(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部で撮像した映像に目印が映った場合に、当該目印の位置を認識する認識部と、
前記認識部の認識結果に基づいて仮想の磁石の位置情報を決定し、当該決定結果から前記仮想の磁石についての３次元の磁力線を作成して現実の世界に重ね合わせて表示する重畳部と、
を具備し、
前記認識部は、
前記映像に複数の前記目印が映った場合に、当該複数の前記目印の位置情報をそれぞれ認識するものであって、
前記重畳部は、
前記認識部の認識結果に基づいて複数の前記仮想の磁石の位置情報を決定し、当該複数の前記仮想の磁石の磁力を考慮して前記磁力線の形状を決定し、
前記目印が取り付けられると共に利用者が把持可能に形成され、前記重畳部が前記３次元の磁力線を表示させている際、当該利用者の把持操作により前記目印の位置情報を変更可能な複数の把持手段をさらに具備し、
複数の前記把持手段には、
前記重畳部により決定される前記仮想の磁石の位置情報に対応するように、現実の磁石が取り付けられる、
磁界可視化システム。
【請求項２】
利用者の頭部に装着され、当該頭部が向く方向の映像を撮像する撮像部、及び、前記映像を前記利用者に表示する表示部に用いられ、
前記重畳部は、
前記決定結果から作成した前記仮想の磁石についての３次元の磁力線を、前記映像上に重ねて表示させることにより、前記頭部が向く方向に対応して見え方が変わるように当該３次元の磁力線を現実の世界に重ね合わせて表示する、
請求項１に記載の磁界可視化システム。
【請求項３】
前記認識部は、
前記映像に表示された所定の領域に対する前記目印の位置情報の変化の経過を認識し、
前記重畳部は、
前記決定結果から前記仮想の磁石の位置情報の変化の経過を取得し、当該仮想の磁石の位置情報の変化の経過に対応して変形していく前記３次元の磁力線を作成する、
請求項２に記載の磁界可視化システム。
【請求項４】
前記位置情報には、位置及び向きに関する情報が含まれる、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の磁界可視化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界を可視化する磁界可視化システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁界を可視化するための技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の磁力線表示器は、２枚のフィルムの内側に液体及び磁性粒子が封入されることで構成される。磁性粒子は、磁石がフィルムの外側に置かれると、当該磁石の磁力線を描くように移動する。こうして、磁力線表示器は、磁力線を可視化することができる。
【０００４】
特許文献１に記載の磁性粒子は、移動範囲がフィルム内に限られているため、磁力線を立体的に（リアルに）表現することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実登第３０９１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、磁力線をリアルに表現することが可能な磁界可視化システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、撮像部で撮像した映像に目印が映った場合に、当該目印の位置を認識する認識部と、前記認識部の認識結果に基づいて仮想の磁石の位置情報を決定し、当該決定結果から前記仮想の磁石についての３次元の磁力線を作成して現実の世界に重ね合わせて表示する重畳部と、を具備し、前記認識部は、前記映像に複数の前記目印が映った場合に、当該複数の前記目印の位置情報をそれぞれ認識するものであって、前記重畳部は、前記認識部の認識結果に基づいて複数の前記仮想の磁石の位置情報を決定し、当該複数の前記仮想の磁石の磁力を考慮して前記磁力線の形状を決定し、前記目印が取り付けられると共に利用者が把持可能に形成され、前記重畳部が前記３次元の磁力線を表示させている際、当該利用者の把持操作により前記目印の位置情報を変更可能な複数の把持手段をさらに具備し、複数の前記把持手段には、前記重畳部により決定される前記仮想の磁石の位置情報に対応するように、現実の磁石が取り付けられるものである。
【０００９】
