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光学

世界最高速カメラで「光のカオス現象」の撮影を可能に

1: すらいむ ★ 2021/01/19(火) 11:10:43.91 ID:CAP_USER

世界最高速カメラで「光のカオス現象」の撮影を可能にした研究

 台風の進路から、噴水のしぶきまで、世界は正確に予測することが難しいカオスに支配されています。

 しかし、カオス理論は実験で確認することが非常に難しく、この分野の研究は若干下火になりつつありました。

 1月13日にオンラインジャーナル『Science Advances』で発表された新しい研究は、毎秒10億フレームを記録できる超高速カメラを使ってレーザー光の光の反射を観察することで、実験によってカオスシステムが研究できる新しいツールを開発したと報告しています。

 光の反射はかなり正確に予測可能な現象に思えますが、そこにも予測不可能なカオス現象がついてまわるようです。

(以下略、続きはソースでご確認下さい)

ナゾロジー 2021/1/18(月) 17:00
https://nazology.net/archives/79879



引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1611022243/続きを読む

スマホのカメラを激変させる「液体レンズ」、中国ファーウェイが来年にも実用化へ

1: すらいむ ★ 2020/12/02(水) 17:17:23.21 ID:CAP_USER

スマホのカメラを激変させる「液体レンズ」、来年にも実用化へ

 スマートフォンのカメラ性能を、次の次元に引き上げる画期的テクノロジーが来年にも実用化されようとしている。

 スマホのカメラ技術の最先端を行くファーウェイは、2021年のフラッグシップモデルに最新の「リキッドレンズ(liquid lens)」を搭載する見通しだ。
 リキッドレンズは、アップルやサムスンらを上回るカメラ性能を実現し、人間の目に匹敵するフォーカス速度と、従来のカメラを超える手ブレ補正を可能にすると見られている。

 スマホの性能指標の一つである、Antutuベンチマークを発表するAntutu.comの報告によると、ファーウェイは従来の光学ガラスの代わりに、電圧によって形状を変える液体をレンズに用いるという。
 液体レンズは、光学レンズを大幅に上回るスピードでフォーカスを調整可能で、衝撃にも強いとされる。

 スマホのカメラ性能を評価するDxomarkベンチマークによると、今年最も優れたカメラ性能を実現したスマホは、約350ミリ秒でフォーカスの調整が可能だった。
 一方で、ファーウェイのリキッドレンズは、わずか数ミリ秒でピントを調整できるという。

 ただし、リキッドレンズは全く新しい技術ではない。
 2011年に発表されたコーニングのB617と呼ばれるリキッドレンズも、同程度の性能を持つものとされていた。
 しかし、ファーウェイは競合メーカーに先駆け、このテクノロジーを市場に投入する準備を整えた模様だ。

(以下略、続きはソースでご確認下さい)。

Forbes JAPAN 12/2(水) 12:30
https://news.yahoo.co.jp/articles/4a3d61cef8afd02650238f5a3a92aa80150d3e6a



引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1606897043/続きを読む

眼球模倣の「サイボーグ・アイ」を香港科技大学が開発 光で発電、人の眼より高解像度化も可能

1: チミル ★ 2020/05/22(金) 00:16:26.25 ID:BKCLDUxt9

香港科技大学の研究者が、人間の目の構造を模倣した球状の人工視覚センサーを開発しました。

このセンサーは光を集中させるためのレンズと、半球状の網膜の役目を果たす部分で構成されます。また球体部は直径2cmほどの大きさで人間の眼とほぼ同じ。そしてその内部は導電性の液体で満たされます。半球状の網膜にあたる部分は光で発電するペロブスカイトナノワイヤーの高密度アレイから作られ、活性化されると人間の神経細胞と同様に電気信号を発生します。

この視覚センサーはただ人間の眼を模した構造になっているだけではなく、実際に可視光の入力に関して人間の眼に近い応答性と優れた回復性を示します。

視野角については人間が130~150度ほどとされるのに対して約100度と狭いものの、まだ改良の余地があり、将来的には解決される問題だとされます。とはいえ、他の人工視覚はイメージセンサーが平面状のものが多いため、さらに視野角が狭いと研究者は指摘しています。


※引用ここまで。全文は下記よりお願いいたします。
https://japanese.engadget.com/jp-2020-05-21-cyborg-eye.html?1



引用元: http://ai.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1590074186/続きを読む

光学迷彩ついに実現!? カナダの軍事メーカーが完成させた量子ステルス技術

1: サンダージョー ★ 2019/10/25(金) 10:38:47.99 ID:CAP_USER

2019.10.25 10:00
https://www.gizmodo.jp/2019/10/quantum-stealth.html

光を曲げるレンズのようなものだそうです。

着用した者をあたかも透明人間のようにしてしまう、『攻殻機動隊』の熱光学迷彩、もしくは『メタルギアソリッド』のステルス迷彩、さらには『ハリー・ポッター』の透明マント。存在しないがために呼び名がいろいろありますが、あのSFアイテムは誰もが憧れる一品ですよね。人類はこれを実現させようと、さまざまな研究が行われてきました。

