万華鏡

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万華鏡は光と鏡で魔法をかけます。子供のおもちゃ（またはすべての年齢のおもちゃ）と見なすことができますが、デザイナーやパターンメーカー向けの技術的なアプリケーションを備えたシンプルな光学デバイスでもあります。ギリシャ語が名前の由来です。 kalos、eidos、から来ています および skopios それぞれ、美しい、形、そして眺めを意味します。

背景

万華鏡の本体は、ビューイングチューブ（一端に接眼レンズ付き）と、チューブの反対側の端にあるオブジェクトボックスまたはケースの2つの主要部分で構成されています。オブジェクトボックスは、2つのガラスディスクと、エッジを囲み、ディスクとオブジェクトを囲むバンドでできた薄くて平らなボックスです。それらのオブジェクトは、着色されたガラス、ビーズ、見掛け倒し、または他の反射材料の断片です。

オブジェクトボックスの外側のディスクは、入射光を拡散するように研磨されています。つまり、画面のように機能します。ビューイングチューブの一端にはガラスの接眼レンズがあります。それは通常のガラスまたは拡大特性を備えた光学レンズであり得る。チューブの内側では、3つのミラーのストリップが結合されて三角形を形成しています。鏡の角度も万華鏡を通しての眺めに影響を与えます。通常、それらは45°または60°のいずれかで角度が付けられます。オブジェクトボックスを回したりタップしたりすると、内部のガラスやオブジェクトが自由に動き、転がります。視聴者が接眼レンズを通して光源に向かって見ると、鏡は回転する物体から対称的な秩序を生み出し、鏡の角度に応じてそれらを6、8、またはそれ以上乗算します。

万華鏡のバリエーションであるテレイドスコープは、オブジェクトボックスを別のレンズに置き換えて、視聴者が遠くのオブジェクトを見て、それを複数で表示できるようにします。さらに他のバリエーションでは、より多くのミラーを使用します。 2つのミラーには、中央に配置されたパターンを生成するという利点があります。複数のミラーが分割され、画像が何度も複製されます。万華鏡は、パターンと組み合わせが無限であり、写真を撮らない限り永続的ではないため、無限に面白いものです。

歴史

数学者プトレマイオスを含む古代ギリシャ人は、複数の鏡を突き合わせる効果を考えていましたが、万華鏡は一人の人間の創造物です。デビッド・ブリュースター（1781-1868）はスコットランドで生まれ、エジンバラ大学の牧師になるための教育を受けました。しかし、大学の研究は彼を科学の驚異にさらしました、そして彼は光の性質を研究することに賛成して教会を放棄しました。彼は、光の偏光（光の線形および平面特性）、金属を使用した光の反射、および光の吸収の専門家になりました。彼の科学的発見により、ブリュースターは1815年に王立学会（英国の主要な科学組織）のフェローに選出され、1831年に騎士になりました。

ブリュースターは1816年に万華鏡を発明し、特許を取得しました。彼は、その構造と操作について、「万華鏡に関する論文」というタイトルの174ページの科学論文で説明しました。 ブリュースターは、彼の論文で、万華鏡のオブジェクトボックスにある24個のガラスの破片が、1.4 x1033を超えるつかの間のビューを作成できると計算しました。彼はまた、光の特性に基づいた万華鏡の最も効果的な色の組み合わせについても説明しました。 1840年代に、彼は2つのレンズを使用して、ステレオスコープを作成する際に3次元効果を生み出しました。彼はまた、英国が灯台に採用したフラットフレネルレンズの第一人者であり、難破船から船舶を保護することで数千人の命を救ったとされています。エディンバラ大学とスコットランドのセントアンドリュース大学で教鞭をとったブリュースターは、ブリタニカ百科事典の最初の編集者の1人でした。 多くの本や科学論文を出版しました。

1816年に発明された後、万華鏡は西ヨーロッパで人気を博し、1870年に米国で最初に登場したことが報告されました。これは子供たちのお気に入りのおもちゃであるだけでなく、立体写真を見るなどのパーラーゲームで大人の娯楽にもなりました。シャレードを演奏します。ブリュースターのオリジナル以外の最も有名な万華鏡は、ボストンのチャールズG.ブッシュによって作られました。ブッシュ万華鏡は、帯状の黒いボール紙、真ちゅうのビューイングチューブで構成されていました。 オブジェクトボックスを回すためのホイールと木製のスタンド。ブッシュのバージョンをユニークなものにしたのはオブジェクトでした（そして今日の貴重な収集品）。彼はさまざまな色や形の35個のオブジェクトを使用しましたが、一部は気泡を含む液体で満たされていました。観察者が対象ケースを静止させた場合でも、気泡は液体中を移動しました。ブッシュは、液体で満たされた物体（アンプル）、箱を完全に分解せずに物体を足したり引いたりする方法、スタンドやその他の万華鏡の付属品の特許を取得しました。

