónak benyújtott tervében azt is javasolta, hogy minden gimnáziumot és reáliskolát szereljenek fel az általa kidolgozott vetítőrendszerrel, és vezessenek be olyan honismereti órákat, amelyek a birodalom szépségét és sokszínűségét mutatják be.

A forradalom idején Franciaországba távozott, és magával vitte teljes fotóarchívumát. Néhány hónappal a második világháború vége előtt halt meg. Családja a háború után az Egyesült Államok Kongresszusi Könyvtárának adta át a gyűjteményt, amely ma is ott található.

## Az első fényképezők és objektívek

Louis Daguerre 1839-ben kapott szabadalmat fényképészeti eljárására. A következő másfél évszázadban a fényképezés a fátyolos, életlen fekete-fehér képektől az élénk, kontrasztos színes felvételekig jutott. Ehhez egyszerre kellett fejleszteni az optikát és a kép rögzítésének kémiai folyamatát.

Jó fényképészeti objektívet készíteni még egy mikroszkópobjektívnél is nehezebb lehet. Mikroszkópban általában a látómező közepét vizsgálják, ahol könnyebb korrigálni az optikai hibákat; egy oldalt fekvő részletet pedig a tárgylemez elmozdításával középre lehet hozni. A fényképezésben ezzel szemben a teljes képfelületet hasonló minőségben kell leképezni. A negatívnál jóval nagyobb nagyításon ráadásul minden hiba feltűnővé válik. Az objektívnek nagy mélységélességet is kell biztosítania, hogy a közeli és távoli tárgyak egyaránt élesen jelenjenek meg, miközben a leképezett tér mélysége akár több tíz méter is lehet.

A kezdeti idők másik súlyos gondja a hosszú expozíció volt. Jól megvilágított beltérben is körülbelül tíz percig tarthatott egy felvétel, tájképnél pedig a negyedórát is meghaladhatta. Ebben az emulzió csekély érzékenysége mellett a gyenge optika is szerepet játszott. Több fényt kellett a lemezre juttatni, vagyis növelni kellett az objektív fényerejét.

A rekeszérték a gyújtótávolság és a nyílás átmérőjének aránya. Ha ez az érték 5, akkor a gyújtótávolság ötszöröse a nyílás átmérőjének: 50 milliméteres gyújtótávolságnál ez 10 millimétert jelent. Mivel az átengedett fény mennyisége a felülettől függ, az összehasonlításnál az átmérőből adódó arány négyzetével kell számolni. Minél kisebb az F-szám, annál nagyobb az objektív fényereje.

Daguerre első felvételeihez egyetlen, kétféle üvegből összeragasztott lencsetagot használt, amellyel a színi hibát igyekeztek csökkenteni. Már 1840-ben pályázatot hirdettek egy nagy fényerejű új objektív megalkotására. A résztvevők között volt Petzval József, a Bécsi Egyetem professzora is, aki portréobjektívet tervezett.

Mivel még egy egyszerű, kétlencsés rendszer kiszámítása is rengeteg munkát kívánt, Petzval segítséget kért Lajos főhercegtől, az osztrák tüzérség parancsnokától. Tíz számolót – négy káplárt és hat altisztet – rendeltek mellé, akik korábban tarackok lőadatait számították. A munka fél évig tartott.

Petzval korábban nem foglalkozott optikával. Magyarországi szülővárosában a család eredetileg cipésznek szánta, de egy szünidő alatt elolvasott matematikakönyv megváltoztatta az életét. Mérnöki oklevelét a budai Institutum Geometricumban szerezte, amikor Buda és Pest még külön város volt, később pedig a Bécsi Egyetem matematika-professzora lett.

Objektívje négy lencséből állt. Az első két tag össze volt ragasztva, a hátsó kettőt légrés választotta el, a két lencsecsoport között pedig rekesz fogta fel a nagy szögben érkező sugarakat. Az új objektív F/3,4-es volt, míg francia vetélytársa, Charles Chevalier konstrukciója F/15-ös. A Petzval-objektív így mintegy tizenhétszer több fényt juttatott a lemezre. Igazán éles képet csak középen adott, portréknál azonban ez előnynek bizonyult: a szélek lágy elmosódása kellemes háttérhatást keltett.

