(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄ表示面を有する３Ｄ表示器と前記３Ｄ表示面に３Ｄ映像を映写する３Ｄ映写装置とを含んで構成される３Ｄ映像表示装置に適用する３Ｄポインター装置であって、
対象とする映像を表示するタッチパネル式表示面と演算部とを備え、
該表示面が、ポインター像の形状の大きさを指定する領域制御パッドの部分と、ポイント位置の奥行きを指定する奥行きパッドの部分と、ポインター表示モード指定、領域図形選択、ポイント位置設定を含む機能を有する機能ボタンの部分とを備え、
前記演算部が、前記領域制御パッド、奥行きパッド、機能ボタンを介して指令されたポインター像を前記３Ｄ表示面に前記対象とする映像と重ねて表示させると共に、前記ポインター像と前記対象とする映像を混合した３Ｄ映像の映写用３Ｄ映像信号を合成し前記３Ｄ映写装置に供給する３Ｄポインター装置。
【請求項２】
前記タッチパネル式表示面は３Ｄ映像を表示することを特徴とする請求項１記載の３Ｄポインター装置。
【請求項３】
前記タッチパネル式表示面は２Ｄ映像を表示することを特徴とする請求項１記載の３Ｄポインター装置。
【請求項４】
さらに、前記映写用３Ｄ映像信号を通信ネットワークに分岐する分配器を備えて、該通信ネットワークに接続された前記３Ｄ映像表示装置に前記ポインター像と前記３Ｄ表示面に映写する元の映像とを合成した映像を表示させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の３Ｄポインター装置。
【請求項５】
３Ｄ映像を表示する３Ｄ表示装置の３Ｄ表示面において左右眼立体視用にそれぞれ表示される２個の光線を使って３Ｄ表示面に光点を３Ｄ投映する３Ｄポインター装置であって、２個の光放射装置と少なくとも１個の光偏向器を備え、該光偏向器が少なくとも一方の光線の光路を偏向させて前記３Ｄ表示面に現れる該光線による光点と他方の光線による光点との距離を調整することにより、前記３Ｄ画面上のポインター像に当たる光点の奥行き位置を調整して、左右眼立体視したときの該光点の３Ｄ位置を指定できるようにすると共に、さらに、姿勢維持機構を備え、該姿勢維持機構により前記２個の光照射装置の光線放射位置が水平に並ぶようにする、３Ｄポインター装置。
【請求項６】
前記３Ｄ表示装置は時分割方式で前記３Ｄ表示面に３Ｄ映像を表示するものであり、前記２個の光照射装置は前記３Ｄ表示装置と同期した駆動信号に従って前記２個の光線を交互に放射する、請求項５記載の３Ｄポインター装置。
【請求項７】
前記３Ｄ表示装置は偏光フィルタ方式で前記３Ｄ表示面に３Ｄ映像を表示するものであり、前記２個の光照射装置はその放射光路中に前記３Ｄ表示装置と同じ偏光面を備えた偏光フィルタを備えて、前記２個の光線を該偏光フィルタを透過させる、請求項５記載の３Ｄポインター装置。
【請求項８】
前記姿勢維持機構は、左眼用レーザ発生器と右眼用レーザ発生器を結ぶ線分を水平かつ前記３Ｄ表示面と平行に維持させるために用いるジャイロスコープと、該線分を軸として回動し前記左眼用レーザ発生器の器軸の端部と前記右眼用レーザ発生器の器軸の端部を結合したリンクを前記線分に対して水平方向に振ることができる平行リンク機構を備える、請求項５から７のいずれか１項に記載の３Ｄポインター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄ映像上映中に３Ｄ表示された映像における表面などの３Ｄ表示位置にポインター映像を生成する３Ｄポインター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年３Ｄ映像技術が急速に進展してきて、いろいろな局面で３Ｄ映像を利用することができるようになってきた。たとえば学術講演会や手術検討会などでも、実物に対する再現性が高い３Ｄ映像を使用する場面が増えてきた。手術検討会などでは、３Ｄ映像を上映しながらレーザポインターなどを用いて画像中の位置を指し示して説明することがある。
【０００３】
従来は、このような場合、ポインターは左眼と右眼の両方に同じ映像として表示されるため、ポインター像は３Ｄ映像として表された実物の奥行きとは関係なく表示装置面（３Ｄ映像の輻輳面）上に位置することになり、３Ｄ表示に適合する正確な位置を示すことができなかった。また、３Ｄ映像を観察している視聴者には、表示装置面に表示されたポインター像が３Ｄ映像の実物の内部に位置したりして、違和感を抱かせるものでもあった。
さらに、講演者や説明者は、ポインターを３Ｄ映像の実物像の表面に当てることが難しいため、ポインターで３Ｄ表示の対象位置を示すより、対象が存在する広い領域を示す道具として、ポインターを激しく動かしながら領域を指定しようとする場合が多く、３Ｄ映像の視聴者にいらつきや不快感を抱かせることがあった。
【０００４】
なお、本発明の対象となる、３Ｄ映像における３Ｄ座標位置を指示できる３Ｄポインターに係る的確な先行技術文献は検出できなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本願発明の解決しようとする課題は、表示装置に表示した立体映像中の指定した３Ｄ位置にポインター映像を立体表示する３Ｄポインター装置を提供することである。特に、多数の視聴者が観察するように表示面に３Ｄ表示した３Ｄ映像に対して、講演者がポインターを３Ｄ表示して画像中に３Ｄ表示された対象物を正確に指し示すことができるようにした３Ｄポインター装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る３Ｄポインター装置は、左右視差を利用した３Ｄ表示面を有する３Ｄ表示装置と、左眼用映像信号と右眼用映像信号を使って３Ｄ表示面に３Ｄ映像を映写する３Ｄ映写装置と、３Ｄ表示面内に表示すべきポインター像の表示位置を指定するポインターデバイスと、３Ｄ表示面における左眼用のポインター像と右眼用のポインター像との距離を調整してポインター像が表示される奥行き位置を指定する奥行き指示装置と、３Ｄ表示面におけるポインター像の３Ｄ位置を検出するポイント位置検出装置と、表示するポインター像の３Ｄ映像信号を生成して映像供給装置に供給する３Ｄポインター映像信号生成装置と、３Ｄポインター映像信号を入力して元の映像に係る３Ｄ映像信号と混合して映写用３Ｄ映像信号を合成し３Ｄ映写装置に供給する映像供給装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る３Ｄポインター装置では、３Ｄ表示装置の表示面中にポインターデバイスで指定した位置にポインター像を３Ｄ表示し、画面におけるポインター像の奥行き位置は奥行き指示装置により調整することができる。したがって、講演者や説明者は、ポインターデバイスを使って３Ｄ表示面におけるポイント位置を指定し、３Ｄ表示面に表示された３Ｄポインター像を観察しながら、奥行き指示装置を使ってその奥行き位置を指定することができる。なお、初期にポインターデバイスで指定する位置は、３Ｄ映像表示の輻輳面（表示装置面）における位置であってよい。
