＜鈴木賞＞「３Ｄホログラムの研究」

１ 研究の動機
ある日、父が「ＭＩＲＡＧＥ」ＩＮＳＴＡＮＴ
３－Ｄ ＨＯＬＯＧＲＡM ＭＡＫＥＲというお上の結果から、見える範囲は４５度から６０度の間ということがわかりました。
（考察）

もちゃを買ってきました。父がＭＩＲＡＧＥをセＭＩＲＡＧＥによってできるホログラムは、どットして、「イチゴをとってごらん。
」というので、こからでも見えるのではなく、４５度から６０度私はイチゴをつかもうとしました。すると、つかという限られた範囲でしか見えないということかめないのです。指がイチゴを通り抜けてしまうのら、鏡で反射された光がです。私はすぐに「立体映像」だと気づき、ＭＩ何か関係しているのではＲＡＧＥの底を見てみました。中にあるのは、イないかと考えられます。

チゴのフィギュアと、ボウルのような鏡だけでしというのも、目とＭＩＲた。私が前に見た立体映像では、かい中電灯のよＡＧＥの出口の窓の両端うなものがあったけど、このＭＩＲＡＧＥには、を線で結ぶとちょうど４そのような高性能なものは入っていませんでした。 ５度～６０度になっていそれなのに、いったいどうして本物とそっくりなるからです。

像が見えるのか、興味をもち、調べてみたいと思いました。

＜実験２＞ 片目と両目の見え方の違いを調べる（方法）① ３D ホログラムを両目で見る。
② ３D ホログラムを右目だけで見る。
③ ３D ホログラムを左目だけで見る。
④ 比較してみる。
（結果）
両目線を合わせて、見える一番下の角度を測定する。

中に入れた物体の左右が逆になって見える。上下は変わらない。
右目だけ両目で見たときの位置よりも、少しだけ左側によって見える。
左目だけ両目で見たときの位置よりも、少しだけ右側によって見える。
位置が少しずれて見えるだけで、像の大きさも② ①と同じように実験し、見える一番上の角度形も向きも両目で見たときと変わりませんでした。

を測定する。

（考察）

２ 研究の方法⑴ 見える範囲や条件について調べる。
＜実験１＞ 見える範囲について調べる。
（方法）① ＭＩＲＡＧＥに分度器をあて、ペンの先と視（結果）
見える一番下の角度
４５度
見える一番上の角度
６０度
・４５度より下に角度を下げていくと、頭の方から像が欠けていってしまう。
・６０度より上に角度を上げていくと、足の方から像が欠けていってしまう。

右目と左目による見え方の違いは、何もＭＩＲ
ＡＧＥによるホログラムに限ったことではなく、全てのものを見ると、右目と左目ではずれて見えるので、ＭＩＲＡＧＥによるホログラムは、目には何も関係していないことがわかります。
＜実験３＞ カメラにも像が写るのか、フラッシュがあるときとないときで比較する。

（方法）① 見ている位置にデジタルカメラを設置し、フラッシュをたかないで撮影する。
② 見ている位置にデジタルカメラを設置し、フラッシュをたいて撮影する。

（考察）
場所によって、ティッシュの像がしっかりとできている所とできていない所がある。これは見ている目の位置が固定されているため、目に入ってくる光がしっかりと結像した光が入ってくる場合③ フラッシュをたいたときとたかないときの違と結像していない光が入ってくる場合とがあるかいを比較する。

らだと思います。目の位置を変えるとティッシュ（結果）
フラッシュをたいたと フラッシュをたかない
き
ときの見え方（ぼやける位置が変わる）が変わるから同じ位置で同じ条件で撮影したにもかかわらです。
①②③④⑤⑥⑦⑧

