情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

3C-67
2024/2/28

PraxinoAIRRscope:
実物体と隣接して動く空中像パラパラ漫画
明石 穏紀1,a)

橘 卓見2,3,b)

概要：
パラパラ漫画には，観察者自身の手で能動的に絵を動かすという点において，通常の映像鑑賞にはない体験がある．しかし，アニメーションは物体の中に現れるため，他の物体と隣接させて動かすことは困難であった．本研究では Praxinosope と AIRR を組み合わせ，実物体と隣接してアニメーションが動くパラパラ漫画装置「PraxinoAIRRscope」を提案する．設計パラメータが満たすべき条件をまとめ，実装によりパラパラ漫画が実物体と隣接した位置に結像して動くことを確認した．また，展示した際の様子を述べる．

1. はじめにパラパラ漫画には，観察者自身の手で能動的に絵を動かすという点において，切り替わっていく画を受動的に眺める通常の映像鑑賞にはない体験がある．
パラパラ漫画は 19 世紀に多数の方式が発明され [1], [2]，電子書籍におけるパラパラ漫画 [3] も提案されているが，いずれも切り替わる絵は何らかの物体の中に存在し，実物図 1: 実物体と隣接してアニメーションが動くパラパラ漫体と隣接してアニメーションが動くことはできなかった．

画装置：PraxinoAIRRscope

本研究では実物体と隣接した位置に絵を提示可能な空中像を用いることで，実物体と隣接したアニメーション

1831 年に発明された Phenakistoscope[1] は，裏面に複数を体験者の手で動かす新しいパラパラ漫画装置「Praxi-

コマの絵が描かれたスリットの空いた円盤であり，スリッnoAIRRscope」（図 1）を提案する．

トを覗きながら回転させることでパラパラ漫画を見ること設計において各パラメータが満たすべき条件をまとめ，実装と展示した様子について述べる．

2. 関連研究2.1 様々なパラパラ漫画ができる．1834 年には多人数で同時に体験できるように円筒状にした Zoetrope[2]，1877 年には鏡によってスリットを覗く必要のなくなった Praxinoscope[2] が発明された．
これらはすべて切り替わる絵が電子機器や紙や鏡像として存在するため，実物体に隣接してアニメーションが動く

パラパラ漫画は紙の束を高速でめくる一般的なもの以外ことができなかった．本研究は Praxinoscope を拡張し，切にも多数の形式提案されている．パランガ [3] は曲げセン

り替わる絵を鏡像ではなく実像とすることで，実物体に隣サと細長い紙片つきローラが付いた漫画雑誌のような外観接して動くアニメーションを実現する．の装置であり，電子書籍のパラパラ漫画を実現している．
この研究ではパラパラ漫画を楽しむ上での紙をめくる触感

2.2 Praxinoscopeや音の重要性をユーザスタディによって明らかにし，紙片Praxinoscope は 1877 年にフランスのエミール・レイノーつきローラによって紙をめくる触感と音を実現している．

が発明した回転式のパラパラ漫画である．観察者の正面に

1
23a)
b)

東京大学 大学院情報理工学系研究科
東京大学 医学部
東京大学 大学院情報学環教育部
akashi@nae-lab.org
tachibana-t5496@g.ecc.u-tokyo.ac.jp© 2024 Information Processing Society of Japanある鏡像が回転によって次々に入れ替わり，あたかも動いているかのように見える．外観と原理を図 2 に示す．回転の途中で像の位置が変わることによる歪みの発生を防ぐために，円周上に配置されたすべてのイラストの鏡像が反射1343

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3C-67
2024/2/28(a) 外観(a) 外観(b) 原理(b) 原理図 3: PraxinoAIRRscope の外観と原理

図 2: Praxinoscope の外観と原理

2.4 空中像
によってちょうど回転軸上に来るよう，鏡と回転軸の距離は鏡とイラストの距離に等しくなっている．

空中像は，レンズや凹面鏡など光軸のある素子を用いる
もの [5] と，光軸を持たない再帰透過光学系に大別される．

Praxinoscope には紙芝居のような舞台に空いた穴から鏡提案手法では Praxinoscope 式のパラパラ漫画とするため，像がのぞくことで，背景の中でアニメーションが動くタイ

回転によって光軸を外れた位置から像を観察することが必プのものも発明されているが，アニメーションが実物体と然的に発生する．光軸を外れると空中像は歪むため，光軸空間的に直接隣接して動くことは実現されていない．のない再帰透過光学系を採用する．

