(57)【要約】【課題】本発明は、静止したままではありふれた立体のように見えるのに、そこに物をころがすか、あるいは棒を貫通させるか、あるいは光線を通過させるか、あるいは落下物体を通過させる動きを与えることによって、見る者に、起こり得ない物理現象があたかも起こっているかのような印象を与えることを目的とする展示装置およびその展示方法を提供するものである。【解決手段】固定視点から見たとき、多くの異なる立体が同一に見えることを利用して、初期立体と同じように見える別の立体を、固定視点と初期立体の頂点を通る直線上で頂点位置を動かすことによって作り、そのようにして作った変形後の立体と通常の物理現象を組み合わせることによって起こり得ないことが起こっているかのような印象を与える。【選択図】　　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いくつかの多角形および多面体で構成され、特定の唯一視点から見たとき、面が直角に接続されているという誤った印象を与えることによって、その立体を構成する斜面が現実とは逆向きに傾いているという誤った印象を与えるか、あるいは、その立体の間を通過する経路が一本の直線で構成できるにもかかわらず、曲線を使わないと構成できないという誤った印象を与えることを目的とした展示装置。
【請求項２】
請求項１の展示装置の斜面に沿って固体をころがすか、あるいは液体を流すことによって、あたかも重力に反してその固体または液体が斜面を登るかのような印象を与えることを目的とした展示方法。
【請求項３】
請求項１の展示装置の曲線を使わないと構成できないという誤った印象をもたらす経路に沿って、直線が通ることを物理現象を利用して示すことにより、あり得ないことが起こっているという印象を与えることを目的とした展示方法。
【請求項４】
請求項１の展示装置に対する請求項３の物理現象として、直線状の棒を通す、あるいは直進する可視光線を通す、あるいは固体または液体を鉛直に落下させるという現象を用いることによって実現する展示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動きを加えることによって見る者にあり得ない物理現象が起こっているかのような錯覚を生じさせる展示装置、およびその展示装置の展示方法に関するものである。本装置は、科学博物館などにおける教育的効果を目的とした展示、遊戯施設におけるエンタテイメントを目的とした展示、およびマジックの仕掛として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
立体を実際の形とは異なる形であるかのように見せることによって、見る人に錯覚をもたらす展示装置およびその展示方法はすでにいくつかある。それらは、展示装置に下から照明を当てることによって凹凸が逆転しているかのような印象を与える方法（たとえば、グレゴリー（金子隆芳訳）「インテリジェントアイ」（みすず書房）参照）、出っぱった部分を暗く塗りひっこんだ部分を明るく塗ることによって凹凸が逆転しているかのような印象を与える方法（たとえば公開特許公報（Ａ）特開２００１−３０１３９８号参照）、平面のように見える面を実際には曲面で作ることによって、作れるはずのない立体があたかも作れている印象を与える方法（たとえば、ブルーノ　エルンスト著「錯視」（ベネディクト　タッシェン出版社）の９３ページを参照）、つながっているように見える部分に奥行き方向の不連続性を設けることによって、作れるはずのない立体があたかも作れている印象を与える方法（たとえば、ブルーノ　エルンスト著「錯視」（ベネディクト　タッシェン出版社）に紹介されている福田繁夫の作品を参照）、あるいは空間においてねじれの位置にある直線が特定の視点からは平行に見えるという性質を利用して、作れるはずのない立体があたかも作れている印象を与える方法（杉原、早川著：「だまし絵であそぼう」（岩波書店）を参照）を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術が提供する展示装置およびその展示方法は、いずれも静止したものであり、動きは伴わない。動かすと、仕掛がわかってしまうために、錯覚は消滅する。
【０００４】
本発明は、動きを伴わない従来の展示装置とは異なり、静止したままでは何の不思議もない立体のように見えるのに、そこに物をころがしたり棒を通過させたりするなどの動きを与えることによって、起こり得ない物理現象があたかも起こっているかのような印象を与え、それによって、従来の静止した展示装置にはない教育的効果及びエンタテイメント効果をもたらす展示装置およびその展示方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
