(57)【要約】  【課題】  撮影面に垂直な面内での被写体の回転を検出できる回転検出システムを提供することである。  【解決手段】  イメージセンサ２５は、その撮影面４３に垂直な面内で回転するリフレクタ２を撮影する。リフレクタ２は、再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌを含む。ＭＣＵ２３は、撮影された２つの再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌの像の面積同士を比較して、その比較結果に基づいて、撮影面４３に垂直な面内でのリフレクタ２の回転方向及び回転量を算出する。コンピュータ３３は、ＭＣＵ２３が算出したリフレクタ２の回転方向及び回転量に基づいて、仮想三次元空間を描画するための仮想カメラ５５の姿勢を設定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体としての反射手段と
前記反射手段を撮影する撮影手段と、
撮影された前記反射手段の像に基づいて、前記反射手段の回転方向及び回転量を算出する回転算出手段と、を備え、
前記反射手段は、
第１の反射部と、
第２の反射部と、を含み、
前記回転算出手段は、撮影された前記第１反射部の像の面積と撮影された前記第２反射部の像の面積とを比較して、その比較結果に基づいて、前記反射手段の回転方向及び回転量を算出する、回転検出システム。
【請求項２】
前記回転算出手段は、撮影された前記第１反射部の像の面積と撮影された前記第２反射部の像の面積との比を求め、その比に基づいて、前記反射手段の回転方向及び回転量を算出する、請求項１記載の回転検出システム。
【請求項３】
前記反射手段が回転した場合に、前記第１の反射部の像の面積と前記第２の反射部の像の面積との差が強調されるように、前記第１の反射部及び／又は前記第２の反射部が形成される、請求項１又は２記載の回転検出システム。
【請求項４】
前記第１の反射部と前記撮影手段との距離を実質的に維持したまま、前記反射手段が、前記第２の反射部が前記撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の前記第１の反射部の像の面積が回転前の前記第１の反射部の像の面積より大きくなるように、前記第１の反射部が形成される、請求項１から３のいずれかに記載の回転検出システム。
【請求項５】
前記第１の反射部を正面視した場合に、前記第１の反射部の第１の側が第２の側より広がるように、前記第１の反射部が形成され、
前記第１の側は、前記第２の側より、前記第２の反射部から遠い側である、請求項１から４のいずれかに記載の回転検出システム。
【請求項６】
前記第１の反射部の前記第２の側は、所定の幅をもって形成され、前記所定の幅は、前記反射手段の回転軸に平行な方向の幅である、請求項５記載の回転検出システム。
【請求項７】
前記第１の反射部を側面視した場合に、前記第１の反射部の第３の側が第４の側より広がるように、前記第１の反射部が形成され、
前記第３の側は、前記第４の側より、前記撮影手段から遠い側である、請求項１から６のいずれかに記載の回転検出システム。
【請求項８】
前記第１の反射部の表面は実質的に曲面であり、前記反射手段の回転は、前記曲面に沿った回転であり、前記第１の反射部は、前記撮影手段から遠い程、広がるように形成される、請求項１から７のいずれかに記載の回転検出システム。
【請求項９】
前記第１の反射部の表面は実質的に曲面であり、前記反射手段の回転は、前記曲面に沿った回転である、請求項１から７のいずれかに記載の回転検出システム。
【請求項１０】
前記反射手段が回転した場合に、回転前と回転後とで、前記第１の反射部の像の面積と前記第２の反射部の像の面積との合計が実質的に等しくなるように、前記第１の反射部及び前記第２の反射部が形成される、請求項１から９のいずれかに記載の回転検出システム。
【請求項１１】
表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置であって、
請求項１から１０のいずれか一に記載の回転検出システムと、
前記仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラ（以下、「仮想カメラ」と呼ぶ。）から前記仮想三次元空間を撮影した画像を生成する画像生成手段と、を備え、
前記画像生成手段は、前記回転検出システムが検出した前記反射手段の回転方向及び回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を設定する、三次元ブラウジング装置。
【請求項１２】
表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置であって、
前記仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラ（以下、「仮想カメラ」と呼ぶ。）から前記仮想三次元空間を撮影した画像を生成する画像生成手段と、
被写体を撮影する撮影手段と、
撮影された前記被写体の像に基づいて、前記撮影手段の撮影面に垂直な面内での前記被写体の回転方向及び回転量を算出する回転算出手段と、を備え、
前記画像生成手段は、前記被写体の回転方向及び回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を設定する、三次元ブラウジング装置。
【請求項１３】
前記画像生成手段は、前記被写体の回転に関する第１所定条件が成立するまで、前記被写体の回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を変更する、請求項１２記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項１４】
所定の基準状態を含む所定の角度範囲が設定され、
前記第１所定条件は、前記所定の基準状態からの前記被写体の回転量が前記所定の角度範囲内になることを含む、請求項１３記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項１５】
前記画像生成手段は、第１の所定の初期状態からの前記被写体の回転量に対応した姿勢に、第２の所定の初期状態からの前記仮想カメラの姿勢を設定する、請求項１２記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項１６】
撮影された前記被写体の像に基づいて、前記被写体の位置を算出する位置算出手段をさらに備え、
前記画像生成手段は、前記被写体の位置に基づいて、前記仮想カメラの位置を設定する、請求項１２から１５のいずれかに記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項１７】
前記画像生成手段は、前記被写体の位置に関する第２所定条件が成立するまで、前記被写体の位置に基づいて、前記仮想カメラの位置を変更する、請求項１６記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項１８】
前記画像生成手段は、第１の所定の基準位置からの前記被写体の位置に対応した位置に、第２の所定の基準位置からの前記仮想カメラの位置を設定する、請求項１６記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項１９】
前記回転検出手段は、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転方向及び回転量を算出し、
前記画像生成手段は、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転方向及び回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を変更する、請求項１２から１８のいずれかに記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項２０】
前記画像生成手段は、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転に関する第３所定条件が成立するまで、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を変更する、請求項１９記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項２１】
前記画像生成手段は、第３の所定の初期状態からの、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転量に対応した姿勢に、第４の所定の初期状態からの前記仮想カメラの姿勢を設定する、請求項１９記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項２２】
表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置であって、
前記仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラ（以下、「仮想カメラ」と呼ぶ。）から前記仮想三次元空間を撮影した画像を生成する画像生成手段と、
被写体を撮影する撮影手段と、
撮影された前記被写体の像に基づいて、前記被写体の位置を算出する位置算出手段と、を備え、
前記画像生成手段は、前記被写体の位置に関する所定条件が成立するまで、前記被写体の位置に基づいて、前記仮想カメラの位置を変更する、三次元ブラウジング装置。
【請求項２３】
前記位置算出手段は、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記被写体の移動方向を算出し、
前記被写体の移動方向は、前記撮影手段へ近づく方向又は前記撮像手段から遠ざかる方向であり、
前記所定条件は、前記被写体の移動方向が変化したことを含む、請求項２２記載の三次元ブラウジング装置。
【請求項２４】
前記所定条件は、前記被写体の位置が、前記撮影手段の撮影面と平行な二次元平面内に定義された所定範囲内になることを含む、請求項２２記載の三次元ブラウジング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の回転を検出する回転検出システム及びその関連技術に関する。
【０００２】
また、本発明は、表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置及びその関連技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
本件出願人によるゴルフゲームシステムが特許文献１に開示されている。このゴルフゲームシステムは、ゲーム機及びゴルフクラブを含む。ゲーム機は、イメージセンサを含む。イメージセンサは、撮影範囲内で移動するゴルフクラブのヘッドに設けられた長方形状の反射部材を撮影する。ゲーム機は、撮影された長方形状の反射部材の像の向きを計算し、ヘッドの向きを特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８５５２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のシステムでは、イメージセンサの撮影面に平行な面内でヘッドの向きが変わる場合にのみ、ヘッドの向きを特定できるに過ぎず、撮影面に垂直な平面内での被写体の回転を検出できない。
【０００６】
そこで、本発明は、撮影面に垂直な面内での被写体の回転を検出できる回転検出システム及びその関連技術を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、表示装置に表示された仮想三次元空間を見る際の快適性の向上を図ることができる三次元ブラウジング装置及びその関連技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、回転検出システムは、被写体としての反射手段と、前記反射手段を撮影する撮影手段と、撮影された前記反射手段の像に基づいて、前記反射手段の回転方向及び回転量を算出する回転算出手段と、を備え、前記反射手段は、第１の反射部と、第２の反射部と、を含み、前記回転算出手段は、撮影された前記第１反射部の像の面積と撮影された前記第２反射部の像の面積とを比較して、その比較結果に基づいて、前記反射手段の回転方向及び回転量を算出する。
【０００９】
この構成によれば、撮影手段の撮影面に垂直な面内で、反射手段が回転した場合は、第１の反射部及び第２の反射部（以下、これらを総称して、「反射部」と呼ぶこともある。）のうちの一方が撮影手段に近くなり、他方が撮影手段から遠くなる。
【００１０】
このため、撮影手段に撮影された２つの反射部の像のうち、撮影手段に近い反射部の像の面積は、撮影手段に遠い反射部の像の面積より大きくなる。この場合、どちらの反射部の像の面積が大きくなるかは、反射手段の回転方向に依存する。従って、２つの反射部の像の面積のうち、いずれの面積が大きいかにより、反射手段の回転方向を検出できる。
【００１１】
また、撮影面に垂直な面内での反射手段の回転量が大きいほど、撮影手段に撮影された２つの反射部の像の面積の差が大きくなる。なぜなら、回転量が大きいほど、一方の反射部はより撮影手段に近づくので、その像の面積がより大きくなり、他方の反射部はより撮影手段から遠くなるので、その像の面積がより小さくなるからである。従って、２つの反射部の像の面積の差の程度により、反射手段の回転量を検出できる。
【００１２】
以上のように、２つの反射部の像の面積を比較することにより、撮影面に垂直な面内での、被写体としての反射手段の回転方向及び回転量を検出することができる。
【００１３】
この回転検出システムにおいて、前記回転算出手段は、撮影された前記第１反射部の像の面積と撮影された前記第２反射部の像の面積との比を求め、その比に基づいて、前記反射手段の回転方向及び回転量を算出する。
【００１４】
この構成によれば、簡単な計算で、反射手段の回転方向及び回転量を算出できる。
【００１５】
上記回転検出システムにおいて、前記反射手段が回転した場合に、前記第１の反射部の像の面積と前記第２の反射部の像の面積との差が強調されるように、前記第１の反射部及び／又は前記第２の反射部が形成される。
【００１６】
この構成によれば、反射手段が回転した場合に、２つの反射部の像の面積の差が強調されるように、反射部が形成されるので、回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【００１７】
上記回転検出システムにおいて、前記第１の反射部と前記撮影手段との距離を実質的に維持したまま、前記反射手段が、前記第２の反射部が前記撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の前記第１の反射部の像の面積が回転前の前記第１の反射部の像の面積より大きくなるように、前記第１の反射部が形成される。
【００１８】