また，Praxinoscope の原理を光学系に組み込んだ研究も再帰透過光学系には，Aerial Imaging by Retro-Reﬂection

存在する [4] が，これは 360°から観察可能かつ見る方向に（AIRR）[6]，Retro-Transmissive Plate（RT Plate）[7], [8]，よって異なるものを提示するペッパーズゴーストであり，Roof Mirror Array[9]，Retro-Reﬂective Mirror Array[10]パラパラ漫画的な使い方はしていない．など様々なものが提案されている．本研究では，素子が安価で加工も容易であり，光学系配置の自由度が高く，視野2.3 実物体と隣接した位置に映像を提示する手法
実物体と隣接した位置に映像を提示する手法としては，Head Mounted Display（HMD），立体ディスプレイ，そして空中像が考えられる．

角が広いことから AIRR を用いることとした．

3. PraxinoAIRRscope
Praxinoscope と AIRR を組み合わせ，実物体に隣接しHMD を用いた場合，ユーザがバーチャルなパラパラ漫た位置に結像した実像が，体験者が装置を回すことでアニ画を操作するのではパランガ [3] で重要であると指摘されメーションとして動く PraxinoAIRRscope を提案する．

た触感や音を実現できない．また，ユーザが実物体の装置を操作することに合わせて，表示されているバーチャルな

3.1 原理絵が変化する形式でも，直接絵に働きかけるパラパラ漫画

提案装置の外観と原理を図 3 に示す．AIRR はビームスに比べて能動的に絵を動かしている感覚は乏しいことが考プリッタと再帰性反射材を組み合わせた光学系であり，今えられる．

回はビームスプリッタとしてハーフミラーを用いた．ハー立体ディスプレイとは，3D 眼鏡やレンチキュラーレン

フミラーとは入射した光の一部を反射し，一部を透過するズ，パララックスバリアなどによって左右の眼に異なる映素子である．光源であるイラストからの拡散光はハーフミ像を提示し，空中に物体があると錯覚させるディスプレイ

ラーで一度反射し，再帰性反射材に入射する．再帰性反射である．体験者が操作するパラパラ漫画装置と別に表示装した光は再びハーフミラーに入射し，透過する．これによ置として立体ディスプレイを用いることは，HMD と同様りハーフミラーに対しイラストと面対称な位置に実像が結能動的に絵を動かしている感覚が乏しい可能性がある．ま像する．結像位置は空中であり，スクリーンなどの実物体た，パラパラ漫画装置に立体ディスプレイを組み込むことが存在しないため，イラストと関係した実物体を隣接しては装置の煩雑さに懸念がある．

配置することができる．

空中像は，反射や屈折により空中に結像した実像であり，光学素子によって形成される．光学系そのものをパラパラ装置を回転させることで視点位置から見える空中像が次々に入れ替わり，アニメーションとなる．

漫画装置とすれば，紙のパラパラ漫画同様に直接の物理現象のみによってアニメーションが動き，コンピュータの仲3.2 設計パラメータ介を必要としない．これにより体験者自身が能動的に絵を設計にあたり各パラメータが満たすべき条件について述動かしている感覚は紙のパラパラ漫画と遜色ないことが期

べる．パラメータは，パラパラ漫画のコマ数 n，ハーフミ待される．また，電気が不要であることから配線等の装置

ラー 1 枚あたりの幅及び高さ wm ，hm ，光源であるイラの煩雑さもない．このことから本研究では空中像を用いる．

ストの 1 コマあたりの幅及び高さ wi ，hi ，1 コマあたりの© 2024 Information Processing Society of Japan1344

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IPSJ Interaction 2024(a) 横から見た図

3C-67
2024/2/28(b) 上から見た図

図 4: 設計パラメータ角度 θ，再帰性反射材の傾き θr ，再帰性反射材の高さ hr ，ハーフミラーと回転軸及びイラスト間の距離 r である．2

図 5: 回転させた様子．周囲のイラストは高速に動くが，空つの距離が等しく r であるのは，2.2 節と同様に回転時に像中像の位置は回転軸上から動かないため見ることができるの位置が動くことによる歪みの発生が起こらないように，すべてのイラストの結像位置が回転軸上で一致する必要がを満たす必要があるため，hm = 6cm とした．装置の全長あるためである．これらを図 4 に図示した．
幾何学的関係から，各パラメータは以下の条件を満たすは 4r であるため約 15cm である．