請求項２においては、利用者の頭部に装着され、当該頭部が向く方向の映像を撮像する撮像部、及び、前記映像を前記利用者に表示する表示部に用いられ、前記重畳部は、前記決定結果から作成した前記仮想の磁石についての３次元の磁力線を、前記映像上に重ねて表示させることにより、前記頭部が向く方向に対応して見え方が変わるように当該３次元の磁力線を現実の世界に重ね合わせて表示するものである。
【００１０】
請求項３においては、前記認識部は、前記映像に表示された所定の領域に対する前記目印の位置情報の変化の経過を認識し、前記重畳部は、前記決定結果から前記仮想の磁石の位置情報の変化の経過を取得し、当該仮想の磁石の位置情報の変化の経過に対応して変形していく前記３次元の磁力線を作成するものである。
【００１１】
請求項４においては、前記位置情報には、位置及び向きに関する情報が含まれるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、磁力線をリアルに表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）端末を示す斜視図。（ｂ）磁界可視化システムの構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）ボードを示す正面図。（ｂ）同じく側面図。
【図３】（ａ）カメラに映った映像を示す図。（ｂ）映像に枠体を重ね合わせた重畳結果を示す図。
【図４】映像に映った磁石の近傍に正二十面体を作成する様子を示す図。
【図５】（ａ）正二十面体から直線を引く様子を示す図。（ｂ）点Ｐｎにおける引力及び斥力を示す図。（ｃ）点Ｐｎから磁力の方向に沿った直線を作成する様子を示す図。
【図６】正二十面体の各面の中心を端部とする複数の磁力線を示す図。
【図７】カメラの映像に磁力線を重ね合わせた様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の説明においては、図１（ａ）に示す端末２０を装着した利用者Ｕを基準として、上下方向、左右方向及び前後方向をそれぞれ定義する。
【００２１】
以下では、本発明の一実施形態に係る磁界可視化システム１０について説明する。
【００２２】
磁界可視化システム１０は、現実の世界と仮想の世界とを混合する複合現実（ＭＲ：Ｍｉｘｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）を用いて、磁界を可視化するためのものである。磁界可視化システム１０は、例えば、教育現場で磁界についての説明を行う際等に用いられる。磁界可視化システム１０は、現実の世界に磁力線Ｂを重ね合わせて表示することで、磁界を可視化することができる（図７参照）。なお、磁力線Ｂは、後述する仮想の磁石についての磁力線である。磁界可視化システム１０は、端末２０を用いることで磁力線Ｂを作成して現実の世界に表示することができる。また、磁界可視化システム１０は、図２に示すボード３０のマーカ３２を認識することで、現実の世界の磁石（図２に示す磁石３１）に磁力線Ｂを重ね合わせて、当該磁力線Ｂを磁石３１の磁力線として表示することができる。以下ではまず、ボード３０及び端末２０の構成について説明する。
【００２３】
まず、図２を参照してボード３０の構成について説明する。ボード３０は、磁石３１及びマーカ３２の位置を決めるためのものである。ボード３０は、略板状に形成される。
【００２４】
磁石３１は、ボード３０の上部に固定される棒磁石である。磁石３１は、長手方向を左右方向に向けて配置される。磁石３１は、ボード３０に１つ設けられる。Ｎ極３１ａは、ボード３０から左方へ僅かに突出するように配置される。Ｓ極３１ｂは、ボード３０から右方へ僅かに突出するように配置される。以下では、Ｎ極３１ａ及びＳ極３１ｂを総称して「磁極３１ａ・３１ｂ」と称する。
【００２５】
マーカ３２は、後述する磁界可視化システム１０の認識部１１が認識可能な目印である。マーカ３２は、ボード３０に固定され、磁石３１の上方に間隔をあけて配置される。マーカ３２は、１つの磁石３１に対して１つ設けられる。マーカ３２には、黒い枠の内側に白と黒で所定の模様が付されたＡＲマーカが用いられる。マーカ３２の模様は、認識部１１が当該マーカ３２の位置及び向きを認識可能なものとなっている。
【００２６】
上述の如く構成される磁石３１及びマーカ３２（ボード３０）は、複数準備される（図４参照）。複数のマーカ３２は、認識部１１がマーカ３２を一意に特定可能となるように、互いに異なる模様が付されている。
【００２７】