一般に、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積より大きくなる（以下、「一般的な場合」と呼ぶ。）。これに加えて、本発明では、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなるので、一般的な場合と比較して、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積よりも、より一層大きくなる。なぜなら、一般に、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合は稀であり、このような回転では、通常、第１の反射部は、回転前より、撮影手段に近づくからである。
【００１９】
以上のように、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合に、第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との差が強調される。その結果、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合の回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【００２０】
また、第２の反射部についても、第１の反射部に対して、線対称（例えば、左右対称又は上下対称）になるように形成することができる。この場合は、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合だけでなく、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合でも、回転検出の感度を向上できる。
【００２１】
上記回転検出システムにおいて、前記第１の反射部を正面視した場合に、前記第１の反射部の第１の側が第２の側より広がるように、前記第１の反射部が形成され、前記第１の側は、前記第２の側より、前記第２の反射部から遠い側である。
【００２２】
この構成によれば、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなる。その結果、下記の効果を奏する。
【００２３】
一般に、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積より大きくなる（以下、「一般的な場合」と呼ぶ。）。これに加えて、本発明では、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなるので、一般的な場合と比較して、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積よりも、より一層大きくなる。なぜなら、一般に、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合は稀であり、このような回転では、通常、第１の反射部は、回転前より、撮影手段に近づくからである。
【００２４】
以上のように、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合に、第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との差が強調される。その結果、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合の回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【００２５】
また、第２の反射部についても、第１の反射部に対して、線対称（例えば、左右対称又は上下対称）になるように形成することができる。この場合は、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合だけでなく、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合でも、回転検出の感度を向上できる。
【００２６】
この回転検出システムにおいて、前記第１の反射部の前記第２の側は、所定の幅をもって形成され、前記所定の幅は、前記反射手段の回転軸に平行な方向の幅である。
【００２７】
この発明では、第１の反射部を正面視した場合に、第１の反射部の第１の側が第２の側より広がるように、第１の反射部が形成されるので、第２の側は第１の側より狭くなる。この場合、第２の側の幅が、極端に狭いと、反射手段が、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合、第１の反射部の像をはっきりと捕らえることが困難な場合も発生する。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、この問題は大きくなる。
【００２８】
この発明によれば、第１の反射部の第２の側の幅、つまり、所定の幅を実験的経験的に適切な幅に設定することで、反射手段が、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、第１の反射部の像を、第２の側の幅が極端に狭い場合と比較して、よりはっきりと捕らえることができる。その結果、第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との比較を、確実にかつ精度良く行うことができる。
【００２９】
また、第２の反射部についても、第１の反射部に対して、線対称（例えば、左右対称又は上下対称）になるように形成することができる。この場合は、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合だけでなく、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合でも、第２の反射部の像を、第２の側の幅が極端に狭い場合と比較して、よりはっきりと捕らえることができる。その結果、反射手段の回転方向に依存することなく、第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との比較を、確実にかつ精度良く行うことができる。
【００３０】
上記回転検出システムにおいて、前記第１の反射部を側面視した場合に、前記第１の反射部の第３の側が第４の側より広がるように、前記第１の反射部が形成され、前記第３の側は、前記第４の側より、前記撮影手段から遠い側である。
【００３１】
この構成によれば、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなる。その結果、下記の効果を奏する。
【００３２】
一般に、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積より大きくなる（以下、「一般的な場合」と呼ぶ。）。これに加えて、本発明では、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなるので、一般的な場合と比較して、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積よりも、より一層大きくなる。なぜなら、一般に、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合は稀であり、このような回転では、通常、第１の反射部は、回転前より、撮影手段に近づくからである。
【００３３】
以上のように、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合に、第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との差が強調される。その結果、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合の回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【００３４】
また、第２の反射部についても、第１の反射部に対して、線対称（例えば、左右対称又は上下対称）になるように形成することができる。この場合は、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合だけでなく、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合でも、回転検出の感度を向上できる。
【００３５】
上記回転検出システムにおいて、前記第１の反射部の表面は実質的に曲面であり、前記反射手段の回転は、前記曲面に沿った回転であり、前記第１の反射部は、前記撮影手段から遠い程、広がるように形成される。
【００３６】
この構成によれば、第１の反射部の表面は曲面であるので、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合において、第１の反射部が突然撮影されなくなるという不都合を防止できる。つまり、この場合、第１の反射部の像は、第１の反射部が撮影手段から遠くなるにつれ、徐々に小さくなる。
【００３７】
また、第１の反射部だけでなく、第２の反射部についても、同様に、その表面を実質的に曲面にすることもできる。この場合は、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合に、第２の反射部が突然撮影されなくなるという不都合を防止できる。
【００３８】
さらに、第１の反射部は、撮影手段から遠い程、広がるように形成されるので、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなる。その結果、下記の効果を奏する。
【００３９】
一般に、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積より大きくなる（以下、「一般的な場合」と呼ぶ。）。これに加えて、本発明では、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の反射部の像の面積が回転前の第１の反射部の像の面積より大きくなるので、一般的な場合と比較して、第２の反射部が第１の反射部より撮影手段から遠い場合、第１の反射部の像の面積は、第２の反射部の像の面積よりも、より一層大きくなる。なぜなら、一般に、第１の反射部と撮影手段との距離を実質的に維持したまま、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合は稀であり、このような回転では、通常、第１の反射部は、回転前より、撮影手段に近づくからである。
【００４０】
以上のように、反射手段が、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合に、第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との差が強調される。その結果、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合の回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【００４１】
また、第１の反射部だけでなく、第２の反射部についても、同様に、撮影手段から遠い程、広がるように形成することもできる。この場合は、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合だけでなく、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合でも、回転検出の感度を向上できる。
【００４２】
上記回転検出システムにおいて、前記第１の反射部の表面は実質的に曲面であり、前記反射手段の回転は、前記曲面に沿った回転である。
【００４３】
この構成によれば、第１の反射部の表面は曲面であるので、第１の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合において、第１の反射部が突然撮影されなくなるという不都合を防止できる。つまり、この場合、第１の反射部の像は、回転により第１の反射部が撮影手段から遠くなるにつれ、徐々に小さくなる。
【００４４】
また、第１の反射部だけでなく、第２の反射部についても、同様に、その表面を実質的に曲面にすることもできる。この場合は、第２の反射部が撮影手段から遠ざかる方向に回転する場合に、第２の反射部が突然撮影されなくなるという不都合を防止できる。
【００４５】
上記回転検出システムにおいて、前記反射手段が回転した場合に、回転前と回転後とで、前記第１の反射部の像の面積と前記第２の反射部の像の面積との合計が実質的に等しくなるように、前記第１の反射部及び前記第２の反射部が形成される。
【００４６】
第１の反射部の像の面積と第２の反射部の像の面積との合計（以下、「面積合計値」と呼ぶ。）は、反射手段と撮影手段との距離が変化した場合に、その距離に応じて変化するところ、回転前後で面積合計値が等しくなるように第１の反射部及び第２の反射部を形成しない場合、面積合計値は、反射手段の回転によっても変化する。従って、この場合は、面積合計値が、回転によって変化したのか、距離によって変化したのかを識別することは困難である。
【００４７】
これに対して、本発明によれば、反射手段の回転前後で面積合計値は等しい。このため、面積合計値が変化した場合、反射手段と撮影手段との距離が変化したと認識することができる。
【００４８】
本発明の第２の観点によれば、三次元ブラウジング装置は、表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置であって、上記第１の観点による回転検出システムと、前記仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラ（以下、「仮想カメラ」と呼ぶ。）から前記仮想三次元空間を撮影した画像を生成する画像生成手段と、を備え、前記画像生成手段は、前記回転検出システムが検出した前記反射手段の回転方向及び回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を設定する。
【００４９】
この構成によれば、上記第１の観点による回転検出システムと同様の効果を奏し、撮影手段の撮影面に垂直な面内での、反射手段の回転方向及び回転量を検出することができる。
【００５０】
このため、ユーザは、撮影面に垂直な面内で反射手段を回転させることにより、仮想カメラの姿勢を制御して、仮想三次元空間を見ることができる。
【００５１】
ちなみに、ユーザは、撮影面に平行な面内での反射手段の移動及び／若しくは回転により、並びに／又は、撮影面に垂直な軸方向での反射手段の移動により、仮想カメラを制御して、仮想三次元空間を見ることもできるが、本発明によれば、これらに加えて、ユーザは、撮影面に垂直な面内で反射手段を回転させることにより、仮想カメラの姿勢を制御できるので、仮想三次元空間を見る際の自由度を大きくできる。つまり、ユーザが仮想三次元空間を見る際の快適性の向上を図ることができる。
【００５２】
