ホログラフィー

概要

ホログラフィー（Holography）は、光の干渉と回折を利用して三次元像を記録・再生する技術である。1947年、ハンガリー系イギリス人物理学者デニス・ガーボール（Dennis Gabor、1900–1979）が電子顕微鏡の解像度向上研究の過程で構想し、1971年にノーベル物理学賞を受賞した。

「ホログラム」の語はギリシャ語の holos（全体）と gramma（記録）に由来する。通常の写真が光の強度（振幅）のみを記録するのに対し、ホログラムは位相情報も記録する。この違いが、立体視を可能にする根拠である。

初期の実験は水銀灯を用いていたが、干渉縞の質が低く実用性に乏しかった。1960年代のレーザー開発によって一気に精度が上がり、ガーボールの構想は初めて実用段階に達した。

ホログラムの記録は二段階で進む。まずレーザー光を分割し、一方を参照光（リファレンスビーム）として感光材料に直接照射する。もう一方は物体に当て、その反射光と参照光を干渉させる。この干渉縞が感光材料に刻まれる。

再生時は参照光だけを照射する。記録された干渉縞が回折格子として機能し、元の物体光の波面を復元する。観察者はその復元された波面を知覚するため、もとの物体が実際にそこにあるかのような立体像を見ることができる。

ホログラムには「全体性」という固有の特性がある。フィルムの一部を切り取って再生しても、像全体が——解像度は落ちるが——現れる。情報が局所に集中するのではなく全体に分散して記録されているためである。

実用分野は多岐にわたる。

セキュリティ用途では、クレジットカードや紙幣に貼付された薄膜ホログラムが広く普及している。肉眼で見える虹色の回折光は単なる装飾ではなく、干渉縞の複製困難性を利用した偽造防止技術である。

医療・科学分野では、ホログラフィック干渉計測が微細な変形・振動・流体の可視化に用いられる。材料評価や生体組織の非破壊検査への応用が進んでいる。

光データストレージへの応用も研究が続く。通常のディスクが表面に情報を記録するのに対し、ホログラフィック記憶装置は媒体の三次元空間全体を利用する。理論上の記録密度は従来技術を桁違いに上回る。

物理学では「ホログラフィック原理」として概念が拡張された。フアン・マルダセナが1997年に提唱したAdS/CFT対応は、高次元空間の重力の情報がその境界面に符号化されているとする。ブラックホールの情報パラドックスとも接続し、現代素粒子理論の核心的問題を照らしている。