A zsűri mégis Chevalier objektívjét választotta győztesnek. Petzval ezután Voigtländer mechanikussal közösen készített fényképezőgépet saját objektívjéhez. A fémházas, állványra szerelt kamera kör alakú képeket készített, megbízható és praktikus volt, ezért magas, 120 osztrák forintos ára ellenére is jól fogyott – ennyibe került akkoriban egy nyereggel felszerelt hátasló.

Az együttműködés pénzügyi és szabadalmi viták miatt hamar megszakadt. A konfliktus évekig tartott; Petzval házába betörtek, az ott őrzött optikai iratokat és munkákat megsemmisítették. Voigtländer végül Braunschweigbe vitte a gyártást, ahol nem vonatkozott rá az osztrák szabadalmi jog. Petzval magas kort ért meg, de utolsó éveit szegénységben töltötte, és többé nem foglalkozott optikával. A Voigtländer viszont jelentős optikai gyártóvá vált, átvészelt két világháborút, majd 1999-ben japán tulajdonba került; a márkanév alatt ma is készülnek fényképezőgépek.

A következő száz évben számos sikeres objektívkonstrukció született, többnyire két-három ragasztott lencsetag kombinációjából. A 19. század végén megjelent a háromtagú Cooke-objektív, amely Triplet néven vált ismertté. Néhány évvel később Ernst Abbe tanítványa, Paul Rudolph a Cooke-triplet és saját korábbi megoldásai alapján megtervezte a Tessart. Mindkét konstrukció olyan sikeres lett, hogy lényegében napjainkig fennmaradt. A Szovjetunióban a Tripletet a Szmena gépekben használták, a Tessart pedig Indusztar néven gyártották a FED és Zorkij fényképezőkhöz. Ugyanebben az időszakban jelentek meg az állítható rekeszek és a záridőt szabályozó szerkezetek. A 20. század elejére az optika már mai mércével is elfogadható szintre jutott.

## A kép kémiája: ezüsttől a színes filmig

A képrögzítés kémiai oldala nehezebben fejlődött. Nicéphore Niépce és Daguerre első eljárása közvetlen pozitív képet készített fényérzékeny ezüst-jodid felhasználásával. Az exponált lemezt 70 Celsius-fokra hevített higany gőzével hívták elő – a 19. században ennek pusztító hatását még nem ismerték teljesen. A több fényt kapott részek világos réteget alkottak, a kevésbé megvilágított területek sötétek maradtak. Így rögtön elkészült a végleges kép, de csak egyetlen példányban. Minden másolathoz új felvétel kellett, az emulziót pedig közvetlenül fényképezés előtt, sötét sátorban vitték fel a lemezre.

A La Manche túlpartján William Henry Fox Talbot és John Herschel dolgozott saját eljárásán. Ők is ezüstsókat használtak, de praktikusabb előhívót és fixírt találtak. Talbot módszerében a sok fényt kapó rész sötétté vált: negatív keletkezett, amelyről újabb megvilágítással helyes tónusú pozitív másolatot lehetett készíteni. A „negatív”, „pozitív” és „fotográfia” kifejezést Herschel alkotta meg. Az eljárás kétlépcsős volt, de egyetlen negatívról korlátlan számú másolat készülhetett.

A felvétel sikerét továbbra sem lehetett azonnal ellenőrizni: az eredményhez órákig kellett dolgozni a sötétkamrában. Több filmtekerccsel sok képet lehetett volna gyorsan egymás után készíteni, ám ekkor még lemezeket használtak, ezért minden felvétel után újra kellett tölteni a gépet.

Ekkor lépett színre az új amerikai vállalat, a Kodak. Először kazettába tekert negatív fotópapírt hozott forgalomba, amelyet a saját gépeiben nem kellett minden kép után cserélni. Ezt követte 1886-ban az átlátszó hordozójú Eastman American Film, amelyet a cégalapító George Eastmanről neveztek el. Egy tekercs száz felvételre volt elegendő, az előkészítés pedig kevesebb mint egy percet vett igénybe. Innen eredt a Kodak jelmondata: „Ön megnyomja a gombot, a többit mi intézzük.”

