ホログラムで時計をつくる

↑DIYしたニキシー管風ホログラム時計　末尾にある動画もご覧ください

擬似透過ディスプレイ

「ホログラムで時計をつくる」だとか「透過ディスプレイ」だとかと、大げさなタイトルですが、実際は「ホログラム」ってよくわからないので、気恥ずかしいかぎりです。

今回こしらえた時計は、「疑似」のつく「ニキシー管時計」の一種です。しつこくニキシー管時計の話で恐縮です。

レトロモダンな表示器であるニキシー管を使った表示器は、LEDに取って代わられ今では手に入れることがかなり難しくなっています。稀少価値とサイバーパンクな雰囲気で結構人気があり、替わるものとしてLEDやアクリル板を光らせニキシー管を模した時計がつくられているくらいです。

以前、当ブログでLEDを用いたニキシー管もどきの自作単管時計を紹介した際、次のように述べたことがあります。

疑似ニキシー管時計には、小型のLEDディスプレイを使いニキシー管の画像を映し出すもの、アクリル板に刻んだ文字をLEDランプで光らせるものの２つ以外にも、透過ディスプレイを使えば、両者の中間的な雰囲気のものがつくれるのではと。

■ペッパーズ・ゴーストで疑似透過ディスプレイ

しかし、本物の透過ディスプレイは高価ですし、液晶画面のバックライトをはがして透過ディスプレイにするのもうまくできる自信はありません。以来2年ほど経ちます。

今回、ペッパーズ・ゴーストと呼ばれる錯覚を利用した古典的なホログラムの手法を使って、疑似的な透過ディスプレイを設けることで、ホログラム時計をつくることにしました。

ペッパーズ・ゴーストというのは演劇で用いられた手法だそうで、舞台の上に大きなガラスを、図では舞台に向かって左側の端を手前に、右端を奥に45度の角度に設置した場合、舞台の照明が明るいとガラスが透けて正面の舞台奥までが良く見える一方、舞台に向かって右側の客席からは見えない位置に人を立たせて、舞台奥の照明を落とし右側のスペースの照明を明るくすると、ガラスが鏡のように反射して舞台に人が現れて見える、照明を切り替えるごとにまさに幽霊が現れたり消えたりするわけです。

■透過ディスプレイを使ったホログラフィー時計の仕組み

↑疑似透過ディスプレイを使うホログラム時計のしくみの図に誤りがありました。お詫びし訂正いたします。

ホログラム時計の透過ディスプレイの仕組みは、先述のペッパーズ・ゴーストに習い、液晶ディスプレイを水平に置き、その上に45度の角度で手前に傾けたガラス板（あるいはアクリル板、硬質ビニル樹脂の板）をかざすことで、液晶画面の光を90度の角度で反射させて、横正面から見えるようにした、まさに疑似透過ディスプレイです。

今回作成するホログラム時計は、透過ディスプレイが一つだけの単管時計なので、時刻は時分の４桁分を4枚の数字画像を順番に映し出すことで表示させることになります。こちらはRspberry Pi Zeroに実行させます。

なお、反射させた画像は、左右が逆になりますから、時刻を示す数字画像はあらかじめ左右を反転させたものを用意します。

構造がわかりやすい実際の写真を次に示します。

↑透明板を透過ディスプレイとして実現した自作ホログラム時計

■透過ディスプレイと円筒形ガラス管とのミスマッチ

ニキシー管は真空管に似て本体が円筒形のガラス管の中に封入されでいますから、ホログラム時計も少しでもニキシー管に似せるため、円筒形のガラス管使うことにしました。

ガラス管は、以前LEDディスプレイで疑似ニキシー管時計を作製した時、百均で購入した予備

があったのでよかったのですが、ガラス管に執着したことで少々困ることになりました。

一つは、ガラス管の内径が3.6cｍ、1.3インチの液晶画面は対角線が3.302cmなのですっぽり収まって好都合でしたが、筒の長さが7.2cｍあり、内径に比べて長すぎることです。液晶画面が映し出す画像の大きさはせいぜい2.4ｃｍ四方、ガラス管の４分の1ほどしかなくて残り4分の3はなにも映らないのは見栄えがよくありません。

もう一つは、透過ディスプレイ代わりの透明板−今回使用したのは硬質塩化ビニル樹脂の透明板−を、円筒形のガラス管の中に斜めに差し込むため、ガラス管の壁の曲面にそうように楕円形にする必要があったことです。

↑透明板が目立ちがちの自作ホログラム時計

四角い透明ボックスならば透明板も四角くてよく、透明板の端がボックスと接する箇所は正面から見ればボックスの外枠と重なって目立たず、透明板があるなんて気付かないのですが、円筒形のガラス管は壁面が曲面で枠と重なり合うなんてなく、壁面の何もないところに中の楕円の透明板の縁が描く曲線が浮かび目立ちます。見え見えの奇術を見ているようなもので興が削がれそうです。