固定されたのぞき穴を通して片方の目だけで物を見るときには、奥行きに関する情報が欠落するため、立体の形を完全には知ることができない。すなわち、奥行きのみが異なる多くの立体が、同一の網膜像をもたらす。人は、この情報の欠落を補うために、網膜像からもっともありそうな立体形状を思い浮かべようとする傾向がある。特に、面と面が直角に接続されてできた立体という解釈が可能なときには、人はそのような立体を思い浮かべようとする傾向がある。本発明では、この傾向を以下に述べる方法によって逆用して、立体の形を実際とは異なるように知覚させ、目的を達成する。
【０００６】
まず、身の回りのありふれた立体の中から、穴のあいたものあるいは斜面をもったものを一つ選ぶ。この立体を、以下では初期立体とよぶ。錯視の効果を大きくするために、初期立体には、面と面が直角に接続された部分を多くもつ立体を選ぶ。次に、図１に示すように、その初期立体を一つの固定視点から見た投影図を描く。そして、その投影図の中の各頂点を、その頂点と固定視点を結ぶ直線上において初期立体の頂点とは別の位置に配置し、そのように配置した頂点を通る面を張ることによって、初期立体とは逆向きに傾斜した斜面をもつか、あるいは初期立体では曲線しか通らない穴に直線が通るという性質をもつ別の立体形状を決定する。ここで決定した別の立体形状を、以下では変形後の立体形状とよぶ。最後に、この変形後の立体形状を固体材料を用いて作る。これによって請求項１の展示装置を作ることができる。
【０００７】
上記の性質を満たすように頂点を配置し、目的の立体形状を決定する具体的な方法は、次の七段階の手続きを順に踏むことによって得られる。
【０００８】
第一に、初期立体を一つの固定視点から見た投影図を作る。第二に、その投影図の各頂点に対して、その頂点と固定視点を結ぶ直線上に配置する点の、固定視点からの距離を表す変数を設ける。第三に、初期立体における各面の上の頂点が同一平面上になければならないという条件を上記変数を用いて線形方程式で表す。
【０００９】
以上の三段階の手続きによって得られる線形連立方程式の解の全体が、上の第一段階で作った投影図と同じように見えるすべての立体の集合に一致することは、文献（たとえば、杉原厚吉著：「不可能物体の数理」、森北出版）によってすでに知られている。
【００１０】
次に、この連立方程式にさらに条件を追加して、目的の立体形状を絞り込んでいく。すなわち、第四に、初期立体とは逆向きの傾きを与えたい面に対して、上記変数を用いて与えたい傾きをもつという条件を表す線形不等式を作り、第五に、初期立体では曲線となっている経路が直線となるという条件を表す線形不等式を作る。
【００１１】
第六に、上記のすべての線形方程式と線形不等式を満たす解の一つを見つける。第七に、その解に従って視点から頂点までの距離を定め、それらの頂点を通るように面を張ることによって変形後の立体形状を決定する。
【００１２】
以上の七段階の手続きによって、目的の立体形状を決定できる。
【００１３】
さらに上記の方法で決定した立体形状は、それを構成するおのおのの面の実形を平面状の板材から切り取って接着することによって、あるいは数値制御加工機械で材料を切削することによって作ることができる。これによって、請求項１の展示装置を製作することができる。
【００１４】
このようにして作った立体の、初期立体とは逆向きの傾きをもつ斜面に固体をころがすか、あるいは液体を流すと、実際には斜面に沿って低い方へ動くにもかかわらず、斜面を登っているかのような印象を与えることができ、請求項２の展示方法が実現できる。
【００１５】
また、このように作った立体の、もとの立体では曲線しか貫通していなかったのに直線が貫通するようにした経路に沿って、直線状の棒を通す、あるいは可視光線を通す、あるいは固体または液体を鉛直方向に落下させることによって、あたかも直線的に通過できるはずのない経路に沿って直線的に通過したかのような印象を与えることができ、請求項３、４の展示方法が実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
一つの実施例を図２、図３、図４、図５、図６を使って説明する。この実施例は、曲線を使わないと通過できないという印象を与える経路に沿って直線状の棒を通すことのできる展示装置に関するものである。
【００１７】
図２は、二つの四角の窓枠５、６を直角に組み合わせた初期立体の投影図である。この図の曲線７、８、９をつないだ経路に沿って初期立体の二つの窓を通過するためには、曲線的に動かなければならず、直線的に通過することはできない。
固定視点から見たとき図２の絵と一致する立体で、頂点の位置を奥行き方向に調整することによって、図２の経路７、８、９を１本の直線で実現できるようにした変形後の立体の展開図の一部が図３と図４である。これは、課題を解決するための手段に記載した七段階の手続きによって決定した変形後の立体形状から、その展開図を計算して描画したものである。図３は、左側の窓枠の内側の４枚の面以外の部分の展開図であり、図４は、左側の窓枠の内側の４枚の面の展開図である。図３と図４の展開図を、直線に沿って折り、辺に沿って貼り合わせることによって、左側の窓枠が制作できる。
【００１８】