次に、図１を参照して端末２０の構成について説明する。端末２０は、利用者Ｕ（磁界可視化システム１０を利用する者）に複合現実を提供するための機器である。端末２０は、利用者Ｕが装着可能な眼鏡型のウェアラブルデバイスによって構成される。端末２０は、アーム部２１及びゴーグル部２２を具備する。
【００２８】
アーム部２１は、利用者Ｕの頭部に装着する部分である。アーム部２１には、音声を出力するためのスピーカ２１ａが設けられる。
【００２９】
ゴーグル部２２は、利用者Ｕの目の周囲を覆う部分である。ゴーグル部２２は、カメラ２２ａ及びディスプレイ２２ｂを具備する。
【００３０】
カメラ２２ａは、写真や映像を撮像するためのものである。カメラ２２ａは、ゴーグル部２２の上部に設けられる。カメラ２２ａのレンズは、利用者Ｕの目線（前方を見る際の目線）と概ね同一方向を向くように配置される。以下では、カメラ２２ａで撮像した映像（撮像結果）を「映像２２ｃ」と称する（図３（ａ）参照）。カメラ２２ａの映像２２ｃは、利用者Ｕが前方を見た際に映る光景と概ね同一のものとなっている。
【００３１】
ディスプレイ２２ｂは、磁界可視化システム１０が作成した磁力線Ｂ等を表示するためのものである。ディスプレイ２２ｂは、ゴーグル部２２の裏側（利用者Ｕに近い側）に設けられる。ディスプレイ２２ｂは、例えば、透明の液晶ディスプレイ等によって構成される。こうして利用者Ｕは、ディスプレイ２２ｂ越しに前方の光景を視認することができる。
【００３２】
上述の如く構成される端末２０には、演算処理を行う演算装置やプログラム等を記憶する記憶装置等が設けられる。端末２０は、記憶装置に記憶されたプログラムを演算装置で処理することで、種々の機能を提供することができる。端末２０には、磁界可視化システム１０が構築される。
【００３３】
次に、図１を参照して磁界可視化システム１０の構成について説明する。
【００３４】
磁界可視化システム１０は、端末２０の記憶装置に記憶されたプログラムによって構成される。磁界可視化システム１０は、認識部１１及び重畳部１２を具備する。
【００３５】
認識部１１は、ボード３０のマーカ３２の位置を認識するためのものである。認識部１１は、カメラ２２ａで撮像した映像２２ｃを取得可能に構成される。認識部１１は、取得した映像２２ｃを解析することで、マーカ３２の３次元の位置及び向きを認識することができる。なお、マーカ３２の向きとは、所定の姿勢（例えば、図２に示す姿勢）を基準として、映像２２ｃに映ったマーカ３２がどのように傾いているのかを示す情報を指す。認識部１１は、マーカ３２の３次元の位置及び向きの認識結果を、マーカ３２の識別情報と関連付けて後述する重畳部１２へ入力することができる。
【００３６】
重畳部１２は、現実の世界と仮想の世界とを混合するためのものである。具体的には、重畳部１２は、現実の世界に磁力線Ｂを重ね合わせて表示するためのものである。重畳部１２は、認識部１１からの入力結果（マーカ３２の位置及び向き）に基づいて磁力線Ｂを作成すると共に、当該磁力線Ｂをディスプレイ２２ｂに表示させ、現実の世界に磁力線Ｂを重ね合わせることができる。なお、重畳部１２による磁力線Ｂの作成手順については後述する。
【００３７】
上述の如く構成される磁界可視化システム１０を利用する場合、端末２０を装着した利用者Ｕは、カメラ２２ａでマーカ３２を撮像する。このとき、利用者Ｕは、例えば、ボード３０を手に持って所定方向へスライドさせたり回転させる等して、カメラ２２ａに対するマーカ３２の位置及び向きを適宜変更してマーカ３２を撮像する。磁界可視化システム１０は、当該マーカ３２を認識部１１で認識して磁力線Ｂを重ね合わせて表示する。このとき、磁界可視化システム１０は、認識したマーカ３２の位置及び向きに基づいて、磁石３１から磁力線Ｂが出ているように磁界を表現する（図７参照）。また、磁界可視化システム１０は、認識したマーカ３２の数と同一の数の磁石３１による磁界を、磁力線Ｂで表現する。
【００３８】
以下では、磁界可視化システム１０による処理について説明する。
【００３９】
磁界可視化システム１０の処理は、利用者Ｕが端末２０を操作することで適宜開始される。磁界可視化システム１０の処理が開始されると、カメラ２２ａは、図３（ａ）に示すように、映像２２ｃの撮像を開始する。なお、図３（ａ）に示す映像２２ｃには、説明の便宜上、ボード３０のみを記載し、背景の記載を省略している。また、ボード３０は、映像２２ｃの左端部に映っている。
【００４０】
