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スマートフォンで利用可能な
小型多層空中像投影装置の提案
巻口 誉宗1,a)

新島 有信1,b)

高田 英明1,c)

松井 龍也1,d)

籔本 康之1,e)

横山 正典1,f)

概要：デジタル情報をあたかも実空間に存在するかのように投影する「空中像投影技術」が注目され，近年はスマートフォンを用いた小型の空中像投影装置も実用化されている．一方で，既存のスマートフォンを用いた空中像投影装置では，複数の空中像を多層に投影する際に「空中像同士の奥行間隔を任意設計できない」，「空中像同士の重なり表現が困難」といった課題があり，空中像で表現可能なコンテンツや適用先，適用可能技術が制限されるといった問題を生じている．そこで本稿では，ハーフミラーとフルミラー
を組み合わせて空中像を多層に投影する V 字ミラー方式（V 字式）を提案し，この方式により前面の空中像と後面の空中像の奥行間隔を任意に設計できることを示す．また，空中像同士の重なり表現について，
前面の空中像の輝度を後面の空中像より高めるアプローチに注目し，前後の空中像の奥行位置を反転する
奥行反転 V 字ミラー方式（DR 式）を提案する．これら 2 つの方式に対し被験者による透過性の印象評価を行うことで，前後の空中像の輝度比調整によって空中像同士の重なり表現が可能なこと，DR 式が V 字式と比較して空中像をより鮮明に投影できることを示す．

Proposal of Compact Multilayer Floating-Image Projection System
Using Smartphone
Motohiro MAKIGUCHI1,a) Arinobu NIIJIMA1,b) Hideaki TAKADA1,c) Tatsuya MATSUI1,d)Yasuyuki YABUMOTO1,e) Masanori YOKOYAMA1,f)

Abstract: A system that projecting floating-image is used for many scenes like live concerts, exhibitions andsmartphone’s gadgets. In this paper, we solved 2 problems of existing system for multilayer floating-image
projection using smartphone that “adjusting the depth distance between floating-images” and “expressing
the overlap of floating-images”. We propose “V-shaped mirror system(V-system)” and “Depth Reversed
V-shaped mirror system(DR-system)” , and show the both system can solve the problem of adjusting thedepth distance between floating-image. We evaluate the expression of the transparency between foregroundfloating-image and background, and show the DR system can project the foreground floating-image morebrightly and clearly than the V-system.

1. はじめに
デジタル情報をあたかもその場に存在するかのように実空間へ投影する「空中像投影技術」が注目され [1]，舞台装置におけるアーティストの等身大投影 [2] や，パブリックビューイングにおけるスポーツ中継 [3]，展示システムにおける情報重畳 [4], [5] やバーチャルキャラクタ投影 [6], [7]

1

a)
b)
c)
d)
e)
f)

NTT サービスエボリューション研究所
1-1 Hirarinooka, Yokosuka-shi, Kanagawa-ken 239-0847,
Japan
makiguchi.motohiro@lab.ntt.co.jp
niijima.arinobu@lab.ntt.co.jp
takada.hideaki@lab.ntt.co.jp
matsui.tatsuya@lab.ntt.co.jp
yabumoto.yasuyuki@lab.ntt.co.jp
yokoyama.masanori@lab.ntt.co.jp© 2016 Information Processing Society of Japan等，様々な応用が提案されている．
上記のような，舞台や展示物で使われる空中像投影装置は大掛かりな構成のものが多く，ユーザは設置場所に行か
ねば視聴できないが，近年はスマートフォンを用いて空中像を視聴できる手のひらサイズの空中像投影装置も実用化されている [8], [9], [10], [11]．こうしたスマートフォンを150

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図 1 ハーフミラーを用いた空中像投影の仕組み

Fig. 1 The principle of the projecting system for floating-image
using a half mirror
図 2用いた小型空中像投影装置は，大掛かりな装置との比較にハーフミラーによる多層空中像投影の例

Fig. 2 The example of the projecting system for multilayer

おいて空中像を個人で手軽に楽しめる点に加え，空中像の

floating-image using half mirrors

サイズも小型であるためにジオラマ鑑賞のようなミニチュ
アとしての楽しみ方や，装置を手に持って鑑賞することに型の空中像投影装置としても，Palm Top Theater B.V. 社

よるパーソナル感・覗き込むことによる没入感の向上等，の “Palm Top Theater”[10] や株式会社ポニーキャニオン

小型ならではの利点があると考えられる．我々は，こうしの「スマホロ」[11] では，図 2 のようにスマートフォンのた利点からスマートフォンで利用可能な小型空中像投影装

表示面を分割し，複数のハーフミラーを分割した表示面の置に注目し，ユーザへの新たな空中像視聴体験の提供，デ下にそれぞれ設置することで，多層空中像投影を実現してジタルコンテンツ市場における空中像分野の確立，空中像いる．この手法ではハーフミラー同士が平行に配置されるの新たな適用先の発掘等を目的として技術検討を進めてことから，以下ではこの既存手法を「平行ミラー方式（平いる．