【０００８】
また、ポインター像は３Ｄポインター映像信号生成装置で形成されるので、目標点を指示するポインターでも、面積を有する目標領域を指示する領域型ポインターでも、任意に選択して表示することができる。したがって、講演者等は、ポインターを激しく動かして領域を示す必要が無く、視聴者の不快感を避けることができる。
また、ポイント位置検出装置が撮影する画面内の３Ｄ表示面の部分をアドレス空間として画定することにより、ポイント位置をアドレス空間に係る座標系で表すだけで、３Ｄ表示面における位置座標を容易に求めることができるようになる。
【０００９】
なお、ポインターデバイスが、３Ｄ表示装置の３Ｄ表示面に光点を照射するレーザポインターや、３Ｄ表示面に先端を置いてポインターの位置を指定する指差し棒であって、ポイント位置検出装置として、３Ｄ表示面を撮像して光点位置や指定位置を測定するＣＣＤカメラを使い、光点などを検知した撮像素子の位置に基づいて、３Ｄ表示面におけるポインターの位置を検知する機構を備えたものであっても良い。この場合は、講演者等はポインターデバイスを操作して、３Ｄ表示面上で直接的にポイント位置を指示することができる。
【００１０】
また、タッチパネル付きモニター画面に３Ｄ映像の元画像を表示し、このモニター画面に対してタッチパネル用ペンあるいは指などでポインターの位置を指定するようにしたものであっても良い。この場合は、講演者等は、視聴者らが見る表示面ではなく、手元のモニター画面を介してポイント位置を指定することができる。
また、本発明に係る３Ｄポインター装置では、元の映像に係る３Ｄ映像信号と３Ｄポインター映像信号を混合して映写するための映写用３Ｄ映像信号を合成して供給するので、３Ｄ表示する表示面を遠隔地に配置した場合でも、講演者等が実地に指定するポインター表示を再現することができる。
【００１１】
さらに、本発明の課題をより簡便に解決する道具として、３Ｄ映像を表示する３Ｄ表示装置の３Ｄ表示面において左右眼立体視用にそれぞれ表示される２個の光線を使って３Ｄ表示面に光点を３Ｄ投映する３Ｄポインター装置であって、一方の光線の光路をたとえばプリズムで変更させて、その光点と他方の光線の光点との距離を調整することにより、画面上のポインター像に当たる３Ｄ光点の奥行き位置を調整できるようにした３Ｄポインター装置を使用することができる。
【００１２】
２本の光線は、左右両眼の視線角度差に基づいてポインターの立体視ができるように、左右の眼に適合する１対の映像信号のそれぞれに対応してポインターの映像信号を担い、ポインター像を立体表示させるためのものである。
なお、２本の光線でポインターの立体視をする方法を使うことにより、２本の光線を交互に照射する時分割方式ばかりでなく、偏光フィルタ方式においても、偏光面の傾きを規制して実体像とポインター像を３Ｄ表示するようにすることができる。偏光フィルタ方式を使用する場合は、３Ｄ表示面が偏光面の傾きを保存したまま反射するものであることが求められる。
さらに、ポインター像の立体視化には２本の光線が左右両眼の並ぶ方向、普通は水平方向に、ずれる必要があるので、２本の光線のレーザ発生器が自動的に水平に並ぶように維持する機構を備えることが好ましい。
【００１３】
この３Ｄポインター装置は、ポインターデバイスと奥行き指示装置を操作することにより、３Ｄ表示面に表示された実体像上の適当な奥行き位置に光点により形成されるポインター像を生成させることができる。なお、奥行き指示装置はポインターデバイスに搭載することもできる。
このような３Ｄポインター装置を使用すれば、講演者等は、３Ｄポインター装置から投射する２本の光線により指定することにより、ポインター像を３Ｄ映像中の選択する位置に所望の奥行きで表示させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る３Ｄポインター装置は、講演会や説明会において、大型の３Ｄ映像を使って説明を行うときに、講演者等が当該３Ｄポインター装置を操作して３Ｄ画面中に３Ｄ表示されるポインターの位置および奥行きを調整することにより、３Ｄ映像中の対象物を正確に指し示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係る３Ｄポインター装置の構成図である。
【図２】第１実施例におけるマウスポインターの１例を示す構成図である。
【図３】第１実施例に組み込まれる３Ｄ映像サーバにおける１つの機能を説明する流れ図である。
【図４】第１実施例におけるアドレス空間の表示座標系を設定する操作の概念を説明する概念図である。
【図５】第１実施例におけるアドレス空間にポイント位置を指定する操作を説明する図面である。
【図６】第１実施例におけるポイント位置の読み取り方法を説明する図面である。
【図７】第１実施例における３Ｄポインター装置による表示状況を説明する概念図である。
【図８】本発明の第２実施例に係る３Ｄポインター装置を説明する図面である。
【図９】本発明の第３実施例に係る３Ｄポインター装置で３Ｄ表示面に映写された映像上で３Ｄ位置にポイントする機構を示す概念図である。
【図１０】第３実施例の３Ｄポインター装置においてポイント位置の奥行き位置を調整する方法例を説明する概念図である。
【図１１】第３実施例の３Ｄポインター装置に組み込む調整機構の例を説明する概念図である。
