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ストロボスコープはストロボとも呼ばれ、周期的に動く物体をゆっくり動いているように、または静止しているように見せるために使用する器具です。これは、スロットまたは穴のある回転ディスク、または短い繰り返しの閃光を発生させるフラッシュチューブなどのランプで構成されます。通常、ストロボスコープの速度はさまざまな周波数に調整可能です。回転または振動する物体を、その振動周波数 (またはその約数) でストロボスコープで観察すると、物体は静止しているように見えます。したがって、ストロボスコープは周波数の測定にも使用されます。
この原理は、回転、往復、振動する物体の研究に使用されます。機械部品や振動する弦が一般的な例です。内燃機関の点火時期を設定するために使用されるストロボスコープは、タイミングライトと呼ばれます。
機械
最も単純な機械的形態のストロボスコープは、観察者と移動する物体の間の視線上に等間隔で穴またはスロットが配置された回転する円筒（または縁が盛り上がったボウル）です。観察者は、スロット/穴が反対方向に動いている状態で、同時に近い側と遠い側の穴/スロットを通して見ます。穴/スロットが反対側に揃っているとき、物体は観察者に見えるようになります。
あるいは、単一の可動穴またはスロットを固定/静止穴またはスロットと併用することもできます。静止穴またはスロットは、光を単一の視野経路に制限し、可動穴/スロットの他の部分を通過する光によるグレアを軽減します。
穴/スロットがストロボ効果なしでオブジェクトを横切るように見えるため、単一の穴/スロットの列を通して見ることは機能しません。
回転速度は、観測対象システムの動きと同期するように調整され、観測対象システムの動きが遅くなり、停止しているように見えます。この錯覚は、一般にストロボ効果として知られる時間的エイリアシングによって生じます。
電子
電子版では、穴あきディスクの代わりに、短時間の高速な閃光を発するランプが使用されています。通常は、ガス放電ランプまたは固体ランプが使用されます。これは、電源を入れるとほぼ瞬時に発光し、電源を切るとすぐに消えるからです。
それに比べて、白熱電球は通電時に短時間のウォームアップがあり、その後、電源を切るとクールダウン期間が続きます。これらの遅延により、ウォームアップ期間とクールダウン期間中に部分的に照らされた物体の細部がにじんだりぼやけたりします。ほとんどの用途では、白熱電球は明瞭なストロボ効果を得るには遅すぎます。しかし、AC 電源で動作させると、フィルム映写などの 光オーディオ再生時に可聴ハム音 (主電源周波数の 2 倍) が発生するほど高速です。
フラッシュの周波数は、物体の周期速度と等しくなるか、またはその単位分数になるように調整されます。その時点で、フラッシュの周波数に応じて、物体は静止しているか、ゆっくりと後方または前方に移動しているように見えます。
低強度ストロボの用途では、ネオンランプまたは発光ダイオードが一般的に使用されます。ネオンランプは、ソリッドステート エレクトロニクスが開発される前は一般的でしたが、低強度ストロボの用途のほとんどで LED に置き換えられています。
キセノンフラッシュランプは、中強度および高強度のストロボ用途に使用されます。十分に高速または明るい点滅では、キセノンフラッシュランプが溶けるのを防ぐために、強制空冷または水冷などの能動冷却が必要になる場合があります。
歴史
ストロボスコープは、1832年にベルギーのジョセフ・プラトーが発明したと一般に考えられています。プラトーは、放射状のスリットの入った円盤を回転させながら、別の回転ホイール上の画像を見ました。プラトーの装置は「フェナキストスコープ」として知られるようになりました。オーストリアの シモン・リッター・フォン・スタンファーもほぼ同時に独立してこの装置を発明し、彼はそれを「ストロボスコープ」と名付けました。今日でも彼の用語が使われています。語源は、ギリシャ語の「渦巻き」を意味するστρόβος - strobosと「見る」を意味する σκοπεῖν - skopeinに由来しています。
初期の発明は、科学研究に重要な応用があっただけでなく、動画を制作する方法としてもすぐに人気を博し、その原理は数多くの玩具に使用されました。他の初期の先駆者たちは、ミラーガルバノメータとして知られる回転ミラーや振動ミラーを採用しました。
1917年、フランスの技術者エティエンヌ・エミッシェンが世界初の電気ストロボスコープの特許を取得し、[1]同時に1秒間に1,000コマを撮影できるカメラも開発しました。
