[SCIENCE & TECHNOLOGY] 透明スクリーンフィルムを使用してガラス窓に簡単に塗布することで画像を投影することができます。 2024年6月

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Kaleido Screen®は東京タワー展望台の窓に投影マッピングイベントに適用されました。
プロジェクションマッピングイベント「TOKYO TOWER CITY LIGHT FANTASIA —Summer Landscape 2024」は9月1日まで行われ、東京の夜景を背景に美しい花火と落ちる星などをイメージします。
写真:©東京タワー

これで、通常、光が直接通過する透明なガラス窓に鮮明な画像を投影できます。 この進歩は、ナノダイヤモンド粒子を用いた光散乱技術のおかげで可能でした。 当該技術は大学と民間企業が参加する産学協力プロジェクトを通じて開発された。 透明スクリーンで実用化でき、ガラス窓のプロジェクションマッピング、デジタルサイネージなど活用範囲が拡大します。

以前は、透明なガラス板またはアクリル板に画像を投影する試みが繰り返し行われていた。 しかし、これらの表面は透明であるため、光は一般に表面を直線的に通過する。 これらの表面に画像を投影するには、光がガラスに当たったときに光がまっすぐに通過せずに散乱するようにする必要があります。 結局、このジレンマを解決することに成功したのは、時田正人(徳田正敏)東京工業大学教授と西村鈴志(東大学特任教授)が率いる研究チームだった。 彼らは、ナノ**構造設計について行った以前の研究に基づいて、2009年から困難な課題に着手しました。

これらの研究は、日本科学技術振興機構(JST)のイニシアチブである革新的研究開発プログラム(S-Innovation)の戦略的推進の一環として、「ポリマーナノ方向制御による新しいデバイス技術開発」というテーマで行われました。 S-Innovationは、産学協力を通じて大規模で革新的な技術研究を支援することを目指して設立されました。 このプロジェクトでは、東京工業大学は研究リーダーとして働き、ENEOS Corporationは開発リーダーとして働きました。 この技術開発の成功により、TOKITA教授と特別任命されたNISIMURA教授は、透明スクリーン開発の業績を認められ、文部科学省(MEXT)から2024会計年度科学技術賞(開発部門)を受賞しました。


透明なスクリーンフィルムを通して見た桜。 フィルムを通して見ていない花の一部とほぼ同じように見えます。
写真提供:西村すずし(NISHIMURA Suzushi)、東京工業大学

彼らの成功した透明スクリーン開発の核心は、プロジェクトに参加した企業人(株)ビジョンデベロップメントが披露した「ナノダイヤモンド」素材だった。 ナノダイヤモンドは炭素材料の一種であり、密閉容器内で火薬が爆発したときに発生する衝撃波によって生成される人工ダイヤモンドの一形態である。 粒子径が約5ナノメートル程度と非常に小さいです。 ダイヤモンドと同じ結晶構造を持ち、硬度が高く光の屈折率が高いのが特徴です。 一般にナノ粒子を適切な方法で分散させることは困難ですが、この方法で生成されたナノダイヤモンド粒子は水に容易に分散する特性を持っています。 だけでなく、均一に分散されます。

薄いフィルムを作るために、ナノダイヤモンド粒子をフィルムの基本材料であるポリビニルアルコール3***(PVA)に非常に低い濃度で分散させます。 粒子濃度が高すぎると、フィルムがぼやけて白くなり、透明度が低くなります。 一方、低すぎると、光散乱効果が悪影響を受け、投影画像を表示するのに適していない。 さらに、粒径の極端にわずかな差でさえ、光が散乱する方法に影響を与え、色が現れる方法が変わる。 研究チームは、フィルム中のナノダイヤモンド粒子の大きさと濃度を変更しながら試行錯誤過程を経て高い透明度を維持しながらも人間の目に自然に見える色で投影画像を見せる技術を確立することに成功しました。

この技術に基づいてガラス窓に適用できるKaleido Screen®****というフィルムが開発されました。 ガラス表面をビデオディスプレイに変換する可能性がある非常に透明なフィルムで、ビデオアーティストの注目を集め、大規模な投影マッピングを使用したアートイベントで採用されました。


薄いフィルムを作るとき、ナノダイヤモンド粒子をポリビニルアルコール(PVA)に混ぜます。 粒径の違いは、光が散乱する方法に影響を与え、色が現れる方法を変える。 粒子濃度が高すぎると、フィルムは透明性を維持できず、ぼやけて白くなります。
図:西村すずし、東京工業大学

透明なスクリーンは日中透明なガラスを通して都市景観を維持し、訪問者は夜の風景に似合う美しい映像投影を楽しむことができる。 現在、このスクリーンは東京の東京タワーや渋谷ヒカリエ施設、大阪市内の阿倍野ハルカスを含む展望台や商業施設、佐賀県庁などの公共施設、スポーツイベント、ショップなどに採用されています。 訪問者を引き付けるのに役立ちます。 この画面は、事務所ビルの歓迎看板画像を作成し、広告、お知らせなどを投影するデジタル看板を提供するために、より多くの場所で利用されます。

大阪市阿倍野ハルカス施設展望台から眺めた昼間風景(左)と暗くなった後、投影された映像と実際の夜景(右)を統合した姿。 Kaleido Screen®を適用した大型ガラス窓は透明度が高く、訪問者が大阪のパノラマの景色を楽しめます。
写真:西村すずし、東京工業大学


*光が物理媒体に当たると、さまざまな方向に光が拡散します。 人の目で見ることができる光を可視光線といいます。 可視光線の色は波長によって決まりますが、波長の散乱バランスが悪いと色が美しい外観を呈しません。
**「ナノ」は「10億分の1」を意味する接頭辞です。 1ナノメートル(nm)は10億分の1メートルです。 極めて小さな材料の研究開発に関連する技術をナノ技術といいます。
***合成樹脂の一種です。 液体接着剤や接着剤に使用され、布、繊維、フィルムの作成にも使用されます。
****本プロジェクトに参加した会社であるENEOS Corporationの登録商標です。


福田みすつひろ
写真:西村すずし、東京工業大学、©TOKYO TOWER

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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