ず、フラッシュをたくと像がぼやけてしまった。
（考察）
本来、フラッシュをたくと、実物は鮮明に映るはずなのに、ＭＩＲＡＧＥによるホログラムはぼやけてしまったということは、＜実験１＞同様、鏡で反射してくる光をフラッシュをたくことによって、反対に弱めてしまったために、映りが悪くなってしまったのではないかと考えられる。
＜実験４＞ 動いている物体の見え方を調べる。
（方法）① ティッシュを丸めたものを用意し、それを上からそっと落とし、そのときの像のでき方をデジタルビデオで撮影する。
② ビデオの映像をコマ送り再生しながら、物体が動いたとき（動いているとき）の様子を分析する。
（結果）
ティッシュの像が、ＭＩＲＡＧＥから飛び出る＜実験５＞ トレーシングペーパーを像に重ねたときの見え方を調べる。

ように上がってきた。そして、本物のティッシュ（方法）を落とした場所より、少しずれて像ができた。

① トレーシングペーパーを用意し、それを３D

右の映像は、デジタルビデオで撮影したものをホログラムに少し浮かせぎみにかぶせる。

ストリーミングビデオに変換し、１/３０コマずつ② そのときのトレーシングペーパーに写る像の静止画像に取り出したものです。よく映像を見る様子を調べる。と、①でつかんでいたティッシュが②、③と下に（結果）落ちて見えなくなっているのに、⑤、⑥ではティ今まで立体像として見えていたが、トレーシンッシュの像が浮かび上がってきて、⑦、⑧ではっグペーパーをかぶせると、３D ホログラムの横断きりとその像をとらえることができた。

面が映し出された。

は光が必要になってきます。光の種類については太陽光もあれば、蛍光灯や白熱電球、またろうそくなど、数多くあります。
・見つめられる物体
もちろん見ようとする対象になる物体がなければものは見えません。
・物体を見つめる目（考察）
トレーシングペーパーに上下左右反対のぼやけた平面像ができたということは、やはり鏡で反射

ここでは目の構造についてはほとんど触れませんが、目がないと物が見えないのはすぐわかると思います。

した光がトレーシングペーパーにぶつかったからまとめると、光がなかったり、途中に邪魔するできたと考えられます。ぼやけてしまったのは、ものがあって、光が目に届かなかったりすると、トレーシングペーパーで光がさえぎられたことと、 物を見ることはできないということになります。
ブタのフィギュアの結像する位置が実際の場所とトレーシングペーパー上とでは少しずれているか⑶ ３-Ｄのホログラムがどのようにしてできるらだと考えられます。のか仮説を立てる。
まず、予想とはまったく違う仕組みだったこと＜実験６＞ 暗闇で像がどのように見えるのか調が、今までの実験でわかりました。カメラの実験

べる。と調べ学習から、ＭＩＲＡＧＥは、光を利用して（方法）いるのだと思います。私は、このＭＩＲＡＧＥが① 夜、電気を消して部屋を暗くする。

凸レンズの仕組みと似ていると思いました。凸レ② 真っ暗闇の中で、ＭＩＲＡＧＥを使って、像ンズは、焦点で光を集めて、像を作ります。だかがどの位置にどのようにできるのかを観察する。

ら、ＭＩＲＡＧＥも乱反射した光が鏡で反射され、（結果）上の空いたところで、一点に集められ、あのブタ暗闇の中では、ＭＩＲＡＧＥそのものも、どこにあるのかわからず、像はどこにもできなかった。
（考察）
ＭＩＲＡＧＥによってできるホログラムは、やはり光がないとできないことがわかりました。の像ができるのではないかと思いました。
（仮説）
凸レンズの光の進み方と同じように、ＭＩＲＡＧＥの底に置いた物体に光が当たると、いろいろな方向に乱反射する。この乱反射したそれぞれの光が、ＭＩＲＡＧＥのボウル型をした鏡の壁面で⑵ 像が見える仕組みについて調べる。
（調べ学