デザイナー向けのツールとして、万華鏡は、ラグ、ステンドグラス、ジュエリー、建築パターン、壁紙、織りタペストリー、画家向けのアイデアを作成するために使用されるさまざまな色とパターンを生成します。万華鏡は20世紀初頭に人気を失いましたが、1970年代後半に、新しいスタイルとアンティークの万華鏡の収集可能なキャラクターが新しい世代の好奇心を刺激したときに復活しました。液体で満たされたオブジェクトを備えたブッシュの万華鏡は、1873年に2.00ドルで販売されました。 21世紀初頭のコレクターは、1,000ドル以上を喜んで支払います。

原材料

万華鏡を作るために使用できる材料の種類は、その鏡が生成する画像とほぼ同じくらい無限です。ビューイングチューブは、紙、段ボール、プラスチック、アクリル、木材、プレキシガラス、真ちゅう、銅、スターリングシルバー、およびその他の金属や材料で作ることができます。アイホールを含むエンドキャップは、ビューイングチューブと互換性のある素材で作られています。アイホールまたはのぞき穴とオブジェクトケースの2つの面は、通常、プラスチックまたはガラスでできています。ボックス内のオブジェクトは、岩や鉱物の破片、宝石、ビーズ、ガラスまたはプラスチックのアンプル（充填済みまたは未充填）、シェル、ガラス片、金属片、小さな装身具、またはこれらの任意の組み合わせです。オブジェクトは、色の類似性または多様性に基づいて選択できます。チューブの内部では、画像を形成するためにミラーが不可欠です。テープはそれらを一緒に保持し、新聞、綿、のようなある種の詰め物や詰め物 または発泡スチロールは、ミラーがチューブの内側に対してガタガタ鳴るのを防ぎます。テープを使用して、エンドキャップとオブジェクトボックスを所定の位置に保持することもできます。他のコネクタまたは固定材料、アタッチメント、およびトリムは、万華鏡の外観に一致するように作成できます。

デザイン

万華鏡の設計者は、サイズ、ケースの材質、ミラーの向き、オブジェクトケースまたは回転ホイールのタイプ、およびビューを形成するオブジェクトを選択します。これらの選択はすべて、設計者が作成しようとしている画像の種類と同様に、万華鏡の価格（作成および購入）に影響を与えます。人と同じくらいの高さのキーホルダーに取り付けることができるミニチュア万華鏡が作られています。ケースは、紙、プラスチック、木材などの単純な素材で製造できます。真ちゅうからスターリングシルバー、金メッキのモデルまで、さまざまな種類の金属が選択されています。万華鏡の端が回転するホイールの場合、そのホイールは宝石、ステンドグラス、瑪瑙やその他の鉱物や岩の薄切りなどでできている場合があります。オブジェクトボックスには、結晶、埋め込まれた糸を含むガラス（ラチチーノガラス）、つまらないもの、宝石、貝殻、ガラスの破片、または液体で満たされたカプセル（アンプル）を入れることができます。万華鏡は、自然光以外の光源や光フィルターを使用することもできます。電子スコープ、オイルサスペンションスコープ、偏光スコープ、プロジェクタースコープなどがその例です。

デザイナーは、個々のスタイル、使用したい素材、作成したい特定のタイプの画像やビュー、または顧客を喜ばせることに関連する目的を持っている場合があります。いくつかは理想的な贈り物になるように作られています、そしていくつかはコレクターのためのユニークな作品です。繰り返しになりますが、多くの問題やアイデアが万華鏡の設計者を動機付ける可能性があります。国際的に有名なデザイナーのキャロリン・ベネットは、アクリル絵の具で万華鏡を作っています。彼女のビューイングチューブは、多くの場合、正方形または長方形であり、外側からは興味深い彫刻のように見え、内側からはゴージャスな画像を生成します。コストを抑えるために、彼女はプラスチックやその他の素材のストックサイズを使用していますが、デザインは常に環境や、製造のしやすさよりもコレクターやデザイナーの性格を反映しています。彼女のデザインの約半分は、美術館や企業を含む顧客の色と予算に合うように作られています。店舗向けに作られた彼女のデザインは、エンジニアリングの側面と構築性を考慮して、アーティストの目に合っています。