【図１２】第３実施例の３Ｄポインター装置においてポインターデバイスを３Ｄ表示面に正対する位置に据えた場合のポインター像表示原理を説明する概念図である。
【図１３】第３実施例の３Ｄポインター装置に組み込む水平維持機構の１例について説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施例に基づき、本発明に係る３Ｄポインター装置について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、図面においては、同じ機能を有する構成部材については同じ参照番号を付して説明を簡約にし、説明の無駄な重複を避けた。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の第１実施例に係る３Ｄポインター装置の構成概念図である。
本実施例の３Ｄポインター装置は、シルバースクリーンや液晶表示面などの３Ｄ表示面１を有する時分割方式や偏光フィルタ方式の３Ｄ表示装置と、３Ｄ表示面１に３Ｄ表示装置に適合する左右眼用３Ｄ映像３を映写するプロジェクターやディスプレーなどの３Ｄ映写装置４と、３Ｄ映写装置４に供給する映写用３Ｄ映像信号を生成する３Ｄ映像サーバ５と、３Ｄ表示面１内にポインター像１０の表示位置を指定するポインターデバイス６と、３Ｄ表示面１におけるポインター像１０の３Ｄ位置を検出するＣＣＤカメラなどのポイント位置検出装置８と、を備える。
【００１８】
本実施例の３Ｄポインター装置における３Ｄ映像サーバ５は、ポインター像１０の３Ｄ映像信号を生成する３Ｄポインター映像信号生成装置または機能と、ポインターの３Ｄ映像信号と元の映像の３Ｄ映像信号と混合して映写用３Ｄ映像信号を合成し３Ｄ映写装置４に供給する映像供給装置または機能を含む。
【００１９】
本実施例の３Ｄポインター装置は、３Ｄ表示面１に映写された３Ｄ映像３に対して、ポインターデバイス６によりポイント位置を指定すると、ポイント位置検出装置８がこれを検出して、位置信号を３Ｄ映像サーバ５に伝送する。ポイント位置検出装置８の前面には、レーザ光の波長以外を遮断するフィルタ１２を設けてもよい。
ポインターデバイス６には、ポインター像の奥行き位置を調整する奥行き指示装置あるいは機能を搭載しておくことができる。
３Ｄ映像サーバ５は、元の３Ｄ映像の３Ｄ映像信号にポインターデバイス６により３Ｄ位置が指定されたポインター像１０の３Ｄ映像信号を加えて、ポインター像１０を含む３Ｄ映像の３Ｄ映像信号を生成して、３Ｄ映写装置４に伝送する。
【００２０】
３Ｄ表示面１中でポインター像１０により表示される位置情報は、輻輳面のある表示面位置における位置情報である。そこで、３Ｄ表示面１に表示されたポインター像１０の奥行き情報を、ポインターデバイス６、あるいはこれに代わる指示装置を介して指定する。
たとえば、交差法による３Ｄ表示方式を採用している場合は、物体やポインターの右眼用映像と左眼用映像が輻輳面上の同じ位置に投影されると、物体やポインターが輻輳面上にあるように観察される。
【００２１】
物体やポインターが輻輳面から離れるほど、それらの右眼用映像と左眼用映像は輻輳面上に投影される位置について観察者の眼の並び方向における隔たりが大きくなる。
右眼用映像が左眼用映像より左側に離れているときに両眼観察すると、輻輳角が輻輳面上の点を観察するときより大きくなり、物体やポインターが輻輳面の手前にあるように感得される。また、右眼用映像が左眼用映像より右側に投影される場合は、輻輳角が小さくなり、物体やポインターが輻輳面より遠方にあるように感得される。
【００２２】
そこで、たとえば、３Ｄ眼鏡を使う交差法の３Ｄ表示方式を使う場合、３Ｄ表示面１に３Ｄ表示されている物体の表面にポインターを位置させようとするときは、一方の眼に対応する映像のみを観察して目標にポインターの位置を合わせ、さらに目標を３Ｄ表示するための右眼用映像と左眼用映像の位置偏差と同じ偏差をポインターの右眼用映像と左眼用映像に与えるようにすればよい。
【００２３】
実際には、ポインター像を３Ｄ映像サーバ５で合成するときに、たとえば、ポインターの２Ｄ画像を右眼用映像の目標位置に形成し、さらにポインターの２Ｄ画像を左眼用映像の目標位置に形成する。右眼用映像中のポインター像の位置と左眼用映像中のポインター像の位置が、輻輳面上に投射したときに、右眼用映像中の目標の画像と左眼用映像中の目標の画像との間の位置偏差と同じ量の隔たりを有するようにすればよい。
すると、３Ｄ眼鏡を介して右眼用画像と左眼用画像を見ることによりポインター像を観察することにより、ポインターが目標物の表面の位置に３Ｄ表示されることになる。
【００２４】
図２は、本実施例の３Ｄポインター装置で使うポインターデバイスの１例を示す構成図である。このポインターデバイス６は、３Ｄ映像を映写している３Ｄ表示面１の前方にいる講演者あるいは説明者が、レーザ光を３Ｄ表示面１に向けて投射して映像中に目標位置を示すために使用される。
図２のポインターデバイス６は、先端に２個のレーザ発光器が設けられており、背中にはタッチパッドと指令ボタンが設けられて、使用者が片方の掌に抱え込んで空いた指でボタンやパッドを操作するようにしたものである。形状はマウスに似たものとなっている。
【００２５】
２個のレーザ発光器の内、ポイント用レーザ発光器２１からは、３Ｄ表示面１中にポインター１０の位置を指定するためのポイント位置指定に用いるポイント用レーザ光２３が放射される。ポイント用ボタン２２は、ポイント用レーザ光２３の放射のオンオフと照射位置の確定指令のために使用される。ボタンを押す順序や押し続ける時間などにより指令内容を区別することができる。
【００２６】
また、もう一つの校正用レーザ発光器２４からは、３Ｄ表示面１に表示されるプロジェクターやディスプレーなどの３Ｄ映写装置４における表示面の４隅位置を指定してアドレス空間２を画定する表示枠を指定するために用いられる、校正用レーザ光２７が放射される。校正用ボタン２５は、校正用レーザ光２７の照射に係るオンオフを指令するためと、アドレス空間２を画定する４隅１１の位置を照射していることを確定しレーザ光照射位置情報の取り込みを指令するために使用される。
【００２７】
