光学的快挙、レイリーの呪縛から遂に解放!?

Rayleigh’s curse(レーリーの呪縛、レイリーの呪い)、レイリーなのか、レーリーなのかは置いておくとして、人類はレイリーの呪縛から解放されたみたいです。光学のことは全く分からないので、当然レーリーが誰なのか知りませんが、呪いには興味があるのでサラッと記事を見てみます。昔勉強したはずなので覚えておくべきなんでしょうが、全く記憶にないので、ある意味悲しいです。というか情けないです。

スポンサーリンク

レーリーの基準

A team of physicists dispels Rayleigh’s curse

The resolution of an optical system (like a telescope or a camera) is limited by the so-called Rayleigh criterion. An international team, led by Complutense University of Madrid, has broken this limit, showing that it is not a fundamental curse. This opens the door to considerable improvement in resolution and could force the revision of Optics textbooks. This research is the culmination of a thrilling race between four groups of scientists around the world.

「光学系(望遠鏡やカメラのような)の分解能は、いわゆるレイリーの基準によって制限されています。マドリード・コンプルテンセ大学を中心とした国際チームが、この制限を破り、それが原理的呪いではないことを証明しています。この発見が、解像度の大幅な向上を可能にするとともに、光学の教科書の改訂を強いるかもしれません。この研究は、世界各地の4つの科学者集団による白熱戦の集大成です。」

レイリー限界

An ideal optical system would resolve a point perfectly as a point. However, due to the wave nature of light, diffraction occurs, caused by the limiting edges of the system’s apertures. The result is that the image of a point is a blur. This limits the resolution of any imaging system, including microscopes, telescopes, and cameras. The quantitative formulation of this phenomenon is the time-honored Rayleigh’s limit.

「理想的な光学系は、点を点として完璧に解像します。しかし、光の波動性のせいで、系の絞り端の制限に起因する回折が生じます。結果として点の画像はぼやけてしまいます。このことが、顕微鏡、望遠鏡、カメラを含む、あらゆる結像系の分解能を制限しています。この現象の量的な公式化が、由緒あるレイリー限界です。」

Rayleigh’s limitはレーリー限界、レイリー極限、レイリーリミット

Rayleigh’s curse limits the minimum distance that can be distinguished with visible light: on the order of 0.1 micrometer (a bacterium, for example, has a size of 2 micrometers), “which is a great limitation to our ability to see finer details”

「レイリーの呪縛が、可視光線で識別可能な最小距離を、約0.1μm(例えば細菌の大きさは2マイクロメートル)制限していて、”高精細で見るのには大きな制限です”」

そんな制限があったのを全く知らなかった無知を恥じます。

限界を超える高分解能

In cooperation with scientists from Palacký University in Olomouc (Czech Republic), the physicist has managed to break this limit, reaching resolutions up to 17 times lower than those purported by Lord Rayleigh.

「オロモウツのパラツキー大学(チェコスロバキア)の研究者の協力で、前記の物理学者は、この制限をまんまと打ち破り、レーリー卿によって主張されたその制限よりも最大で17倍もの高分解能を実現しています。」

限界を超えた高解像度は、原子レベルの観察に威力を発揮しそうです。

“Textbook Optics should be reconsidered and Rayleigh’s limit shall be placed in a broader context”

「教科書的なオプティクス(杓子定規な光学)は見直されるべきだし、レイリーの制限はより広い文脈において認識されるべきです。」

レーリーの制限が制限で無くなった以上、教科書の内容は当然書き換えられるべきなんでしょうけど、世界規模なので大変な作業なような気がします。

The experiment shows that Rayleigh’s curse is not inherent, but a consequence of not having chosen a good detection strategy. “So far, all our telescopes or microscopes directly observed intensity. Here we propose a scheme that optimizes the information obtainable and can exceed the Rayleigh limit”, says the physicist.

The applications of this scientific breakthrough are “indubitable”. Some companies have already shown interest in the discovery.

「レーリーの呪縛が固有なものではなく、適切な検出戦略を選んでこなかったことの結果であることを、我々の実験が示唆しています。”これまでは、望遠鏡か顕微鏡は、強度を直接観測していました。そこで我々は、獲得可能な情報を最適化してレイリー限界を突破することができるスキームを提議しています。”と物理学者は言っています。この科学的偉業の活用は明白です。いくつかの企業が既にこの発見に興味を示しています。」

超分解能カメラ、顕微鏡、望遠鏡の開発に今回の新発見が応用されるのは確実で、光学の歴史を変えることになりそうです。細菌を撮影できるデジカメとかそのうち発売されるのかどうかは分かりませんが、期待はできそうです。

スポンサーリンク

シェアする

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

フォローする