カメラ２２ａが映像２２ｃの撮像を開始すると、図３（ｂ）に示すように、重畳部１２は、ディスプレイ２２ｂに枠体Ａを表示する。枠体Ａは、マーカ３２を映像２２ｃ内のどの範囲に映すのかを示す目安となるものである。なお、図３（ｂ）は、利用者Ｕがディスプレイ２２ｂ越しに見た前方の光景（現実の世界）に、枠体Ａを重ね合わせた重畳結果Ｒを模式的に示す図である。図３（ｂ）では、説明の便宜上、ボード３０及び枠体Ａのみを記載し、背景の記載を省略している。
【００４１】
また、カメラ２２ａが映像２２ｃの撮像を開始すると、認識部１１は、カメラ２２ａの映像２２ｃを取得する。認識部１１は、取得した映像２２ｃを解析して、映像２２ｃの所定範囲内（枠体Ａ内）に映ったマーカ３２を抽出する。図３（ａ）のように枠体Ａからマーカ３２の一部がはみ出している場合や、枠体Ａ内にマーカ３２が一切映っていない場合、認識部１１は、マーカ３２を抽出しない。この場合、認識部１１は、マーカ３２を抽出するまで映像２２ｃの解析を繰り返し実行する。また、利用者Ｕは、枠体Ａ内にマーカ３２が映るようにカメラ２２ａに対するマーカ３２の位置を調整する。例えば、利用者Ｕは、ボード３０を移動させたり、利用者Ｕ自身が向きを変える等して位置を調整する。
【００４２】
以下では、利用者Ｕがボード３０を適宜移動させ、図４のように２つのマーカ３２が枠体Ａ内に映った場合を例に挙げて、マーカ３２を抽出した場合の処理を説明する。図４に示す枠体Ａ内には、２つのボード３０のマーカ３２が互いに前後方向及び左右方向に間隔をあけて映っている。以下では、図４に示す左側の磁石３１を「左側の磁石３１Ｌ」と称する。また、紙面右側の磁石３１を「右側の磁石３１Ｒ」と称する。
【００４３】
認識部１１は、図４に示す映像２２ｃの解析結果から、２つのマーカ３２を抽出する。そして、認識部１１は、映像２２ｃに映ったマーカ３２の位置及び大きさ等に基づいて、抽出したマーカ３２の３次元の位置（例えば、カメラ２２ａを原点としたマーカ３２の３次元座標）及び向きを認識する。また、認識部１１は、マーカ３２の模様から、抽出したマーカ３２を特定する。認識部１１は、特定したマーカ３２についての識別情報（例えば、ＩＤ等）を、マーカ３２の位置及び向きの認識結果と関連付けて重畳部１２へ入力する。
【００４４】
重畳部１２は、認識部１１から入力されたマーカ３２の位置等の認識結果に基づいて、仮想の磁石の位置を決定する。なお、仮想の磁石とは、端末２０に設定された仮想的な空間に配置される磁石である。また、仮想の磁石の位置とは、磁力線Ｂを作成するのに必要な仮想の磁石の位置情報を指す。具体的には、仮想の磁石の位置は、仮想の磁石の磁極の３次元座標である。
【００４５】
重畳部１２は、枠体Ａ内に映ったマーカ３２の数と同一の数だけ仮想の磁石の位置を決定する。したがって、図４のように枠体Ａ内に２つのマーカ３２が映った場合、２つの仮想の磁石の位置を決定する。このとき、重畳部１２は、左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒ（現実の世界の磁石）と重なるように仮想の磁石の位置を決定する。
【００４６】
具体的には、マーカ３２は、ボード３０に固定されて磁石３１に対する相対的な位置が予め決められている。重畳部１２は、例えば、端末２０の記憶装置にアクセスすることで、当該記憶装置に予め記憶されたマーカ３２と磁石３１との位置関係を取得する。重畳部１２は、マーカ３２の位置及び向きの認識結果と、マーカ３２及び磁石３１の位置関係の取得結果とに基づいて、左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒの磁極３１ａ・３１ｂの位置と概ね一致するように、仮想の磁石の磁極の位置（３次元座標）を決定する。具体的には、重畳部１２は、磁石３１Ｌ・３１Ｒの磁極３１ａ・３１ｂから、当該磁石３１Ｌ・３１Ｒの長手方向外側に数ｍｍ（例えば、２ｍｍ）離れた位置を仮想の磁石の磁極の位置とする。このようにして重畳部１２は、左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒと重なるように仮想の磁石の位置を決定する。
【００４７】
重畳部１２は、上述のような仮想の磁石の位置の決定結果に基づいて磁力線Ｂを作成して表示することで、左右の磁石３１の磁極３１ａ・３１ｂから磁力線Ｂが出ているように磁界を表現することができる。以下では、右側の磁石３１ＲのＮ極３１ａから磁力線Ｂが出ているように表現する場合を例に挙げ、磁力線Ｂを作成する処理の概略について説明する。
【００４８】