楕円の透明板を引き伸ばしてガラス管の入り口から底まで達するようにすれば、気持ち透明板の縁が目立たなくなりますが、透明板の傾きが45度でなくなりそれ以上となります。その分透明板に映った画像が引き伸ばされて大きく見え、また入射角が浅くなる関係で反射した光が45度のときの水平より上向きになるのでしょう、斜め上からでも見えやすくなります。

同時に歪みも生じています。透明板に映った画像は上下に引き延ばされるだけでなく、上部にいくほど下部より画像の横幅が縮んで見えます。透明板の傾きが違えば、液晶画面の各点から発する光が到達する距離に違いができ、遠方は小さく見えるということにでもなるのでしょうか。上方ほど小さくなることから、画像が少し奥側に倒れ掛かったようにも見えます。光学関係は門外漢なので、間違っていたら御免なさい。

ちなみに上から見下ろす位置関係の場合は、上下を入れ替えてLEDディスプレイを下向きに、透明板を上向きに置く方が見やすいかもしれません。

加えてに、円筒形のガラス管を使ったことによると思われるのは、画像の色が反射してあちこちがやたら光ることです。

この他、透明板に映し出されるが画像が、ガラス管の中ではなくガラス管の向こう側に見えてしまうのがなんとも惜しいところです。今のところ理由はわからず対処のしようがないのが残念です。

透明板を使いガラス管でできたホログラム時計は、視野角が狭いなどの制約があり実用的ではありません。しかし、ガラス管の向こうでボーッと数字が光る様はなかなか趣があります。

最後になりましたが、３DCGホログラムも可能です。ホログラム時計の動画（GIFアニメ）を添付しておきます。

近所迷惑なカラス

↑DIYしたカラス撃退用（？）LED点滅器　効果は???

カラス除けにLEDは効果があるか？

■柿の実を盗るカラスに苦慮

毎年秋は、柿の実を狙ってカラスがやってきます。熟しかけたかと思った矢先にいつも実を持っていかれます。柿の実を盗られるくらいならかまわないのですが、困るのは近所の屋根の上が食い散らかされた柿の実の残骸だらけになることです。

カラス対策が必要ですが、カラスは賢いので仕返しされるおそれのあることを考えれば、うかつなことはできません。

シカやイノシシ対策なのでしょうが、モデルガンを使って追い払っているというニュースを見たことがあります。作物を荒らされる農家にとっては背に腹は代えられぬところでしょうが、街中では弾が人に当たりそうですし、動物虐待と言われかねません。音で追い払う場合も、隣近所に迷惑を及ぼす可能性を排除できません。

光ならどうでしょう。ゴミ置き場を荒らすカラスを、レーザーポインターの光で追い払ったという記事を見ました。光は安全のために地面に向けて放っているんだとか。カラスは緑色の光をとりわけ嫌うそうです。

なるほど、ということで緑色に光るレーザーポインターをAliexpressで購入しました。

なお、カラス対策としてはネットで覆うという方法が一番無難に思えるのですが、我が家の柿の木はかなり古く随分上に伸び、また外側に枝が広がっており、しかも擁壁の端に植わっていることからネットが張りにくく諦めています。

■レーザーポインターは絶対ヤバいやつ

↑強烈な光を放つレーザーポインター　その強さはフェルトを張った箱の正面に当たった光が眩く反射し手前の平面も緑に染めるほど

これ、絶対ヤバいやつですよね。ものに当たって反射してくるレーザーポインターの光がギラギラと眩しいこと、怖いくらいです。試しに夜空に向けて光らせると、一直線に細いがくっきりした光の束が天に向かって伸びていきます。

思わぬ強烈な光にびっくり！　マジ目に入れば失明が必至じゃないでしょうか。危険すぎるそんなレーザーポインターを部屋に置いていたら、子供が何気なくさわらないともかぎらないのに、よく製造、販売が許されるものです。

カラスを脅かすにしても、誤ってってレーザーポインターの光を見つめてしまったら大変です。代わりに、効果のほどはわからないものの、ごく一般的はLEDを使ってみるのはどうでしょう。

■通常のLEDを使ったら

↑以前つくったソーラーセルでLEDが点滅するCube Sat

以前、ソーラーセルで発電しスーパーキャパシターに蓄電し、ATtiny85を使ってLEDを点滅させる人工衛星を模したCube Satという電子工作をしたことがありましたが、これが使えないかなと思ったものです。

実際には、毎日の充電、放電の繰り返しでスーパーキャパシターは劣化して、数カ月で光らなくなってしまいましたので、電源はソーラーセルをあきらめめコイン電池にした方がよさそうです。

