超々ハイスピードカメラ開発！1秒「1兆フレーム」で光の波を捉える : サイエンスジャーナル

　ハイスピードカメラのシャッター速度
　シャッタースピード（Shutter speed）は、カメラによる写真撮影の際、シャッターが開放され、フィルムまたは撮像素子がレンズを通した光にさらされる（露出する）時間である。

　シャッタースピードの速さはどのくらいだろうか？これまでのカメラだと、1秒-1/2秒-1/4秒-1/8秒-1/15秒-1/30秒-1/60秒-1/125秒-1/250秒-1/500秒-1/1000秒といった具合に速くなる。

　動画では通常、1秒間に24コマ、ビデオカメラは1秒間に30コマしか撮影しない。しかし、最近では、高速度撮影（ハイスピード撮影）できるカメラも市販されている。人間の目では知覚出来ないほどの瞬間的な画像を撮影することができ、再生するとスローモーションで見ることができる。

　このときの動画の速さは1/1000秒、つまり1秒間に1000コマまで撮影することができる。デジカメでもカシオやキャノンから2万～4万円程度の手頃な価格で販売されている。

　刹那の間に起こる現象の次第を捉えると、SFXや科学映像などの面白い映像が取れる。これに使われるカメラをハイスピードカメラ、あるいはスーパースローカメラと称する。1秒間に20万コマも撮影出来るカメラも登場している。しかし、このぐらいで驚いてはいけない。

　今回、マサチューセッツ工科大学（MIT）では、1秒「1兆フレーム」で光の進行をとらえるカメラを開発した。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。すごいカメラができたものだ。

　WIRED記事「1秒1兆フレーム光の進行をとらえるカメラ」より引用する。

　1秒「1兆フレーム」で光の進行をとらえるカメラ
　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。（WIRED）