本発明の第３の観点によれば、三次元ブラウジング装置は、表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置であって、前記仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラ（以下、「仮想カメラ」と呼ぶ。）から前記仮想三次元空間を撮影した画像を生成する画像生成手段と、被写体を撮影する撮影手段と、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記撮影手段の撮影面に垂直な面内での前記被写体の回転方向及び回転量を算出する回転算出手段と、を備え、前記画像生成手段は、前記被写体の回転方向及び回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を設定する。
【００５３】
この構成によれば、撮影手段の撮影面に垂直な面内での、被写体の回転方向及び回転量を検出することができる。
【００５４】
このため、ユーザは、撮影面に垂直な面内で被写体を回転させることにより、仮想カメラの姿勢を制御して、仮想三次元空間を見ることができる。
【００５５】
ちなみに、ユーザは、撮影面に平行な面内での被写体の移動及び／若しくは回転により、並びに／又は、撮影面に垂直な軸方向での被写体の移動により、仮想カメラを制御して、仮想三次元空間を見ることもできるが、本発明によれば、これらに加えて、ユーザは、撮影面に垂直な面内で被写体を回転させることにより、仮想カメラの姿勢を制御できるので、仮想三次元空間を見る際の自由度を大きくできる。つまり、ユーザが仮想三次元空間を見る際の快適性の向上を図ることができる。
【００５６】
この三次元ブラウジング装置において、前記画像生成手段は、前記被写体の回転に関する第１所定条件が成立するまで、前記被写体の回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を変更する。
【００５７】
この構成によれば、被写体の回転に関する第１所定条件が成立するまで、仮想カメラの姿勢が変更されるので、ユーザは、第１所定条件が成立しないように、被写体の回転を制御することにより、限界なく仮想カメラの姿勢を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【００５８】
ちなみに、実空間での特定の初期状態からの被写体の回転量と、仮想空間での特定の初期状態からの仮想カメラの姿勢と、を一対一に対応させる場合は、被写体の物理的な回転の限界が、仮想カメラの姿勢の限界を決めてしまう。つまり、被写体の３６０度の回転を検出できれば全く問題ないが、撮影手段の位置及び光軸が固定されている場合、撮影手段の撮影範囲も有限であり、それ故、撮影範囲外の被写体の回転は検出できない。つまり、一定の角度範囲の被写体の回転を検出できるにすぎない。また、ユーザにとって被写体の大きな回転操作が困難な場合もある。本発明は、これらの問題を解決する。
【００５９】
この三次元ブラウジング装置において、所定の基準状態を含む所定の角度範囲が設定され、前記第１所定条件は、前記所定の基準状態からの前記被写体の回転量が前記所定の角度範囲内になることを含む。
【００６０】
この構成によれば、ユーザは、被写体の回転量を所定の角度範囲にすることで、仮想カメラの姿勢の変更を容易に停止できる。
【００６１】
上記三次元ブラウジング装置において、前記画像生成手段は、第１の所定の初期状態からの前記被写体の回転量に対応した姿勢に、第２の所定の初期状態からの前記仮想カメラの姿勢を設定する。
【００６２】
この構成によれば、第１の所定の初期状態からの被写体の回転量と、第２の所定の初期状態からの仮想カメラの姿勢と、が一対一に対応するので、ユーザは、被写体の直感的な操作により、容易に仮想カメラの姿勢を制御できる。
【００６３】
上記三次元ブラウジング装置は、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記被写体の位置を算出する位置算出手段をさらに備え、前記画像生成手段は、前記被写体の位置に基づいて、前記仮想カメラの位置を設定する。
【００６４】
この構成によれば、ユーザは、被写体の位置（撮影面に平行な面内での被写体の移動及び／又は撮影面に垂直な軸方向での被写体の移動）を制御することにより、仮想カメラの位置を制御して、仮想三次元空間を見ることもできる。
【００６５】
この三次元ブラウジング装置において、前記画像生成手段は、前記被写体の位置に関する第２所定条件が成立するまで、前記被写体の位置に基づいて、前記仮想カメラの位置を変更する。
【００６６】
この構成によれば、被写体の位置に関する第２所定条件が成立するまで、仮想カメラの位置が変更されるので、ユーザは、第２所定条件が成立しないように、被写体の位置を制御することにより、限界なく仮想カメラの位置を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【００６７】
ちなみに、実空間での特定の基準位置からの被写体の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラの位置と、を一対一に対応させる場合は、被写体の物理的な位置の限界が、仮想カメラの位置の限界を決めてしまう。つまり、撮影手段の位置及び光軸が固定されている場合、撮影手段の撮影範囲も有限であり、それ故、撮影範囲外に位置する被写体は検出できない。また、撮影面に垂直な軸方向への移動に関しても、被写体が撮影手段から遠く離れすぎると、被写体を検出できない。本発明は、これらの問題を解決する。
【００６８】
また、被写体が撮影手段に近づく場合、撮影可能な両者の最短距離が存在する。つまり、被写体はこの最短距離までしか、撮影手段に近づけない。従って、実空間での特定の基準位置からの被写体の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラの位置と、を一対一に対応させる場合は、仮想カメラが仮想空間を進める位置に限界が発生する。本発明は、この問題を解決する。
【００６９】
上記三次元ブラウジング装置において、前記画像生成手段は、第１の所定の基準位置からの前記被写体の位置に対応した位置に、第２の所定の基準位置からの前記仮想カメラの位置を設定する。
【００７０】
この構成によれば、第１の所定の基準位置からの被写体の位置と、第２の所定の基準位置からの仮想カメラの位置と、が一対一に対応するので、ユーザは、被写体の直感的な操作により、容易に仮想カメラの位置を制御できる。
【００７１】
上記三次元ブラウジング装置において、前記回転検出手段は、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転方向及び回転量を算出し、前記画像生成手段は、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転方向及び回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を変更する。
【００７２】
この構成によれば、ユーザは、撮影面に平行な面内での被写体の回転を制御することにより、仮想カメラの姿勢を制御して、仮想三次元空間を見ることもできる。
【００７３】
この三次元ブラウジング装置において、前記画像生成手段は、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転に関する第３所定条件が成立するまで、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転量に基づいて、前記仮想カメラの姿勢を変更する。
【００７４】
この構成によれば、被写体の回転に関する第３所定条件が成立するまで、仮想カメラの姿勢が変更されるので、ユーザは、第３所定条件が成立しないように、被写体の回転を制御することにより、限界なく仮想カメラの姿勢を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【００７５】
ちなみに、実空間での特定の初期状態からの被写体の回転量と、仮想空間での特定の初期状態からの仮想カメラの姿勢と、を一対一に対応させる場合は、被写体の物理的な回転の限界が、仮想カメラの姿勢の限界を決めてしまう。つまり、撮影面に平行な面内において、ユーザが、被写体を３６０度回転できれば全く問題ないが、被写体の大きな回転操作が困難な場合もある。本発明は、この問題を解決する。
【００７６】
上記三次元ブラウジング装置において、前記画像生成手段は、第３の所定の初期状態からの、前記撮影手段の撮影面に平行な面内での前記被写体の回転量に対応した姿勢に、第４の所定の初期状態からの前記仮想カメラの姿勢を設定する。
【００７７】
この構成によれば、第３の所定の初期状態からの被写体の回転量と、第４の所定の初期状態からの仮想カメラの姿勢と、が一対一に対応するので、ユーザは、被写体の直感的な操作により、容易に仮想カメラの姿勢を制御できる。
【００７８】
本発明の第４の観点によれば、三次元ブラウジング装置は、表示装置に表示された仮想三次元空間を見るための三次元ブラウジング装置であって、前記仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラ（以下、「仮想カメラ」と呼ぶ。）から前記仮想三次元空間を撮影した画像を生成する画像生成手段と、被写体を撮影する撮影手段と、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記被写体の位置を算出する位置算出手段と、を備え、前記画像生成手段は、前記被写体の位置に関する所定条件が成立するまで、前記被写体の位置に基づいて、前記仮想カメラの位置を変更する。
【００７９】
この構成によれば、被写体の位置に関する所定条件が成立するまで、仮想カメラの位置が変更されるので、ユーザは、所定条件が成立しないように、被写体の位置を制御することにより、限界なく仮想カメラの位置を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【００８０】
ちなみに、実空間での特定の基準位置からの被写体の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラの位置と、を一対一に対応させる場合は、被写体の物理的な位置の限界が、仮想カメラの位置の限界を決めてしまう。つまり、撮影手段の位置及び光軸が固定されている場合、撮影手段の撮影範囲も有限であり、それ故、撮影範囲外に位置する被写体は検出できない。また、撮影面に垂直な軸方向への移動に関しても、被写体が撮影手段から遠く離れすぎると、被写体を検出できない。本発明は、これらの問題を解決する。
【００８１】
また、被写体が撮影手段に近づく場合、撮影可能な両者の最短距離が存在する。つまり、被写体はこの最短距離までしか、撮影手段に近づけない。従って、実空間での特定の基準位置からの被写体の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラの位置と、を一対一に対応させる場合は、仮想カメラが仮想空間を進める位置に限界が発生する。本発明は、この問題を解決する。
【００８２】
この三次元ブラウジング装置において、前記位置算出手段は、撮影された前記被写体の像に基づいて、前記被写体の移動方向を算出し、前記被写体の移動方向は、前記撮影手段へ近づく方向又は前記撮像手段から遠ざかる方向であり、前記所定条件は、前記被写体の移動方向が変化したことを含む。
【００８３】
この構成によれば、ユーザは、被写体の移動方向を変化させることで、仮想カメラの位置の変更を容易に停止できる。
【００８４】
上記三次元ブラウジング装置において、前記所定条件は、前記被写体の位置が、前記撮影手段の撮影面と平行な二次元平面内に定義された所定範囲内になることを含む。
【００８５】
この構成によれば、ユーザは、被写体を所定範囲内に移動することで、仮想カメラの位置の変更を容易に停止できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態による回転検出システム１のリフレクタ２の説明図である。
【図２】図１の再帰反射シート５Ｌの展開図である。
【図３】本発明の実施の形態による回転検出システム１の電気的構成を示す図である。
【図４】座標系の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付してその説明を援用する。
【００８８】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の実施の形態による回転検出システム１（図３参照）のリフレクタ２の説明図である。図１（ａ）を参照して、リフレクタ２は、フレーム７、並びに、フレーム７の前枠の両端（蝶番付近）に取り付けられた反射部材４Ｒ及び４Ｌを含む。フレーム７として、一般的な眼鏡のフレームを流用している。
【００８９】
反射部材４Ｒ及び４Ｌは、左右対称となるように形成される。反射部材４Ｒは、ベース３Ｒ及び受けた光を再帰反射する再帰反射シート５Ｒを含む。反射部材４Ｌは、ベース３Ｌ及び受けた光を再帰反射する再帰反射シート５Ｌを含む。
【００９０】
ここで、反射部材４Ｒ及び４Ｌを区別して説明する必要がないときは、反射部材４と表記し、ベース３Ｒ及び３Ｌを区別して説明する必要がないときは、ベース３と表記し、再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌを区別して説明する必要がないときは、再帰反射シート５と表記する。
【００９１】
ベース３は、円筒状であるが、図１（ｄ）に示すように、円筒の一部を、円筒軸に平行な面で切り欠いたものとなっている。この切欠部が、フレーム７の蝶番付近に固着される。
【００９２】
再帰反射シート５Ｌの詳細を説明する。なお、再帰反射シート５Ｌ及び５Ｒは、図１（ｂ）のＹａ軸に対して、線対称（左右対称）であるので、再帰反射シート５Ｒの詳細な説明は省略する。
【００９３】
図２は、図１の再帰反射シート５Ｌの展開図である。図２を参照して、再帰反射シート５Ｌは、台形状であり、辺Ｓ１〜Ｓ４を有する。辺（上底）Ｓ１は辺（下底）Ｓ３と平行である。辺Ｓ２は、辺Ｓ１及びＳ３に垂直である。辺Ｓ４は、図１（ｄ）に示すＺａ−Ｘａ平面と角度θをなす。従って、辺Ｓ１は、辺Ｓ３より短い。なお、本実施の形態では、θ＝４０度である。
【００９４】
また、図１（ｂ）に示すように、ベース３Ｌの表面（曲面）には、辺Ｓ１が前側、辺Ｓ３が後側、辺Ｓ２が上側、辺Ｓ４が下側にくるように、再帰反射シート５Ｌが固着される。ここで、前側、後側、上側、及び下側は、リフレクタ２を装着したユーザから見た前側、後側、上側、及び下側である。
【００９５】
さて、ユーザは、上記のようなリフレクタ２を、眼鏡を装着する場合と同様にして装着する。そして、イメージセンサ２５（後述の図３参照）の方を向いて、頭を回転したり移動したりして、リフレクタ２の姿勢や位置を変えることによって、仮想三次元空間をディスプレイ３５（後述の図３参照）へ表示する際の角度や位置を任意に変更する。この場合、例えば、イメージセンサ２５は、ディスプレイ３５の上縁に配置される。
【００９６】