重畳部１２は、まず、決定した仮想の磁石のＮ極３１ａの位置（右側の磁石３１ＲのＮ極３１ａから長手方向に数ｍｍ離れた位置）に仮想の正二十面体Ｃを作成する。このとき、重畳部１２は、マーカ３２の向き等に基づいて、正二十面体Ｃの向きを適宜決定する。例えば、重畳部１２は、仮想の磁石の長手方向に沿った直線上に、正二十面体Ｃの一部の頂点が配置されるように、正二十面体Ｃの向きを決定する。なお、正二十面体Ｃは、磁力線Ｂの端部の位置を決定するためのものである。以下では、正二十面体Ｃの２０個の正三角形の各面を「面Ｃ１」と称する。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、重畳部１２は、作成した正二十面体Ｃの面Ｃ１の中心Ｃ２の位置を算出し、当該中心Ｃ２から面Ｃ１に対して直交する直線Ｌ１を作成する。当該直線Ｌ１は、比較的短い長さ（例えば、数ｍｍ程度の長さ）となっている。
【００５０】
重畳部１２は、作成した直線Ｌ１の端部（中心Ｃ２とは反対側の端部）の点Ｐ２を出発点として、直線Ｌ２を作成する。このとき、重畳部１２は、点Ｐ２における磁力の方向を算出し、当該方向に平行な所定の長さの直線Ｌ２を作成する。そして、重畳部１２は、当該直線Ｌ２の端部の点Ｐ３における磁力の方向を算出し、当該点Ｐ３を出発点とすると共に磁力の方向に平行な所定の長さの直線Ｌ３を作成する。重畳部１２は、このような直線の作成を繰り返し行って直線をつなげてゆき、１本の磁力線Ｂを作成する。なお、重畳部１２が作成する直線の長さは、予め設定されている。
【００５１】
以下では、図５に示す点Ｐｎから直線Ｌｎを作成する場合を例に挙げて、直線の作成方法の具体例を説明する。なお、点Ｐｎは、正二十面体Ｃの面Ｃ１の中心Ｃ２から繰り返し作成された（ｎ−１）本目の直線の端部となっている。
【００５２】
重畳部１２は、点Ｐｎに＋１Ｗｂの単位正磁極を置いた場合に、当該単位正磁極が仮想の磁石から受ける引力Ｆ１及び斥力Ｆ２を算出することで、点Ｐｎにおける磁力の方向を算出する。上述のように、仮想の磁石は、左右の磁石３１（現実の世界の磁石）と重なるように配置されている。このため、以下では、仮想の磁石を左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒに置き換えて、引力Ｆ１及び斥力Ｆ２の算出について説明する。まず、引力Ｆ１の算出について説明する。
【００５３】
引力Ｆ１は、点Ｐｎに置いた単位正磁極がＳ極３１ｂに引き付けられる力である。重畳部１２は、点Ｐｎにおける引力Ｆ１を算出する場合に、左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂの３次元の位置及び点Ｐｎの３次元の位置に基づいて、点Ｐｎと左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂとの間の距離Ｄ１を算出する。そして、重畳部１２は、クーロンの法則を用いて左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂからの引力Ｆ１を算出する。具体的には、重畳部１２は、以下の数式（１）を用いて引力Ｆ１を算出する。
Ｆ＝ｋｍ＊（ｍ１＊ｍ２）／ｒ２・・・（１）
なお、上記数式（１）に記載のＦは、磁気力である。また、ｋｍは、比例定数である。また、ｍ１及びｍ２は、２つの磁極の磁気量である。また、ｒは、２つの磁極間の距離である。
【００５４】
重畳部１２は、上記数式（１）のｍ１及びｍ２に単位正磁極及び左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂの磁気量を代入すると共に、点Ｐｎと左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂとの間の距離Ｄ１をｒに代入することで、左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂからの引力Ｆ１（磁気力）を算出する。また、重畳部１２は、右側の磁石３１ＲのＳ極３１ｂについても、上記数式（１）を用いて引力Ｆ１を算出する（不図示）。
【００５５】
次に、斥力Ｆ２の算出について説明する。斥力Ｆ２は、点Ｐｎに置いた単位正磁極がＮ極３１ａに対して反発する力である。重畳部１２は、点Ｐｎにおける斥力Ｆ２を算出する場合に、右側の磁石３１ＲのＮ極３１ａの３次元の位置及び点Ｐｎの３次元の位置に基づいて、点Ｐｎと右側の磁石３１ＲのＮ極３１ａとの間の距離Ｄ２を算出する。そして、重畳部１２は、上記数式（１）を用いて、右側の磁石３１ＲのＮ極３１ａからの斥力Ｆ２を算出する。また、重畳部１２は、左側の磁石３１ＬのＮ極３１ａについても、上記数式（１）を用いて斥力Ｆ２を算出する（不図示）。