現代科学の粋を集めれば生み出せそうな気もしますし、時空を捻じ曲げでもしない限り、そんなこと不可能じゃないの? という気もするのですが…コレがホントに実現しそうなのです。


スクリーン状の素材「量子ステルス」

作っているのはカナダの軍服メーカー、ハイパーステルス・バイオテクノロジー社で、この技術は「量子ステルス(Quantum Stealth)」と名付けられ、現在は特許申請中とのことです。

9分近いプロモーション映像もありますが、まずは短めの動画ででチェックしてみてください。
https://youtu.be/pZMyWEWHCTM



なるほど、警備用の盾に使えば対峙する側はどこを狙えば良いのかわからなくなりますし、肉眼に限らず近紫外、近赤外、短波赤外線スペクトル、熱スペクトルで見てもかなり隠れられています。それに少し湾曲させると、真後ろにあるヘルメットも完全に見えなくなってしまいましたね。逆光とはいえ外からの光を反射しているにも関わらず、です。

左右反転も出来る

プロモーション映像で確認できるのですが、この「量子ステルス」はレンズのような役目も果たすことから、一定の距離を離れると背後で人物が歩く方向とは反対に歩いているように反射されます。これも敵を撹乱させるのに役立つとのこと。「量子ステルス」のニュートラル・ゾーンとデッド・ゾーンとを、中央と外側のどちらに設定するかで、反射の仕方が変わるそうです。

また円筒状にした中に物体を置いたテストもあり、これも背景は透けて見えるのに物体があるのかどうかすらも、非常にわかり辛い感じに反射しています。タネ明かしは、光の波長を相殺させる、破壊的干渉を人工的に起こしているから…なのだとか。

4つの特許はどれもスゴい

ハイパーステルス社のプレスリリースによりますと、この素材に電力は使わず、昼夜を問わず人、乗り物、船、宇宙船、建物などを隠すことが可能とあります。

また、同社はこの技術で4つの特許を出願しています。ひとつ目はこの素材そのもので、ふたつ目は太陽光パネルに利用することで、既存のパネルの3倍以上の電力を提供するというもの。

3つ目は裏側にプロジェクターを使い、「量子ステルス」をスクリーンとして使うとホログラフのような映像が浮かび上がるディスプレイ・システムで、4つ目はレーザー光線を散乱させるというもの。「量子ステルス」に一筋のレーザーを照射すると、それが388万8000本に分散させられるらしく、たとえは自動運転車で必須のLiDERなどレーザーを使った距離測定をもっと精密にすることが可能になるのだそうです。

そのおかげでステルス戦闘機の検知にも役立つというから、目には目を、ステルスにはステルスを、って感じがSF感をより高めてくれます。

軍事目的オンリーというけれど

The Telegraphいわく、紙のように薄く作られた「量子ステルス」の特許は、軍事的な目的でしか利用できないのだそうです。ハロウィーンの仮装に使うくらいなら可愛いものですが、もし犯罪組織やテロリストに悪用されたらトンでもないことになりそうです。

当然ながら戦地に投入されるのでしょうけども、太陽光パネルやLiDERなどの応用なら身近に役立ちそうですよね。

Source: The Telegraph, NEWSWIRE, HyperStealth Biotechnology Corp., vimeo, YouTube via The Awesomer



引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1571967527/
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2000年以上にわたって科学者を悩ませた「レンズの収差問題」がついに解決される

1: 一般国民 ★ 2019/07/09(火) 02:04:45.74 ID:CAP_USER

2000年以上にわたって科学者を悩ませた「レンズの収差問題」がついに解決される
https://gigazine.net/news/20190708-aberration-problem-solved/
2019/7/8
GIGAZINE

【科学(学問)ニュース+】

「古代ギリシャの科学者であるアルキメデスが凹面鏡で太陽光を集めて敵艦を焼き払った」という伝説がある通り、光学の歴史の始まりは2000年以上前に遡ります。そんな光学の歴史上で人類が2000年以上も解決できなかった「レンズの収差の解消」という難問をメキシコの大学院生が数学的に解決したと報じられています。

■■略

反射鏡やレンズに入射した光は、屈折または反射することで光軸上の1点に収束すると理論付けられています。しかし、現実にあるほとんどのレンズは加工の問題で表面が球面の一部となっているため、実際にはすべての光線を1点に集光することはできません。そのため、解像力を上げようとレンズの口径を大きくすると、像がぼやけてしまうことがあります。この光線のズレが起きる現象を「球面収差」と呼びます。