行式）」と定義する．

以下で，スマートフォンを用いた既存の小型空中像投影
装置の原理と，本稿で注目する課題を述べる．

1.2 課題と要件
平行式はひとつのモニタの表示面を分割するだけで手軽

1.1 小型空中像投影装置の先行事例に空中像を多層化できる一方で，以下の 2 つの課題がある．

空中像を投影する手法のひとつとして，図 1 のような

課題 1

空中像同士の奥行間隔を任意設計できない．

ハーフミラーを用いた構成がある．ディスプレイやスク

課題 2

空中像同士の重なり表現が困難．

リーン等の表示面に黒背景のオブジェクトを表示し，ハー以下にそれぞれの課題の詳細を述べる．

フミラーによってユーザ方向に反射させることで，ユーザ

まず説明を単純化するため，図 2 のハーフミラーの設置

はオブジェクトの虚像をステージ上に空中像として知覚す

角度を θ = 45◦ とし，それぞれの表示面の幅 WA , WB と，る．この手法はシンプルな構成で安価に高精細な空中像を空中像の高さ H に下記の関係が成り立つものとする．

投影できることから，スマートフォンを用いた小型空中像
投影装置に広く用いられている [8], [9], [10], [11]．例とし

WA = WB = H(1)て，株式会社タカラトミーアーツの「おえかきすいそう ピ

図 2 において，装置の左端 P を基点とした空中像 A のクチャリウム」[8] は，ユーザが描いた手書きの魚をスマー

奥行方向の表示位置 DA は，ハーフミラーが 45◦ に設置さトフォンに表示し，上記の仕組みによって空中像としてれているため基点 P と表示面 A までの距離（空中像の高水槽内に投影する装置である．また，株式会社バンダイのさ H ）と等しく，DA = H = WA となる．また，空中像 B「ハコビジョン」[9] は，空中像を装置内の建物のフィギュの表示位置 DB は，表示面 A と表示面 B の間隔を Dw とア（実物体）に重畳することで，手軽にプロジェクション

すると，マッピングを楽しめる装置である．
これらはいずれも 1 層の空中像を投影する装置であるが，空中像が 1 層では立体感が低く [4]，重畳する実物体と比べて平面的になりやすい [5] 等の課題が指摘されており，この課題を解決するために複数のモニタを用いて空中DB = WA + Dw + WBとなり，表示像 A と B との奥行間隔 DAB は，

DAB = |DB − DA |像を 2 層以上に重ねて投影する多層空中像投影手法が提案= |(WA + Dw + WB ) − (WA )|されている [4], [5], [7]．また，スマートフォンを用いた小= Dw + WB© 2016 Information Processing Society of Japan

(2)

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2016/3/4となる．また，式（1）WB = H の条件を適用すると，

DAB = Dw + Hとなる．すなわち，この手法では空中像同士の奥行間
隔 DAB は，空中像の高さ H より短くすることができず（DAB ≥ H ），任意に設計できない（課題１）．
平行式はこの課題により，既存の舞台装置や展示システ
ム等の任意の奥行位置に空中像を投影可能な装置と比較して以下の３つの制約が生じる．
コンテンツへの制約

図 3 複数ディスプレイによる多層空中像投影の例

Fig. 3 The example of the projecting system for multilayer
floating-image using multi displays

再生するコンテンツが空中像の距離設計範囲内のものに限定される．例えばライブコンサートにおける歌
手とバンドメンバ等，奥行間隔が比較的近い被写体を要件とし，これらを解決可能な小型多層空中像投影装置を別々の層に表示したい場合，平行式では表示したい位提案する．

置関係で複数の空中像が投影できない．

要件 1

空中像同士の奥行間隔の任意設計を可能とする．

要件 2

空中像同士の重なり表現を可能とする．

適用先への制約
特に MR（Mixed Reality）において，適用先が限定

2 章では，上記要件を満たす手法について，空中像を投される．例えば実物体へ空中像を重畳表示するハコビ

影する舞台装置や展示システムでの関連研究の手法とそのジョンのような用途において，平行式では実物体の任適用可能性について述べる．3 章では，提案手法「V 字ミ意の位置に複数の情報を提示することができない．

ラー方式」の説明と，プロトタイプに対して空中像の輝度

適用可能技術への制約

測定を行った結果を述べる．4 章では，空中像の重なり表

空中像をより高臨場化するための 3 次元立体表示技術

現のために，前面空中像の輝度を高める方式として「奥行や AR（Augmented Reality）技術等の適用が制限さ

反転 V 字ミラー方式」を提案し，輝度測定による前面空中れる．

像の輝度向上効果を検証する．5 章では，空中像の重なり

３つ目の「適用可能技術への制約」の対象となる技術例

表現について被験者による印象評価実験とその結果，及びとして，DFD(Depth-fused 3-D)[12] と呼ばれる立体表示技

考察を述べる．6 章では，プロトタイプとして実装したア術がある．DFD は二つの透過表示面を奥行間隔 3 mm∼ 5

プリケーションについて述べる．最後の 7 章ではまとめをmm で前後に設置し，前後表示面の輝度比の変化によって述べる．

見かけの奥行距離を変化させる技術である．この技術を空中像に適用することで，ユーザに体積を持った空中像を知

2. 関連研究覚させることが可能になると考えられるが，平行式では空以下では 1 章で定義した要件について，舞台装置，展中像の高さを 3 mm∼ 5 mm にする以外に２つの空中像の示システムでの多層空中像投影装置における解決手法と，奥行間隔を短くすることができず，適用が困難である．ま