Az átlátszó negatív film alapelve több mint száz évig alig változott. A Kodak filmje 70 milliméter széles volt, ami túl nagynak bizonyult a hordozható fényképező- és filmfelvevők számára. A korai mozgóképes kamerák ezért feleilyen széles, 35 milliméteres filmet kezdtek használni. A fényképezésben is kísérleteztek ezzel, de a keskenyfilmes gépek csak 1925-ben váltak igazán népszerűvé, amikor a Leica piacra dobta kisfilmes kameráját.

Oskar Leitz, vezető mérnöke, Oskar Barnack és az optikus Max Berek kompakt, könnyen kezelhető, bár nem olcsó gépet alkotott: ára egy átlagos havi fizetésnek felelt meg. Objektívje a Cooke-triplet módosított változata volt, keresővel, állítható rekesszel és mechanikus zárral szerelték fel; a legrövidebb záridő 1/500 másodperc volt. A következő sorozat már távmérőt is kapott, egy kazetta pedig 36 felvételt tárolt.

A Leicával kezdődött a modern fényképezőgépek korszaka. Bár új rendszerek, elsősorban tükörreflexes gépek jelentek meg, a konstrukció és leszármazottai – köztük a szovjet FED és Zorkij – sokáig fennmaradtak. A helyzetet a számítógépes optikatervezés változtatta meg radikálisan: az új Nikon- és Canon-objektívekkel a Leica már nem tudott versenyezni.

A speciális tervezőprogramok tették lehetővé a változtatható gyújtótávolságú zoomobjektívek áttörését. Korábban még egy viszonylag egyszerű objektív számítása is fél évtől több évig tarthatott, a mozgó lencsék minden köztes állásában fellépő leképezési hibák kezelése pedig szinte megoldhatatlan feladat volt. A soktagú rendszereket az is hátráltatta, hogy minden lencsefelületen a fény akár 4 százaléka elveszett. Széles körű alkalmazásukat csak a veszteséget erősen csökkentő többrétegű tükröződésgátló bevonatok tették lehetővé.

A könnyű, kompakt kamerák tömeges művészetté változtatták a fényképezést, és létrejöhetett a korábban elképzelhetetlen riport- és sportfotózás. A következő nagy cél a színes kép volt.

A korai monokróm emulzió főként a kék és zöld fényre reagált. A sárga árnyalatok gyengén jelentek meg, a vörös egyáltalán nem rögzült, a kék tárgyak viszont vakító fehérek lettek. Szűrőkkel kellett bizonyos hullámhosszakat gyengíteni, hogy a kép jobban megfeleljen az emberi látásnak.

A teljes látható spektrumra megközelítőleg egyenletesen érzékeny anyag kifejlesztése évtizedekig tartott. Prokugyin-Gorszkij emulziója az első sikeres próbálkozások közé tartozott, a tömeggyártás pedig az 1920-as és 1930-as években indult meg. Bár bizonyos hullámhosszaknál továbbra is voltak érzékenységi hiányok, a fekete-fehér kép tónusai már megfeleltek a természetes látványról alkotott elképzeléseinknek.

Prokugyin-Gorszkij háromszűrős módszere azonban a harmincas évekre elavult. A riportfotós nem készíthetett ugyanarról a gyors eseményről három azonos felvételt, közben szűrőt cserélve és a filmet mozgatva. A háromobjektíves vetítés sem volt praktikus azoknak, akik albumba tehető nyaralási képeket szerettek volna.

A több szűrővel végzett színbontás viszont a filmiparban talált új szerepet. Erre épült az 1930-as években elterjedt Technicolor. A kamera egyetlen objektívjén beérkező fényt prizma osztotta ketté. A zöld szűrő a „zöld” filmre irányította a képet, míg a bíbor szűrő mögött két, emulziós oldalával egymáshoz szorított filmszalag rögzítette a vörös és a kék összetevőt. Mindhárom film szinkronban mozgott.

A rendszer drága kamerát és rendkívül erős műtermi megvilágítást igényelt, a filmszalagok pontos illesztése pedig nehézkes volt. Bár ezzel forgatták az Elfújta a szélt és az Óz, a csodák csodáját, a technológia csak átmeneti megoldásnak bizonyult.

