【技術】1秒「1兆フレーム」で光の進行をとらえるカメラ

1 ：11/12/15 〜 最終レス ：11/12/16

1秒「1兆フレーム」で光の進行をとらえるカメラ
MITの研究者チームが開発したカメラは、1秒あたり1兆フレームという驚異的な高速度
撮影が可能で、光の波が進む様子をとらえることができる。
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=9RbLLYCiyGE
あなたのカメラはどのくらいの速さで動画を撮影できるだろうか。60fps（フレーム/秒）？
それとも1,000fps？ なかには1,000,000fpsで撮影できるカメラ『Phantom』（日本語版
記事）を持っている人もいるかもしれない。しかし、それさえ大したことはない。マサチュー
セッツ工科大学（MIT）の新しいカメラは、1,000,000,000,000fps（1兆フレーム/秒）で
撮影するのだから。
1兆秒といえば31,688年を超える。そして、このカメラで1秒間撮影したシーンを30fpsの
速度で再生した場合、見るのに1,000年以上かかることになる。
もちろん、この「カメラ」は休暇に持って行けるようなものではないし、たとえ持って行けたと
しても、これだけの高速撮影を行うために十分な光は、カンカン照りの浜辺でも得られ
ないだろう。MITの装置（設計はラメシュ・ラスカー博士とそのチーム）が行っているのは、
「フェムト秒（千兆分の1秒）のレーザー照明と、ピコ秒（1兆分の1秒）精度の検出器、
いくつかの数学的再構成技術」を使い、場面に照明を当て、レーザー光のパルスを
とらえることだ。そして、あらゆる優れた手品がそうであるように、この装置でも複数の
鏡が使われている。カメラの視野を動かすためだ。
撮影時間は1秒にも達していない。掲載した動画の長さは480フレームで、時間にして
わずか1.71ピコ秒という一瞬を見せてくれる。
結果として得られるのは、光の波が進む様子を示す動画だ。個々のフレームを色分け
することで、波面を虹で表すこともできる。
もっと見たいという人には、MITのサイトにある、このチームのプロジェクト・ページをお勧め
する。このページでは、単一パルスの光がPETボトルの中を10億分の1秒単位で進んだり、
置かれた静物の上を波面がまるで浜辺に寄せる波のように波紋を描いたりする不思議な
映像を見ることができる。
リリースはこちら。
Visualizing Photons in Motion at Trillion Frames Per Second
http://web.media.mit.edu/~raskar/trillionfps/
TEXT BY Charlie Sorrel　TRANSLATION BY ガリレオ -平井眞弓
WIRED日本語版　2011年12月14日
http://wired.jp/2011/12/14/%E3%80%8C1%E7%A7%921%E5%85%86%E3%83%95%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%A0%E3%80%8D%E3%81%A7%E5%85%89%E3%81%AE%E9%80%B2%E8%A1%8C%E3%82%92%E3%81%A8%E3%82%89%E3%81%88%E3%82%8B%E3%82%AB%E3%83%A1%E3%83%A9/
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2 ：

凄！

3 ：

兆兆兆兆いい感じ

4 ：

動画は一瞬点けて消した光なのかね
懐中電灯をただ手で動かしたように見えたわ
点けっ放しのも撮っとけよな

5 ：

MIT:室蘭工業大学　武蔵工業大学　前橋工科大学

6 ：

CGだろう。騙されるなｗ

7 ：

光をいろいろ写して欲しい
さすがの光さんも1兆分の1秒だとそんなに勧めないでしょ

8 ：

>>6
CGつうか合成写真だな

9 ：

＞ttp://www.youtube.com/watch?v=-fSqFWcb4rE&feature=related
こっちのペットボトルの方が分かりやすいかも。

10 ：

これは物凄いね。
どんなに科学技術が発達しても、光の進み方を見るのは不可能だと思ってたわ。

11 ：

ペットボトルの底から入った光が蓋にぶつかって消滅したということか

12 ：

光って波っぽく進むのか？

13 ：

これに高性能顕微鏡つければスゲーもの見れそう

14 ：

これでレーザー光とって欲しい

15 ：

日本人の発明じゃないじゃん
スレたてんな糞

16 ：

>>9
すげーなこれ。CGみたいだ

17 ：

進んでる光を見てるのに、その進行中の光の反射も同時に移動してるとか、最初わけ判んなかったよ。
映像イメージ上、進行中の光を光源として描いてるってことだよね。

18 ：

光のリンゴへの到達と壁各所への到達がタイムラグありすぎに思えたが、光の速度を捕らえている以上、
発光体から反射物間での距離にプラスしてそこからカメラまでの距離も追加しなければならんのだな
つまり、光速を視覚的にみることはできるが、実際の到達順はこの映像とは異なるってことだ