反射を繰り返し、上の空いたところから出ていく。

習）青山学院大学のホームページより

この出て行った光が焦点に集まり、その焦点の位＜物の見える条件＞

置に像ができるのではないか。

○３つの要素どのようにして色が見えている（識別してい⑷ 実験を行う。

る）のかを理解するためにも、まずはどのように仮説が正しければ、光がＭＩＲＡＧＥのボウル

して私たちが物を見ているのかを理解する必要が型をした鏡の壁面で反射を繰り返し、上の空いたあります。私たちが物を見るときには３つの条件ところから出ていき、この出て行った光が焦点にがそろっていなければいけません。それは物を照集まり像を結び、その像を作っている光が目に届らす光があること・見つめられる物体があるこいて、ホログラムが見えているということになる。と・物体を見つめる目があることです。

それならば、逆に、目の位置から赤外線ビームを・物を照らす光ホログラムに照射すると、ＭＩＲＡＧＥのボウル

真っ暗な部屋の中で物を見つけることは不可型をした鏡の壁面で反射を繰り返し、底に置いた能です。当たり前のことですが、物を見るために物体に赤外線ビームがぶつかるはずです。
しかも、

ホログラムの耳の位置に赤外線ビームを照射した

きる像のしくみと似ていて、実物から乱反射されならば、同じように実物の耳にもぶつかるはずでた光の１つ１つが、ＭＩＲＡＧＥの壁面についてす。

いる鏡で反射しながら、やがて一点に集まって像＜検証実験＞を作るのです。だから、カメラでフラッシュをた（準備物） レーザーポインター、ＭＩＲＡＧＥ、くと、その光に反射光がかき消され、像がぼやけフィギュア（実物）、線香、マッチてしまったり、真っ暗で反射光そのものがなかっ（方 法）たりすると、像ができないのだと思いました。ま① レーザーポインターを目の位置に合わせる。

た、角度によって見えるときと見えないときがあ② ＭＩＲＡＧＥの中に線香の煙を入れる。
（光るのは、結像した光の一部が、眼に届かないからの道すじを見やすくするため）だと思います。

③ ホログラムの耳に視線と重なるようにレーザＭＩＲＡＧＥは反射の法則に従って、底面に置－ポインターを照射する。

いた物体で乱反射された光を出口部分で一点に集④ ＭＩＲＡＧＥの中を赤外め、結像させるという大変精巧なおもちゃである線ビームがどのように進んでことがわかりました。下半分の曲面も上半分の曲いるかを観察する。

面もしっかりと計算され、少しでもずれていたら、⑤ フィギュアの耳に赤外線違う場所に像を作ってしまうか、ぼやけた像になビームが当たっているか確認ってしまいます。局面鏡を重ねた単純なおもちゃする。

なのですが、計算されつくしたすごいおもちゃな⑥ 場所を変えて、①～⑤をのだということがわかりました。

繰り返して、どのように光が進むかを調べる。
（結果）・予想したとおり、赤外線ビームがＭＩＲＡＧＥの中で反射を繰り返して、フィギュアの耳に当たった。
（下の図参照）
・光が反射するとき、鏡の壁面で入射角と反射角は等しかった。
・レーザーポインターの照射位置を変えても赤外線ビームは、しっかりとフィギュアの耳に当たった。どの場所からでも同じように当たりました。
７ 感想と反省ＭＩＲＡＧＥ 3Ｄホログラムの実験をして、光っておもしろいなと思いました。ものを見えるようにしたり、見えなくしたり、そして、その仕組みが目に見えないから、最初はとても不思議だし、実験するのも大変でした。でも、１つの不思議をいろいろと追求して解き明かしていく楽しさも知ることができました。どんなことにも「仕組み」というものがあるのだということも、この実験をしていて思いました。
６ 結論と考察

たとえ目に見にくくても、本当に単純でも、不思

やはりＭＩＲＡＧＥの 3Ｄホログラムは、ＭＩ議を自分で見つけ出せるってすごくうれしいこと

ＲＡＧＥの壁面で光が反射を繰り返し、光が集まだと思いました。だから、次も興味をもったらいってできた像でした。これは凸レンズを使ってでろんなことを調べてみたいと思います。