中学生向け理科自由研究！簡単な鏡の原理を利用した自作3Dホログラム

目安時間約 7分

2017年05月28日

以前の記事で紹介した3Dホログラムだが、装置のみならず映像も作ることができる。
今回はその映像のほか、この原理についても紹介するので、ぜひ自由研究のネタに使ってみてほしい。理科の範囲としては中学生にあたる。

自分で映像を作って、みんなで上映会をしたらきっと楽しい！
　　

１章　中学生の自由研究に！簡単！3Dホログラムって？

　
前回も作り方は紹介したが、今回はもっと簡単なものを作ってみた。
(ものも大事だけど、大事なのは原理を理解していること！)
　
【用意するもの】
・プラ版…今回、お惣菜のお弁当のフタを使ってみた。十分できた(笑)
　※前回はこれがCDケース
・セロハンテープ
・ハサミ
　
のみ。
ちなみにペットボトルでも出来るということでやってみたが、湾曲しているためあんまりよろしくない。
お弁当のフタでいい。ただし、CDケースほど分厚くないので写りが弱い気はする…。
自由研究と銘打ってやる場合はCDケースを用意してしっかり作った方がいいかもしれない。
　
ここでは簡単に実験できることを目的としている。
作り方は前回の記事を参照して頂いてもいいが、簡単なので一応記しておく。
　
【作り方】
　
①まずプラ版を台形型に切る。
　私は適当に切ったが、角度を調整したりでやはり型紙を作った方が早い(笑)
　大きさは下辺6cm上辺1cm高さ3.5cmもしくは下辺10cm上辺2cm高さ6cmの台形。
　これを4枚作成する。

　
②それをテープで4枚張り合わせれば完成。
　
なんと簡単。
　
あとはYoutubeなどで「3dホログラム」と検索すれば、映像がたくさん出てくる。
このような感じ。

　
まずはそれを映して、みてみよう。
ちゃんと立体的に映って見えただろうか？ちょっと感動してしまうのは私だけだろうか！
　　　

２章　この仕組みは？理科の鏡の原理とホログラムの意味

　　
次に、この原理について考えていこう。
　　
実はこれはホログラムというより(※詳細は後述)、利用しているのは鏡の原理だ。
鏡に映ったものを見ているのと同じだ、と言われるとちょっと驚くかもしれない。

ためしに、文字を映してみてもらうとわかると思うが、上下逆に(もしくは左右逆)、いわゆる「鏡文字」で映ることが分かるだろう。
※実際にやってみよう。
　
さて、虚像というものは中学校で習うと思う。
鏡で私たちが見ているのは、この虚像。

この3Dホログラムでも、私たちが見ているのは、実はこの「虚像」なのである。

図１.鏡の原理

　
そのため、この鏡の役割をするプラ版の角度が重要になってくる。
角度の計算は参考程度にとどめておいてほしい。
　
図２．プラ版の角度

　
このように、垂直に映像が立ち上がって見えるには、プラ版の角度は45度である必要がある。
(これは二等辺三角形の公式から)
必ずしも45度である必要はなく、あくまでも思う場所に映すことができればよい。
配布されている台形のサイズは実は巧妙にこの角度を満たすよう設計されているのだ。
(角度の計算は三角関数が必要になってくるため、高校生～大学生の範囲)
　　
なかなかうまいこと出来ている！
　
１方向から見て垂直に立っているわけだが、
これが４方向にあることで、どこから見てもその場所にあるように、立体的なように見えるのだ。(たとえば人物などの後ろが見えるわけではないから、厳密には立体とは呼べないが)　
　
参考その２。本来のホログラムとは。
[su_quote cite="誤解だらけの「ホログラム」　それっぽい映像表現との違いは？" url="http://www.itmedia.co.jp/pcuser/articles/1606/19/news008.html"]実はそもそもホログラフィックとは、映像の表示方法ではなく、記録方法を含む技術を指すものなのである。[/su_quote]
　
ホログラムの名前の由来も。
[su_quote cite="誤解だらけの「ホログラム」　それっぽい映像表現との違いは？" url="http://www.itmedia.co.jp/pcuser/articles/1606/19/news008.html"]ホログラムの「Holo」とはギリシャ語で「全て」という意味であり、写真＝フォトグラフィーから転じて、全てを記録する、というような意味合いで「ホログラフィー」という語が生まれた。
[/su_quote]
　
最も一般的なものは、お札の虹色に見える印刷「レインボーホログラム」
偽造が比較的難しいため、カードや紙幣で使われているそうだ。
　

３章　中学生の自由研究に！自作３D ホログラム映像の作り方

さて、では原理を理解したところで、オリジナルの３Ｄ映像を作ってみよう。

映し出したい画像を選んで、90度ずつ回転させて4か所に配置すればＯＫ。

単純な画像なら、ペイントを使えば編集できる。
この際だから自分で絵を描いてみても楽しいかもしれない。
　
【作り方】
　
対角線を引き。

画像を90度回転させながら

4か所に配置して、出来上がり！

　
Windows付属のムービーメーカーなどのソフトを使って音楽をつければ、オリジナルの動画が完成☆
※動画を回転させるに別途ソフトが必要になってくるため、ちょっと難しいかもしれない。。。^^;：avutlなどOSにもよる。
　PCが得意な場合はぜひチャレンジしてみて欲しい！　