必要がある．

各パラメータに従い設計した筐体を 3D プリントし，イ2πnラスト，再帰性反射材を貼り付け，ハーフミラーを筐体に

θ=(1)固定した．12 コマであるため，イラストは 12 枚用意し，θ
Wm = 2r tan
2(2)Wi = 2Wm(3)易なアクリルである三菱ケミカル製（反射率 40%，透過率hr = r tan θr(4)30%）を用い，hm × wm = 6cm × 2cm のサイズ 12 枚に切日本カーバイド工業製の再帰性反射材をパラメータに合わせたサイズ 12 枚に切り出した．ハーフミラーは加工が容り出した．3D プリントした筐体の回転軸部分は中空構造
また，奥のハーフミラーの下端と空中像の下端を結ぶ直になっており，中空部分に竹串をさして回転させるように線よりも手前のハーフミラーの上端及び手前のイラストのした．これにより回転に伴って筐体と竹串が擦れ，カラカ上端が低くないと，手前のハーフミラーまたはイラストにラという音が鳴り，パランガ [3] で重要性を指摘された聴よって空中像が隠されてしまうため，以下の条件も満たす覚フィードバックを実現している．

必要がある．

コンテンツとして，装置を回転させることで，イラストhm ≤ 2r tan θr(5)hr + hi ≤ 3r tan θr(6)のブタが実物体の木に登ってはずり落ちるパラパラ漫画を用意した．木の模型は装置を回転させても動かないように

更に，空中像はハーフミラーを見込む領域でのみ観察がするため，釣り針型にしたワイヤーの一端をテーブルに，もう一端を木の模型に固定することで上から吊るした．

可能であるため，空中像を見切れることなく観察するためには以下も条件である．なお，空中像の高さはイラストの3.4 評価図 5 に回転させた様子を示す．光源である周囲のイラス高さと等しいため hi である．

トは高速に動くため絵柄を判別することは困難だが，空中hm > h i(7)

1 コマ 1 コマの絵柄を判別することができる．

3.3 実装PraxinoAIRRscope を実装した．一般的な AIRR の配置に従い，θr = 45◦ とした．また，コマ数 n は 12 コマとし，イラストの大きさを wi = 4cm，hi = 5cm とした．（1）〜（4）1式より θ = 30◦ , Wm = 2cm, r = tan15◦ ≃ 3.73cm, hr = rとなる．また，（6）式を満たす．
（5）式及び（7）式より，5cm < hm ≤ 2r ≃ 7.46cm© 2024 Information Processing Society of Japan像の位置は中心の回転軸上から動かずに切り替わるため，
図 6 に結像している様子を示す．実物体である木の幹と隣接した位置に結像し，正しく運動視差が得られることがわかる．また，図 7 にピントを変えて観察した様子を示す．結像している幹の位置にピントを合わせたときのみ像がはっきりし，その他の場合では像がぼやけることからも幹に隣接した位置に結像していることがわかる．

(8)1345

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IPSJ Interaction 2024(a) 左から見た様子

3C-67
2024/2/28(b) 中央から見た様子(c) 右から見た様子

図 6: 視点位置を動かして観察した様子．幹の位置に結像しており，正しく運動視差が得られていることがわかる(a) 筐体の手前にピントを合わせた様子(b) 木の幹にピントを合わせた様子(c) 奥のイラストにピントを合わせた様子

図 7: ピントを変えて観察した様子．結像している幹の位置にピントを合わせたときのみはっきり見えることがわかる
くつかの装置を撮影する来場者もいたが，大半が展示された 7 つのうち木の PraxinoAIRRscope を選んで撮影していた．通常は 10 秒程度で終わる体験であるが，1 分以上回し続ける例も多数見られ，中には木の PraxinoAIRRscope を10 分近く回し続けた来場者もいた．一度体験し他の展示を見に行った後，戻ってきて「もう一回これやる」と言って再度体験する子供や，母親を連れて戻ってきて「これ回して，ね，これ回して」と自分がしたのと同じ体験を母親にもするようせがむ子供もいた．この展示は会場の奥にあ図 8: 展示の様子．右の 3 つが Praxinoscope，左の 4 つがPraxinoAIRRscope．実物体と隣接してアニメーションが動くものは中央の 1 つのみり，像を観察しやすい視点位置へ誘導する目的で椅子も置いてあったため，客入りが疎らな時間帯には座って休憩する来場者もいた．椅子に座り体験せずに携帯を弄るなどして休んでいた来場者が，5 分ほどして何気なく目の前の木の PraxinoAIRRscope を回した結果，実物体と隣接してアニメーションが動いていることに気づき興奮した様子で同

