一日ですぐ簡単に出来る自由研究ネタ!【3D立体視実験】灘中学入試・理科問題より





自由研究にお困りのみなさん!

簡単で、今夜すぐ出来る、しかも他の人と被らない、そんな自由研究をお探しではありませんか?

今回は、関西最難関の灘中学校の入試問題でも取り上げられた【立体視】についての実験をご紹介します!

スマホなどのカメラさえあればすぐにできるので、是非挑戦してみてください!

立体視の原理

人はものを立体的に見て、距離を測ることができます。これは人の目が同じ向きに2つ付いているためです。2つの目からの視覚情報を合成することで、対象物の位置を得ることができるわけです。

両目でモノの位置が若干異なって見えます。
両目の視野が重なっていないとできない、つまり目が正面にある生物しかできないのが分かります。

この実験では、この2つの目を、2枚の写真に置き換えて考えます。

カメラ1個で立体視実験!

さて、それでは実際にやってみましょう。

まず見る対象物を机の上などに置きましょう。

そして、それを目の幅だけ間隔をあけた2箇所から撮影します。

この2枚の写真を左右に並べて、左右それぞれの目で見てみると、立体的に見えるというわけです。

普段私たちが見ている視界も、実際目に写った時点では二平面に過ぎませんから、それと同様の二平面を見ると、脳が合成して立体的に見せてくれるわけです。

灘入試を追って追加実験!

また、灘中学の問題では、左右を入れ替えた場合や、動いているものを撮影した場合などの見え方についても出題されています。追加実験としてやってみるのもいかがでしょうか。

「地球儀を撮影したものを左右入れ替えるとどうなるか?」

「ある物体だけカメラとの相対位置が同じままだとどうなるか?」

また、「夜に月がついてくるように見えるのは何故か?」

これらを理解するには、2枚の写真それぞれにおける物体の位置による見え方の違いを考える必要があります。

遠くにある物体ほど、両目の感覚に対して距離が大きくなり、右目と左目で見え方の「差」が小さくなります。それで写真でもあまり位置が変わりません。

あるいは、近ければ差は大きくなり、写真でも全く違う位置に写ります。逆に言えば、2枚の写真で位置にほぼ差がないのなら遠くに、差が大きいのなら近くにあるというわけです。

自転車や車で移動している時、近くを見た方が速く動いて見え、遠くを見た方が遅く動いているように見えるのと同じですね。

3D!VR!立体視の応用!

この立体視は、近頃話題の技術の原理でもあります。

最も簡単なのは一時期見られた赤と青の3Dメガネです。

3Dメガネを用いる際は、左目用の情報と右目用の情報をそれぞれ青と赤で表示しています。左目はメガネの赤いフィルムにより赤が消えて青のみが見え、右目はメガネの青いフィルムにより青が消えて赤のみが見えることになります。

これにより一平面上で立体視が実現できたわけです。

さらに発展すると、立体視を道具なしで再現できるようになりました。任天堂から発売されている「3DS」がこの例で、実は3DSの画面には二つの異なる映像が表示されています。この二つの映像を、それぞれ一定の角度からしか見えないようにしているのです。3DSを左右に傾けると妙な見え方をするのはこのためです。

このおかげで、右目には右目用の、左目には左目用の映像のみが見えるのです。だから、逆に画面の右側から見ても右目用の映像しか見えず、立体感はありません。

そして最新技術では、完全に右目用と左目用の映像を別の画面に表示するVRが生まれました。

一画面に表示しないのでより見えやすく、のめりこめるようになったわけです。

自分の頭で考えてみよう

思考力を問われる難関校入試問題ですが、その題材は日常生活の中でもよく触れるもの、今回は視覚という常に働かせているものについてでした。

こうした日常生活の中の何かに疑問を持って確かめる、これこそ研究です。

自由研究も自分の頭でよく考え、発見をして、理解できるようなものにしましょう!

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この記事を書いたライター

甲斐 匠人学生ライター
都内公立中から開成高校に進学、校内外問わず様々な活動に参加しています。
多くの人と同じ体験も、異なる体験もしてきました。そこから得た視点や技能をみなさんに活かしてもらう為に努めてまいります。