ポイント用レーザ光２３は、上記指定されたアドレス空間２内に無ければ有効でない。校正用レーザ光２７のスポット位置により指定されるアドレス空間２が画定していて、アドレス空間２におけるポイント用レーザ光２３の照射位置によりポイント位置が決められる。
したがって、ポイント位置検出装置８の前面には、ポイント用レーザ光２３と校正用レーザ光２７以外を遮断するフィルタ１２を設けて映像中のノイズを削減して、情報処理の簡易化を図ることが好ましい。
【００２８】
１対のボタン２８，２９は、３Ｄ表示面１に指定されたポインター１０の奥行き位置を調整するためのボタンで、前方に配置されたポインター奥側位置指定ボタン２８を押すとポインター１０の奥行き位置が遠方に変化し、後方に配置されたポインター手前側位置指定ボタン２９を押すとポインター１０の奥行き位置が手前側に変化する。
【００２９】
また、３Ｄ表示面１に表示されるポインター１０の形状は、ポインター表示モード指定用のボタン３２と領域図形選択用のボタン３３により選択することができる。ボタン３２により、ポインター１０が点位置を指定するものと領域を指定するもののいずれかを選択決定し、ボタン３３により、ポインター１０の表示形状を選択決定することができる。
ポインター１０の形状は、たとえばポインター１０が点位置を指定するものであれば、矢印、クロス、星印、ドットなど、またポインター１０が適宜な大きさを有する領域を指定するものであれば、雲形、円形、４角形など、予め準備された形状からボタン３３のクリックにより選択して指定することができる。
【００３０】
また、ポインター１０は、タッチパッド３０に指先で触れて左右方向３１に動かすことにより、ポインター形状や領域の大きさを調整することができる。
なお、先に説明したポインター奥側位置指定ボタン２８とポインター手前側位置指定ボタン２９は、タッチパッド３０の一部に同じ機能を持たせることにより代用することができる。
【００３１】
ボタン３４は、ポインター１０を初期位置あるいは適宜決められた所定の位置に移動させるボタンである。ボタン３４を押すと、ポインター１０の位置が予め指定された３Ｄ表示面上の位置、３Ｄ表面位置より奥のたとえば無限遠点などの指定位置、あるいは３Ｄ表面位置より手前の指定位置などに移動して、ポインター１０の位置を簡単に再設定できるようになっている。
【００３２】
また、ボタン３４により自動モードにすることもできる。自動モードを選択すると、指定した目標物が移動した場合にポインター１０が目標物に追従して移動するようになる。
たとえば、左眼用と右眼用のそれぞれの映像について、画像解析によりポイント位置近傍の特徴点を抽出し、特徴点の運動を監視しておいて、特徴点の移動に従ってポインター像を移動させることにより、ポインターを自動追従させることができる。
【００３３】
自動モードでは、また、目標物の奥行き位置を自動的に検知して、これにポインター１０の奥行き位置を合わせることができる。
目標物の奥行き位置は、左右一方の眼用の映像における画素単位または小領域の画素について、他方の眼用の映像における左右方向近傍の画素と比較して、画像マッチングで目標物上の同じ位置を示す部分を見いだし、相互の間の視差量を算出して、判定する。なお、この手法では正確に判定できない場合は、さらに大きな範囲を含む判定ブロックを設定し、算出した奥行き量の平均値を用いて判定するようにしても良い。
【００３４】
自動追従がうまくいかないときには、直ちに手動モードに切り替えて、人による追従をすればよい。
手動モードでは、ポインターデバイス６を使い、ポイント用レーザ発光器２１から放射されるポイント用レーザ光２３により目標物にポインター１０の像を合わせ、ポインター奥側位置指定ボタン２８とポインター手前側位置指定ボタン２９により、ポインター１０の奥行き位置を決めることにより、新しいポイント位置を決めることができる。
【００３５】
図３は、本実施例の３Ｄポインター装置に組み込まれる３Ｄ映像サーバにおける１つの機能を説明する流れ図である。
３Ｄ映像サーバ５は、ポイント位置検出装置８から画像信号を入力し、ポインターデバイス６から制御信号を入力して、ポインターの３Ｄ映像信号を生成し、３Ｄ映写装置４に伝送して、３Ｄ表示面１にポインターを３Ｄ表示させる。
講演者や説明者など、本実施例の３Ｄポインター装置の利用者は、３Ｄ表示面１に表示されたポインター１０を、３Ｄ眼鏡９を介して観察しながら、ポインターデバイス６を操作して、ポインター１０をより的確な位置に導くことができる。
【００３６】
すなわち、３Ｄ映像サーバ５は、図３に示すように、ＣＣＤカメラなどのポイント位置検出装置８から、その撮像面におけるレーザ光照射位置の座標を入力する（Ｓ１１）。
次に、入力したレーザ光照射位置の座標を、アドレス空間２の座標系に関する座標に換算することにより、３Ｄ映写装置４が映像を投影する３Ｄ表示面１を基準とする座標系で表された３Ｄ表示面１内のレーザ光照射位置の座標を得る（Ｓ１２）。
【００３７】
図４は、アドレス空間２の表示座標系を設定する操作の概念を説明する概念図である。
アドレス空間２は、３Ｄ表示面１に映し出された３Ｄ映像の枠内に限定される。そこで、３Ｄ映像面の４隅の点１１を校正用レーザ光２７で順次照射することにより指定し、この光点１１で区画された３Ｄ表示面１をポイント位置検出装置８の撮像面に投影して撮像し、撮像面に対応するカメラ映像出力面１６に設定された座標系における光点１１の座標を得ることにより画定される。
【００３８】
ポインターデバイス６のポイント用レーザ２１によりポイント用レーザ光２３を操作できる範囲は、アドレス空間２内に限定される。アドレス空間２は３Ｄ表示面１に対応するので、レーザ光照射位置の座標をアドレス空間２に関する座標系の座標に換算すると、３Ｄ表示面１内の光点位置を、３Ｄ表示面１に関する座標系で座標表示することになる。
なお、アドレス空間２は、カメラ映像出力面１６に撮影された３Ｄ表示面１の範囲に対応するものであり、３Ｄ表示面１とポイント位置検出装置８の配置が決まった時点で画定すれば、配置状態が変化しない限り同じ情報を使用することができる。
【００３９】
図５は本実施例におけるアドレス空間座標の上に点の位置を指定する操作を説明する図面、図６はポイント位置の読み取り方法を説明する図面である。