【００５６】
重畳部１２は、こうして算出した全ての引力Ｆ１及び斥力Ｆ２を合算することで、点Ｐｎにおける磁力Ｆ３（方向及び大きさ）を算出する。そして、図５（ｃ）に示すように、重畳部１２は、点Ｐｎを出発点として、磁力Ｆ３の方向に平行な所定の長さの直線を作成する。こうして、重畳部１２は、点Ｐ２〜Ｐｎごと（節目ごと）に磁力の方向を算出し、当該算出結果に応じて直線Ｌ２〜Ｌｎの向きを修正しながら磁力線Ｂの形状を決定していく。重畳部１２は、作成した直線がＳ極３１ｂへ到達した場合や、ディスプレイ２２ｂからはみ出すような場合（例えば、直線が所定の範囲外へ出た場合）に、磁力線Ｂの作成を終了する。
【００５７】
図６に示すように、重畳部１２は、正二十面体Ｃの各面Ｃ１の中心Ｃ２を出発点として上述した磁力線Ｂの作成を行い、Ｎ極３１ａから２０本の３次元の磁力線Ｂを作成する。なお、図６では、説明の便宜上、２０本の磁力線Ｂのうち、一部（５本）の磁力線Ｂのみ記載している。また、重畳部１２は、Ｓ極３１ｂについてもＮ極３１ａと同様に、正二十面体Ｃを作成して２０本の磁力線Ｂを作成する。このとき、重畳部１２は、上記数式（１）を用いて、Ｓ極３１ｂからＮ極３１ａへ向かうように２０本の磁力線Ｂを作成する。こうして、図７に示すように、重畳部１２は、１本の磁石３１から複数（合計４０本）の３次元の磁力線Ｂを作成し、当該磁力線Ｂをディスプレイ２２ｂに表示する。こうして重畳部１２は、利用者Ｕが視認する現実の世界に磁力線Ｂを重ね合わせて表示する。なお、図７は、磁力線Ｂを重ね合わせた結果（重畳結果Ｒ）を示すものであり、説明の便宜上、磁石３１及び磁力線Ｂのみを記載し、その他の部材（マーカ３２やボード３０本体）の記載を省略している。また、図７では、重畳部１２が作成した磁力線Ｂのうち、一部の磁力線Ｂのみを記載している。
【００５８】
磁界可視化システム１０の処理では、上述のような認識部１１によるマーカ３２の認識と、重畳部１２による磁力線Ｂの作成及び表示と、が繰り返し実行される。このため、仮に磁界可視化システム１０の処理を行っているとき利用者Ｕがボード３０を動かす等して、図４に示す２つマーカ３２が相対移動した場合、認識部１１は、相対移動したマーカ３２を再認識する。そして、重畳部１２は、認識部１１の認識結果から仮想の磁石の位置を再計算し、当該再計算の結果から相対移動したマーカ３２に応じた磁力線Ｂを再作成（形状を再決定）して磁力線Ｂの表示を更新する。こうして、重畳部１２は、磁石の相対移動に伴う磁力線Ｂの変化を、利用者Ｕに視認させることができる。
【００５９】
なお、重畳部１２は、２つのマーカ３２の位置及び向きの算出結果から、左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒの磁極３１ａ・３１ｂが互いに吸着したか否かを適宜判定している。重畳部１２は、仮に、磁極３１ａ・３１ｂが吸着したと判定した場合、吸着していない磁極３１ａ・３１ｂのみを考慮して磁力線Ｂを作成する。例えば、重畳部１２は、左側の磁石３１ＬのＮ極３１ａ及び右側の磁石３１ＲのＳ極３１ｂが吸着した場合に、左側の磁石３１ＬのＳ極３１ｂ及び右側の磁石３１ＲのＮ極３１ａ（吸着していない磁極）を互いに結ぶ磁力線Ｂを作成する。これによって、重畳部１２は、複数の磁石３１Ｌ・３１Ｒが吸着した場合の磁界を表現することができる。
【００６０】
上述した磁界可視化システム１０の処理は、利用者Ｕが端末２０を適宜操作することで終了する。
【００６１】
このように、重畳部１２が３次元の磁力線Ｂを表示することで、利用者Ｕは、磁力線Ｂを様々なアングル（例えば、図４に示すようなマーカ３２がカメラ２２ａに対して傾斜する角度や、図２に示すようなマーカ３２がカメラ２２ａに対して正面を向く角度等）から、視認することができる。これにより、重畳部１２は、視認不能な磁界をリアルに（あたかも現実に存在しているように）表現することができる。
【００６２】
ここで、図７に示す左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒの磁極３１ａ・３１ｂは、映像２２ｃの奥行き方向（図７における紙面奥行き方向）に互いに異なる位置に配置されている。例えば、右側の磁石３１Ｒの場合、Ｎ極３１ａは、Ｓ極３１ｂよりも手前側に配置されている。この場合、重畳部１２は、奥行き方向を考慮して磁力線Ｂを表示して、磁界をよりリアルに表現することができる。具体的には、図２（ａ）のように磁極３１ａ・３１ｂの奥行き方向における位置が同じである場合に磁力線Ｂを表示すると、一部の磁力線Ｂが奥行き方向に重複して利用者Ｕが当該磁力線Ｂを視認できない可能性がある。これに対し、図７のように磁極３１ａ・３１ｂの奥行き方向における位置が異なっている場合、前記一部の磁力線Ｂ（利用者Ｕが視認できなかった磁力線Ｂ）を利用者Ｕが視認可能となる。こうして、重畳部１２は、磁界をよりリアルに表現することができる。