19 ：

うーん
なんだか納得がいかない
観測者の視点からするとウェーブを確認する前に
リンゴや壁はすでに可視光線を放っているわけで
それはレンズに反映されないのか？？？
というか、
フラッシュのウェーブが光って反射しているということは
それ自体が可視光線なわけで、
その速度にはついていってないのかな？
あ〜ワケワカメ。。。

20 ：

鏡に反射する様子が見たい！

21 ：

バロス　何だコレ
カメラに光が向ってこないじゃねーかよ

22 ：

下記の位置関係の場合
光はＡに先に到達するが、このカメラ位置ではＢに先に到達したように撮影されるわけだ
　　　　Ａ
光源　　　　　　　　　Ｂ
　　　　　　　　　　　　カメラ　
　　　　　　　　　　　　

23 ：

ピコ秒レベルで光パルスの位置を検知できますよ、って言うプロモーション映像が>>1の動画。

24 ：

なんの光をどの角度からあてたとか、元々の状況の映像がないからすごさがまったく伝わらないわ。

25 ：

よく分からないけど、二重スリットの実験とかは視覚化できないの？

26 ：

光源をゆっくり動かしたのを普通に録画再生するのと見分けがつかないんですが

27 ：

MITの奴ら見せ方下手過ぎわろた

28 ：

カメラは反射光を撮影する物だぞ。

29 ：

これでラピュタのバルスを解明出来るのか？

30 ：

>>29
バルスみたいな長い現象は無理

31 ：

ザ・ワールド！

32 ：

ものすごく一瞬光らせるんだよな
肉眼じゃ知覚できないんだろうな

33 ：

>>25さんも言ってるように、二重スリットの実験を見てみたい！

34 ：

>>19
ピコ秒単位のレーザーのほかに普通に環境光もあるんでしょう

35 ：

夜空に向けて発射したレーザー光の映像も見たい！

36 ：

レンズに光が届く前に撮影できてるってどういう事よw

37 ：

レーザーを一瞬光らせてその光の移動っててこと？
普通に真っ暗から照明をつけた状態の変移が見たいな

38 ：

>>25
観察すると波じゃなくなるんでしょ
でも見てみたい

39 ：

対立した鏡の間を光が右往左往するところが見て見たい

40 ：

なんか、リンク先の動画をみても、光の速度が早いので、
光源体をゆっくりと動かしているのと、見た目変わらない
気がする。なんか、あんまり感動しなかった。

41 ：

すげー！と思ったけどいろんな疑問が沸々と

42 ：

>>9
>>9
>>9
こっちのほうがわかりやすい

43 ：

光って一方向だけに進むものなの？
見てる人の瞳にはいってくる、反射光は動かないの？

44 ：

>>39
実に見たい

45 ：

>>9
発振された光の先端が認識できるなんて初めて見たかも。
キャップ先端が発光する現象がよくわからないけどすごい。

46 ：

光が進んでいくところをそのまま撮したのではないね。
サンプリングオシロのようなものだ。

47 ：

>>45
分散してカメラの方に向かってくる光が多いってことだと思うよ。
水も白濁してて、多少分散するようにしているみたいだね。
完全に透明ならカメラ側に光が来ないはずだから。

48 ：

>>47
なるほど、光の量で考えればいいのですね。少し理解できたような気もする。

49 ：

次はニュートリノでお願いします

50 ：

1兆という数値がとんでもない値だってことだけは分かった

51 ：

これだけ細かいとカメラの画素の中心と端までに届くスピード誤差とかないのかね？

52 ：

>>18
光源から観察すれば、正確に2倍に引き伸ばされて観測できるのじゃないか？

53 ：

スーパースローカメラといえば、この使い方以外わからない
http://uou.jp/2ch/?idx=137.jpg

54 ：

光速で進む光の先端に乗ったら周囲はどう見えるかというアインシュタインの思考実験
からすると、これはどうなの？　なんかおかしいような

55 ：

干渉縞の出来る様を見たいね

56 ：

>>52
この場合は光だけが移動しているので引き伸ばされはしないだろう
位置的にカメラから遠い反射物ほど遅く反射するだけだろう
>>54
まったく関係ない
観測者または物体が光速で移動するのと、
停止した観測者が光を観察するのとでは根本的に違う
なぜなら光速と光速が交わる観測ではないから
この場合は停止物と光速との対比だから一般物理で問題ないはず
高卒の俺には的確な表現ができないがたぶんあってるはず