万華鏡は、その光調整機能、材料、および構造を説明する語彙を生成しました。ダイクロガラスは、光が当たる角度によって色が異なります。色被せガラスは、一方が他方の上に重なる2色で作られた鏡です。オイルサスペンションスコープには、オブジェクトケース内のオイルと、オイルに浮かぶガラスやその他の材料が含まれています。スランプガラスは曲がるまで加熱されます。一部のデザインのオブジェクトボックスには、スランプガラスが保持されています。ホットガラスは、溶融してから塗装されるまで加熱されるスクラップガラスです。望遠鏡（望遠鏡と万華鏡の組み合わせ）は、オブジェクトケースを別のレンズに置き換え、望遠鏡を通して見た木や鳥が倍数で反射されるようにします。これらの用語や他の多くの用語は、万華鏡で利用できる多様性を特徴づけます。

製造プロセス

このセクションで説明する万華鏡は単純なバージョンであり、多くの資料は詳細に項目化されていません。上記のセクションが示唆しているように、新進の万華鏡の設計者が利用できる選択肢はほとんど制限がありません。また、一部の万華鏡（特におもちゃ）は大量生産されていますが、万華鏡の「製造」は創造的で芸術的です。

• 1チューブの内径によって、挿入されるミラーのサイズが決まります。チューブを選択または作成し、内側の円を一枚の紙に描きます。コンパスを使用して円を二等分し、6つの等しい部分に分割して、正三角形（辺が同じ長さで内角がすべて60°の三角形）を形成する3つのミラーのシステムを測定および計画します。円の6つの細分から1つおきのドットを接続することにより、3つのミラーの輪郭を描画し、ミラーの幅を測定できます。各ミラーの幅から約0.13〜0.25インチ（0.32〜0.64cm）を差し引いて、ミラーの厚さを考慮します。メーカーは他の多くの構成を選択できますが、3つのピースを使用して鮮明な画像を作成します。ミラーの長さは、チューブの長さからオブジェクトチャンバー用のチューブの端のスペースを引いたものに等しくなります。基本的な手持ち式万華鏡には、0.5リットル（1.27〜2.54 cm）程度の容量が必要です。
• 2万華鏡メーカーは、自分の鏡をカットするか、ガラス店でカットしてもらうことができます。通常、表面に銀メッキが施された第1面ミラーが選択されます。次に、ミラーはビューイングチューブの内側に収まるように一緒にテープで固定されます。これは、片方の手でチューブを模倣し、もう片方の手で自由にテープを貼ることでミラーを取り付けることによって行われます。ミラーは、1つのミラーのエッジが隣接するミラーの表面または面に配置されるように位置合わせされ、隣接するミラーのエッジは3番目のミラーの面に配置されます。ミラーが端から端までではなく端から端まで接続されている場合、画像は歪んでしまいます。 3つのミラーを一緒に保持した状態で、テープを外側にらせん状に巻き付けます。
• 3アイホール付きのエンドキャップは、チューブを形成する材料と一致または適合性のある材料から、ビューイングチューブの外径と同じ大きさの円を切り抜くことによって作成されます。同心の小さな円をエンドキャップから切り取り、プラスチック片をテープまたは接着して、キャップの内側の開口部に固定します。この穴はカバーを外したままにしておくことができますが、ボックスやチューブの内側にある物体が視聴者の目に落ちないようにするための安全対策として、カバーをしっかりと開けておくとよいでしょう。のぞき穴には、アクリル、マイラー、アセテート、または光学レンズを使用できます。次に、エンドキャップをチューブの端に注意深く接着またはテープで貼り付けることができます。より精巧な設計では、これらは正式にフィッティングになり、チューブにねじ込むか、特別に取り付けることができます。
• 4表示端を閉じた状態で、メーカーは組み立てられたミラーのセットをチューブにスライドさせます。鏡の三角形がガタガタ鳴るなら ミラーの角度が異なると、万華鏡を通して異なるビューが作成されます。チューブの中で取り出し、紙や布などの保護材をミラーの外側にしっかりとはまるまで巻き付けます。プラスチック製の発泡スチロールの「ポップコーン」または紙片をミラーの横に押し下げて固定することができますが、中心から外れている可能性があり、これも画像を歪めます。ミラーは押し込まれてエンドキャップに隣接し、チューブのもう一方の端にオブジェクトボックス用のスペースを残します。
• 5以前にバンで作成されたチューブの内径の描画は、オブジェクトボックスの両端のプラスチック片を作成するために使用されるようになりました。透明なプラスチックの円を切り取り、ミラーの端に合うようにチューブに挿入します。チューブの壁に垂直になるようにフィットする必要があります。このプラスチック片とチューブの開放端との間の距離がチャンバーの厚さです。この厚さを測定した後、メーカーはチャンバーの厚さと同じ幅で、チューブの内周と同じ長さの段ボールをカットします。メーカーは、段ボールを指の間で動かして柔らかくし、チューブの内側に巻き付けることができるようにします。スムーズにフィットするかテストしてから、取り出して接着し、チューブに貼り付けます。この段ボール片は、オブジェクトボックスの内側のプラスチック端を所定の位置に保持し、そのプラスチック片の隙間を滑らかにして、見えないようにします。次に、外側のプラスチックの円がカットされます。これは、透明なプラスチックでできている場合もあれば、サンドペーパーで表面を半透明にする場合もあります。透明または透明のままにすると、外界の一部がオブジェクトケースを通して透けて見えます。半透明の仕上げは、入ってくる光（およびその画像）をぼかすので、内側のビーズが焦点の合ったオブジェクトになります。
• 6万華鏡メーカーは、ビーズやその他の素材をオブジェクトケースに追加できるようになりました。上記の説明が示すように、ほとんどすべてのカラフルなアイテムをオブジェクトとして選択できます。メーカーはビーズやオブジェクトをケースに追加し、ビューイングエンドを覗いてカラーバランスを確認します。オブジェクトの適切な組み合わせを選択すると、つや消しの端の円がテープで固定または接着されます。この単純な万華鏡の場合、オブジェクトケースはビューイングチューブに対してねじれていません。代わりに、チューブ全体を回転させて画像を変更します。