この場合、リフレクタ２は、イメージセンサ２５に撮影されて、回転検出装置２１（後述の図３参照）によって、その姿勢や位置が検出される。なお、リフレクタ２は、イメージセンサ２５の被写体であるが、より正確には、再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌが、イメージセンサ２５の被写体である。
【００９７】
以上のように、ベース３を円筒状にすることで、再帰反射シート５の表面を実質的に曲面にする。そして、再帰反射シート５は、イメージセンサ２５から遠い程、広がるように形成されている。
【００９８】
つまり、再帰反射シート５を正面視した場合に（図１（ｂ）参照）、再帰反射シート５の第１の側（外側）が第２の側（内側）より広がるように、再帰反射シート５が形成される。この場合、第１の側（外側）は、第２の側（内側）より、他方の再帰反射シート５から遠い側である。また、再帰反射シート５を側面視した場合に（図１（ｃ）参照）、再帰反射シート５の第３の側（後側）が第４の側（前側）より広がるように、再帰反射シート５が形成される。この場合、第３の側（後側）は、第４の側（前側）より、イメージセンサ２５から遠い側である。
【００９９】
このように再帰反射シート５を形成することにより、イメージセンサ２５で再帰反射シート５を撮影した場合、リフレクタ２が再帰反射シート５の曲面に沿って（Ｙａ軸の回りに）回転した場合に、２つの再帰反射シート５の像の面積の差が強調される。
【０１００】
また、このように再帰反射シート５を形成することにより、リフレクタ２が再帰反射シート５の曲面に沿って（Ｙａ軸の回りに）回転した場合に、回転前と回転後とで、イメージセンサ２５に撮影された２つの再帰反射シート５の像の面積の合計が実質的に等しくなる。
【０１０１】
図３は、本発明の実施の形態による回転検出システム１の電気的構成を示す図である。図３を参照して、回転検出システム１は、図１（ａ）〜図１（ｄ）のリフレクタ２及び回転検出装置２１を含む。回転検出装置２１は、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）２３、イメージセンサ（撮像素子）２５、及び赤外発光ダイオード２７を含む。ＭＣＵ２３は、メモリ２９を含む。イメージセンサ２５は、カラー及びグレースケールのいずれでも使用でき、また、その画素数も任意にものを使用できるが、本実施の形態では、グレースケールで、６４×６４画素の比較的低解像度のものを使用する。赤外発光ダイオード２７は、イメージセンサ２５の制御を受けて、赤外光を間欠的に発光する。イメージセンサ２５は、ＭＣＵ２３の制御を受けて、赤外発光ダイオード２７の点灯時及び消灯時に、ユーザに装着されたリフレクタ２の撮影処理を実行し、点灯時画像と消灯時画像との差分画像を生成して、ＭＣＵ２３に与える。
【０１０２】
このように、差分をとることによって、リフレクタ２の再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌ以外の物体や固定光源等のノイズ成分を簡易に除去でき、再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌの像のみを精度良く抽出できる。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、イメージセンサ２５は、差分画像を構成する差分画素データ（輝度値）をシリアルにＭＣＵ２３に出力し、ＭＣＵ２３は、順次入力される差分画素データを所定の閾値と比較して、この閾値を超える差分画素データを「１」、この閾値以下の差分画素データを「０」として、メモリ２９に格納する。その結果、メモリ２９には、２値化された差分画像が格納され、ＭＣＵ２３は、この２値化された差分画像に基づいて、リフレクタ２の姿勢及び位置を算出する。
【０１０４】
ＭＣＵ２３のメモリ２９は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びフラッシュメモリ等の半導体メモリであり、プログラム格納領域、データ格納領域、作業領域、及び一時格納領域等として利用される。ＭＣＵ２３は、メモリ２９に格納されたプログラムに従って、イメージセンサ２５の制御や、イメージセンサ２５から受け取った差分画像を処理して、リフレクタ２の姿勢及び位置の検出処理を実行する。なお、仕様に応じて、記録媒体として、メモリ２９の他、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ、Ｖｉｄｅｏ−ＣＤを含む）、ＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭを含む）、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きのＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等を、ＭＣＵ２３に接続することもできる。そして、これらにプログラムやデータなどを格納することもできる。
【０１０５】
回転検出装置２１は、電子機器３１と接続されて使用される。電子機器３１は、例えば、テレビジョン及びパーソナルコンピュータ等であるが、特に限定されるものではない。電子機器３１は、コンピュータ３３及びディスプレイ３５を含む。コンピュータ３３は、ＭＣＵ２３から与えられたリフレクタ２の姿勢及び位置の情報に応じたグラフィックス処理を実行し、結果をディスプレイ３５に表示する。
【０１０６】
さて、次に、説明の便宜のために設定された各種座標系を説明する。
【０１０７】
図４は、座標系の説明図である。図４を参照して、リフレクタ２に固定された三次元座標系４５を設定する。図１（ｂ）〜図１（ｃ）に示すように、この座標系４５の原点は、フレーム７のブリッジに固定され、反射部材４Ｒ及び４Ｌを結ぶ線に平行な軸をＸａ軸とし、反射部材４Ｒ及び４Ｌを結ぶ線に垂直な軸をＹａ軸とし、Ｘａ軸及びＹａ軸に垂直な軸をＺａ軸とする。
【０１０８】
図４に戻って、ユーザ、回転検出システム１及び電子機器３１が存在する実空間に、三次元座標系４７を設定する。この座標系４７は、水平軸をＸｂ軸とし、垂直軸をＹｂ軸とし、Ｘｂ軸及びＹｂ軸に垂直な軸をＺｂ軸とする。また、イメージセンサ２５は、所定画素数（上記例では６４×６４画素）の撮影面４３を有し、その光軸４１が、座標系４７のＺｂ軸と平行であるとする。また、ユーザがリフレクタ２を装着し、Ｚａ軸が光軸４１と平行になった状態（つまりユーザがイメージセンサ２５の方（正面）を向いた状態）を、ユーザ及びリフレクタ２の第１基準状態と呼ぶ。ユーザがリフレクタ２を装着し、Ｘａ軸がＸｂ軸と平行な状態（つまりＸａ軸が水平な状態）を、ユーザ及びリフレクタ２の第２基準状態と呼ぶ。第１基準状態及び第２基準状態の双方が成立した状態を第３基準状態と呼ぶ。
【０１０９】
また、イメージセンサ２５が生成する差分画像（撮影面４３に対応）には、座標系４９が設定される。この座標系４９において、差分画像の上下の縁に平行な軸をＸｃ軸とし、差分画像の左右の縁に平行な軸をＹｃ軸とする。また、原点は、差分画像の左下角（図中）である。イメージセンサ２５は、Ｘｃ軸がＸｂ軸と平行になるように配置される。
【０１１０】
引き続き図４を参照して、本実施の形態では、ＭＣＵ２３は、イメージセンサ２５から与えられた差分画像に基づいて、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転角（ヨー角）θｙ、リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角（ロール角）θｚ、リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置（リフレクタ２のＸｂ軸及びＹｂ軸方向の移動に対応した位置）ＰＰ、及び、リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺを算出する。リフレクタ２はユーザの頭に装着されるので、これらは、それぞれ、ユーザの頭のＹｂ軸回りの回転角θｙ、ユーザの頭のＺｂ軸回りの回転角θｚ、ユーザの頭のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置、及び、ユーザの頭のＺｂ軸方向の位置を表す。
【０１１１】
［リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転角θｙ］
【０１１２】
ＭＣＵ２３は、メモリ２９に格納した差分画像上の再帰反射シート５Ｒの像の面積（画素数）ＡＲ及び再帰反射シート５Ｌの像の面積（画素数）ＡＬを算出する。そして、ＭＣＵ２３は、面積ＡＲとＡＬとの比較結果に基づいて、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転角θｙを算出する。回転角θｙは、リフレクタ２を装着したユーザが上下を軸として頭を右又は左方向に回転させたときの回転角（ヨー角）を表す。なお、Ｙｂ軸に関し、第１基準状態（Ｚｂ軸）から時計回りの回転角θｙを正、第１基準状態（Ｚｂ軸）から反時計回りの回転角θｙを負とする。時計回り及び反時計回りは、リフレクタ２を装着したユーザを俯瞰した場合の回転方向である。
【０１１３】
一例を示す。ＭＣＵ２３は、比Ｒ＝ＡＬ／ＡＲを算出する。ＭＣＵ２３は、Ｒ＞１の場合、Ｙｂ軸に関し、リフレクタ２が時計回りに回転したと判断する。なぜなら、Ｒ＞１の場合、面積ＡＬが面積ＡＲより大きいので、このことは、再帰反射シート５Ｌが再帰反射シート５Ｒよりも、イメージセンサ２５の近くに位置することを意味するからである。この場合、ユーザは、上下を軸として頭を右方向に向けていることになる。
【０１１４】
ＭＣＵ２３は、Ｒ＜１の場合、Ｙｂ軸に関し、リフレクタ２が反時計回りに回転したと判断する。なぜなら、Ｒ＜１の場合、面積ＡＲが面積ＡＬより大きいので、このことは、再帰反射シート５Ｒが再帰反射シート５Ｌよりも、イメージセンサ２５の近くに位置することを意味するからである。この場合、ユーザは、上下を軸として頭を左方向に向けていることになる。
【０１１５】
ＭＣＵ２３は、Ｒ＝１の場合、リフレクタ２がＹｂ軸の回りに回転していないと判断（第１基準状態と判断）する。つまり、この場合、ユーザの頭は正面（イメージセンサ２５の方）を向いている。従って、第１基準状態（Ｚｂ軸）からの回転角θｙ＝０である
【０１１６】
さて、比Ｒの大きさと、リフレクタ２が時計回りに回転した場合の回転角θｙと、の間には、正の相関関係がある。従って、このような相関関係に基づいて、比Ｒの大きさを回転角θｙに変換できる。
【０１１７】
例えば、リフレクタ２が時計回りに回転した場合、比Ｒの大きさは、回転角θｙに比例する。この場合、例えば、Ｒ＝１の場合、回転角θｙは０であるので、回転角θｙが４５度のときの比Ｒを計算することによって、予め比例係数ａを求めておく。この場合、回転角θｙ＝ａ（Ｒ−１）である。この場合、回転角θｙは、第１基準状態（Ｚｂ軸）からの回転角であり、正の値をとり、これは、リフレクタ２が、時計回りに回転したことを示す。
【０１１８】
比Ｒの逆数Ｒｒの大きさと、リフレクタ２が反時計回りに回転した場合の回転角θｙの絶対値と、の間には正の相関関係がある。従って、このような相関関係に基づいて、比Ｒの逆数Ｒｒの大きさを回転角θｙに変換できる。
【０１１９】
例えば、リフレクタ２が反時計回りに回転した場合、比Ｒの逆数Ｒｒ大きさは、回転角θｙの絶対値に比例する。この場合、例えば、Ｒｒ＝１の場合、回転角θｙは０であるので、回転角θｙが−４５度のときの比Ｒの逆数Ｒｒを計算することによって、予め比例係数ｂを求めておく。この場合、回転角θｙ＝ｂ（Ｒｒ−１）である。なお、再帰反射シート５Ｒ及び５Ｌは左右対称なので、比例係数ｂ＝−ａである。この場合、回転角θｙは、第１基準状態（Ｚｂ軸）からの回転角であり、負の値をとり、これは、リフレクタ２が、反時計回りに回転したことを示す。
【０１２０】
以上のようにして、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転角θｙ、つまり、リフレクタ２を装着したユーザの頭のＹｂ軸回りの回転角θｙ（ヨー角）を算出できる。
【０１２１】
なお、実際は、リフレクタ２は、Ｙｂ軸に平行な軸の回りに回転するが、上記では、説明の便宜のため、リフレクタ２が、Ｙｂ軸の回りに回転するものとして説明した。
【０１２２】
［リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角θｚ］
【０１２３】
ＭＣＵ２３は、座標系４９において、メモリ２９に格納した差分画像上の再帰反射シート５Ｒの像の重心座標（Ｘｃｒ，Ｙｃｒ）及び再帰反射シート５Ｌの像の重心座標（Ｘｃｌ，Ｙｃｌ）を算出する。重心座標（Ｘｃｒ，Ｙｃｒ）と重心座標（Ｘｃｌ，Ｙｃｌ）とを結ぶ線分Ｌの傾斜は、リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角θｚを表す。よって、ＭＣＵ２３は、線分Ｌが、Ｘｃ軸となす角度θｔを算出する。イメージセンサ２５は、Ｘｃ軸がＸｂ軸と平行になるように配置されるので、角度θｔは、水平軸に対する角度である。
【０１２４】
ＭＣＵ２３は、θｔ＜９０の場合、回転角θｚ＝−θｔとし、θｔ＞９０の場合、回転角θｚ＝１８０−θｔとする。θｔ＜９０の場合、リフレクタ２が、Ｚｂ軸に関し、第２基準状態（Ｘｂ軸）から反時計回りに回転したこと（頭を左方向に傾けたこと）を示す。θｔ＞９０の場合、リフレクタ２が、Ｚｂ軸に関し、第２基準状態（Ｘｂ軸）から時計回りに回転したこと（頭を右方向に傾けたこと）を示す。時計回り及び反時計回りは、ユーザから見た場合の回転方向である。Ｚｂ軸に関し、第２基準状態（Ｘｂ軸）から時計回りの回転角θｚを正、第２基準状態（Ｘｂ軸）から反時計回りの回転角θｚを負とする。
【０１２５】
ＭＣＵ２３は、θｔ＝０の場合、回転角θｚ＝θｔとし、リフレクタ２がＺｂ軸の回りに回転していないと判断（第２基準状態と判断）する。つまり、この場合、ユーザの両目を結ぶ線分は水平である。
【０１２６】
以上のようにして、リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角θｚ、つまり、リフレクタ２を装着したユーザの頭のＺｂ軸回りの回転角θｚ（ロール角）を算出できる。
【０１２７】
なお、実際は、リフレクタ２は、Ｚｂ軸に平行な軸の回りに回転するが、上記では、説明の便宜のため、リフレクタ２が、Ｚｂ軸の回りに回転するものとして説明した。
【０１２８】
［リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰ］
【０１２９】
ＭＣＵ２３は、座標系４９において、メモリ２９に格納した差分画像上の再帰反射シート５Ｒの像の重心座標（Ｘｃｒ，Ｙｃｒ）及び再帰反射シート５Ｌの像の重心座標（Ｘｃｌ，Ｙｃｌ）を算出する。さらに、ＭＣＵ２３は、重心座標（Ｘｃｒ，Ｙｃｒ）と重心座標（Ｘｃｌ，Ｙｃｌ）との中点座標（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）を算出する。
【０１３０】
イメージセンサ２５の撮影範囲が差分画像に一致するので、中点座標（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）は、イメージセンサ２５の撮影範囲内におけるリフレクタ２の位置（リフレクタ２に固定された座標系４５の原点の位置）ＰＰを表す。
