1947年、電子顕微鏡は行き詰まっていた。電子レンズの球面収差により分解能は約5Åで頭打ちとなり、ガボールは分解能を一桁上げるには対物レンズを小数第4位まで補正する必要があると計算し、「事実上絶望的な課題」と評した。ラグビーにあるブリティッシュ・トムソン・ヒューストンの研究所で、彼はガラスの問題ではなく情報の問題に取り組んだ。

1948年のNature論文「A New Microscopic Principle」で彼は、写真を二度撮ることを提案した。まず物体波とコヒーレントな背景波との干渉縞を記録し、強度だけでなく位相も捉える。次にその記録に光を当てて波面を光学的に再構成する。結像の段階ではレンズを介さない。

問題は、1948年当時、十分にコヒーレントな光源が存在しなかったことだ。そのためホログラフィーは1960年にレーザーが登場するまで実験室の珍品にとどまったが、その後は顕微鏡法、データ保存、干渉計測、紙幣のセキュリティホイルへと爆発的に広がった。

レンズを省く。波を記録し、像を再構築する。

制限となる要素を精緻化するのではなく完全に迂回することで、4乗根の物理的限界に挑んだ。

あらゆる検出器が捨てていた情報である位相が、記録する価値のあるものになった。

記録と再構成が時間的に切り離されたため、後の発明(レーザー)が既に設計済みのシステムを向上させた。

「今保存し、後で再構成する」という同じ論理が、現代の計算イメージングの基礎にある。

ある構成要素が厳しい物理的限界に達したら、それを改良するのをやめ、それが捨てている情報を捉えよ。再構成は後の、より優れた段階に先送りできる。

ガボールはこの発明により1971年のノーベル物理学賞を受賞した。その時点でレーザーはホログラフィーを実用化していた。ホログラフィー技術は非破壊検査、ディスプレイ、偽造防止ホイル、データ保存へと広がり、波面記録の原理はレンズレス顕微鏡法や計算写真術に再び現れた。

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出典

  1. A New Microscopic Principle Nature · doi.org ·
  2. Dennis Gabor – Nobel Lecture: Holography, 1948-1971 Nobel Prize · nobelprize.org ·