ＣＣＤカメラなどのポイント位置検出装置８で撮影して、３Ｄ表示面１を含む映像を撮像面に形成し、校正用レーザ光２７を映像中の３Ｄ表示面１の４隅の点１１に照射すると、ポイント位置検出装置８の撮像面の出力映像１６中にアドレス空間２が画定される。使用者がポインターデバイス６を使って３Ｄ表示面１の適宜な位置にポイント用レーザ光２３を照射すると、レーザ光が反射して光点７が形成され、ポイント位置検出装置８の撮像面の出力映像１６中のアドレス空間２内に光点７が映し込まれる。光点７の座標は、最終的にアドレス空間２に関する座標系に変換されて表示される。
【００４０】
ポイント位置検出装置８を３Ｄ表示面１に正対するように配置して撮影すれば、３Ｄ表示面１の映像は長方形になるので、４隅の光点１１を使わなくても、対角位置にある２隅の点の座標が得られれば、アドレス空間２を画定することができる。
また、３Ｄディスプレーを視聴者の視線の邪魔にならないように側方から撮影するような場合は、アドレス空間２の映像は大きく歪むが、隅の４点を測定することにより、アドレス空間２を画定して、内部の光点について、アドレス空間２を基準とする座標系で表現することができる。
【００４１】
なお、ポイント位置検出装置８の前にポインターが３Ｄ表示面１上に形成する光点からの反射光を通すフィルタ１２を設けると、ポイント位置検出装置８がより単純で画像処理の容易な光点映像を取得して、３Ｄ画像サーバ５に送信することができる。
【００４２】
再び図３に戻ると、次に、ポインターデバイス６のボタン類を介してポインター表示に必要な各種パラメータに関する指令内容を取り込んで、これらの要求に従ったポインター表示を行うようにする。３Ｄ映像サーバ５は、ボタン類の操作状態を常時監視していて、何かが操作されたときは、直ちに内容を取り込んでポインター表示に反映させることができる。
【００４３】
３Ｄ映像サーバ５は、ポインターデバイス６のポインター奥側位置指定ボタン２８とポインター手前側位置指定ボタン２９の操作に基づいて、ポインターの奥行き位置指令情報を入力する（Ｓ１３）。また、ポインターで位置を指定するか領域を指定するか、ポインターの表示形態を指定するためのポインター表示モード指定ボタン３２や、ポインター像の形状を指定する領域図形選択ボタン３３、さらに、表示図形の大きさを指定するタッチパッド３０の指令内容を入力する（Ｓ１４）。
【００４４】
これらの指令情報に従って、ポインターの右眼用映像と左眼用映像を作成する（Ｓ１５）。ポインターの右眼用映像と左眼用映像はそれぞれ同じ形状と大きさを持つようにする。これらの右眼用映像と左眼用映像が３Ｄ表示面１に投影されたものを、それぞれの眼で見て合成することにより、左右の眼がポインター像を見通す視線が交差する位置に立体像が形成される。したがって、３Ｄ表示面上の像の距離に従って、ポインターの奥行き位置を適宜に調整することができる。
【００４５】
さらに、ポインターを含まない元の表示映像に係る右眼用映像と左眼用映像のそれぞれにポインターの右眼用映像と左眼用映像のそれぞれを重ねて合成した右眼用映像と左眼用映像を生成する（Ｓ１６）。
こうして生成した３Ｄ映像信号を３Ｄ映写装置４に伝送して、元の映像とポインター像を合成した映像を３Ｄ表示面１に表示させる（Ｓ１７）。
【００４６】
図７は、本実施例における３Ｄポインター装置を使った表示状況の１例を説明する概念図である。
図７では、下段にポインターを含む表示映像の右眼用映像（Ｒ映像）と左眼用映像（Ｌ映像）のそれぞれが示されている。人物像の顔の横に領域表示型のポインターが表示されている。従来のポインター装置ではポイント指示が普通で、このような領域表示をさせることは難しかったが、本実施例ではポインター像を３Ｄ映像サーバ５で形成するので、任意に生成することができる。
【００４７】
中段の図は、右眼用映像と左眼用映像が一緒に、輻輳面に当たる３Ｄ表示面１に投影された状態を示す。右眼用映像のポインター像は左眼用映像のポインター像より右側にあって、３Ｄ眼鏡を装着した観察者がこれを観察すると、ポインター像を見通す左右の視線は３Ｄ表示面の後ろで交差することになる。
上段の図は、３Ｄ眼鏡を装着した観察者により観察されるポインターの位置を表すもので、３Ｄ表示面の位置に表された立木より後ろに立っている人物像と同じ奥行き位置に位置することが分かる。
【００４８】
本実施例の３Ｄポインター装置を使用する講演者や説明者は、３Ｄ映写装置４により３Ｄ表示面１の上に映写された３Ｄ映像３中のポインター像の表示状態を、３Ｄ眼鏡９を介して観察しながら、ポインターデバイス６を操作して、所望の形、所望の大きさのポインター像を形成させることができる。また、ポインター像が意図する３Ｄ位置と異なる場合は、ポインターデバイス６やポインターデバイスに搭載されている奥行き指示装置を操作して、３Ｄ映像中のポインター像の位置や奥行き量を調整して、正しい３Ｄ位置に直すことができる。
【００４９】
本実施例における３Ｄポインター装置では、ポイント位置を指定するポイント用レーザ光２３の照射位置が見えなくても、３Ｄ映像サーバ５で映像中にポインター像を合成して３Ｄ表示面１に表示するので、ポイント位置を正確に観察しながらポインターデバイス６を操作して、ポイント位置を決定することができる。したがって、ポイント用レーザ光２３は、必ずしも可視光レーザである必要はなく、赤外線や紫外線などの非可視光レーザを利用することもできる。ポイント用レーザ光２３が可視光であるときは、目標位置を確定するまで３Ｄ表示面１上を光点が無秩序に動き回っていて気に障らせたり、レーザ光２３で形成される３Ｄポインター映像が３Ｄ表示面１の面に見えるため３Ｄ映像と重なって視聴者を混乱させたりするが、ポイント用レーザ光２３が非可視光であれば、視聴者にはポインターの動きが見えず全く気にならなくなる。
【００５０】
なお、本実施例のポインターデバイス６には、ポイント用レーザ２１と校正用レーザ２４の２種類のレーザが備えられているが、ポイント用レーザ２１と機能ボタンを備えて、機能ボタンで校正用レーザの機能を選択指定してポイント用レーザ２１で代替できるようにして、校正用レーザ２１を削除することもできる。
また、３Ｄ位置を検出するＣＣＤカメラなどのポイント位置検出装置のモニターを活用し、３Ｄ映写装置４における表示面の４隅位置をレーザで指定する代わりに、モニター画面上でアドレス空間２を画定する表示枠を指定するようにしてもよい。