見直しの結果、冒頭の写真のようなコンパクトなLED点滅器をつくりました。下方の基板の裏側にコイン電池のホルダーを設けていてリチウム電池を電源とし、Cube Satの節電プログラムを流用してATtiny85で緑色のLEDを点滅させるようにしています。屋外に置けるように本体をガラス管の中に収めています。管の口はゴム栓にすべきだろうと思いますが、とりあえずコルク栓で間に合わせているため、幾分か水が滲みても濡れないようにプラ板を筒にしてかませて本体を持ち上げています。

なお、次の写真のようにコイン電池ホルダーのついた基板をとりはずし、スーパーキャパシタを装着したり、ソーラーセルなどから給電できるようにしてLEDを光らせることもできます。

↑コイン電池ホルダーを取り外しスーパーキャパシターを装着　充電もできます

さて、春ごろには完成していたカラス撃退用（？）LED点滅器ですが、ここ数年我が家の柿の木は実のなるのが減少し今年はついに実がならず、残念ながらカラスが現れず、効果を試す機会がありませんでした。　　　

ここまで引っ張っておいてこの落ちかよ、とおしかりはごもっとも。重々承知の上、それでもせっかくつくったのに記録する場がなかったこと、最近高空を飛ぶ航空機に市販品からと思われるレーザー光線が照射されたとのニュースもあったことからふれておくことにしました。お許しください。

物置から出てきた懐かしいもの

↑物置から出てきた多数のICチップ

37年前のICチップ

生産中止発表があったZilogのZ80も

物置を片付けていると、いろいろ懐かしいものが出てきます。

抵抗やダイオード、コンデンサ、スイッチ、基板にハンダ、ワニ口クリップなど、今でも電子工作に使えそうなものと一緒に出てきたのが、Z80ファミリーを中心とした多数のICチップです。

Z80とは初期のパソコンに使用されていたことで知られるマイクロプロセッサーのこと。そのZ80A-CPU-Dをはじめとし、パラレルI/OインタフェースのZ80-PIOやシリアルI/OインターフェースのM5L8251AP、他スタティックRAM（ランダムアクセスメモリー）のTC5516APL、UV-EPROM（書き込み・消去可能なリードオンリーメモリー）のMB8516など、随分たくさん、しかも錆びもせずピカピカのまま出てきたのに驚きました。

その昔、ワープロソフトが動くパソコンは高額で欲しくても我慢するほかなく、気を紛らわせるために始めたマイコンボードづくりの名残がこれらのチップです。

↑よく動いたもの！　一から自作したマイコン

部品を基板にハンダ付けし、16進デジタルスイッチでキーボードを動かすプログラムを打ち込み、こうしたモニタープログラムを保存しておけるようEPROMライターをつくったり、プログラムをロード、セーブするためのカセットインタフェースも作成するなど、素人が一からマイコンを手作りしただけに、よく動いたものだと感慨深いものがあります。

↑自作マイコンによるＬチカデモアニメ

ちなみに、日本橋で買ったこれらパーツやチップの納品書が一緒に出てきたおかげで、マイコンづくりをしていたのは昭和62年頃、今から少なくとも37年前のことであることがわかります。よく残していたものです。

EP-ROMは、写真の中だけで5個あります。焼損したものもありそうですが。Z80A-CPU-Dも4個。買い過ぎです。値段が気になります。

↑UV-EPROMのMB8516

残念ながら、残っていた納品書は一部にすぎず、MB8516の当時の価格はわかりません。同じくZ80A-CPU-Dの価格も不明ですが、Z80-PIOは225円もしくは240円と書かれています（手元にはZilog製とSHARP製がある）。現在でもeBayで719円、Amazonで1,580円でZ80-PIOは手に入るようです。

↑パラレルI/OインターフェースのZ80-PIO　Zilog製とSHARP製

Z80A-CPU-Dも、Amazonでは1,580円。他のICも、37年前に比べるとばらつきはあっても価格が上がっているので、おそらくZ80A-CPU-Dも値上がりしているのかな？

↑SHARP製のZ80A-CPU-D

なお、Wikipediaによれば、Zilog社から今年4月にZ80の生産終了の発表があったそうです。

おかげで幸せなひと時

昔のICはでかくて存在感がありますね。集積化が進み今は小さく表面実装タイプになって、電子工作するのが難しくなりつつある気がします。しかし、集積化が進んだ分、Raspberry Piなどを使い以前には簡単にできなかったことがDIYできるようになったことは、喜ばしいことです。

今回は、昔のICチップのおかげで消えかけていた遠い記憶の中から、希望に満ち溢れた若い時代のあったことをしみじみ思い返すことができました。ある意味幸せなひと時であったのかもしれません。