【０１３１】
三次元の実空間中を移動するリフレクタ２は、イメージセンサ２５により撮影されるが、Ｚｂ軸方向の移動は、差分画像上のリフレクタ２の像の移動としては現われない。Ｘｂ軸及びＹｂ軸方向でのリフレクタ２の移動のみが、差分画像上のリフレクタ２の像の移動として現われる。その結果、差分画像上の中点座標（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）は、リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰを表すと言える。
【０１３２】
［リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺ］
【０１３３】
ＭＣＵ２３は、メモリ２９に格納した差分画像上の再帰反射シート５Ｒの像の面積（画素数）ＡＲ及び再帰反射シート５Ｌの像の面積（画素数）ＡＬを算出する。そして、ＭＣＵ２３は、面積ＡＲとＡＬとの合計値ＳＡを算出する。合計値ＳＡと、リフレクタ２とイメージセンサ２５との間の距離ＲＩと、の間には相関関係がある。つまり、リフレクタ２がイメージセンサ２５に近いほど合計値ＳＡは大きくなり、リフレクタ２がイメージセンサ２５から遠いほど合計値ＳＡは小さくなる。ＭＣＵ２３は、このような相関関係を利用して、合計値ＳＡに基づいて、リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺを算出する。
【０１３４】
一例を示す。リフレクタ２とイメージセンサ２５との間の距離ＲＩが第１所定距離ＦＤ（＜第２所定距離ＳＤ）になったときの合計値ＳＡ（以下、「ＳＡ１」と呼ぶ。）と、距離ＲＩが第２所定距離ＳＤになったときの合計値ＳＡ（以下、「ＳＡ２」と呼ぶ。）と、を予め求めておく。この場合、例えば、第１所定距離ＦＤの位置を０、第２所定距離ＳＤの位置を１とし、合計値ＳＡと距離ＲＩとの比例関係を利用して、リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺ＝（ＳＡ−ＳＡ１）／（ＳＡ２−ＳＡ１）となる。
【０１３５】
さて、上記のようにしてＭＣＵ２３が算出したリフレクタ２の姿勢（θｙ，θｚ）及び位置（ＰＰ，ＤＺ）の情報は、電子機器３１のコンピュータ３３に与えられ、利用される。具体的には次の通りである。
【０１３６】
コンピュータ３３は、仮想三次元空間及びそこに配置された物体（これらを総称して、「仮想三次元空間」と呼ぶこともある。）をディスプレイ３５に表示する。この場合、ディスプレイ３５は二次元であるので、コンピュータ３３は、仮想三次元空間に配置された仮想カメラ５５から仮想三次元空間を撮影した画像を生成して、それをディスプレイ３５に表示する。仮想カメラ５５とは、仮想三次元空間を描画するために使用される仮想的なカメラのことである。
【０１３７】
コンピュータ３３は、ＭＣＵ２３から受け取ったリフレクタ２の姿勢（θｙ，θｚ）及び位置（ＰＰ，ＤＺ）の情報に応じて、仮想カメラ５５の姿勢及び位置を制御する。つまり、リフレクタ２の姿勢及び位置が仮想カメラ５５の姿勢及び位置に同期するので、ユーザは、頭を動かしてリフレクタ２の姿勢及び位置を変えることで、ディスプレイ３５に表示された仮想三次元空間に配置された物体を、仮想三次元空間内の所望の位置及び角度で見ることができる。この点、回転検出システム１及び電子機器３１は、三次元ブラウジング装置と呼ぶこともできる。狭義には、コンピュータ３３を三次元ブラウジング装置と呼んでもよい。
【０１３８】
本実施の形態では、リフレクタ２の姿勢及び位置に基づく仮想カメラ５５の制御方法として、２つの例を挙げる。
【０１３９】
［第１の例］
【０１４０】
図４を参照して、仮想三次元空間は、座標系５１によって定義される。座標系５１のＸｄ軸、Ｙｄ軸、及びＺｄ軸は、それぞれ、実空間の座標系４７のＸｄ軸、Ｙｄ軸、及びＺｄ軸に平行であるとする。
【０１４１】
また、仮想カメラ５５に固定された座標系５３を考える。Ｚｅ軸は、仮想カメラ５５の視線方向と一致し、Ｘｅ軸は、仮想カメラ５５の傾斜方向と一致する。Ｙｅ軸は、Ｘｅ軸及びＺｅ軸に垂直な軸である。Ｚｅ軸が、Ｚｄ軸と平行な状態を、仮想カメラ５５の第１初期状態と呼ぶ。Ｘｅ軸が、Ｘｄ軸と平行な状態を、仮想カメラ５５の第２初期状態と呼ぶ。第１初期状態及び第２初期状態の双方が成立する状態を第３初期状態と呼ぶ。
【０１４２】
また、第１の例では、まず、回転角θｚに応じた仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）制御を行ない、次に、回転角θｙに応じた仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）制御を行ない、そして、その次に、位置ＰＰ及びＤＺに応じた仮想カメラ５５の位置の制御を行なう。以下、順番に説明する。
【０１４３】
コンピュータ３３は、リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角θｚが０の場合、Ｚｄ軸の回りの仮想カメラ５５の角度θｚｃ１を０に設定する。角度θｚｃ１＝０は、仮想カメラ５５がＺｄ軸の回りに回転しておらず、仮想カメラ５５の傾斜方向（Ｘｅ軸）がＸｄ軸に一致することを意味する（第２初期状態）。
【０１４４】
角度θｚｃ１は、仮想カメラ５５がＺｄ軸の回りに回転する際の、Ｘｄ軸に対する角度、つまり、仮想カメラ５５の第２初期状態に対する角度である。
【０１４５】
コンピュータ３３は、回転角θｚ＞０の場合、仮想カメラ５５の角度θｚｃ１を、Ｚｄ軸の時計回りにＸｄ軸に対して回転角θｚだけ回転した角度に設定する。コンピュータ３３は、回転角θｚ＜０の場合、仮想カメラ５５の角度θｚｃ１を、Ｚｄ軸の反時計回りにＸｄ軸に対して回転角θｚだけ回転した角度に設定する。時計回り及び反時計回りは、仮想カメラ５５から見た場合の回転方向である。
【０１４６】
なお、実際は、仮想カメラ５５は、Ｚｄ軸に平行な軸の回りに回転するが、上記では、説明の便宜のため、仮想カメラ５５が、Ｚｄ軸の回りに回転するものとして説明した。
【０１４７】
また、上記では、仮想カメラ５５の角度θｚｃ１を、回転角θｚに設定したが、必ずしも回転角θｚと同一角度に設定する必要はなく、回転角θｚに相関した角度に設定することもできる。ただし、この場合でも、ユーザの感覚と仮想カメラ５５の姿勢（傾斜）の変化（ディスプレイ３５に表示された映像の変化）とが対応するように、回転角θｚと角度θｚｃ１との関係を定める必要がある。
【０１４８】
さて、コンピュータ３３は、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転角θｙが０の場合、角度θｚｃ１が設定された仮想カメラ５５の角度θｙｃ１を０に設定する。角度θｙｃ１＝０は、仮想カメラ５５がＹｄ軸の回りに回転しておらず、仮想カメラ５５の視線方向（Ｚｅ軸）がＺｄ軸と一致していることを意味する（第１初期状態）。
【０１４９】
角度θｙｃ１は、仮想カメラ５５がＹｄ軸の回りに回転する際の、Ｚｄ軸からの角度、つまり、仮想カメラ５５の第１初期状態に対する角度である。
【０１５０】
コンピュータ３３は、回転角θｙ＞０の場合、角度θｚｃ１が設定された仮想カメラ５５の角度θｙｃ１を、Ｙｄ軸の時計回りにＺｄ軸に対して回転角θｙだけ回転した角度に設定する。コンピュータ３３は、回転角θｙ＜０の場合、角度θｚｃ１が設定された仮想カメラ５５の角度θｙｃ１を、Ｙｄ軸の反時計回りにＺｄ軸に対して回転角θｙだけ回転した角度に設定する。時計回り及び反時計回りは、仮想カメラ５５から見た場合の回転方向である。
【０１５１】
なお、実際は、仮想カメラ５５は、Ｙｄ軸に平行な軸の回りに回転するが、上記では、説明の便宜のため、仮想カメラ５５が、Ｙｄ軸の回りに回転するものとして説明した。
【０１５２】
また、上記では、仮想カメラ５５の角度θｙｃ１を、回転角θｙに設定したが、必ずしも回転角θｙと同一角度に設定する必要はなく、回転角θｙに相関した角度に設定することもできる。ただし、この場合でも、ユーザの感覚と仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）の変化（ディスプレイ３５に表示された映像の変化）とが対応するように、回転角θｙと角度θｙｃ１との関係を定める必要がある。
【０１５３】
以上のように、仮想カメラ５５の姿勢（視線方向及び傾斜方向）は、リフレクタ２の回転角θｙ及びθｚによって制御される。
【０１５４】
さて、コンピュータ３３は、リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰを示すＸｃ座標Ｘｃｍ及びＹｃ座標Ｙｃｍ（上記の中点座標（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ））並びにリフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺを、それぞれ、座標系５１におけるＸｄ座標Ｘｄｃ、Ｙｄ座標Ｙｄｃ、及びＺｄ座標Ｚｄｃに変換する。そして、コンピュータ３３は、角度θｚｃ１及びθｙｃ１が設定された仮想カメラ５５の位置を、座標（Ｘｄｃ，Ｙｄｃ，Ｚｄｃ）に設定する。
【０１５５】
このように、仮想カメラ５５の位置は、リフレクタ２の位置ＰＰ及びＤＺによって制御される。
【０１５６】
ところで、コンピュータ３３は、所定時間間隔で、ディスプレイ３５への表示画像を更新する。コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、常に、第２基準状態に対する回転角θｚを、固定された座標系５１のＸｄ軸に対する角度θｚｃ１に対応させ、仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）を設定する。つまり、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、常に、角度θｚｃ１を、仮想カメラ５５の第２初期状態に対する角度として設定する。
【０１５７】
また、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、常に、第１基準状態に対する回転角θｙを、固定された座標系５１のＺｄ軸に対する角度θｙｃ１に対応させ、仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）を設定する。つまり、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、常に、角度θｙｃ１を、仮想カメラ５５の第１初期状態に対する角度として設定する。
【０１５８】
さらに、コンピュータ３３は、実空間の座標系４７で定義される位置と仮想空間の座標系５１で定義される位置とを一対一に対応させている。つまり、リフレクタ２の実空間内の位置は、リフレクタ２の実空間内の位置に対応する位置ＰＰ及びＤＺによって一義的に定められる仮想空間内の位置に対応付けられる。
【０１５９】
このように、仮想カメラ５５の姿勢は、表示画像の更新の際、常に、仮想カメラ５５の第３初期状態に対する姿勢（第３初期状態からの姿勢）として設定され、かつ、仮想カメラ５５の位置は、リフレクタ２の位置によって一義的に定義される。
【０１６０】
従って、表示画像の更新の際、リフレクタ２の姿勢が変化したときだけ、その姿勢に対応した姿勢に仮想カメラ５５の姿勢が変化する。つまり、表示画像を更新する場合であっても、リフレクタ２の姿勢が変化しなければ、仮想カメラ５５の姿勢も変化せず、表示画像の更新の際に、リフレクタ２の姿勢が変化した場合は、変化後のリフレクタ２の姿勢に対応した姿勢に、仮想カメラ５５の姿勢が変化する。仮想カメラ５５の位置に関しても同様である。
【０１６１】
［第２の例］
【０１６２】
第２の例でも、第１の例と同様に、仮想三次元空間は、座標系５１によって定義され、座標系５３が仮想カメラ５５に固定され、また、ディスプレイ３５への表示画像は、所定時間間隔で更新される。
【０１６３】
また、第２の例でも、第１の例と同様に、まず、回転角θｚに応じた仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）制御を行ない、次に、回転角θｙに応じた仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）制御を行ない、そして、その次に、位置ＰＰ及びＤＺに応じた仮想カメラ５５の位置の制御を行なう。
【０１６４】
上記のように、第１の例では、仮想カメラ５５の姿勢は、表示画像の更新の際、常に、仮想カメラ５５の第３初期状態からの姿勢として設定され、かつ、仮想カメラ５５の位置は、リフレクタ２の位置によって一義的に定義される。
【０１６５】
これに対して、第２の例では、仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）及び位置は、表示画像の更新の際、常に、仮想カメラ５５の現在の姿勢（視線方向）及び位置からの姿勢（視線方向）及び位置として設定される。仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）に関しては、第１の例に類似している。
【０１６６】
ここで、仮想カメラ５５の任意の姿勢及び位置において、仮想カメラ５５がＹｅ軸の回りに回転していない状態、つまり、Ｚｅ軸がＹｄ−Ｚｄ平面に平行な状態を第１ローカル初期状態と呼び、仮想カメラ５５がＺｅ軸の回りに回転していない状態、つまり、Ｘｅ軸がＸｄ−Ｚｄ平面に平行な状態を第２ローカル初期状態と呼ぶ。
【０１６７】
さて、コンピュータ３３は、リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角θｚが０の場合、Ｚｅ軸の回りの仮想カメラ５５の角度θｚｃ２を０に設定する。角度θｚｃ２＝０は、仮想カメラがＺｅ軸の回りに回転していないこと、つまり、仮想カメラ５５が第２ローカル初期状態にあることを意味する。
【０１６８】
角度θｚｃ２は、仮想カメラ５５がＺｅ軸の回りに回転する際の、第２ローカル初期状態でのＸｅ軸に対する角度として定義される。
【０１６９】
コンピュータ３３は、回転角θｚ＞０の場合、仮想カメラ５５の角度θｚｃ２を、Ｚｅ軸の時計回りに第２ローカル初期状態でのＸｅ軸に対して回転角θｚだけ回転した角度に設定する。コンピュータ３３は、回転角θｚ＜０の場合、仮想カメラ５５の角度θｚｃ２を、Ｚｅ軸の反時計回りに第２ローカル初期状態でのＸｅ軸に対して回転角θｚだけ回転した角度に設定する。時計回り及び反時計回りは、仮想カメラ５５から見た場合の回転方向である。
【０１７０】
なお、仮想カメラの角度θｚｃ２を、回転角θｚに設定したが、必ずしも回転角θｚと同一角度に設定する必要はなく、回転角θｚに相関した角度に設定することもできる。ただし、この場合でも、ユーザの感覚と仮想カメラの姿勢（傾斜）の変化（ディスプレイ３５に表示された映像の変化）とが対応するように、回転角θｚと角度θｚｃ２との関係を定める必要がある。
【０１７１】