57 ：

光より速いスピードで写真を撮っていったら
感光する暇が無いんじゃない？
捕らえられる光子が減って、ものっ凄く暗い写真が出来そうだな…

58 ：

デジタルだから可能ってところだな

59 ：

暗闇で発光時間がフェムト秒レベルのフラッシュを光らせ、
ピコ秒レベルの速度とタイミングでシャッターを切った。
動画はタイミングをずらして何回も撮影した写真から合成したのだろう。

60 ：

ここまで進歩したか

61 ：

１兆分の１秒って、光がたったの３ミリしか進めないじゃん！
光、おせーー！（笑）

62 ：

向かい合わせた、表面を少しザラザラさせた鏡を何度も反射する
光を捉えるとかにすればわかりやすいのに。

63 ：

これ使って光と同時にニュートリノ発射させて撮影すれば
ニュートリノが光速より速いかわかるんじゃない？

64 ：

すっげぇ…

65 ：

ニュートリノは撮影できいないｗ

66 ：

あれ見たい、合わせ鏡
段々像が増えて行くのが見えるはず

67 ：

問題は合わせ鏡の間のついたてを
光速に近い速度でどけないといけないがな！
液晶を使うにしても応答速度はミリ秒単位だし
どうにかならないものかね

68 ：

これって物体にあたった光が反射してカメラのレンズに入った時のあれか

69 ：

>>67
高速で回転するプロペラを遮蔽板にすれば何とかならないか？

70 ：

＞そして、あらゆる優れた手品がそうであるように
なんだ手品かよｗ

71 ：

スレタイおかしいだろｗ
光の進行ではなく、レーザー光のパルスだろｗ
光の進行なんぞどうやっても見えんわｗ
見えたらそれはこっちに向かってくる光であって、決して視線に対して横向きに進んでいる光が見えるわけじゃないからなｗ

72 ：

毎秒５００億フレームくらいだぞ　目測で

73 ：

光の進行で間違いは無いだろ
まあ確かにその光が散乱されて
カメラの方向に飛んできた光が見えているのではあるが

74 ：

空間にホコリでもあれば光って見える

75 ：

>>71
なに言ってんの？

76 ：

>>71
そろそろ寝ろよ

77 ：

>1兆秒といえば31,688年を超える
単純計算で1兆秒＝277777777時間=31709年なんだけど

78 ：

なるほど、わからん。

79 ：

>>77
閏

80 ：

これを応用してなんとかニュートリノと光の速さを比べられないものか。

81 ：

>>9
光の先端は|の先端とよく似ている
思っていたとおりだ

82 ：

>>80
そもそも未だに光の速度自体がはっきりと分かってない。
現代の最先端技術でも光の先端が観測出来ないからな。
てか光の先端とは何ぞやっていう

83 ：

1×10＾12fps（1兆フレーム/秒）。　光速30万km/s＝0.3×10＾12mm/s。
で、光が0.3mm進む毎に写せるという事か

84 ：

それ以上フレーム数増やすとこの世界が仮想世界であることがバレてしまう

85 ：

>>9
コーラのラベルくらい剥がせよｗｗ

86 ：

>>57
めっちゃ明るいところで撮影したってソースに

87 ：

>>5
お前ら許さん
titech改めtokyo tech.

88 ：

これは高速度写真とはちがうのだ。誤解している人がほとんどだ。

89 ：

>>71
コロイド溶液って知ってるか？
溶液中に高分子がたくさん浮遊しててそれに光がぶつかると
光の進行経路が見えるんだ
理解したらさっさと寝ろ

90 ：

これものすごく強い光パルスじゃないとノイズだらけだと思う

91 ：

１フレームあたりどのぐらい進むんだ

92 ：

>>91
300,000,000,000/1,000,000,000,000　mm

93 ：

１ピクセルを複数画素や複数センサーチップに振り分けて
タイミングを撮影間隔で同期させて撮影したのを
再構成技術ってのであとから合成したのかな
気が遠くなる

94 ：

何でカメラに届く光よりペットボトル内を進む光の方が遅いん？

95 ：

バカ言ってしまったｗ

96 ：

>>77
冗談で言ってんだよな
まさかうるう年を忘れていないよな

97 ：11/12/16

まさか>>79が読めないわけじゃないよな