副産物/廃棄物

万華鏡を作ることはほとんど無駄を生み出しません。製造されたバージョンは厳格な仕様に基づいて作られているため、チューブとミラーはそれらの基準に合わせてカットされています。一部の材料（特にプラスチック）は、欠陥がありリサイクルされている場合、再粉砕することができます。オブジェクトケースに使用されているビーズやアイテムに多少の無駄があります。 C. Bennett Scopes、Inc。のような会社は、アートプロジェクトで使用するために予備のビーズを学校に持っていきます。万華鏡工場の廃棄物の大部分は、リサイクルされた段ボール箱から出ています。

品質管理

従業員の安全は重要な問題です。プラスチックまたはアクリルを使用する場合は、アクリル溶剤が必要であり、労働安全衛生局（OSHA）および環境保護庁（EPA）の規制に従って、各労働者の周囲に適切な換気を提供する必要があります。その他の安全上の問題には、機器の整備士が関係しています。バンドソーは、特にプロトタイプの部品を切断するために使用でき、ノイズが多く、液体チャンバーを密閉するために使用されるソニック溶接機は、ボックス絶縁体の内部で動作します。プラスチックとミラーの長さは鋭いエッジを持っており、それらの取り扱いには注意が必要です。

ミラーやレンズの品質に関する規制もチェックされています。レンズはしっかりと取り付けて、物体が目に落ちないようにする必要があります。また、ミラーの欠けや破損は新しい材料と交換する必要があります。オブジェクトボックスもチェックされ、アンプルが漏れていないことを確認します。

未来

1970年代初頭、万華鏡は関心のある再生を経験し、その後30年間で山と谷が小さくなりました。 21世紀の万華鏡は、あらゆる年齢の子供たちへの芸術形式、潜在的な贈り物、好奇心の対象として定評のある支持者を持っているようです。ブリュースターソサエティが開催する大会は、万華鏡の幸福の優れた尺度です。 30以上のショップ、日本やスイスを含む国々、そして何百ものメーカーや愛好家が毎年集まり、サー・デビッド・ブリュースターの発明をサポートし、アイデアを交換しています。社会のメンバーは、他の愛好家や愛好家と同様に、彼らが「目の保養」と呼ぶ万華鏡で可能な無限のバリエーションを固く信じています。