以上のように、仮想カメラの姿勢（傾斜方向）は、リフレクタ２の回転角θｚによって制御される。
【０１７２】
さて、コンピュータ３３は、所定時間間隔で、ディスプレイ３５への表示画像を更新する。コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、常に、第１基準状態に対する回転角θｚを、第２ローカル初期状態に対する角度θｚｃ２に対応させ、仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）を設定する。つまり、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、常に、角度θｚｃ２を、仮想カメラ５５の第２ローカル初期状態に対する角度として設定する。
【０１７３】
このように、仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）は、表示画像の更新の際、常に、仮想カメラ５５の第２ローカル初期状態に対する姿勢（第２ローカル初期状態からの姿勢）として設定される。
【０１７４】
従って、表示画像の更新の際、リフレクタ２の姿勢が変化したときだけ、その姿勢に対応した姿勢に仮想カメラ５５の姿勢が変化する。つまり、表示画像を更新する場合であっても、リフレクタ２の姿勢が変化しなければ、仮想カメラ５５の姿勢も変化せず、表示画像の更新の際に、リフレクタ２の姿勢が変化した場合は、変化後のリフレクタ２の姿勢に対応した姿勢に、仮想カメラ５５の姿勢が変化する。なお、ここでいう姿勢は、リフレクタ２の傾斜方向（Ｘａ軸方向）及び仮想カメラ５５の傾斜方向（Ｘｅ軸方向）の姿勢である。
【０１７５】
なお、上記では、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、仮想カメラの角度θｚｃ２を、Ｚｅ軸の回りの角度として設定した。ただし、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、仮想カメラの角度θｙｃ２を、第２初期状態に対するＺｄ軸の回りの角度として設定することもできる。
【０１７６】
さて、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転角θｙに関して、第１ニュートラル範囲が定義される。第１ニュートラル範囲の中心は、θｙ＝０（つまり、Ｚｂ軸）の位置であり、その中心から、正方向への一定の角度範囲ＮＡ及び負方向への一定の角度範囲ＮＡからなる。
【０１７７】
コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、回転角θｙが第１ニュートラル範囲内にある場合は、仮想カメラのＹｅ軸回りの角度位置θｙｃ２を、現在の角度位置に維持する。
【０１７８】
コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、回転角θｙが第１ニュートラル範囲外であり、かつ、回転角θｙ＞０の場合、仮想カメラの角度位置θｙｃ２を、Ｙｅ軸の時計回りに、現在の角度位置θｙｃ２から回転角θｙだけ、回転した角度に設定する。また、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、回転角θｙが第１ニュートラル範囲外であり、かつ、回転角θｙ＜０の場合、仮想カメラの角度位置θｙｃ２を、Ｙｅ軸の反時計回りに、現在の角度位置θｙｃ２から回転角θｙだけ、回転した角度に設定する。
【０１７９】
このように、回転角θｙが第１ニュートラル範囲外にある場合は、仮想カメラの角度位置θｙｃ２を、回転角θｙだけ変更したが、必ずしも変更角度量を回転角θｙと同一角度にする必要はなく、変更角度量を回転角θｙに相関した値にすることもできる。ただし、この場合でも、ユーザの感覚と仮想カメラの姿勢（視線方向）の変化（ディスプレイ３５に表示された映像の変化）とが対応するように、変更角度量を定める必要がある。
【０１８０】
以上のように、仮想カメラの姿勢（視線方向）は、リフレクタ２の回転角θｙによって制御される。
【０１８１】
この場合、回転角θｙが第１ニュートラル範囲外である限り、回転角θｙが第１ニュートラル範囲内に入るまで、表示画像の更新のたびに、回転角θｙに応じて、仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）は変化する。
【０１８２】
なお、上記では、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、仮想カメラの角度位置θｙｃ２を、Ｙｅ軸の回りに回転させた。ただし、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、仮想カメラの角度位置θｙｃ２を、Ｙｄ軸の回りに回転させることもできる。
【０１８３】
さて、次に、仮想カメラ５５の位置の制御について説明する。なお、当初、仮想カメラ５５は仮想空間内の初期位置に配置される。
【０１８４】
ここで、説明の簡単のため、リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺが維持されたまま、リフレクタ２がＸｂ−Ｙｂ平面内で移動するものとする。
【０１８５】
リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰに関して、第２ニュートラル範囲が定義される。第２ニュートラル範囲は、座標系４９上に定義され、イメージセンサ２５の撮影面４３の中心を中心とした矩形範囲である。
【０１８６】
コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、リフレクタ２の位置ＰＰが第２ニュートラル範囲内にある場合は、例えば、仮想カメラ５５のＸｅ−Ｙｅ平面内での位置を、現在の位置に維持する。また、この場合、例えば、コンピュータ３３は、仮想カメラ５５のＸｄ−Ｙｄ平面内での位置を、現在の位置に維持する。
【０１８７】
コンピュータ３３は、第２ニュートラル範囲の中心を始点とし、リフレクタ２の現在の位置ＰＰを終点とするベクトル（以下、「移動ベクトル」と呼ぶ。）（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）を算出する。
【０１８８】
そして、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、リフレクタ２の位置ＰＰが第２ニュートラル範囲外にある場合は、仮想カメラ５５の位置を、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）に対応した方向に、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）の大きさだけ変更する。この場合、例えば、コンピュータ３３は、仮想カメラ５５のＸｅ−Ｙｅ平面内での位置を、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）に対応した方向に、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）の大きさだけ変更する。また、この場合、例えば、コンピュータ３３は、仮想カメラ５５のＸｄ−Ｙｄ平面内での位置を、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）に対応した方向に、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）の大きさだけ変更する。
【０１８９】
このように、リフレクタ２の位置ＰＰが第２ニュートラル範囲外である限り、リフレクタ２の位置ＰＰが第２ニュートラル範囲内に入るまで、表示画像の更新のたびに、移動ベクトル（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）に応じて、仮想カメラ５５の位置（Ｘｅ−Ｙｅ平面内での位置又はＸｄ−Ｙｄ平面内での位置）は変化する。
【０１９０】
ここで、説明の簡単のため、リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰが維持されたまま、リフレクタ２がＺｂ軸方向に移動するものとする。また、説明の便宜のため、リフレクタ２の現在の位置ＤＺを「位置ＤＺＣ」と表記し、現在から所定時間過去のリフレクタ２の位置ＤＺを「位置ＤＺＰ」と表記する。
【０１９１】
コンピュータ３３は、位置ＤＺＰを始点とし、位置ＤＺＣを終点とするベクトル（以下、「移動ベクトルＭＶ」と呼ぶ。）を算出する。
【０１９２】
コンピュータ３３は、移動ベクトルＭＶの大きさが、所定の閾値ＴＨを超えた場合、移動ベクトルＭＶの方向に、移動ベクトルＭＶの大きさに対応した距離だけ、所定軸ＰＡに沿って、仮想カメラ５５を移動する。そして、コンピュータ３３は、所定の停止条件が成立するまでは、表示画像の更新のたびに、所定の閾値ＴＨを超えたときの移動ベクトルＭＶの方向に、その移動ベクトルＭＶの大きさに対応した距離だけ、上記所定軸ＰＡに沿って、仮想カメラ５５を移動する。例えば、上記所定軸ＰＡは、Ｚｅ軸である。また、例えば、上記所定軸ＰＡは、Ｚｄ軸である。
【０１９３】
このように、移動ベクトルＭＶの大きさが、所定の閾値ＴＨを一旦超えると、所定の停止条件が成立するまで、表示画像の更新のたびに、仮想カメラ５５の上記所定軸ＰＡ方向の位置は変化する。
【０１９４】
所定の停止条件について説明する。移動ベクトルＭＶが閾値ＴＨを超えた時の移動ベクトルＭＶの始点の位置ＤＺを「位置ＤＺＩ」と表記する。また、移動ベクトルＭＶの方向が変化する直前の位置ＤＺを「位置ＤＺＶ」と表記する。
【０１９５】
コンピュータ３３は、移動ベクトルＭＶの方向が、閾値ＴＨを超えた時の移動ベクトルＭＶの方向から変化したときに、変化直前の位置ＤＺＶと位置ＤＺＩとの間の距離Ｄ１と、変化後の現在位置ＤＺＣと位置ＤＺＩとの間の距離Ｄ２と、を算出する。さらに、コンピュータ３３は、距離Ｄ１とＤ２との差Ｄ３（＝Ｄ１−Ｄ２）を算出する。
【０１９６】
コンピュータ３３は、差Ｄ３の大きさが所定値を超えた場合、停止条件が成立したと判断し、仮想カメラ５５の所定軸ＰＡ方向の移動を停止する。
【０１９７】
なお、コンピュータ３３は、停止条件が成立するか、あるいは、移動ベクトルＭＶの方向が、閾値ＴＨを超えた時の移動ベクトルＭＶの方向に再び変化するまでは、差Ｄ３の算出及び停止条件の判断を行う。停止条件の判断期間中においても、コンピュータ３３は、停止条件が成立するまでは、表示画像の更新のたびに、所定の閾値ＴＨを超えたときの移動ベクトルＭＶの方向に、その移動ベクトルＭＶの大きさに対応した距離だけ、所定軸ＰＡに沿って、仮想カメラ５５を移動する。
【０１９８】
上記では、移動ベクトルＭＶは、位置ＤＺＰを始点とし、位置ＤＺＣを終点とするベクトルであった（第１移動ベクトルと呼ぶ。）。ただし、現在から所定時間過去の各位置ＤＺに基づく速度ベクトルの平均を、移動ベクトルＭＶとすることもできる（第２移動ベクトルと呼ぶ。）。この場合は、第２移動ベクトルは、閾値ＴＨとの比較並びに仮想カメラ５５の移動方向及び移動距離の設定に利用されるが、停止条件の判断には、第１移動ベクトルが使用される。
【０１９９】
さて、上記では、説明の便宜上、リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺが維持されたまま、リフレクタ２がＸｂ−Ｙｂ平面内で移動するものとして、位置ＰＰ応じた仮想カメラ５５の移動について説明し、リフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰが維持されたまま、リフレクタ２がＺｂ軸方向に移動するものとして、位置ＤＺ応じた仮想カメラ５５の移動について説明したが、リフレクタ２のＺｂ軸方向の位置ＤＺ及びリフレクタ２のＸｂ−Ｙｂ平面内での位置ＰＰが同時に変わった場合であっても、上記と同じように、仮想カメラ５５の位置は制御される。なぜなら、位置ＰＰ応じた仮想カメラ５５の移動制御と、位置ＤＺに応じた仮想カメラ５５の移動制御と、は独立して行なわれるからである。
【０２００】
以上のように、仮想カメラ５５の位置は、リフレクタ２の位置ＰＰ及びＤＺによって制御される。
【０２０１】
ところで、第２の例では、所定条件が成立するまで（回転角θｙが第１ニュートラル範囲に入ること）、リフレクタ２の姿勢（Ｙｂ軸回りの回転位置）に応じて、仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）を変更する。従って、ディスプレイ３５への表示画像を更新する際に、リフレクタ２の姿勢（Ｙｂ軸回りの回転位置）が変化していない場合であっても、所定条件が成立するまでは、仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）が変更される。
【０２０２】
また、第２の例では、所定条件が成立するまで（位置ＰＰが第２ニュートラル範囲に入ること、停止条件が成立すること）、リフレクタ２の位置に応じて、仮想カメラ５５の位置を変更する。従って、ディスプレイ３５への表示画像を更新する際に、リフレクタ２の位置が変化していない場合であっても、所定条件が成立するまでは、仮想カメラ５５の位置が変更される。
【０２０３】
なお、第２の例において、回転角θｚに応じた仮想カメラ５５の姿勢制御を次のように行なうこともできる。
【０２０４】
リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転角θｚに関して、第３ニュートラル範囲が定義される。第３ニュートラル範囲の中心は、θｚ＝０（つまり、Ｘｂ軸）の位置であり、その中心から、正方向（時計回り）への一定の角度範囲ＮＡ２及び負方向（反時計回り）への一定の角度範囲ＮＡ２からなる。
【０２０５】
コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、回転角θｚが第３ニュートラル範囲内にある場合は、仮想カメラのＺｅ軸回りの角度位置θｚｃ２を、現在の角度位置に維持する。
【０２０６】
コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、回転角θｚが第３ニュートラル範囲外であり、かつ、回転角θｚ＞０の場合、仮想カメラの角度位置θｚｃ２を、Ｚｅ軸の時計回りに、現在の角度位置θｚｃ２から回転角θｚだけ、回転した角度に設定する。また、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、回転角θｚが第３ニュートラル範囲外であり、かつ、回転角θｚ＜０の場合、仮想カメラの角度位置θｚｃ２を、Ｚｅ軸の反時計回りに、現在の角度位置θｚｃ２から回転角θｚだけ、回転した角度に設定する。
【０２０７】
このように、回転角θｚが第３ニュートラル範囲外にある場合は、仮想カメラの角度位置θｚｃ２を、回転角θｚだけ変更したが、必ずしも変更角度量を回転角θｚと同一角度にする必要はなく、変更角度量を回転角θｚに相関した値にすることもできる。ただし、この場合でも、ユーザの感覚と仮想カメラの姿勢（傾斜方向）の変化（ディスプレイ３５に表示された映像の変化）とが対応するように、変更角度量を定める必要がある。
