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「飛ぶ光」を激写! 「1億分の1秒」を切り取る超カメラの開発秘話

開発者は土木工学の専門教授
2017年、近畿大学理工学部の竹原幸生教授らが開発した「超高速高感度カメラ」が「飛ぶ光」を捉えた。光の速度はこの世で最も速い秒速30万km。1秒で地球を7周半もする速さの光を静止画で捉えた竹原教授らの成果は世界的反響を呼び、多くのメディアでも報じられた。

今回は特別に、気になる超高速感度カメラがつくられた背景を公開します。

〈本記事は「F-Lab.」からの転載です。元記事はこちら

世界で初めて捉えた「光の飛翔」

「実験では、レーザーのパルス光を照射し、10メートル弱の部屋の両端の壁にとりつけた鏡で反射させました。数メートルの『光の帯』が飛ぶ瞬間をイメージセンサを用いたカメラで撮影できたのは、我々が世界で初めてです」

1億枚/1秒で撮影した、パルスレーザーが室内の鏡に反射しながら飛翔する映像。数メートルのレーザー光線がはっきりと撮影されている。CCD(イメージセンサ)を用いたカメラで光の飛翔の撮影に成功したのは竹原教授らが世界初。
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竹原教授らが開発したカメラの分解能は「1億分の1秒」。1秒を1億に分割した瞬間を10コマ連続で撮影できる。

近畿大学理工学部社会環境工学科竹原幸生教授
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「自然界にはこれまで観察することができなかった、超高速で起きている現象がたくさんあります。たとえば、核物理学における粒子と粒子をぶつけたときの反応や、細胞内のシグナル反応なども、このカメラを用いれば撮影できる可能性があります」

土木工学専門がなぜカメラ開発に?

竹原教授の専門は土木工学。もともとは大気と海洋の間で起こっている二酸化炭素などの物質の交換現象を研究していた。

「約30年前、その研究のために海洋表面を当時のアナログビデオカメラで撮影したのですが、毎秒20数コマでは遅すぎて何が起きているかまったくわかりませんでした。そこで同じく近畿大学理工学部で河川計画、水資源等を研究していた江藤剛治教授をリーダーに、超高速デジタルビデオカメラの開発を進めることになったのです」