ハロルド・ユージン・エドガートン（「ドク」エドガートン）は、点滅するランプを使って機械部品の動きを観察しました。[2]その後、 ゼネラル・ラジオ・コーポレーションは、この装置を「ストロボタック」という形で生産しました。これは商業的に成功したストロボスコープの初期の例です。[3]
エジャートンは後に、飛行中の弾丸など高速で移動する物体の 静止画を撮影する手段として、非常に短い閃光を使用しました。
アプリケーション
ストロボスコープは、動いている機械にかかるストレスの研究や、その他多くの研究において重要な役割を果たします。明るいストロボスコープは周囲の照明を圧倒し、暗い動作環境を必要とせずにストップモーション効果を明らかにできます。
また、周期速度を測定するための計測器としても使用され、タイミングライトとしては内燃機関の点火時期を設定するために使用されます。
医学では、発声障害（かすれ声）の原因となっている病気の診断のために、ストロボスコープを使って声帯を観察します。患者がハミングしたり、マイクに向かって話したりすると、同じ周波数またはわずかに異なる周波数でストロボスコープが作動します。光源とカメラは内視鏡で配置されます。
ストロボスコープの別の応用例は、多くの蓄音機のターンテーブルで見ることができます。プラッターの端には特定の間隔でマークがあり、主周波数で動作する蛍光灯の下で見ると、プラッターが正しい速度で回転していれば、マークは静止しているように見えます。白熱灯の下では、白熱電球は顕著にストロボを発光しないため、この方法はうまく機能しません。このため、一部のターンテーブルにはプラッターの隣にネオン電球またはLED が付いています。LED は、主電源トランスからの半波整流器、または発振器によって駆動する必要があります。
点滅するランプのストロボは、ディスコやナイトクラブの照明効果にも採用されており、スローモーションで踊っているような印象を与えます。エンターテイメント アプリケーションでは通常、高度なパフォーマンスは要求されないため、これらのデバイスのストロボ レートは、通常、それほど正確でも高速でもありません。
フェヒナーカラー
ストロボライトを素早く点滅させると、白色光が色を帯びているような錯覚が生じる。これをフェヒナー色という。一定の範囲内で、フラッシュの周波数によって見かけの色を制御できる。効果的な刺激周波数は 3 Hz 以上で、最適な周波数は約 4～6 Hz である。色は観察者の心の中に作り出された錯覚であり、実際の色ではない。ベンハムのコマはこの効果を示している。[4] [5] [6] [7]
参照
参考文献
- ^ (フランス語) Les grands Centraliens : Étienne āhmichen (1884-1955] - Centrale-Histoire - École Centrale Paris
- ^ 「MITでの研究: 1926–1931」ハロルド・ドク・エジャートン。2009年11月28日。 2009年11月28日閲覧。
- ^ 「General Radio Corp の貿易カタログ」
- ^ Benham, CE (1894). 「人工スペクトルトップ」. scholar.google.com . 2021年7月31日閲覧。
- ^ Pilz J, Marre E (1993). 「パターン誘発フリッカーカラー。眼科検査法（ドイツ語の記事）」。Ophthalmologe . 90 (2): 148–54. PMID 8490297。
- ^ Schramme J (1992). 「パターン誘発フリッカー色の変化は青/黄の反対色プロセスによって媒介される」. Vision Research . 32 (11): 2129–34. doi :10.1016/0042-6989(92)90074-S. PMID 1304090.
- ^ . Krantz, John H (2013). 色彩科学技術百科事典(PDF) . ニューヨーク: Springer Science+Business Media. doi :10.1007/978-3-642-27851-8_65-2.
外部リンク
ウィキメディア・コモンズのストロボスコープ関連メディア
ウィクショナリーのストロボスコープの辞書定義- ドイツ人がミリ秒を機械的に計測した方法 - Smarter Every Day 283
- ノースカロライナ理科数学学校でのフェナキストスコープとストロボスコープのデモンストレーション