【０２０８】
以上のように、回転角θｚが第３ニュートラル範囲外にある場合は、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、仮想カメラの角度位置θｚｃ２を、Ｚｅ軸の回りに回転させた。ただし、コンピュータ３３は、表示画像の更新の際、仮想カメラの角度位置θｚｃ２を、Ｚｄ軸の回りに回転させることもできる。
【０２０９】
また、回転角θｚが第３ニュートラル範囲外である限り、回転角θｚが第３ニュートラル範囲内に入るまで、表示画像の更新のたびに、回転角θｚに応じて、仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）は変化する。
【０２１０】
つまり、リフレクタ２のＺｂ軸回りの回転に関する所定条件が成立するまで、仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）が変更されるので、ユーザは、所定条件が成立しないように、リフレクタ２の回転を制御することにより、限界なく仮想カメラ５５の姿勢を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【０２１１】
ちなみに、実空間での特定の初期状態からのリフレクタ２の回転角θｚと、仮想空間での特定の初期状態からの仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）と、を一対一に対応させる場合は（上記第１の例や上記例の場合）、リフレクタ２の物理的な回転の限界が、仮想カメラ５５の姿勢の限界を決めてしまう。つまり、撮影面４３に平行な面内において（Ｚｂ軸回りに）、ユーザが、リフレクタ２を３６０度回転できれば全く問題ないが、リフレクタ２の大きな回転操作が困難な場合もある。この例は、この問題を解決する。
【０２１２】
この場合の所定条件は、リフレクタ２の回転角θｚが第３ニュートラル範囲内になることである。これにより、ユーザは、リフレクタ２の回転角θｚを第３ニュートラル範囲内にすることで、仮想カメラ５５の姿勢の変更（Ｚｅ軸又はＺｄ軸回りの回転）を容易に停止できる。
【０２１３】
さて、第１の例及び第２の例の双方において、コンピュータ３３は、リフレクタ２の姿勢θｚ，θｙ及び位置ＰＰ，ＤＺに関して、不感帯を設定することもできる。不感帯を設けることで、ユーザが意図しないリフレクタ２の微妙な動きをノイズとして除去できる。具体的には次の通りである。
【０２１４】
コンピュータ３３は、回転角θｚが変化した場合であっても、その変化量が、第１不感帯内の場合は、リフレクタ２がＺｂ軸の回りに回転したとはみなさず、その変化量をノイズとみなして、変化後の回転角θｚに基づいては、仮想カメラの姿勢を変化させない。第１不感帯は、所定の角度範囲ＡＲ１である。なお、第１不感帯＜第３ニュートラル範囲、である。
【０２１５】
コンピュータ３３は、回転角θｙが変化した場合であっても、その変化量が、第２不感帯内の場合は、リフレクタ２がＹｂ軸の回りに回転したとはみなさず、その変化量をノイズとみなして、変化後の回転角θｙに基づいては、仮想カメラの姿勢を変化させない。第２不感帯は、所定の角度範囲ＡＲ２である。なお、第２不感帯＜第１ニュートラル範囲、である。
【０２１６】
コンピュータ３３は、位置ＰＰが変化した場合であっても、その変化量が、第３不感帯内の場合は、リフレクタ２がＸｂ軸及びＹｂ軸方向に移動したとはみなさず、その変化量をノイズとみなして、変化後の位置ＰＰに基づいては、仮想カメラの位置を変化させない。第３不感帯は、Ｘｃ−Ｙｃ平面上に定義される所定の範囲ＲＲである。なお、第３不感帯＜第２ニュートラル範囲、である。
【０２１７】
コンピュータ３３は、位置ＤＺが変化した場合であっても、その変化量が、第４不感帯内の場合は、リフレクタ２がＺｂ軸方向に移動したとはみなさず、その変化量をノイズとみなして、変化後の位置ＤＺに基づいては、仮想カメラの位置を変化させない。第４不感帯は、所定の距離範囲ＤＲである。なお、第４不感帯＜所定の閾値ＴＨ、である。
【０２１８】
さて、以上のように、本実施の形態によれば、イメージセンサ２５の撮影面４３に垂直な面内でリフレクタ２が回転した場合は、つまり、Ｘｂ−Ｚｂ平面内で（Ｙｂ軸の回りに）リフレクタ２が回転した場合は、２つの再帰反射シート５のうちの一方がイメージセンサ２５に近くなり、他方がイメージセンサ２５から遠くなる。
【０２１９】
このため、イメージセンサ２５に撮影された２つの再帰反射シート５の像のうち、イメージセンサ２５に近い再帰反射シート５の像の面積は、イメージセンサ２５に遠い再帰反射シート５の像の面積より大きくなる。この場合、どちらの再帰反射シート５の像の面積が大きくなるかは、リフレクタ２の回転方向に依存する。従って、２つの再帰反射シート５の像の面積のうち、いずれの面積が大きいかにより、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転方向を検出できる。
【０２２０】
また、撮影面４３に垂直な面内でのリフレクタ２の回転量が大きいほど、イメージセンサ２５に撮影された２つの再帰反射シート５の像の面積の差が大きくなる。なぜなら、回転量が大きいほど、一方の再帰反射シート５はよりイメージセンサ２５に近づくので、その像の面積がより大きくなり、他方の再帰反射シート５はよりイメージセンサ２５から遠くなるので、その像の面積がより小さくなるからである。従って、２つの再帰反射シート５の像の面積の差の程度により、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転量を検出できる。
【０２２１】
以上のように、２つの再帰反射シート５の像の面積を比較することにより、撮影面４３に垂直な面内での（Ｙｂ軸回りの）、被写体としてのリフレクタ２の回転方向及び回転量を検出することができる。
【０２２２】
例えば、上記では、ＭＣＵ２３は、撮影された再帰反射シート５Ｌの像の面積ＡＬと撮影された再帰反射シート５Ｒの像の面積ＡＲとの比Ｒ（＝＝ＡＬ／ＡＲ）を求め、その比に基づいて、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転方向及び回転量を算出する。このように、上記例では、簡単な計算で、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転方向及び回転量を算出している。
【０２２３】
また、本実施の形態では、リフレクタ２がＹｂ軸回りに回転した場合に、撮影された２つの再帰反射シート５の像の面積の差が強調されるように、２つの再帰反射シート５が形成される。従って、Ｙｂ軸回りの回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度のイメージセンサ２５を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【０２２４】
本実施の形態では、次のようにして、面積の差を強調する。ベース３を円筒状にすることで、再帰反射シート５の表面を実質的に曲面にする。リフレクタ２の回転は、再帰反射シート５の曲面に沿った回転（Ｙｂ軸回りの回転）とする。そして、再帰反射シート５は、イメージセンサ２５から遠い程、広がるように形成する。
【０２２５】
つまり、再帰反射シート５を正面視した場合に（図１（ｂ）参照）、再帰反射シート５の第１の側（外側）が第２の側（内側）より広がるように、再帰反射シート５が形成される。この場合、第１の側（外側）は、第２の側（内側）より、他方の再帰反射シート５から遠い側である。また、再帰反射シート５を側面視した場合に（図１（ｃ）参照）、再帰反射シート５の第３の側（後側）が第４の側（前側）より広がるように、再帰反射シート５が形成される。この場合、第３の側（後側）は、第４の側（前側）より、イメージセンサ２５から遠い側である。
【０２２６】
このように、再帰反射シート５を形成することにより、一方の再帰反射シート５（以下、「第１の再帰反射シート５」と呼ぶ。）とイメージセンサ２５との距離を実質的に維持したまま、リフレクタ２が、他方の再帰反射シート５（以下、「第２の再帰反射シート５」と呼ぶ。）がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の再帰反射シート５の像の面積が回転前の第１の再帰反射シート５の像の面積より大きくなる。その結果、リフレクタ２がＹｂ軸回りに回転した場合に、撮影された第１及び第２の再帰反射シート５の像の面積の差が強調される。
【０２２７】
一般に、第２の再帰反射シート５が第１の再帰反射シート５よりイメージセンサ２５から遠い場合、第１の再帰反射シート５の像の面積は、第２の再帰反射シート５の像の面積より大きくなる（以下、「一般的な場合」と呼ぶ。）。これに加えて、本実施の形態では、第１の再帰反射シート５とイメージセンサ２５との距離を実質的に維持したまま、リフレクタ２が、第２の再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転した場合でも、回転後の第１の再帰反射シート５の像の面積が回転前の第１の再帰反射シート５の像の面積より大きくなるので、一般的な場合と比較して、第２の再帰反射シート５が第１の再帰反射シート５よりイメージセンサ２５から遠い場合、第１の再帰反射シート５の像の面積は、第２の再帰反射シート５の像の面積よりも、より一層大きくなる。なぜなら、一般に、第１の再帰反射シート５とイメージセンサ２５との距離を実質的に維持したまま、リフレクタ２が、第２の再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転する場合は稀であり、このような回転では、通常、第１の再帰反射シート５は、回転前より、イメージセンサ２５に近づくからである。
【０２２８】
以上のように、リフレクタ２が、第２の再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転する場合に、第１の再帰反射シート５の像の面積と第２の再帰反射シート５の像の面積との差が強調される。その結果、第２の再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転する場合の回転検出の感度を向上できる。特に、比較的低解像度のイメージセンサ２５を使用する場合は、回転量が小さい場合、面積の差を検出することが困難なこともあるので、本発明の効能は大きい。
【０２２９】
また、本実施の形態では、再帰反射シート５の第２の側（内側）は、所定の幅Ｓ１をもって形成され（図２参照）、所定の幅Ｓ１は、リフレクタ２の回転軸Ｙｂに平行な方向の幅である。当該再帰反射シート５の第２の側（内側）は、第１の側（外側）より、他方の再帰反射シート５に近い側である。
【０２３０】
本実施の形態では、再帰反射シート５を正面視した場合に（図１（ｂ）参照）、再帰反射シート５の第１の側が第２の側より広がるように、再帰反射シート５が形成されるので、第２の側は第１の側より狭くなる。この場合、第２の側の幅Ｓ１が、極端に狭いと、リフレクタ２が、当該再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転した場合、当該再帰反射シート５の像をはっきりと捕らえることが困難な場合も発生する。特に、比較的低解像度の撮影手段を使用する場合は、この問題は大きくなる。
【０２３１】
本実施の形態によれば、再帰反射シート５の第２の側の幅Ｓ１、つまり、所定の幅Ｓ１を実験的経験的に適切な幅に設定することで、リフレクタ２が、当該再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転した場合でも、当該再帰反射シート５の像を、第２の側の幅Ｓ１が極端に狭い場合と比較して、よりはっきりと捕らえることができる。その結果、当該再帰反射シート５の像の面積と他方の再帰反射シート５の像の面積との比較を、確実にかつ精度良く行うことができる。
【０２３２】
さらに、本実施の形態では、再帰反射シート５の表面は曲面であるので、当該再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠ざかる方向に回転する場合において、当該再帰反射シート５が突然撮影されなくなるという不都合を防止できる。つまり、この場合、再帰反射シート５の像は、回転により当該再帰反射シート５がイメージセンサ２５から遠くなるにつれ、徐々に小さくなる。
【０２３３】
さらに、本実施の形態では、リフレクタ２がＹｂ軸の回りに回転した場合に、回転前と回転後とで、２つの再帰反射シート５の像の面積の合計（以下、「面積合計値」と呼ぶ。）が実質的に等しくなるように、２つの再帰反射シート５が形成される。
【０２３４】
面積合計値は、リフレクタ２とイメージセンサ２５との距離が変化した場合に、その距離に応じて変化するところ、回転前後で面積合計値が等しくなるように２つの再帰反射シート５を形成しない場合、面積合計値は、リフレクタ２の回転によっても変化する。従って、この場合は、面積合計値が、回転によって変化したのか、距離によって変化したのかを識別することは困難である。
【０２３５】
これに対して、本実施の形態によれば、リフレクタ２の回転前後で面積合計値は等しい。このため、面積合計値が変化した場合、リフレクタ２とイメージセンサ２５との距離が変化したと認識することができる。
【０２３６】
ところで、上記のように、回転検出システム１及び電子機器３１は、三次元ブラウジング装置として使用することができる。
【０２３７】
この場合、ユーザは、撮影面４３に垂直な面内で（Ｙｂ軸回りに）リフレクタ２を回転させることにより、仮想カメラ５５の姿勢（Ｙｄ軸回りの回転、あるいは、Ｙｅ軸回りの回転）を制御して、仮想三次元空間を見ることができる。
【０２３８】
また、ユーザは、リフレクタ２の位置（撮影面４３に平行な面内でのリフレクタ２の移動）を制御することにより、仮想カメラ５５の位置（Ｘｄ−Ｙｄ平面内の位置、あるいは、Ｘｅ−Ｙｅ平面内の位置）を制御して、仮想三次元空間を見ることもできる。撮影面４３に平行な面は、Ｘｂ−Ｙｂ平面である。
【０２３９】
また、ユーザは、リフレクタ２の位置（撮影面４３に垂直な軸方向でのリフレクタ２の移動）を制御することにより、仮想カメラ５５の位置（Ｚｄ軸方向の位置、あるいは、Ｚｅ軸方向の位置）を制御して、仮想三次元空間を見ることもできる。撮影面４３に垂直な軸は、Ｚｂ軸である。
【０２４０】
さらに、ユーザは、撮影面４３に平行な面内での（Ｚｂ軸回りの）リフレクタ２の回転を制御することにより、仮想カメラ５５の姿勢（Ｚｄ軸回りの回転、あるいは、Ｚｅ軸回りの回転）を制御して、仮想三次元空間を見ることもできる。
【０２４１】
以上のように、ユーザは、リフレクタ２を装着した頭の回転や移動により、様々な角度及び位置から、仮想三次元空間を見ることができる。このように、ユーザが仮想三次元空間を見る際の自由度が大きい。つまり、ユーザが仮想三次元空間を見る際の快適性の向上を図ることができる。
【０２４２】
