高速写真

今では当たり前になっていますが、現代の写真はまだかなり新しい発明です。 1830年代の発明以来、写真は多くの重要な発展と進歩を遂げてきました。 これらの大きな進歩の一つは、高速カメラの開発でした。 これらのカメラは、写真家が人間の目が識別するには速すぎるイベントや発生のフレームごとの内訳をキャプチャし、作成することができました。

高速カメラの歴史

高速カメラの最初の大きなブレークスルーは1878年でした。 Eadweard Muybridge、カリフォルニアに住んでいる英国の駐在員と写真家は、疾走時に馬が地面から4つのひづめをすべて持ち上げたかどうかを判断するために写真を使用するように依頼されました。 馬の疾走経路によって決定されるシャッターリリースシステムに取り付けられた24台のカメラを使用して、彼は馬が疾走するときに4つのひづめすべてを地面から持ち上げることを証明する高速運動シーケンスを撮影しました。

8年後の1886年、オーストリアの物理学者Peter Salcherが超音速弾の最初の画像を撮影した。 オーストリアの物理学の教授で哲学者のアーネスト-マッハは、サルチャーの写真”飛行中の弾丸”を超音速運動の研究に使用した。 超音速運動におけるマッハのインストゥルメンタル作品は、音の速度が彼の姓を冠する理由です。

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動いている馬。 Eadweard Muybridge、ウィキメディア-コモンズ経由

1930年代、ベル電話研究所は、リレーバウンスの効果の研究のためにイーストマン-コダックから高速カメラを購入した。 カメラは16mmフィルムを1000フレーム/秒(fps)で、100フィートの負荷容量で実行しました。 より速いカメラのための欲求によって、鐘の電話実験室は自身の高速カメラを開発した。 Fastaxと名付けられたこのカメラは、5,000fpsを生成することができます。

その後、研究室はその設計をWollensak Optical Companyに売却し、カメラを10,000fpsに対応するように改良しました。 1940年、Cearcy D.Millerは理論的には1,000,000fpsの回転ミラーカメラの特許を申請した。

高速カメラの仕組み

静止画から動きの感覚を呼び起こすために、フィルムシネマ(映画)カメラは”間欠的な動き”を使用しています。”フィルムの連続したフレーム上の連続した一連の画像をキャプチャする際には、間欠的な動きが徐々にフレームごとにフィルムを進めるために使用され その結果、フィルムが通常の投影速度で前方に再生されると、画像はリアルタイムで移動し、発生するように見えます。

ロスアラモスでのカメラワーク

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ロスアラモスでのカメラワーク

高速シネマカメラは、フィルムの速度と画像の速度を同期させることにより、非常に高速で起こっている被写体やイベントをキャプチャすることが 高速で一連の画像を記録した後、フィルムは通常の速度で再生することができ、シーケンスがスローモーションで表示され、より良い視覚的分析が可能にな

従来のシネマカメラとは異なり、高速カメラはフィルムを前進させるために断続的な動きを使用しません。 代わりに、高速カメラは、フィルムが間欠的な動きよりも高い速度で移動することを可能にする連続的な進歩の形態を使用する。 この種の進歩を生み出す最も一般的な方法は、通常のカメラシャッターを回転する平行面ガラスブロック(回転プリズム写真)に置き換えることです。

プリズムが回転すると、フィルムと同期して画像を移動し、同時にプリズムがシャッターとして機能します。 毎秒より多くのフレームを撮影することによって高速動作をさらに打破するために、回転ミラーと回転ドラム技術が開発されました。 これらのタイプのカメラがどのように機能するかの詳細については、こちらをクリックしてください。

ストリーク写真は、高速写真の別の関連する形式です。 ストリーク写真は、”写真仕上げ”画像で使用される写真のタイプに似ています。 ストリークカメラには、通常のカメラシャッターの代わりにスリットがあります。 これらのカメラは、回転ミラーおよび回転ドラムシステムを用いて高速画像を撮影することができる。

LOS Alamos Innovations

LOS Alamos,NMマンハッタン計画の間、科学者たちは、核兵器の設計と試験を研究し評価する方法として高速写真を採用しました。 高速カメラは、ウランの”銃型”爆弾の設計のテストを撮影するために使用されました。 これらのカメラは、約1ミリ秒のウラン235の「遅い」臨界挿入時間をキャプチャすることができました。 臨界挿入時間は、臨界質量を形成することとして知られている核連鎖反応を維持するのに十分な核分裂性物質を形成するのに必要な時間である。

ジュリアン-E-マックZの調査中にトランジットで

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ジュリアン-E. Zの調査中にトランジットでマック

カメラは、しかし、プルトニウムベースの実験を撮影するのに十分な速さではありませんでした。 ウランとは異なり、プルトニウム240は自発核分裂率が高く、約十ナノ秒の臨界挿入時間が短い。 プルトニウムベースの実験や武器を撮影するためには、ロスアラモスの写真家はさらに高速の高速カメラを必要としていました。

