映画プロジェクターはどのようにして黒を表示するのでしょうか?

ビデオプロジェクターは様々な色を投影できますが、黒を投影することはできますか？まるで懐中電灯から影を放つようなものではないでしょうか？考えてみてください。プレゼンテーションで、スライドの背景を黒にするとどうなるでしょうか？さて、どうなるでしょうか？実は、そこには面白い物理学が隠されているので、早速見ていきましょう。

私たちは黒色をどのように見ているのでしょうか?

私は生徒たちに、物事の見方についていくつか質問するのが好きです。最初の質問は一番楽しいものです。「真っ暗闇の中にいたことがありますか？」と。つまり、全く光源がない、つまりドアの下の隙間からさえも光が入らない状況です。洞窟ツアーで、ガイドが恐怖を与えるために数秒間照明を消した経験があるかもしれません。（これはあまり良い考えではありません。照明が再び点灯しないこともありますから。）

次の質問です。暗い部屋では何が見えますか？完全に暗くなければ、目は慣れてきて、やがてかすかな物が見えてきます。しかし、完全に暗い部屋では何も見えません。完全な虚無です。少し不安になります。

楽しみのために、黒色を理解しやすくするための物理デモを作成しました。

これは、中にチューブが入っている箱です。上部には開けられる扉も付いています。生徒たちはチューブの中を覗き込み、箱の内側の色を推測します。全員同じ答えが返ってきます。内側は黒です。次に、光が入るように上部の扉を開けると、生徒たちは壁が白く、そこに私の写真が飾られているのに気づきます。

重要なのは、目に光が入っていない場合、脳はそれを黒色として解釈するということです。

その他の色

光は電磁波（EM）であることを覚えておいてください。EM放射線は、数百メートルの電波からわずか数ピコメートル（1兆分の1メートル）のガンマ線まで、あらゆる波長を持ちます。そして、この波長域の中で、私たちが目に見えるのは400ナノメートルから700ナノメートルのごくわずかな光です。これを可視光、あるいは単に「光」（厳密には光すべてですが）と呼びます。

人間の脳は、可視スペクトルの異なる波長を異なる色として認識します。白色光を回折格子に通すと、波長によって屈折する量が異なるため、これらの色を見ることができます。その様子は以下のようになります。

ここに色のスペクトルが描かれています。赤は波長が長く、紫は波長が短いです。これは、白色光が虹のすべての色の組み合わせであることを示しています。では、虹に含まれない茶色、マゼンタ、シアンなどの色相はどうでしょうか？ 実は、それらは単一の波長ではありません。

では、私たちはどのようにしてそれらを見ているのでしょうか？実はとても驚くべきことです。私たちの目は、赤、緑、青という3つの特定の波長にしか反応しません。しかし、この3つの波長を様々な強度で混ぜ合わせることで、あらゆる色を認識できるのです。

信じられない？もしあなたがこの投稿をカラー画面付きのパソコンやスマートフォンで見ているなら、まさにそのようにしてすべての色が作られているのです。赤、緑、青（RGB）の非常に小さな光がたくさん集まっています。これらの小さな光の強さを変えることで、どんな色でも作り出すことができます。スマートフォンの画面に小さな水滴を落とすと、虫眼鏡のように機能し、中のRGB光が実際に見えるようになります。

では、ビデオプロジェクターの色はどうでしょうか？基本的には同じことをします。ただし、小さなRGBライトを多数配置する代わりに、RGBカラーをスクリーン上の異なる場所に投影します。

黒色を投影する

さあ、いよいよ楽しい話です。ビデオプロジェクターはどうやってブラックライトを発射するのでしょうか？ブラックライトとは、先ほども述べたように、光が全くない状態です。では、どうすれば何も投影しないのでしょうか？まず、テレビのようなスクリーンを考えてみましょう。3つの小さなライト（赤、緑、青）があるとします。その場所で3色のライトをすべて消すだけで、小さな黒い点を作ることができます。すると、黒くなります！

では、プロジェクターの電源を切るだけで画面を黒くできるのでしょうか？そんなはずはありませんよね？もしそうなら、プロジェクターの電源が入っていない状態では、投影された黒とスクリーンの色の区別がつかないはずです。はい、まさにその通りです。

見てください：次の画像では、半分が黒、半分が白のスライドを投影しています。スライドは画面の大部分を占めています。

黒い部分が見えませんよね？それは、何も映っていないからで、部屋の周りの光が銀色のスクリーンだけを映しているんです。だから映画館は暗いところで観るんです。

では、オリジナルの『スター・ウォーズ』でダース・ベイダーが登場し、レイア姫の宇宙船を闊歩するシーンは？その通り。投影された映像には、ベイダーの形をした穴が開いているだけだ。ベイダーの周囲が明るく照らされているため、私たちの目にはコントラストが深い黒として映る。彼の熱可塑性アーマーにも光が反射しており、そこに何かがいるような感覚を増幅させている。

それはダークサイドに加わることに新しい意味を与える、そうでしょう？