右側の窓枠は、図３、図４の展開図を鏡に写して得られる展開図から同じようにして制作できる。
【００１９】
以上の手続きによって、請求項１に記載した展示装置を作ることができる。
【００２０】
図５は、上記の方法で作った展示装置に、演者が手に持った直線の棒を通すことによって、あり得ないことを実現したかのような誤った印象を与えることを目的とする展示方法を実行している写真である。
【００２１】
図６は、図５の展示物に棒を通したところを、横方向から撮影した写真である。
【００２２】
このようにして、請求項３および請求項４の展示方法を実現できる。
【００２３】
もう一つの実施例を図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６を使って説明する。この実施例は、固体が重力に反して斜面を登るかのような印象を与えることを目的とする展示装置に関するものである。
【００２４】
図７は、二つの平行な斜面が垂直に立った２本ずつの支柱で支えられた構造をもつ初期立体の投影図である。この初期立体は台１０、斜面１１、１２、支柱１３、１４、１５、１６からなる。
【００２５】
変形後の立体形状においては、台１０、斜面１１、支柱１３、１４は初期立体と同一の立体形状を採用する。その展開図はそれぞれ、図８、図９、図１０、図１１に示すとおりである。
【００２６】
一方、斜面１２は、固定視点から見たとき、図７と一致する範囲で奥行きを変えることによって、斜傾を逆向きにし、その結果を変形後の立体形状として採用する。そして、それと連動して支柱１５、１６も変形させる。その結果得られる変形後の立体の変形した部分の展開図を図１２、図１３、図１４に示す。図１２は斜面１２の展開図、図１３は支柱１５の展開図、図１４は支柱１６の展開図である。
【００２７】
図１５は、図８から図１４までの展開図を用いて製作した立体を、図７と同じように見える固定視点から撮影した写真である。また、図１６は、この立体を別の角度から撮影した写真である。この写真からもわかるように、斜面の一つは傾斜が逆向きになっている。
【００２８】
図１５では、この傾斜を逆向きにした斜面に球体を載せたところである。この球体は、重力に引っぱられて、この斜面を右側へころがり降りていくが、見る者には斜面を登っていくかのような誤った印象を与えることができ、本展示の目的を実現することができる。
【００２９】
以上の方法で、請求項２に記載した展示方法を実現できる。
【００３０】
【発明の効果】
本展示装置は、固定視点から見たときには初期立体と同じように見えるという性質を保つように作り、しかも初期立体には面と面が直角に接続する構造がたくさん含まれているので、別の立体へ変形してあるにもかかわらず、見た者は初期立体の形状を思い浮かべる傾向が強い。そのため、実際には本装置の斜面に沿って固体や液体が下っているにもかかわらず、斜面を登っているという誤った印象を与えるか、あるいは、曲線的にしか通過できない経路を直線的に通過しているという誤った印象を与えることができ、いずれの場合も起こり得ない物理現象が起こっているという印象を与えることができる。
【００３１】
さらに本展示方法は、物がころがったり棒が貫通したりという動きを伴うため、見る者に、静止した展示装置にはない不思議な印象を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】初期立体、それを固定視点から見たときに得られる投影図、およびその投影図をもつ変形後の立体の関係を表す図である。
【図２】二つの四角の窓枠を直角に接続した立体を表す絵である。
【図３】図２の左側の窓枠の内側の４枚の面以外の面の展開図である。
【図４】図２の左側の窓枠の内側の４枚の面の展開図である。
【図５】図３、図４の展開図から作った左の窓枠と、それと鏡対称に作った右の窓枠からなる展示物に棒を貫通させた状況の写真である。
【図６】図５の立体を別方向から撮影した写真である。
【図７】二つの平行な斜面をもつ立体を表す絵である。
【図８】図７の台１０の展開図である。
【図９】図７の斜面１１の展開図である。
【図１０】図７の支柱１３の展開図である。
【図１１】図７の支柱１４の展開図である。
【図１２】図７の斜面１２の展開図である。
【図１３】図７の支柱１５の展開図である。
【図１４】図７の支柱１６の展開図である。
【図１５】展示物の斜面に球体をころがすところを図７と同じように見える位置から撮影した写真である
【図１６】図１５の展示物を別の方向から撮影した写真である。
【符号の説明】
１　初期立体
２　固定視点
３　初期立体の投影図
４　同じ投影図をもつ変形後の立体
５、６　窓枠
７、８、９　窓枠を貫通する経路
１０　　　　台
１１、１２　斜面
１３、１４、１５、１６　支柱
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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