世界最速のカメラ

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カナダINRSエネルギー材料通信研究センターのエンジニアたちは、1秒あたり156.3兆フレーム（fps）で撮影できる世界最速のカメラを開発した。

世界最速カメラシステムSCARFのシミュレーション。写真：INRS — 世界最速カメラシステムSCARFのシミュレーション。写真： *INRS*

スマートフォンに搭載されている高性能スローモーションカメラは、通常、毎秒数百フレームの速度で動作します。プロ仕様のビデオカメラは、より滑らかな効果を得るために毎秒数千フレームの速度で撮影できます。しかし、研究者がナノスケールで何が起こっているのかを観察するには、毎秒数十億、あるいは数兆フレームの速度が必要です。New Atlasによると、INRSチームの新型カメラは、数フェムト秒（フェムト秒は10億分の1秒の100万分の1）で起こる出来事を捉えることができます。

研究チームは、2014年に開発した圧縮超高速写真（CUP）と呼ばれる技術をベースに、1000億fpsの撮影を可能にしました。次の段階はT-CUPと呼ばれ、Tは「1兆フレーム/秒（trillion frames per second）」の略です。その名の通り、T-CUPは最大10兆fpsの撮影が可能です。2020年には、圧縮超高速スペクトルイメージング（CUSP）と呼ばれるバージョンで、これを70兆fpsにまで向上させました。

研究チームは、その速度を2倍の156.3兆フレーム/秒にまで向上させました。「走査開口符号化リアルタイム・フェムト秒」（SCARF）と呼ばれるこの新しいカメラシステムは、物質や生体細胞を伝わる衝撃波など、従来の技術では捉えきれないほど高速な事象を捉えることができます。

SCARFは、超短パルスのレーザー光を発射し、それが撮影対象となる事象または物体を通過することで機能します。虹を撮影する場合、まず赤色の波長が事象を記録し、続いてオレンジ色、黄色、そして最後に紫色が記録されます。事象は非常に速く発生するため、通過するたびにそれぞれの色が異なって見えるため、レーザーパルスは極めて短時間ですべての変化を記録することができます。その後、パルスは集光、反射、回折、符号化を行う一連の部品を通過し、電荷結合素子（CCD）カメラのセンサーに到達します。ここでパルスは、コンピューターで最終的な画像を再構成できるデータに変換されます。

研究チームによると、このカメラシステムは地理学、生物学、化学、材料科学、工学といった分野の研究向上に役立つとのことだ。研究チームはこの装置の詳細を、Nature Communications誌に掲載した論文で発表した。

アン・カン（ニュー・アトラスによると）

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