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kazuosasaki blog

円偏光ってなに?

私の研究室のような文系研究室でも、いつのまにか「エンヘンコウ」などという難しい光学の専門用語が、平気で使用されるようになりました。エヘン。漢字で「円偏光」と書きます。

しかし正直なところ、はじめて「円偏光」という言葉を聞いたときは私も「ウンン?」となったもの。理科系出身なんだけどね。研究室で「円偏光」という難しい用語が、ハバをきかせるようになったのはなぜか?それは、私の研究室のテーマでもある「3D映画」の上映技術について説明するのに不可欠だからです。特に「右目用と左目用の映像をどのように分離するか」という、とても大事なポイントを説明するときが「円偏光」の出番です。また「垂直偏光」という用語も出てきます。「Real D」という方式では「円偏光」を使い、「IMAX 3D デジタル」では「垂直偏光です。

( photo : Real D 方式用のメガネ )

でも、3D映画の上映技術に関する話をはじめて聞く学生クンたちに、いきなり「円偏光」とか「垂直偏光」なんて用語を使ったら、すたこらさっさと逃げていってしまいます。だからといって「まっすぐな直球とか、曲がってくるカーブの違いみたいなもんだからカンタンだよー」なんて、いい加減なことを言っていると、そのうち自分でボケツを掘ることになります。

ちゃんと勉強しておかなければ。

circular_r.gifではまず、左の素晴らしいアニメーションを見て下さい。分かりやすいです。この図は「右巻き(反時計回り)」の「円偏光」の状態を表しています。たしかに野球のボールの「カーブ」に似ているかも。そして「円偏光」には、右巻きと左巻きの二種あるわけです。

光というのは電磁波の一種。これは電磁場の振動が伝播に伴って円を描いて、進んでいるようすなのです。このアニメーションをよく見て下さい。反時計回りというのは、実際に進んでいる「光」自身から見た場合の向きになります。光の波が、右にねじれながら進んでいく様子が分かると思います。

( animation by : wikimedia commons "Dave3457" )

ところでこの右巻きと左巻きですが、人間の眼にはその違いを見分けることが出来ません。3D映画の「Real D」は、このことを利用しています。スクリーンには、二台のプロジェクターから右巻きの光と、左巻きの光とで、二重の映像を投影。そうしておいて、観客は特殊なメガネをかけて、右眼では右巻きの光だけ、左眼には左巻きの光だけを見るのです。全くの余談ですが、私たちと「眼」の構造が違う昆虫たちは、この「偏光」のちがいを見分けています。ミツバチは偏光を感知することで、曇天の日でも太陽の位置を知ることができます。


「円偏光」の特性を利用した、3D映画の上映技術は、「Real D方式」です。この上映方式では、右旋回の光による映像と左旋回の光による映像を、1秒間に144回、交互に上映して、それを右目と左目で別々に見るのです。(おそらく上映するプロジェクターのレンズの前にも、交互にフィルターをつけるんだよね。)観客は、左右の眼の前に、右旋回の光を遮断するフィルターと、左旋回の光を遮断するフィルターを、取り付ける必要があるのです。

それが「Real D」用のメガネです。このメガネは、透明板に「偏光パターン」を印刷するだけでいいので、お安く出来るのが利点です。だからこの方式の映画館では、メガネをお土産にくれるのです。上映レンズ前と、観客のメガネと、二度フィルターを通すために映像は暗くなってしまいます。だから、この方式を導入する映画館は、明るいシルバー・スクリーンの分だけ余計に予算がかかるらしい。

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makigai.jpg2010年4月28日・ 読売新聞記事で、逆巻きのナミコギセルガイ(体長1.2センチ)が見つかったというニュースが紹介されていました。記事によると、巻き貝は種類によって巻きの向きが決まっているため、逆巻きは非常に珍しい。発見した琵琶湖博物館では「突然変異ではないか」と話している、という内容でした。

らせん形の貝殻は、通常は左右非対称です。オウム貝は、同一平面上で巻いている形なので、右巻きとも左巻ともいえず例外ですが、いろいろな貝殻は、右巻きか左巻きのどちらかに属します。あるものは常に右巻き、あるものは常に左巻き。また、生息する地域によって、右巻きだったり左巻きだったりするものもあります。しかしなぜか右巻きであることが多いのです。

彼らがいかにして「右派」になったり「左派」になったりするのか、それについては、諸説あるようですが、確たる理由は分かっていないようです。もちろん遺伝情報として、DNAに刻まれているのでしょうが、環境による影響や、地球の自転の方向の影響(生息地が北半球か南半球か)なども、考慮にいれなければならず。なかなか難しい問題のようです。

ところで巻き貝の巻き方はどう見分けるのか? 巻き貝のとがった方を上に向けて、殻の入り口が見えるように持ったとき、殻の口が向かって右側に見えるのが右巻き、左側に見えるのが左巻きだそうです。[*1]

( picture : The 53rd plate from Ernst Haeckel's ''Kunstformen der Natur''[1904], depicting organisms classified as Prosobranchia. )