本を閉じたまま読めるって透視術?いや、テラヘルツ波という電磁波の応用ですが

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Photo courtesy of Barmak Heshmat.

本を閉じたまま読める技術は必要だろうか?

たとえば貴重な古文書で、頁をめくると崩壊してしまいそうな状態にあれば、そんな技術が役に立つかもしれない。

しかし、この技術が進歩すれば、古文書の分析以外にも応用できそうなのだ。

 

重ねられた紙に印刷されたイメージを検出する

本を閉じたまま読める技術を開発しているのは、米マサチューセッツ工科大学(MIT)とジョージア工科大の共同研究チームだ。

開発中の技術では電磁波の一種であるテラヘルツ波を利用している。テラヘルツ波はマイクロ波と赤外線の間、つまり電波と光の間の周波数を持っている。

このテラヘルツ波を利用して、閉じられた本の特定の頁からイメージを検出する技術をMIT側が開発し、検出されたイメージから文字を特定する技術をジョージア工科大側が開発した。

とはいっても、現状ではまだ各ページの表面に1文字ずつ印刷された紙を9枚重ねた状態までしか読めていない。

それ以上のページ数になると検出信号にノイズが増えてしまうため、うまく文字を読み取れないのだ。

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Image courtesy of Barmak Heshmat.

物質ごとに反射率が異なるテラヘルツ波の特性

テラヘルツ波は光よりも透過性が高く電波よりも分解能が高いという特徴を持っている。

そのため、これまでもセキュリティー関連技術として応用することが研究されてきている。

たとえば、テラヘルツ波が周波数によって吸収率が変わる化学物質を特定できることから、爆発物の検知などに応用しようという研究だ。

同様にして、紙とインクでは吸収率が異なるため、反射波を解析することで重ねられた紙に印刷されているイメージを読み取ることができるというのが、今回の研究だ。

ただ、テラヘルツ波は頁の間でも反射するためノイズが発生しやすく、まずはこのノイズを篩い分けるフィルターをMIT側の研究者が開発した。

そしてこの技術にフェムトフォトグラフィーという超高速度撮影技術を組み合わせることで、異なる深さにある頁のイメージを検出することを可能にしている。

 

本を読むだけに留まらない技術へ

開発中の技術では、まだ9枚の紙に印刷された各1文字を読み取るのが精一杯だが、周波数の組み合わせや検出装置の精度を上げるなどの研究により、精度を上げていくことが可能だ。

そのため、早くもニューヨークのメトロポリタン美術館は、古くて脆い文献の調査に活用できるのではないかと注目しているという。

また、この技術を応用すれば、絵画の塗り重ねを調査することもできる。

さらに、非破壊検査や医療分野への応用も期待できるという。

つまり今回の研究は、古文書を読むことだけに留まらない可能性を秘めていると言える。

 

【参考】

※ Judging a book through its cover – MIT News

※ Terahertz time-gated spectral imaging for content extraction through layered structures – Nature Communications