ロスアラモスのアンカーランチサイトと後にトリニティサイトで爆縮設計を研究するために、光学グループのメンバーと科学者は新しく改良された写真技術を開発した。 これらの技術には、回転プリズムと回転ミラー写真、高爆発性フラッシュ(”アルゴン爆弾”)写真、フラッシュx線写真が含まれていました。 イギリスの物理学者でマンハッタン計画の科学者であるW.Gregory Marleyによって発明されたMarleyカメラは、初期の高速カメラオプションの1つでした。

クレイ・パーキンスが『Voices of The Manhattan Project』のウェブサイトでのインタビューで述べているように、ロスアラモスの科学者たちは「マーリーのカメラをロスアラモスに持ってきて、トリニティ試験の写真を撮った。”マーリーカメラ”は、いわば、個々のカメラの質量の前に小さなスロットの回転輪で働いていました。 フィルムの一枚が、複数のレンズを備えています。 その幾何学的形状は、一秒間に100,000フレームまで撮影することを可能にしました。”この速度は、原子爆弾を研究することに有利になりました。

10,000ヤードNシェルターの上にチャンネルを掘削。 紀元前 ベンジャミン-アンド-バーリン-ブリクスナー(センター)

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10,000ヤードNの避難所の上の鋭いチャネル。 B.C.ベンジャミンとベルリンブリクスナー(センター)

マーリーのカメラは爆弾の開発過程で使用されたが、パーキンスはトリニティのテストでは最終的には使用されなかったと指摘した。”トリニティでのイベントに関する彼のレポートでは、T-5写真グループ教授ジュリアン-エリス-マックのリーダーは、トリニティテスト中に”固定された短焦点とレンズの低品質は、おそらくマーリーのカメラの写真を役に立たないようにしただろう”と指摘した。

武器物理部門(グループG-11)の光学部長として、MackはBerlyn Brixnerを含むグループメンバーと協力して、最終的にTrinityで使用されるカメラのテストと開発を行いました。 既存の回転式高速カメラ技術を改良して、マックは0を持つ回転ミラーカメラであるマックストリークカメラを発明した。0000001-秒の解像度。 この解像度は、カメラが0.0000001秒間隔で画像をキャプチャすることを可能にし、高速イベントを研究するためのフレームごとにさらに詳細を提供します。

マンハッタン計画の声に関する彼のインタビューの中で、Berlyn BrixnerはMackがカメラを操作して爆発を撮影するように彼を募集したことを思い出した。 Brixnerはまた、Mackのstreak cameraがどのように機能したかを説明しました:「あなたは爆発であった物体をカメラのスリット上にあるようにイメージしました。 その後、その画像はフィルムに中継され、フィルムに沿って移動し、そのスリットに光が現れたときにフィルムに記録され、そのようにして物理学者は爆発で何が起こっているのかを知ることができました。 それは美しく働いた。

トリニティ実験での写真

1945年7月16日、ニューメキシコ州アラモゴルドで、プルトニウム爆縮装置「ガジェット」がトリニティ実験で爆発した。 トリニティテストのヘッドカメラマンの一人として、ブリクスナーは、フィルム上のテストをキャプチャするために五十から二の異なるカメラの使

Mackの「7月16日の核爆発、時空の関係」報告書の付録Iによると、トリニティ実験をフィルムで撮影するために使用された52台の異なるカメラがあった。 五十から二のカメラのうち、カメラの各タイプの次の数がありました:

  • 3 Fastax8mmカメラ
    10,000Nは、避難所の屋根の上にカメラのインストールを示し、棚の下にCine Eカメラ、棚の上に24Mitchell、バックグラウンドでB Lスペクトログラフ

    Caption:

    10,000 Nは避難所の屋根のカメラの取付け、棚の下のCine Eのカメラ、棚の24Mitchell、背景のb&L分光器を示します

  • 3 Fastax16mmカメラ
  • 3スロー Fastax16mmカメラ
  • 3Fastax Primocard16mmカメラ
  • 4Mitchell35mmカメラ
  • 24Kodak Cine”E”16mmカメラ
  • 2Fairchild K-17B Aeroカメラ
  • 2Fairchild K-17B Aeroカメラ
  • 3Fairchild K-17B Aeroカメラ
  • 2ピンホールカメラ
  • 1スチルカメラ
  • 3ショック スイッチカメラ

実験から生成された画像とフィルムは、爆弾の分光分析と収率分析に使用されました。 上記のリストで示唆されているように、トリニティテスト中に様々なカメラが使用されました。 これらのカメラの多くは、原子爆弾爆発のさまざまな段階をキャプチャするために、フィルム速度、レンズ、露出を変えていました。

fastaxカメラは爆発の詳細を記録するために使用された。 回転ドラム分光器カメラは、火の玉によって放出される光の波長を監視するために使用された。 ピンホールカメラはガンマ線を記録するために使用された。