さらに、図１に示されているように、３Ｄ映像サーバ５で形成された３Ｄ映像信号は、分配器１３を介してネットワーク１４を経由させ、遠隔の表示装置１５に送信して、いろいろな場所にいる多数の受講者が同じ３Ｄ映像を観察できるようにすることができる。
【００５１】
３Ｄ映像サーバ５は、３Ｄ表示する映像の信号を付属する記憶装置に蓄積しておくことができる。また、通信により外部の機器から供給を受けるようにすることもできる。
３Ｄ映像サーバ５およびこれに付帯する装置は、各要素毎に電子回路により構成しても良いが、マイクロコンピュータで構成することもできる。また、汎用のパソコンでソフトウエアにより構成しても良い。
なお、ポインターデバイス６により指定するポインター像１０の表示は、極端な立体視により視聴者に衛生上の危険を与えたり不快感を与えたりしないように、視差制限を行って適度な立体表示をするように制限することができる。
【実施例２】
【００５２】
図８は、本発明の第２実施例に係る３Ｄポインター装置の液晶表示部を備えた蓋を開いた状態を示す正面図である。
本実施例の３Ｄポインター装置は、タッチパネル式３Ｄ表示面４１を備えた携帯用パソコンを利用してポインターの位置や形状を指示するもので、元の映像についてポインター像を合成した３Ｄ映像は、別途大型の３Ｄ表示面に表示して大勢の視聴者が観察できるようになっている。
【００５３】
本実施例の３Ｄポインター装置は、３Ｄ表示用液晶表示面４１に形成されたタッチパネルの一部を領域制御パッド４２の部分と奥行きパッド４３の部分と機能ボタン４４の部分に利用して、タッチパネル用ペン４５を使って操作する。
領域制御パッドは、ポインター像の形状の大きさを指定する機能を有する。奥行きパッドは、ポイント位置の奥行きを指定する。機能ボタンは、ポインター表示モード指定や、領域図形選択や、ポイント位置設定などの機能を果たすいくつかのボタンで構成される。
また、文字入力が必要な場合は、キーボード４６を使って入力することができる。
【００５４】
本実施例の３Ｄポインター装置は、液晶表示面４１に３Ｄ表示された映像に対して、ポインターを配置したい位置をタッチパネル用ペン４５で指定し、液晶表示面４１に表示された機能ボタン４４を操作してポインター像の形状やポインター機能を指定すると、パソコンで演算処理して、適合するポインター像を液晶表示面４１に表示する。ポインター像が所望の位置になければ、さらに、奥行きパッド４３を操作して、所望の奥行き位置に移動させ、ポインター像が所望の大きさでなければ、領域制御パッド４２を操作して所望の大きさにすることができる。
【００５５】
こうして得られた適正な形状、位置、大きさを有するポインター像を３Ｄ表示用の映像信号に編成して、図外の大型表示装置に伝送する。
本実施例の３Ｄポインター装置を使用する場合は、使用者は大型表示装置の前で視聴者に背中を向けて操作している必要が無く、携帯用パソコンを操作することにより、適正なポインター像を大型表示装置に表示させることができるので、視聴者と対面して円滑に講演などを行うことができる。
【００５６】
なお、液晶表示装置が３Ｄ表示方式でなく、単なる２Ｄ表示しかできない場合でも、ポイント位置の指定をタッチパネル面４１で行い、奥行き位置の指定を奥行きパッド４３で行うようにすれば、同様に適正な３Ｄポインター像を生成して大型の３Ｄ表示装置に表示させることができる。
【実施例３】
【００５７】
図９から図１３は、本発明の第３実施例に係る３Ｄポインター装置を説明する図面である。図９は本実施例の３Ｄポインター装置で３Ｄ表示面に映写された映像上で３Ｄ位置にポイントすることを示す概念図、図１０はポイント位置の奥行き位置を調整する方法例を説明する概念図、図１１は３Ｄポインター装置に組み込む調整機構の例を説明する概念図である。また、図１２はポインターデバイスを３Ｄ表示面に正対する位置に据えた場合の表示原理に係る概念図、図１３はポインター装置に組み込む水平維持機構の例を示す概念図である。
本実施例の３Ｄポインター装置は、スクリーンやディスプレー上に３Ｄ表示されている映像に対して、任意の３Ｄ位置にポインター像を３Ｄ表示させる簡便なポインターデバイスである。
【００５８】
図９を参照すると、３Ｄ映像信号を供給する通常の３Ｄ映像再生機１７とスクリーンやディスプレーなどの３Ｄ表示面１と３Ｄ表示面１に３Ｄ映像を表示させる３Ｄ映写装置４とで構成される３Ｄ表示装置に対して、本実施例に係るポインターデバイス５１を使って３Ｄ表示面１上に３Ｄポインター像を形成すれば、３Ｄ眼鏡９を介して左右それぞれの眼に映ったポインター像を脳内で合成することによりポインターの３Ｄ位置を感知することができる。
【００５９】
本実施例の３Ｄポインター装置に係るポインターデバイス５１は、左右眼立体視用に分離した２個のレーザ光線５２，５３を使って３Ｄ表示面１に光点を３Ｄ投映する。
２本のレーザ光線５２，５３は、左右両眼の視線角度差に基づいてポインターの立体視ができるように、左右の眼に適合する１対の映像信号のそれぞれと共にポインターの映像信号を供給して、ポインター像を立体表示させるためのものである。
【００６０】
ポインターの左眼用映像を形成するレーザ光５２は、３Ｄ表示面１に３Ｄ映像を形成する左眼用映像と同じ光学特性持つように、またポインターの右眼用映像を形成するレーザ光５３は、３Ｄ表示面１に３Ｄ映像を形成する左眼用映像と同じ光学特性持つように、それぞれフィルタ５４を通すことにより変成される。
【００６１】
フィルタ５４は、３Ｄ眼鏡９と適合するものであって、３Ｄ表示装置が偏光面の向きが直交する偏光を使って左眼用と右眼用に分離された映像信号を使うシステムであるときは、偏光軸が直交する２枚の偏光フィルタを組み合わせたフィルタが採用される。また、左眼用映像と右眼用映像を交互に提示する機構を使うときは、フィルタ５４は３Ｄ表示装置と同期してシャッターが作動するようなフィルタが採用される。なお、直交する偏光に代えて円偏光を利用することもできる。
【００６２】