【００６３】
また、重畳部１２は、マーカ３２の認識結果に基づいて、仮想の磁石を左右の磁石３１Ｌ・３１Ｒと重なるように配置して、当該磁石３１Ｌ・３１Ｒの近傍に磁力線Ｂの端部が位置するように、磁力線Ｂを表示している。これにより、現実の世界の磁石３１Ｌ・３１Ｒから磁力線Ｂが出ているように磁界を表現することができる。これによって、磁界をよりリアルに表現することができる。
【００６４】
ここで、磁石３１は、一般的に、Ｎ極３１ａが赤色に着色されると共に、Ｓ極３１ｂが青色に着色される。重畳部１２は、このようなＮ極３１ａ及びＳ極３１ｂの色に対して見易い色（同化せず、かつハレーションし難い色、例えば黄色）の磁力線Ｂを表示する。これにより、磁力線Ｂを視認し易くすることができる。
【００６５】
以上の如く、本実施形態に係る磁界可視化システム１０は、カメラ２２ａ（撮像部）で撮像した映像２２ｃにマーカ３２（目印）が映った場合に、当該マーカ３２の位置を認識する認識部１１と、前記認識部１１の認識結果に基づいて仮想の磁石の位置を決定し、当該決定結果から前記仮想の磁石についての３次元の磁力線Ｂを作成して現実の世界に重ね合わせて表示する重畳部１２と、を具備するものである。
【００６６】
このように、３次元の磁力線Ｂを現実の世界に重ね合わせることで、磁力線Ｂをリアルに表現することができる。
【００６７】
また、前記認識部１１は、前記映像２２ｃに複数の前記マーカ３２が映った場合に、当該複数のマーカ３２の位置をそれぞれ認識し、前記重畳部１２は、前記認識部１１の認識結果に基づいて複数の前記仮想の磁石の位置を決定し、当該複数の仮想の磁石の磁力（図５（ｂ）に示す引力Ｆ１及び斥力Ｆ２）を考慮して前記磁力線Ｂの形状を決定するものである。
【００６８】
このように構成することにより、ある仮想の磁石についての磁力線Ｂに対して、別の仮想の磁石が与える影響を見せることができる。これにより、複数の仮想の磁石がある場合における磁力線Ｂをリアルに表現することができる。
【００６９】
また、前記重畳部１２は、前記複数の仮想の磁石の相対的な位置の変化に応じて、前記磁力線Ｂの形状を再決定して前記磁力線Ｂの表示を更新するものである。
【００７０】
このように構成することにより、仮想の磁石の相対移動に伴う磁界の変化を表現することができる。
【００７１】
また、前記重畳部１２は、前記仮想の磁石の磁極３１ａ・３１ｂの近傍に配置した仮想的な正多面体（正二十面体Ｃ）の各面Ｃ１の中心Ｃ２を前記磁力線Ｂの端部とするものである（図６参照）。
【００７２】
このように構成することにより、各面Ｃ１の中心Ｃ２から磁力線Ｂを描き始めることができる（図５参照）。これによって、特定の方向（例えば、水平方向）に偏りがないという磁界の性質を正確に表現することができるため、磁力線Ｂをよりリアルに表現することができる。特に、重畳部１２は、磁石３１Ｌ・３１Ｒ（仮想の磁石）から当該磁石３１Ｌ・３１Ｒの長手方向の向きに所定距離だけ離れた位置に正二十面体Ｃを配置している。これにより、磁力線Ｂの端部（正二十面体Ｃの各面Ｃ１の中心Ｃ２）の位置を適切に設定することができる。
【００７３】
また、前記重畳部１２は、前記映像２２ｃの奥行き方向において前記仮想の磁石の２つの磁極３１ａ・３１ｂが互いに異なる位置となった場合に、前記映像２２ｃの奥行き方向を考慮して前記磁力線Ｂを表示するものである。
【００７４】
このように構成することにより、磁力線Ｂをよりリアルに表現することができる。
【００７５】
なお、本実施形態に係るカメラ２２ａは、本発明に係る撮像部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るマーカ３２は、本発明に係る目印の実施の一形態である。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００７７】
例えば、磁界可視化システム１０は、教育の用途に用いられるものとしたが、磁界可視化システム１０の用途は特に限定されるものではない。
【００７８】