Az első tömeggyártású színes fotófilmet, a Kodachrome-ot 1935-ben mutatta be a Kodak. Kevesebb mint egy évvel később, a berlini olimpia idejére megjelent a német Agfa színes filmje is. Minőségben nem maradt el a Kodaktól, előhívása pedig jóval egyszerűbb volt; a Kodak filmjeit csak a vállalat saját, drága berendezésekkel felszerelt laboratóriumaiban lehetett feldolgozni. Az Agfa fejlődését azonban megtörte a háború. 1945-ben a német színesfilm-készleteket és a gyártóberendezéseket a Szovjetunióba vitték, a vállalat pedig nyugatnémet Agfára és keletnémet Orwóra szakadt. A Kodachrome különböző változatait és leszármazottait még legalább hat évtizeden át gyártották.

A film szemcsézettsége megoldatlan probléma maradt. Az emulzió képét ezüst-klorid-kristályok milliói alkotják: fény hatására megfeketednek, míg a megvilágítatlanok átlátszók maradnak. Az összetapadó fekete kristályok nagyításkor jól látható szemcséket képeznek. Minél érzékenyebb a film, annál nagyobb kristályok kellenek a kevés fény befogásához, így annál erősebb a szemcsézettség. Nagy méretű kiállítási képeknél ez olykor homokszerű rétegként jelent meg.

A probléma az 1980-as évekre háttérbe szorult, mert megjelentek a fényérzékeny félvezető képérzékelők.

## A digitális fordulat

A digitális fényképezéshez nemcsak új technikára, hanem a fény természetének új felfogására is szükség volt. Három évszázadon át vitatkoztak arról, hogy a fény részecske vagy hullám. Newton részecskék, általa latin szóval korpuszkuláknak nevezett egységek áramának tekintette – bár hangsúlyozta, hogy ez csak feltevés. Ezt látszott igazolni az egyenes vonalú terjedés és a visszaverődés törvénye. Robert Hooke ezzel szemben hullámtermészetűnek tartotta a fényt; kettejük hosszú viszálya is ebből a vitából indult.

A 19. században a hullámelmélet kerekedett felül. Augustin-Jean Fresnel ennek segítségével magyarázta az interferenciát, a diffrakciót és a polarizációt. A megközelítés jól illett az akkor uralkodó éterelmélethez is: ha a teret egy láthatatlan, rugalmas közeg tölti ki, kézenfekvőnek látszott, hogy a fény ebben terjedő hullám.

A helyzet 1887-ben változott meg, amikor Heinrich Hertz felfedezte a fotoeffektust. Egy légtelenített üvegcsőben két elektróda közé feszültséget kapcsoltak, de az árammérő nem mutatott áramot, mert nem voltak szabad elektronok. Amikor azonban megvilágították a katódot, áram indult: a fény elektronokat szakított ki a fémből.

A jelenséget Alekszandr Sztoletov, a Moszkvai Egyetem professzora is vizsgálta. Megállapította, hogy a fotoáram erőssége arányos a beeső fény intenzitásával, színes szűrőkkel pedig azt is észrevette, hogy a kilépő elektronok energiája a fény frekvenciájától függ. A döntő kísérletet azonban nem végezte el: sötétvörös szűrővel az áram megszűnt volna.

Ezt néhány évvel később Philipp Lenard mutatta ki. Egy bizonyos frekvencia alatt nem indult áram, mert az elektronok a katódban maradtak. Lenard fotókatódjánál ez a határ a vörös fény tartományába esett, ezért nevezték el a jelenséget a fotoeffektus vörös határának.

A hullámelmélet nem tudott kielégítő magyarázatot adni, mígnem Albert Einstein 1905-ben Max Planck nem sokkal korábban bevezetett kvantumfogalmával írta le a folyamatot. Eszerint a fény fotonokból álló kvantumáramként is viselkedik, a kibocsátás és az elnyelés pedig adagokban történik: az anyag csak egész számú fotont nyelhet el vagy bocsáthat ki. A foton energiájának egy része kiszabadítja az elektront az anyagból, a fennmaradó rész pedig mozgási energiát ad neki. Mivel a foton energiája a frekvenciától függ, nem minden foton képes elektront kilökni, és a szükséges energia anyagonként eltér.