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レンズの球面収差については、2000年以上前のギリシャの数学者であるディオクレスが言及していました。また、17世紀の数学者クリスティアーン・ホイヘンスは1690年に著書「光についての論考」の中で、アイザック・ニュートンやゴットフリート・ライプニッツが望遠鏡のレンズの球面収差を解決しようとしたができなかったと述べています。

実際にニュートンが考案したニュートン式反射望遠鏡では、色のにじみ(色収差)は発生しないものの、反射鏡を使っているために当時では球面収差をどうしても完全に補正できませんでした。

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by Internet Archive Book Images

1949年には、「完全に球面収差を解消したレンズを解析的に設計するにはどうしたらよいのか?」という問題が数学の世界で定式化され、「Wasserman-Wolf問題」として取り扱われてきました。

メキシコ国立自治大学で博士課程の学生であるラファエル・ゴンザレス氏は、以前からレンズと収差の問題について数学的に取り組んでいた一人。ゴンザレス氏によると、ある日の朝食で一切れのパンにヌテラを塗っていた時に、突然アイデアがひらめいたとのこと。「わかった!」と叫んだゴンザレス氏は湧いたアイデアをそのままコンピューターに打ち込んでシミュレーションを行ったところ、球面収差を解消できていたそうです。「あまりのうれしさに、いろんなところに飛び乗りました」とゴンザレス氏は語りました。以下の非常に複雑な数式が、レンズの表面を解析的に設計できる公式だそうです。

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その後、ゴンザレス氏は同じく博士課程の学生で研究仲間であるヘクトル・チャパッロ氏と一緒に500本の光線でシミュレーションを行い、有効性を計算したところ、すべての結果で得られた平均満足度は99.9999999999%だったとのこと。以下は、ゴンザレス氏(画像右)が解析的に導き出した球面収差が解消されたレンズの図(画像左)です。

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また、ゴンザレス氏やチャパッロ氏ら研究チームは、「General formula to design a freeform singlet free of spherical aberration and astigmatism(球面収差と非点収差のない自由曲面一重項を設計するための一般式)」という論文も発表し、1900年に定式化されたLevi-Civita問題も解決したと報じられています。

レンズの収差が数学的に解決されたことによって、さらに性能のよいレンズの開発や、望遠鏡や分光器の大きなブレイクスルーが訪れることも十分期待できますが、このニュースを報じているカメラ系メディアのPetaPixelは「今よりもずっと優れたレンズがどれだけ安価に作られても、製品に『写真家向け』というステッカーが貼られると、その付加価値のために何倍も高い値段が付けられるのでしょう」とレンズ市場の活性につながるかは疑問視しました。



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1562605485/
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ハッブル宇宙望遠鏡がジャイロスコープの不具合によりスリープモードに突入してしまう

1: しじみ ★ 2018/10/09(火) 21:52:09.72 ID:CAP_USER

地上約600km上空を周回するハッブル宇宙望遠鏡は、地上からでは困難な精度の天体観測が可能な「宇宙の天文台」ともいえる設備です。そんなハッブル宇宙望遠鏡の姿勢を制御するために使われているジャイロスコープが故障したため、「ハッブル宇宙望遠鏡がスリープモードに突入してしまった」と報じられています。

Hubble Space Telescope in ‘Sleep Mode’ After Gyroscope Failure - Motherboard
https://motherboard.vice.com/en_us/article/mbdxxb/hubble-space-telescope-in-sleep-mode-after-gyro-failure

ハッブル宇宙望遠鏡はジャイロスコープを利用することにより、地球の上空600kmの軌道を周回しつつ姿勢を維持しています。搭載されている6個のジャイロスコープはそれぞれ長さ6インチ(約15cm)で、重さは約6ポンド(約2.7kg)。ジャイロスコープの内部では1分間に1万9000回ものスピードでガス動力のホイールが回転しており、ハッブル宇宙望遠鏡はジャイロスコープの軸に沿って位置を補正しているとのこと。

ジャイロスコープは、広大な宇宙の領域のある一点に長時間焦点を合わせ続け、天体を撮影するハッブル宇宙望遠鏡にとって欠かせないものです。もしもジャイロスコープがなければ、ハッブル宇宙望遠鏡は長時間同じ場所に焦点を当て続けるための姿勢制御ができず、長時間露光でわずかな光をとらえてきれいな写真を撮影することができません。


そんなハッブル宇宙望遠鏡のジャイロスコープのうちの1個が、2018年10月6日(土)に故障してしまいました。ハッブル宇宙望遠鏡の副ミッションディレクターであるレイチェル・オステン氏は、「非常にストレスの多い週末になってしまった」と述べ、壊れたジャイロスコープの対処が行われるまではハッブル宇宙望遠鏡がセーフモードになっていることを明らかにしています。