また、上記第２の例では、コンピュータ３３は、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転に関する第１所定条件が成立するまで、リフレクタ２の回転角θｙに基づいて、仮想カメラ５５の姿勢（Ｙｅ軸又はＹｄ軸回りの回転）を変更する。このため、ユーザは、第１所定条件が成立しないように、リフレクタ２のＹｂ軸回りの回転を制御することにより、限界なく仮想カメラ５５の姿勢を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【０２４３】
ちなみに、実空間での特定の初期状態からのリフレクタ２の回転角θｙと、仮想空間での特定の初期状態からの仮想カメラ５５の姿勢（Ｙｄ軸回りの角度）と、を一対一に対応させる場合は（上記第１の例の場合は）、リフレクタ２のＹｂ軸回りの物理的な回転の限界が、仮想カメラ５５の姿勢（Ｙｄ軸回りの角度）の限界を決めてしまう。つまり、リフレクタ２の３６０度の回転を検出できれば全く問題ないが、イメージセンサ２５の位置及び光軸４１が固定されている場合、イメージセンサ２５の撮影範囲も有限であり、それ故、撮影範囲外のリフレクタ２のＹｂ軸回りの回転は検出できない。つまり、一定の角度範囲のリフレクタ２の回転を検出できるにすぎない。また、ユーザにとってリフレクタ２のＹｂ軸回りの大きな回転操作が困難な場合もある。上記第２の例は、これらの問題を解決する。
【０２４４】
上記第２の例では、上記第１所定条件は、リフレクタ２の回転角θｙが第１ニュートラル範囲内になることである。これにより、ユーザは、リフレクタ２の回転角θｙを第１ニュートラル範囲内にすることで、仮想カメラ５５の姿勢の変更（Ｙｅ軸又はＹｄ軸回りの回転）を容易に停止できる。
【０２４５】
また、上記第２の例では、コンピュータ３３は、リフレクタ２の位置（撮影面４３に平行な面内でのリフレクタ２の移動）に関する第２所定条件が成立するまで、リフレクタ２の位置に基づいて、仮想カメラ５５の位置（Ｘｅ−Ｙｅ平面内又はＸｄ−Ｙｄ平面内での位置）を変更する。このため、ユーザは、第２所定条件が成立しないように、リフレクタ２の位置（撮影面４３に平行な面内でのリフレクタ２の移動）を制御することにより、限界なく仮想カメラ５５の位置を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【０２４６】
ちなみに、実空間での特定の基準位置からのリフレクタ２の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラ５５の位置と、を一対一に対応させる場合は（上記第１の例の場合）、リフレクタ２の物理的な位置の限界が、仮想カメラ５５の位置の限界を決めてしまう。つまり、イメージセンサ２５の位置及び光軸４１が固定されている場合、イメージセンサ２５の撮影範囲も有限であり、それ故、撮影範囲外に位置するリフレクタ２は検出できない。上記第２の例は、この問題を解決する。
【０２４７】
上記第２の例では、上記第２所定条件は、リフレクタ２の位置が、第２ニュートラル範囲内になることである。これにより、ユーザは、リフレクタ２を第２ニュートラル範囲内に移動することで、仮想カメラ５５の位置の変更を容易に停止できる。
【０２４８】
さらに、上記第２の例では、コンピュータ３３は、リフレクタ２の位置（撮影面４３に垂直な軸方向でのリフレクタ２の移動）に関する第３所定条件が成立するまで、リフレクタ２の位置に基づいて、仮想カメラ５５の位置（Ｚｅ軸又はＺｄ軸方向の位置）を変更する。このため、ユーザは、第３所定条件が成立しないように、リフレクタ２の位置を制御することにより、限界なく仮想カメラ５５の位置を変更できる。その結果、仮想三次元空間を見る際の快適性の向上をより一層図ることができる。
【０２４９】
ちなみに、実空間での特定の基準位置からのリフレクタ２の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラ５５の位置と、を一対一に対応させる場合は（上記第１の例の場合）、被写体の物理的な位置の限界が、仮想カメラの位置の限界を決めてしまう。つまり、イメージセンサ２５の位置及び光軸４１が固定されている場合、イメージセンサ２５の撮影範囲も有限であり、それ故、撮影面４３に垂直な軸Ｚｂ方向への移動に関しても、リフレクタ２がイメージセンサ２５から遠く離れすぎると、リフレクタ２を検出できない。上記第２の例は、この問題を解決する。
【０２５０】
また、リフレクタ２がイメージセンサ２５に近づく場合、撮影可能な両者の最短距離が存在する。つまり、リフレクタ２はこの最短距離までしか、イメージセンサ２５に近づけない。従って、実空間での特定の基準位置からのリフレクタ２の位置と、仮想空間での特定の基準位置からの仮想カメラ５５の位置と、を一対一に対応させる場合は（上記第１の例の場合）、仮想カメラ５５が仮想空間を進める位置に限界が発生する。この発明は、この問題を解決する。
【０２５１】
上記第２の例では、上記第３所定条件は、リフレクタ２のＺｂ軸に沿った移動方向が変化したことを要件とする。これにより、ユーザは、リフレクタ２のＺｂ軸に沿った移動方向を変化させることで、仮想カメラ５５の位置の変更を容易に停止できる。
【０２５２】
さて、上記第１の例では、コンピュータ３３は、第１基準状態からのリフレクタ２の回転角θｙに対応した姿勢に、第１初期状態からの仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）を設定する。
【０２５３】
その結果、第１基準状態からのリフレクタ２の回転角θｙと、第１初期状態からの仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）と、が一対一に対応するので、ユーザは、リフレクタ２の直感的な操作により、容易に仮想カメラ５５の姿勢（視線方向）を制御できる。
【０２５４】
また、上記第１の例では、コンピュータ３３は、所定の基準位置（座標系４９の原点）からのリフレクタ２の位置（ＰＰ）に対応した位置に、所定の基準位置（座標系５１の原点）からの仮想カメラ５５の位置（Ｘｄ−Ｙｄ平面内の位置）を設定する。
【０２５５】
その結果、所定の基準位置からのリフレクタ２の位置と、所定の基準位置からの仮想カメラ５５の位置と、が一対一に対応するので、ユーザは、リフレクタ２の直感的な操作により、容易に仮想カメラの位置（Ｘｄ−Ｙｄ平面内の位置）を制御できる。
【０２５６】
さらに、上記第１の例では、コンピュータ３３は、所定の基準位置（リフレクタ２とイメージセンサ２５との間の最短距離の位置）からのリフレクタ２の位置（ＤＺ）に対応した位置に、所定の基準位置（座標系５１の原点）からの仮想カメラ５５の位置（Ｚｄ軸方向の位置）を設定する。
【０２５７】
その結果、所定の基準位置からのリフレクタ２の位置と、所定の基準位置からの仮想カメラ５５の位置と、が一対一に対応するので、ユーザは、リフレクタ２の直感的な操作により、容易に仮想カメラの位置（Ｚｄ軸方向の位置）を制御できる。
【０２５８】
さらに、上記第１の例では、コンピュータ３３は、第２基準状態からの、イメージセンサ２５の撮影面４３に平行な面内でのリフレクタ２の回転角θｚに対応した姿勢に、第２初期状態からの仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）を設定する。
【０２５９】
その結果、第２基準状態からのリフレクタ２の回転角θｚと、第２初期状態からの仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）と、が一対一に対応するので、ユーザは、リフレクタ２の直感的な操作により、容易に仮想カメラ５５の姿勢（傾斜方向）を制御できる。
【０２６０】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば、以下のような変形も可能である。
【０２６１】
（１）上記では、再帰反射シート５Ｒの像の面積ＡＲと再帰反射シート５Ｌの像の面積ＡＬとの合計値ＳＡにより、位置ＤＺを算出した。ただし、両者の平均値により、位置ＤＺを算出することもできる。
【０２６２】
また、再帰反射シート５Ｒの像の中心と再帰反射シート５Ｌの像の中心との間の距離ＣＤにより、位置ＤＺを算出することもできる。なぜなら、リフレクタ２がイメージセンサ２５に近づくほど距離ＣＤは長くなり、リフレクタ２がイメージセンサ２５から離れるほど距離ＣＤは短くなるからである。
【０２６３】
（２）上記では、再帰反射シート５Ｒの像の面積ＡＲと再帰反射シート５Ｌの像の面積ＡＬとを比較する手法として、比Ｒを求めた。ただし、比較手法は、これに限定されず、例えば、両者の差でもよい。
【０２６４】
（３）上記では、イメージセンサ２５は、差分画像を生成し、ＭＣＵ２３に出力した。ただし、イメージセンサ２５は、赤外発光ダイオード２７の発光時の撮影画像のみをＭＣＵ２３に出力してもよい。この場合、ＭＣＵ２３は、その撮影画像に基づいて、再帰反射シート５の像を検出する。また、赤外発光ダイオード２７は必ずしも設ける必要はない。この場合は、イメージセンサ２５は、撮影画像をＭＣＵ２３に出力する。そして、ＭＣＵ２３は、その撮影画像に基づいて、再帰反射シート５の像を検出する。
【０２６５】
（４）上記では、Ｙｂ軸回りの回転を検出した。ただし、Ｘｂ軸回りの回転を検出することもできる。この場合、リフレクタ２を９０度回転したようなリフレクタを使用する。つまり、反射部材４Ｒ及び４Ｌを結ぶ線分がＹｂ軸と平行になるようなリフレクタを用意する。もちろん、この場合、反射部材４Ｒ及び４Ｌをフレーム７に固定する必要はなく、他の構造や方法で、反射部材４Ｒ及び４Ｌを配置してよい。
【０２６６】
また、Ｘｂ軸と平行に配置される反射部材４Ｒ及び４Ｌと、Ｙｂ軸と平行に配置される反射部材４Ｒ及び４Ｌと、の双方を設けて、Ｙｂ軸回りの回転とＸｂ軸回りの回転との双方を検出できるようにしてもよい。
【０２６７】
（５）上記では、反射部材４Ｒ及び４Ｌをフレーム７に固定した。ただし、反射部材４Ｒ及び４Ｌの配置方法はこれに限定されず、反射部材４Ｒ及び４Ｌが、線対称となるように一定間隔で配置できるのであれば、他の構造や方法で、反射部材４Ｒ及び４Ｌを配置してよい。
【０２６８】
また、反射部材４Ｒ及び４Ｌは、ユーザの頭に装着する場合に限定されるものではなく、反射部材４Ｒ及び４Ｌが、線対称となるように一定間隔で配置できるのであれば、他の構造や方法で、例えば、ユーザが把持して動かすように構成してもよい。
【０２６９】
（６）反射部材４、ベース３、及び、再帰反射シート５の形状は、上記のものに限定されない。また、再帰反射部材の例として、再帰反射シートを例に挙げたが、これに限定されない。
【０２７０】
（７）上記第２の例において、リフレクタ２のＺｂ軸方向の移動（例えば正方向）に基づく仮想カメラ５５の移動の停止条件が成立し、仮想カメラ５５の所定軸ＰＡ方向（例えば正方向）の移動が停止した後も、リフレクタ２がＺｂ軸方向（例えば負方向）に移動し続ける場合もある。この場合でも、Ｚｂ軸方向（例えば負方向）を向く移動ベクトルＭＶの大きさが、閾値ＴＨを超えると、仮想カメラ５５は所定軸ＰＡ方向（例えば負方向）の移動を開始する。ただし、このような場合に、すぐに仮想カメラ５５の移動を開始せず、移動ベクトルが閾値ＴＨを超えて所定時間が経過した後に、仮想カメラ５５の移動を開始することもできる（以下、「時間条件」と呼ぶ。）。
【０２７１】
ユーザは、仮想カメラ５５の停止のみを意図して、リフレクタ２の移動方向を変化させる場合があるところ、勢いあまって、逆方向への移動条件が成立し、仮想カメラ５５が逆方向へ移動する場合もある。このような、ユーザの意図しない仮想カメラ５５の移動を回避するために、時間条件を設定する。
【０２７２】
（８）上記第２の例において、移動ベクトルＭＶが閾値ＴＨを超えた場合に、仮想カメラ５５を所定軸ＰＡに移動する。ただし、Ｚｂ軸に沿った所定範囲を設定して、リフレクタ２がこの所定範囲内に存在する場合は、仮想カメラ５５の所定軸ＰＡに沿った移動を停止し、リフレクタ２がこの所定範囲外に存在する場合に、仮想カメラ５５の所定軸ＰＡに沿った移動を行うこともできる。
【０２７３】
（９）上記では、Ｙｂ軸回りのリフレクタ２の回転により、Ｙｅ軸又はＹｄ軸回りの仮想カメラ５５の回転を制御する。これは、特に、大きなサイズのディスプレイに仮想空間を表示する場合に有用である。
【０２７４】
ディスプレイが比較的小さい場合において、ユーザが、ディスプレイの左右から覗き込む方向から仮想空間を見たいとき、リフレクタ２のＸｂ軸方向の移動に基づく仮想カメラ５５のＸｄ軸方向の移動により、ディスプレイの左右から覗き込む方向からの仮想空間の閲覧を代用しても、違和感が小さい。また、ディスプレイが小さいと、このような代用において、リフレクタ２をＸｂ軸方向に移動する際に、ユーザは、身体ごと移動する必要もなく、少しの頭の移動だけで済む場合が多い。
【０２７５】
これに対して、ディスプレイ３５が比較的大きい場合、ユーザが、ディスプレイの左右から覗き込む方向から仮想空間を見たいとき、リフレクタ２のＸｂ軸方向の移動に基づく仮想カメラ５５のＸｄ軸方向の移動により、ディスプレイの左右から覗き込む方向からの仮想空間の閲覧を代用しても、違和感が大きい。また、ディスプレイが大きいと、このような代用において、リフレクタ２をＸｂ軸方向に移動する際に、ユーザは、身体ごと移動する必要があり、不便である。
【０２７６】
Ｙｂ軸回りのリフレクタ２の回転により、Ｙｅ軸又はＹｄ軸回りの仮想カメラ５５の回転を制御することによって、代用ではなく、ディスプレイの左右から覗き込む方向からの仮想空間の閲覧を可能にすることによって、このような不都合を回避できる。
【０２７７】
（１０）回転検出システム１（リフレクタ２）をポインティングデバイスとして利用することもできる。
【０２７８】
（１１）ＭＣＵ３が行なう処理の全部又は一部をコンピュータ３３が行なうこともできる。また、コンピュータ３３が行なう処理の全部又は一部をＭＣＵ２３が行なうこともできる。要するに、どちらがどの処理を行なうかは、仕様に応じて、任意に決定できる。
【０２７９】
（１２）本明細書及び請求の範囲において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、１つの手段の機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２８０】
本発明は、実空間での被写体の姿勢及び／又は位置を検出して、その検出結果を利用するハードウエアやソフトウェアの分野に利用可能である。
【０２８１】
また、本発明は、表示装置に表示された仮想三次元空間を見るためのハードウエアやソフトウェアの分野に利用可能である。
【符号の説明】
【０２８２】
１…回転検出システム、２…リフレクタ、３，３Ｒ，３Ｌ…ベース、４，４Ｒ，４Ｌ…反射部材、５，５Ｒ，５Ｌ…再帰反射シート、２１…回転検出装置、２３…ＭＣＵ、２５…イメージセンサ、２７…赤外発光ダイオード、２９…メモリ、３１…電子機器、３３…コンピュータ、３５…ディスプレイ。
【図２】
2012137449.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図１】
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