Ha a fény elektronokat képes kiszabadítani, olyan eszköz is építhető, amely a fényt elektromos jellé alakítja. Minél erősebben világítanak meg egy tárgyat, annál több foton érkezik az érzékelőre, és annál nagyobb lesz a fotoáram. Sok apró érzékelőből – egy légy összetett szeméhez hasonlóan – már képet rögzítő „varázsszem” állítható össze. Ezt végül a félvezető-technika tette lehetővé.

A mai professzionális és amatőr kamerákban többféle érzékelő működik, közülük a legelterjedtebb a CMOS, magyarul komplementer fém-oxid-félvezető technológiájú képérzékelő.

A CMOS-érzékelő pixelekből áll. A pixel méretét az ipari lehetőségek mellett egymásnak ellentmondó követelmények szabják meg. Kisebb pixelekből több fér el, így nő a felbontás, ám a kisebb felületre kevesebb foton jut, a gyengébb jel pedig érzékenyebb a zajra. A gyártók által használt pixelek mérete jellemzően néhány mikrométer, számuk pedig régóta milliós nagyságrendű.

Minden pixel fő eleme a fotodióda, amely a fotoeffektusra épül. Az elnyelt foton a félvezetőben pozitív és negatív töltéshordozókból álló párt hoz létre. A fotodiódára kapcsolt feszültség szétválasztja ezeket, az elektronok pedig egy kondenzátorban gyűlnek a zár nyitvatartása alatt. Minél hosszabb az expozíció, annál több elektron halmozódik fel.

A zár becsukódása után a pixel tranzisztoros erősítője feszültséggé alakítja a töltést. A pixel címzőáramköre megjelöli, melyik cellából érkezett a jel. Ez teszi lehetővé, hogy a processzor csak a kép közepéről vagy akár az érzékelő egyik sarkából olvasson ki adatokat.

A CMOS-rendszerek egyik velük született hátránya, hogy a pixelen belüli jelfeldolgozó elektronika értékes helyet foglal el. A fényérzékelő dióda számára a területnek legjobb esetben is csak körülbelül a fele maradhat. Ezért minden pixel fölé mikrolencsét helyeznek, hogy több fényt irányítsanak rá.

A fotodióda önmagában csak a fényerősséget méri, színt nem érzékel. A színes képhez Bayer-szűrőt tesznek az érzékelő elé, amely vörös, kék és kétszer annyi zöld elemből áll. A zöld azért van túlsúlyban, mert az emberi szem ebben a tartományban a legérzékenyebb, és a finom részleteket is zöld fényben érzékeljük jobban. Mivel minden pixel címe ismert, megállapítható, hogy a jel vörös, zöld vagy kék szűrő mögül érkezett. A színinformáció ára jelentős: a vízszintes és függőleges részletfelbontás csökken, hiszen két monokróm képpont helyén például egy vörös és egy zöld színmintát kapunk.

A képérzékelők megjelenése forradalmasította az információ rögzítését és feldolgozását. A digitalizálás lehetővé tette a számítógépes képelemzést: valós időben ellenőrizhető a gyártott alkatrészek minősége, vagy röntgenfelvételek ezreit lehet összevetni annak vizsgálatára, hogy egy daganat rosszindulatú-e. Az 1970-es években azonban mindez korántsem tűnt magától értetődőnek.

Amikor a Kodak mérnöke, Steven Sasson 1975-ben bemutatta a vezetőségnek a világ első film nélküli fényképezőgépét, többnyire kétkedő kérdéseket kapott. Ki vásárolna ekkora szerkezetet? Hol tárolnák és hogyan néznék meg a képeket – talán televízión? És főként: mi történne a Kodak fő üzletével, a filmgyártással? A vállalat monopolhelyzetben volt az amerikai filmpiacon, és nem számított gyors változásra.

Sasson prototípusa valóban aligha emlékeztetett a jövő piacvezető termékére. Egy Kodak-kamera objektívjéhez 100×100 pixeles érzékelőt rögzített. A videojelet egy digitális voltmérőből átalakított elektronika dolgozta fel, majd kazettás magnóra rögzítette. Egy fekete-fehér kép mentése 23 másodpercig tartott, a készülék pedig négy kilogrammot nyomott. A megtekintéshez a magnót személyi számítógéphez kellett csatlakoztatni.