たとえば、３Ｄ表示面１における左眼用と右眼用のポインター像が同じ位置にあれば、ポインターは３Ｄ表示面１の上にあると感じられ、左眼用ポインター像が右眼用ポインター像より左側にあればその距離に応じて３Ｄ表示面の奥側に離れた位置に存在すると感じられる。また、左眼用ポインター像が右眼用ポインター像より右側にあれば、ポインターは３Ｄ表示面の手前側に存在すると感じられる。
【００６３】
図１０は、本実施例の３Ｄポインター装置において、ポイント位置の奥行きを指定する機構について説明する図面である。
本実施例では、ポインターデバイス５１から放射される２本のレーザ光５２，５３が３Ｄ表示面１の上に形成する光点をそれぞれの眼で見た像を脳内で立体像に合成することにより、ポインターの３Ｄ位置を観察することができる。
【００６４】
ポインターデバイス５１は、左眼用レーザ光５２を放射する左眼用レーザ発生器５５と、右眼用レーザ光５３を放射する右眼用レーザ発生器５６を備える。左眼用レーザ光５２と右眼用レーザ光５３は、それぞれフィルタ５４を透過することにより、元の映像について供給される左眼用映像信号と右眼用映像信号とに適合する画像信号になる。また、右眼用レーザ光５３の光路上にプリズム５７が介装されている。プリズム５７は、ポインターデバイス５１に搭載された制御器を操作することにより指定された距離だけ摺動し、レーザ光５３の光路を変更できるようになっている。
【００６５】
プリズム５７を操作することにより、右眼用レーザ光５３が３Ｄ表示面１の上に形成する光点を水平方向の適宜の位置に動かすことができる。したがって、観察者が３Ｄ眼鏡９を介して３Ｄ表示面１上の左眼用と右眼用の２つの光点を見ると、これらを見る視線が交差する位置にポインター像５８が存在するように観察できる。図１０に表したケースでは、ポインター像５８は３Ｄ表示面１より遠方に形成されている。
【００６６】
なお、レーザ光線５２，５３のうち一方のみについて照射位置を調整する代わりに、両方のレーザ光線５２，５３を同時に対称的に駆動することにより、ポインターの奥行きを調整するようにすることもできる。また、図面ではプリズム５７を利用してレーザ光の照射位置を調整しているが、反射光学系を使って光路調整しても良く、またレーザ装置の向きを調整することにより放射方向を調整しても良い。
【００６７】
なお、偏光フィルタ方式を採用する３Ｄ表示装置に適用する場合は、ポインター像についても効率よく反射するようにするため、シルバースクリーンなど反射光についても偏光面の傾きを維持するような３Ｄ表示面１を用いることが求められる。
また、本実施例の３Ｄポインター装置は、適応する機構を有するフィルタ５４を使用することによって、時分割方式の３Ｄ表示装置についても適用することができる。
【００６８】
さらに、ポインター像の立体視化には２本の光線が左右両眼の並ぶ水平方向にずれる必要があるので、２本の光線の並びを自動的に水平に維持する機構を備えることが好ましい。
図１１は、水平維持機構の例を含み、３Ｄポインター装置に組み込む調整機構の例を説明する概念図である。
左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６の一方または両方のレーザ光路上に、プリズム５７がボイスコイル６１により並動可能に設置され、左眼用レーザ光５２と右眼用レーザ光５３の照射方向を調整することができるようになっている。ボイスコイル６１には、直流電源６２と駆動信号源６３が接続されていて、プリズム５７に固定された鉄心の移動量を調整できるようになっている。
【００６９】
また、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６は１つの基板に固定され、垂直方向と水平方向に位置制御するためのボイスコイル６４，６５が設備されていて、ポイント位置に適宜の図形を描かせることができる。ボイスコイル６４，６５の駆動方法は、プリズム５７に付属するボイスコイル６１と同じ原理である。
さらに、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６とプリズム５７を搭載した基板６６は、ポインターデバイス５１に固定された円形をしたガイドレール６７の内縁に嵌合して、回転可能に設置されている。基板６６には、常に重力方向に垂れ下がる錘６８が固定されていて、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６が常に水平方向に並ぶように基板６６の姿勢を一定に保つようになっている。
【００７０】
図１２は、ポインターデバイス５１を３Ｄ表示面１に正対する位置に据えた場合のポインター像表示原理を説明する斜視図である。ポインターデバイス５１は表示面１の中央前方に正対するように配置され、講演者は３Ｄ表示面１の脇、あるいは別の講演台のところに立って、遠隔操作器７１によりポインターデバイス５１を操縦する。講演者は、遠隔操作器７１を操作することにより、左眼用レーザ光５２と右眼用レーザ光５３の照射方向を調整して、３Ｄ表示面１におけるポインター像の左眼用表示点７２と右眼用表示点７３を表示して、視聴者がポインター像を３Ｄ位置に観察できるようにすることができる。
【００７１】
ポインター像が３Ｄ表示面１の中央にあるときは、ポインター像が上下方向に変位する場合も、ポインターデバイス５１の左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６が３Ｄ表示面１に対して平行に配置されるので、視聴者は問題なくポインター像を立体視することができる。また、ポインター像が３Ｄ表示面１の脇の方にずれる場合も、ポインターデバイス５１と３Ｄ表示面１の距離が十分あるときには、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６のずれが小さくポインター像の左眼用表示点７２と右眼用表示点７３はほぼ水平になるので、視聴者がポインター像を立体視する上で困難はない。
【００７２】