ハッブル宇宙望遠鏡は常に6個全てのジャイロスコープを使用していたわけではなく、故障発生時には6個のジャイロスコープのうち4個が作動していたとのこと。欧州宇宙機関(ESA)によると、ハッブル宇宙望遠鏡が最適効率を達成するためには、6個のジャイロスコープのうち少なくとも3個が動作している必要があるそうです。

オステン氏らハッブル宇宙望遠鏡のスタッフはジャイロスコープの復旧作業を休むことなく続けていますが、たとえジャイロスコープが復旧できなかったとしても、それでハッブル宇宙望遠鏡が使用できなくなるわけではありません。ハッブル宇宙望遠鏡はたった1個のジャイロスコープでも動作するようにあらかじめ設計されており、ジャイロスコープの不足は望遠鏡が観測できる宇宙の領域を制限するに過ぎないとのこと。

事実、1990年に打ち上げられたハッブル宇宙望遠鏡は、2005年から2009年までの間、2個のジャイロスコープのみで制御されていました。そして同期間中、完全にハッブル宇宙望遠鏡が停止することがないように、2個のジャイロスコープは予備として保持されていたとのこと。2009年には、国際宇宙ステーションの宇宙飛行士がジャイロスコープの交換作業を行ったため、再び3個のジャイロスコープでハッブル宇宙望遠鏡を制御し、残りの3個を予備として保持するようになりました。

オステン氏は今回のジャイロスコープの故障について、「ジャイロスコープの故障は2018年の春から予想されていたことであり、こちらの予測よりも6カ月以上長く動作し続けました」とツイートしており、ハッブル宇宙望遠鏡が本当に危険な状態にあるわけではないと語っています。

もしもジャイロスコープの修理がうまく行かなかった場合、オステン氏は1個のジャイロスコープでハッブル宇宙望遠鏡を制御すると検討しています。ジャイロスコープが1個の状態と2個の状態ではそれほど大きな差がないそうで、「1個のジャイロスコープしか使用していない状態であっても、世界中の天文学者がハッブル宇宙望遠鏡の使用を求めてくるでしょう」と語りました。

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GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181009-hubble-space-telescope-sleep-mode/



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1539089529/続きを読む

光学の多重反射概念を覆す光の対称性を発見 東北大

1: しじみ ★ 2018/02/26(月) 05:39:48.38 ID:CAP_USER

東北大学(東北大)は、ランダムに並べた構造の中にも隠れた対称性があり、
同じ透過確率を与えることを見出したと発表した。
これは従来の光学の多重反射の概念では説明できない結果となる。

同成果は、米国ライス大学のHaihao Liu氏(研究当時:東北大学理学部に短期留学)、
東北大学 大学院理学研究科 物理学専攻 博士課程後期のM Shoufie Ukhtary氏、
齋藤理一郎 教授によるもの。詳細は、「Journal of Physics: Condensed Matter」に掲載された。

Haihao氏らは今回、AとBの2種類の誘電体多層膜(膜厚が波長の1/4)の電磁波の透過確率を計算した。
通常、多層膜がN層ある場合には可能な多層膜の構造は2のN乗通りあることとなり、
電磁波は、異なる膜の境界面では反射(多重反射)が起こるので、
透過確率も2のN乗通りであることが考えられる。
しかし、計算結果では透過確率の値は、わずか(N/2+1)通り(Nが偶数の場合。奇数の場合は、N+1通り)しかなかった。

例えば、N=20 だと、多層膜の構造は220=100万通りあるはずだが、計算で得られる透過確率はわずか11通りしかない。
これは、多層膜の中に、同じ透過確率を与えるような、隠れた対称性があることを示している。

Haihao氏らはさらに、この対称性を見つけ、さらに構成する多層膜に対して整数パラメータを定義し、
整数パラメータを用いた透過確率の公式を導出した。

研究チームは同成果に関して、「この結果は、試行錯誤によって発見したものだが、
複雑な多重反射が、1つの整数で記述できるということを示しており、従来の光学の概念にない、
驚くべき結果だ」とコメントしている。

なお、同成果を記した論文は、
「Journal of Physics: Condensed Matter」に2017年に発表された論文の中で、
卓越した論文として選ばれる、「2017 JPCM spotlight論文」として選出された。

図:ランダムにN枚並べたAとBの2種類の誘電体多層膜への電磁波の入射、透過、反射の概念図。
iは膜のラベル、Liは膜の種類(AかB)、Iは入射する電磁波、Tは透過確率、Rは反射確率を示す。
2のN乗通りのすべての構造を計算すると、透過確率が取り得る値の種類は(N/2+1)通りしかなかった (出所:東北大学Webサイト)
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マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180223-588560/


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