A folyamatot azonban már nem lehetett megállítani. A Sony 1981-ben mutatta be a Mavica, vagyis Magnetic Video Camera nevű film nélküli gépet, amely floppy lemezen tárolta a képeket. 1984-ben megjelent a Canon első ilyen kamerája, és a Los Angeles-i olimpia alatt egy japán újságíró elsőként továbbította telefonvonalon, pontosabban modemen át az imént elkészített felvételeit. A Kodak és a Nikon 1991-ben közösen kezdte meg a sorozatban gyártott digitális kamerák forgalmazását. Ez végül nem mentette meg a Kodakot a csődtől.

## A sík képtől a térérzékelésig

A hagyományos fényképezés egy háromdimenziós világot sűrít kétdimenziós képbe, ezért sok információ elvész – mindenekelőtt a mélység. Egy fotón többnyire csak a környezetből következtethetünk arra, melyik tárgy van közelebb, és melyik távolabb.

A mélységkamerák akkor jelentek meg, amikor már nehéz volt nélkülük boldogulni. Kezdetben játékkonzolokban használták őket, ma pedig az önvezető autók fontos részei. Míg egy hagyományos kamera pixele a fényerőről és a színről hordoz adatot, a mélységkamera képpontja az adott irányban mért távolságot rögzíti.

A mélységtérkép készítésének egyik eszköze a lidar, nevének alapja az angol Light Detection and Ranging kifejezés. Az érzékelő lézerimpulzust bocsát ki, amely visszaverődik a tárgyról, majd visszatér. Az elektronika megméri a kibocsátás és a visszaérkezés közötti időt; ebből és a fénysebességből kiszámítható a távolság.

Az elv egyszerű, a kivitelezés nem az. A fény másodpercenként 300 ezer kilométert tesz meg. Egy tíz méterre lévő tárgynál nagyjából 60 nanoszekundumos oda-vissza időt kell mérni. Ha a hiba legfeljebb egy százalék lehet, az időmérés pontosságát már pikoszekundumokban kell kifejezni, ami rendkívül összetett elektronikát kíván.

A lézernek infravörösnek és viszonylag kis teljesítményűnek kell lennie, nehogy véletlenül szembe jutva elvakítson valakit. A sugár többször is visszaverődhet érdektelen tárgyakról – akár egy, a kamera előtt elrepülő légyről. A visszavert jel erőssége a felület tulajdonságaitól és az időjárástól is függ; ködben például másképp működik a rendszer. Az algoritmusoknak mindezt figyelembe kell venniük, és ki kell szűrniük a hamis jeleket.

E nehézségeket mára nagyrészt sikerült kezelni. Az Apple lidaralapú Face ID rendszere az arc háromdimenziós képe alapján ismeri fel a telefon tulajdonosát. A mérési pontosság a milliméter törtrészét is elérheti, ami a módszert nehezen hamisíthatóvá teszi, és gyenge fényben is lehetővé teszi használatát.

A kétdimenziós mélységtérkép térbeli pontfelhővé alakítható. Minél nagyobb a lézerszkenner felbontása, annál sűrűbbek a pontok, és annál valósághűbb lesz például egy emberi alak. A háromdimenziós képen a pixelek helyét apró térfogatelemek, voxelek veszik át.

Ha rendkívül rövid, femtoszekundumos – a másodperc billiárdod részéig tartó – lézerimpulzusokkal a megfelelő voxeleket világítanánk meg, mozgó háromdimenziós kép jelenhetne meg. Az ilyen új generációs hologramoknál a kép plazmafelhőben alakulna ki, amelynek ionizált atomjai a lézersugárzás hatására fényt bocsátanának ki.

A fényképezés alig kétszáz év alatt jutott el a nehéz kameráktól és fotólemezektől a zoomobjektívekig, a digitális érzékelőkig és a mélységtérképekig. Fejlődésében az optika, a kémia és a kvantumfizika találkozott. Ami egykor szórakozás, majd művészet volt, mára a tudomány és a technológia fontos eszközévé vált.

A következő évtizedek újabb áttörést hozhatnak: megjelenhetnek olyan rendszerek, amelyek a mozgó képet teljes háromdimenziós kiterjedésében, mélységével és felületi részleteivel együtt rögzítik, mintha a valóság egy darabja kerülne a képernyőre.