CCDカメラの動作原理説明教具

目的
 題名の通り「CCD」の仕組みを教えるためです。普段耳にすることの多い「CCD」ですが、実際にはどのようなものか知る機会は少ないと思います。CCDについての文献を読んでもなかなか難しいことが書いてあり、文章・口頭で説明しても理解できないだろうということで、視覚的に捉えることができるようにしました。

製作過程
全体図を見ると分かるように、アクリル板・台所スポンジ・木の棒で構成されています。

また、BB弾で電子の動きを表現するようにしています。

・まず、全体の大きさを決めたら、アクリル板でケースを作ります(底板は一番最後)。透明なものを使った方が、視覚的に捉えやすくてよいと思います。今回の物は大急ぎで作ったものですから、接着には「アロンアルファ」を使いましたが、本来であればアクリル用のものを使った方が使い勝手がいいと思います。
・スポンジを適当な大きさにきります。最後まで切らずに、茶色い部分はつなげておいた方がよいでしょう。幅が広すぎても狭すぎてもうまく動いてくれませんので、適度に幅を取ることがポイントでしょう(私は3cmで作りました)。
・スポンジの幅より若干狭い幅でアクリル板を切ります。同じ幅だとうまく動いてくれません。ケースとは別の色の物が分かりやすくてよいでしょう。
・切ったアクリル板とスポンジをそれぞれ接着します。
・一度ケースにはめてみて、木の棒を差し込むポイントをとります。ケース上部に穴あけのポイントをとるのですが、動作するアクリル板の全ての中心にとらなければうまく動きません。この行程を省くと、あとで動きづらくなってしまうので注意した方がよいでしょう^_^;
・ケース上部に木の棒を差し込むための穴をあけます(若干大きめに)。
・適度な長さに切った木の棒と、スポンジに接着されたアクリル板とを接着します。加工に自信があればケースに入れないままで接着した方がよいのですが、自信がない場合、ケースに入れて地道に接着するとうまく行きます(私は後者^_^;)。
・底板をはめれば完成です。

動作
・BB弾を端から入れて「光があたり電子が生じた」状態を表現します。

・木の棒を押すことでスポンジが上下します。「CCD素子に電圧をかける」事が表現できます。手動なので高さの調節が難しいですが、何とかしましょう。
・高さが変わるとBB弾は低い方へと移動します。「電子がとなりへ移動する」事が分かるでしょう。
  

・以上のことを繰り返すと、最終的にはBB弾が端から出てくるので、それが更に別のCCDによって運ばれることを説明します。そこまで作りたかったのですが、時間がなくてできませんでした。

感想
・2~3時間で作った割にはよくできたと思います。もっと改良する点はあると思うのですが、今はまだ手をつけていません。中学技術で使えるかどうか分かりませんが、せっかく作ったので紹介してみました。


 

投稿者:藤原 真(北海道)


 

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