ブリクスナーによると、彼らは”爆発全体の映画カメラで完全な記録を得た。”テストの終わりまでに、”100,000枚の写真のようなものは、すべてのそれらのカメラで撮影されました。”記録のほとんどは映画のカメラで行われたので、写真の大部分は映画のフィルムからの個々のフレームまたは静止画から来ています。

白黒フィルムとカラーフィルムの両方がトリニティテストでカメラに使用されました。 Jack AebyのTrinity Testのカラー写真が最もよく知られていますが、MackとBrixnerのカメラのいくつかはカラーフィルムを使用していました。 マックは7月16日の報告書で、コダクロムフィルムを使用していた24台のコダック・シネマ「E」16mmカメラを指摘した。 1935年にイーストマン-コダックから発売されたコダクロームは、最初の成功したカラー映画の一つであった。 インタビューで、ブリクスナーはカラーフィルムを使用したカメラは”満足のいく写真を撮ったが、特に壮観なものはなかった。

高速カメラの遺産

高速カメラは、冷戦中に他の核実験を捕捉するために引き続き使用されていました。 ハロルドEdgerton、現代の高速写真の父は、ストロボスコープとRapatronicの彼の発明でこれらの爆発が記録された方法を変更しました。

エニウェトク環礁でのレッドウィング作戦からのラパトロニック写真シーケンス

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エニウェトク環礁のレッドウィング作戦からのラパトロニック写真シーケンス。 写真提供:米国連邦政府(http://sonicbomb.com/albums/album47/mahawk.jpg)、ウィキメディア-コモンズ経由

ストロボスコープは、人々が通常見るには人間の目のためにあまりにも迅速に起こる画像を見ることを可能にするために光の点滅を使用しています。 ストロボスコープは、その電気フラッシュの周波数を動いている物体の速度と同期させることによってこれを行うことができる。

Edgertonが電子ストロボスコープと特殊な高速動画カメラを組み合わせたとき、彼はそれぞれのフラッシュを配置して、正確に一つのフィルムフレームを露出させることができた。 この技術を使用して、彼は高速イベントが非常にスローモーションで表示されるようにすることができます。

ラパトロニックまたはラピッドアクションの電子シャッターにより、Edgertonと彼の同僚Kenneth GermeshausenとHerbert Grierは原子力委員会(AEC)のために核爆発を捕獲することができた。 シャッターは、磁場をオンとオフにすることによって開閉しました。 シャッタースピードを操作することで、二マイクロ秒という短い露出を生成することができました。

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青黄色の水の衝突。 Joe Dyerの写真提供(https://www.flickr.com/photos/[email protected]/8566188935/in/photolist-e3XXwF-oX5gy3-dnvb2E-9ztv4V-djzsie-kYGBPF-rgCrpf-cZYBv7-4XbTPh-cZYxvS-cZYzYG-cdUmEU-dMHZ8x-dmjsqu-bWSfkh-caGtgL-cgkGDb-nYtWeK-cgkGJ

ラパトロニック画像は、異なる時間間隔で爆弾の拡大火の玉爆発の直径を測定し、したがって、爆発の効率を決定するために、AECを可能にしました。 エドガートンは1952年にエニウェトク環礁で行われた水素爆弾実験の撮影にラパトロニックを使用した。

ロスアラモスや冷戦時代の高速カメラの革新は、写真の分野に大きな影響を与えました。 Fpsの増加、電気フラッシュ、磁気制御シャッター速度を持つカメラのような新技術や技術の開発は、科学の中で、そして超えて写真撮影のためのアプリケーシ 高速写真は、NASAのロケットの科学的研究とレーザーの研究に組み込まれました。 このタイプの写真は、医学や製造業でも使用されていました。

今日の写真技術のアクセシビリティとデジタルカメラの進歩により、高速写真は世界中の視覚文化の一部となっています。 高速写真やスローモーションビデオは、美術館からFlickr、大ヒット映画からYouTubeのハウツーまで、あらゆる場所で見ることができます。このように、ロスアラモスの革新の遺産は、核科学や原子爆弾をはるかに超えています。

今では当たり前になっていますが、現代の写真はまだかなり新しい発明です。 1830年代の発明以来、写真は多くの重要な発展と進歩を遂げてきました。 これらの大きな進歩の一つは、高速カメラの開発でした。 これらのカメラは、写真…

今では当たり前になっていますが、現代の写真はまだかなり新しい発明です。 1830年代の発明以来、写真は多くの重要な発展と進歩を遂げてきました。 これらの大きな進歩の一つは、高速カメラの開発でした。 これらのカメラは、写真…

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