また、磁界可視化システム１０は、眼鏡型のウェアラブルデバイスに実装されるものとしたが、磁界可視化システム１０が実装される端末２０は、複合現実を提供可能な機器であれば特に限定されるものではない。磁界可視化システム１０は、例えば、ＰＣやスマートフォン等に実装されていてもよい。
【００７９】
また、重畳部１２は、複数の磁石の磁力（引力Ｆ１及び斥力Ｆ２）をそれぞれ考慮して磁力線Ｂを作成したが（図５参照）、磁石の位置関係（例えば、遠すぎる場合）等によっては、１つの磁石のみの磁力を考慮して磁力線Ｂを作成してもよい。
【００８０】
また、重畳部１２は、仮想の磁石の長手方向に沿った直線上に正二十面体Ｃの一部の頂点が配置されるように、正二十面体Ｃの向きを決定したが、正二十面体Ｃの向きは、特に限定されるものではない。例えば、重畳部１２は、一部の面Ｃ１の中心Ｃ２が前記長手方向に沿った直線上に配置されるように、正二十面体Ｃの向きを決定してもよい。また、Ｎ極３１ａの近傍に配置されたＮ極３１ａ側の正二十面体Ｃの向きと、Ｓ極３１ｂの近傍に配置されたＳ極３１ｂ側の正二十面体Ｃの向きと、の関係は特に限定されるものではない。したがって、例えば、重畳部１２は、Ｎ極３１ａ側及びＳ極３１ｂ側の正二十面体Ｃが互いに同一の向きとなるように、正二十面体Ｃの向きを決定してもよい。また、重畳部１２は、Ｎ極３１ａ側及びＳ極３１ｂ側の正二十面体Ｃの向きが互いに異なる向きとなるように、正二十面体Ｃの向きを決定してもよい。
【００８１】
また、重畳部１２は、磁極３１ａ・３１ｂの近傍に正二十面体Ｃを配置したが、磁極３１ａ・３１ｂの近傍に配置する正多面体は、正二十面体Ｃに限定されるものではなく、例えば、正八面体や正十二面体等であってもよい。なお、重畳部１２が表示する磁力線Ｂの本数は、ある程度多い方が望ましい。したがって、重畳部１２は、正多面体の中で、比較的面が多い正多面体、具体的には、正十二面体又は正二十面体Ｃを配置することが望ましい。これによって、重畳部１２は、磁力の強さ（磁力が強くなるにしたがって磁力線Ｂの間隔が狭くなること）を表現し易くなる。
【００８２】
また、重畳部１２は、必ずしも正多面体の各面の中心から磁力線Ｂを作成する必要はない。重畳部１２は、例えば、正多面体の頂点から磁力線Ｂを作成してもよい。また、重畳部１２は、必ずしも正多面体を基準として磁力線Ｂを作成する必要はなく、正多面体とは異なる所定の部分（例えば、磁石の端面等）を基準として磁力線を作成してもよい。
【００８３】
また、重畳部１２は、１つのマーカ３２から１つの仮想の磁石の位置を決定したが、１つの仮想の磁石の位置を決定するのに必要なマーカ３２の個数は、特に限定されるものではない。重畳部１２は、例えば、位置が異なる複数のマーカ３２から１つの仮想の磁石の位置を決定してもよい。この場合、複数のマーカ３２の組み合わせ（１セット）が、１つの仮想の磁石の位置を決定する目印となる。このように、１つの仮想の磁石の位置を決めるための１つの目印としては、１つ又は複数のマーカ３２の組み合わせを用いることが可能である。
【００８４】
また、認識部１１は、ＡＲマーカ（マーカ３２）を認識したが、これに限定されるものではなく、ＡＲマーカ以外のものを認識してもよい。
【００８５】
また、重畳部１２は、Ｎ極３１ａからＳ極３１ｂへ向けて磁力線Ｂを徐々に（利用者Ｕが目で追える程度の速度で）表示してもよい。このような構成により、磁力がＮ極３１ａからＳ極３１ｂへ向かうことを、磁力線Ｂで表現することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０    磁界可視化システム
１１    認識部
１２    重畳部
２２ａ  カメラ（撮像部）
２２ｃ  映像
３２    マーカ（目印）
Ｂ      磁力線
【要約】
【課題】磁力線をリアルに表現することが可能な磁界可視化システムを提供する。
【解決手段】カメラで撮像した映像２２ｃにマーカが映った場合に、当該マーカの位置を認識する認識部と、認識部の認識結果に基づいて仮想の磁石の位置を決定し、当該決定結果から仮想の磁石についての３次元の磁力線Ｂを作成して現実の世界に重ね合わせて表示する重畳部と、を具備し、認識部は、映像２２ｃに複数のマーカ３２が映った場合に、当該複数のマーカの位置をそれぞれ認識し、重畳部は、認識部の認識結果に基づいて複数の仮想の磁石の位置を決定し、当該複数の仮想の磁石の磁力を考慮して磁力線Ｂの形状を決定する。
【選択図】図７【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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