4. 展示
東京大学制作展において 5 日間の展示 [11] を行った．
本展示のある会場には 824 人が訪れた．展示には通常の Praxinoscope を 2 つ，2 段式で上下のコマ数を変えた

Praxinoscope，実物体と隣接してアニメーションが動く
PraxinoAIRRscope（以下，木の PraxinoAIRRscope），実物体なしに空中でアニメーションが動くだけの Praxi-noAIRRscope を 3 つの計 7 つを展示した．展示の様子を
図 8 に示す．
来場者の様子を少し離れた位置から観察した．複数人がパラパラ漫画が動く様子の動画を撮影していた．まれにい© 2024 Information Processing Society of Japan

伴者に報告する例も見られた．これらのことは，実物体と隣接して動くアニメーションを眺め，その動きは自分が装置を回したことによるものだという実感を伴う体験が人々の情動に働き得ることを示唆している．
来場者からは，しばしばどこ見ていいかわからないという声が聞こえた．これは，PraxinoAIRRscope では従来式である Praxinoscope と異なり，静止した状態では像と光源であるイラストが同時に見えてしまい，また空中像は光源であるイラストよりも輝度が低く目立たないため，回し始めた後もイラストの位置に注目し続けてしまうが，イラス
トは高速に移動するので見ることのできず，注目すべきと1346

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感じる領域がなくなるためだと考えられる．3D プリント

参考文献

した筐体は回転軸の先端がアニメーションの下端に隣接す[1]るように設計していたが，中心の回転軸の位置に注目するように伝えても理解されない場合も多かった．しかし，木[2]の PraxinoAIRRscope を指して幹のところに注目するように伝えるとすぐに見るべき場所を理解し，他の実物体なしに空中でアニメーションが動くだけの PraxinoAIRRscope[3]についても楽しむようになる来場者が多かった．このことから単にアニメーションが動く位置に実物体があるだけで[4]なく，その実物体がアニメーションと関係することが重要であることが推察される．

5. 制約
空 中 像 の 輝 度 が 光 源 に 比 べ て 低 い こ と は Praxi-noAIRRscope の制約の 1 つである．本稿の実装では，ハー[5]フミラーによる光損失のみでも光利用効率が 12%以下となってしまう．ビームスプリッタとしてハーフミラーのか[6]

わりに反射偏光特性フィルムを用いることで光利用効率が40%を超えることが可能 [12] だが，なお光源の方が倍以上明るい．AIRR は光学系配置の自由度が高く，光源のイラ[7]

ストが体験者に見えない配置もあり得る．一方でイラストが見えないことがパラパラ漫画体験の楽しさを低減させる可能性もあるため，十分な検討が必要である．また，装置の外観を回転中心に注目させるような意匠にするなど，輝度以外の方法で空中像を目立させることも考えられる．

[8]

また，PraxinoAIRRscope では空中像はハーフミラーよりも手前に現れるため，一度に見ることができる空中像の[9]

幅はハーフミラーの幅よりも狭い．装置の回転中は残像効
果によって静止した状態よりも幅広く空中像を観察可能ではあるが，横方向へ移動するようなパラパラ漫画は見切れる場合があり，提示可能なコンテンツに制限がある．

[10]

6. おわりに実物体と隣接してアニメーションが動くパラパラ漫画装置「PraxinoAIRRscope」を提案した．設計パラメータが[11]満たすべき条件をまとめ，実装によって実物体と隣接した[12]アニメーションの実現を確かめた．更に，実物体と隣接しないパラパラ漫画と並べて展示した結果，実物体と隣接してアニメーションが動くことが新しい体験を生み，実物体と隣接しない場合よりも楽しまれることが示唆された．
今後の課題としては，用いる素子や光学系配置，装置のLipton, L.: Plateau Invents the Phenakistoscope,
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外観などを検討し，空中像をより目立たせることがあげられる．また，パラパラ漫画が特定のコマになった回転位置に合わせて隣接した実物体も動くようにし，パラパラ漫画の動きと実物体をよりインタラクティブにするなど，更なるコンテンツの作成も行う．
謝辞 本研究は東京大学苗村研究室からの機材支援を受けた．

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