しかし、３Ｄ表示面１の脇あるいは講演台の後にいる講演者がポインターデバイス５１を持って直接操作することにより、視聴者に３Ｄ表示されたポインター像を観察させるようにする場合は、上記の構成を持ったポインターデバイス５１では、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６を結ぶ線が３Ｄ表示面１に対して傾き左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６からスクリーンまでの距離に差異が生じるため、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６が水平に配置されても、ポインター像の左眼用表示点７２と右眼用表示点７３が上下方向にずれて、視聴者がポインター像を立体視することが困難になる場合がある。
【００７３】
このため、ポインターデバイスは、３Ｄ表示面１の脇で操作しても、３Ｄ表示面１におけるポインター像の左眼用表示点７２と右眼用表示点７３が水平に配置されるようにする水平維持機構を備えることが好ましい。
図１３は、このような水平維持機構の１例について説明する平面図である。ポインターデバイス８０は、ジャイロスコープ８１と平行リンク機構８２を備える。
ジャイロスコープ８１は、ジャイロの姿勢維持軸を水平かつ３Ｄ表示面１と平行に維持させ、これと左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６を結ぶ線が平行になるように構成する。なお、ジャイロスコープは、機械式、振動式、光学式など各種あるが、いずれを使用してもよい。
【００７４】
さらに、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６は発光部同士をリンク８３で回動可能に結合し、左眼用レーザ発生器５５の器軸８４と右眼用レーザ発生器５６の器軸８５及びふたつの器軸の端部同士を回動可能に結合したリンク８６とで、平行リンク機構８２を構成する。平行リンク機構８２は、左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６を結ぶ線を軸として回動させること、また端部同士を結合したリンク８６を左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６を結ぶ線に対して水平方向に振ることができ、これらを操作することにより、レーザ光５２，５３を平行を維持したまま適宜の方向に射出させることができる。なお、レーザ光５２，５３の射出方向はプリズム５７などで偏向させることができる。
【００７５】
このように構成されたポインターデバイス８０により、３Ｄ表示面１に形成されるポインター像の左眼用表示点７２と右眼用表示点７３は、常に水平に並ぶため、視聴者がポインター像を立体視することができる。
なお、ジャイロスコープ８１に代えて、水平かつ３Ｄ表示面１と平行にスライド軸を設置して利用してもよい。このスライド軸に左眼用レーザ発生器５５と右眼用レーザ発生器５６を結ぶ線が平行になるように支持される平行リンク機構８２を備えて、レーザ光５２，５３の３Ｄ表示面１上の投影位置を平行を維持することができる。
【００７６】
本実施例の３Ｄポインター装置を使用すれば、講演者等は、ポインターデバイス５１から投射する２本のレーザ光線５２，５３の３Ｄ表示面１上の照射位置を操作して、ポインター像を３Ｄ映像中の選択する場所に所望の奥行きで表示させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の３Ｄポインター装置を用いることにより、大型の３Ｄ表示装置を利用して３Ｄ映像を使って講演や説明をしようとする講演者などが、的確かつ容易に映像中の３Ｄ位置を指示するポインターを表示させることができる。また、遠隔の表示装置にも同じポインター像を記入した映像をリアルタイムで表示することができるので、より大勢の視聴者に同時に説明を行うことができる。
なお、本発明の３Ｄポインター装置を用いることにより、映像中の領域を指示する場合にポインターをせわしなく動かして意思を表現する代わりに、指示したい領域を表示するポインターを使用して、安定した表示をすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  ３Ｄ表示面
２  アドレス空間
３  左右眼用３Ｄ映像
４  ３Ｄ映写装置
５  ３Ｄ映像サーバ
６  ポインターデバイス
７  レーザ光照射位置
８  ポイント位置検出装置
９  ３Ｄ眼鏡
１０  ポインター像
１１  画面枠隅点
１２  フィルタ
１３  分配器
１４  ネットワーク
１５  遠隔地表示装置
１６  カメラ撮像出力面
１７  ３Ｄ映像再生機
２１  ポイント用レーザ
２２  ポイント用ボタン
２３  ポイント用レーザ光
２４  校正用レーザ
２５  校正用ボタン
２７  校正用レーザ光
２８  ポインター奥側位置指定ボタン
２９  ポインター手前側位置指定ボタン
３０  タッチパッド
３１  ポイント領域大きさ指定方向
３２  ポインター表示モード指定ボタン
３３  領域図形選択ボタン
３４  ポイント位置設定ボタン
４１  タッチパネル式３Ｄ表示面
４２  領域制御パッド
４３  奥行きパッド
４４  機能ボタン
４５  タッチパネル用ペン
４６  キーボード
５１  ポインターデバイス
５２  左眼用レーザ光
５３  右眼用レーザ光
５４  フィルタ
５５  左眼用レーザ発生器
５６  右眼用レーザ発生器
５７  プリズム
５８  ポインター像
６１  ボイスコイル
６２  直流電源
６３  駆動信号源
６４，６５  ボイスコイル
６６  基板
６７  ガイドレール
６８  錘
７１  遠隔操作器
７２  ポインター像の左眼用表示点
７３  ポインター像の右眼用表示点
８０  ポインターデバイス
８１  ジャイロスコープ
８２  平行リンク機構
８３  リンク
８４，８５  レーザ発生器の器軸
８３  リンク
【図１】
0005582958.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005582958.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005582958.tif 000011
【図１１】
0005582958.tif 000012
【図１２】
0005582958.tif 000013
【図１３】
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