我々が対象とするスマートフォン向け小型多層空中像投影

た，AR では影をつけることで現実空間の景色に重畳した装置への適用可能性を述べる．

デジタル情報の臨場感が向上することが知られており [13]，空中像の足元に影を投影する展示システムも提案されてい2.1 空中像同士の奥行間隔の任意設計手法

る [6]．この手法を多層空中像に適用し，例えば前面に表示

多層空中像投影を実現するシンプルな手法として空中した空中像の影を後面の空中像に投影することで臨場感が像の後面にスクリーン等の表示面を追加する手法がある

向上すると考えられるが，平行式では後面の空中像が前面（図 3）．この手法では，背景と空中像の奥行間隔 DAB はの空中像から離れた位置に表示されるため，違和感なく影

表示面 B の位置を変えることで任意に設計できる．しかを投影できる範囲や効果が限定される．

し，この手法では独立して設置可能な表示面が２平面以上

上記の奥行間隔設計の課題に加え，ハーフミラーを用いた多層空中像投影では，それぞれの空中像の光が加算して必要となり，１平面しか表示面を持たないスマートフォンには適用できない．

ユーザに知覚されることで，前面の空中像（以下，前面空

別の多層空中像投影手法として，中島ら [5] は展示シス中像）に対して，後面の空中像（以下，後面空中像）や背テム Exfloasion において，ハーフミラーとレンズを組み合景に設置した実物体が透過し，空中像同士の重なりを表現

わせて空中像の結像位置を制御し，展示物の任意の場所できない [7], [14] という課題も指摘されている（課題２）．

に多層の空中像を投影する手法を提案している．また，金

そこで本稿では，課題１，課題２を解決する下記 2 点をら [4] は，凹面鏡によって空中像を実像として投影し，結© 2016 Information Processing Society of Japan152

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像位置を制御する手法を提案している．これらの手法はレンズや凹面鏡の焦点距離を設ける必要があるため小型化が困難で，スマートフォンでの利用に適さない．
よってスマートフォンでの利用を想定した場合，1 平面の表示面で構成可能で，レンズ等の焦点距離が不要な構成を新たに考案する必要がある．

2.2 空中像同士の重なり表現手法
村瀬ら [14] は，等身大の人を空中像として投影可能な装置 ARView において，空中像とステージ上の実物体との重なりを照明プロジェクタによって表現する手法を提案している．これはステージ上の実物体によって空中像が透過す
図 4るのを防ぐため，空中像と重なる部分が影となるようマス
クを生成し，実物体を照らすプロジェクタからの光線の形

V 字ミラー方式の仕組み

Fig. 4 The principle of the V-shaped mirror system for projecting multilayer floating-image

状・範囲を制御する手法である．この手法を空中像同士の重なり表現に適用し，前面空中像と重なる範囲の後面空中

3.1 要件 1「奥行間隔の任意設計」の充足性検討

像をソフトウェアでマスクすることで，同様の効果が得ら

まず V 字式によって要件 1 の「空中像同士の奥行間隔のれると考えられる．一方でこの手法では，被験者の片目の任意設計」が可能なことを示す．V 字式は，凹面鏡やレン位置を基準として前面空中像の重なりを判定し，マスク範ズ等の光学系を用いず，平面鏡のみの組み合わせで構成さ囲を定めるため，被験者と空中像が近づくほど両眼視差にれるため，空中像の奥行方向への投影位置を単純な計算式

よって奥行表現が正確にできなくなるという問題が挙げらで算出できる．図 4 において，ハーフミラー A はフルミれている．我々が対象とするスマートフォンを用いた多層

ラーで反射された表示像 A をユーザ方向へ反射する．その空中像投影装置でも，ユーザの鑑賞位置が近いため両眼視ため，ハーフミラー A は，図 2 の平行式と比較して空中像差が働きやすく，さらにユーザの頭の動きによる運動視差の高さ H 離れた位置の表示面 A を反射することと等しく，も働きやすいと考えられるため，この手法の効果は低いと空中像 A の表示位置 DA は DA = WA + H となる．よっ考えられる．

て空中像同士の奥行間隔 DAB は，式（1），式（2）より，梶田ら [7] は，ハーフミラーと実像鏡を組み合わせてバー
チャルキャラクタを空中像として投影可能な展示システム

DAB = |DB − DA |OpaqueLusion において，液晶シャッターを用いて前面空= |(WA + Dw + WB ) − (WA + H)|

中像の形状にあわせて動的にマスクを生成し，後面空中像= |Dw + WB − H|の重なり部分の光を物理的に遮断してオクルージョンを再現する手法を提案している．この手法は前面空中像の奥行= Dw位置で後面空中像の光を遮断するため，村瀬らの手法のよとなり，空中像の高さ H に依存せず，表示面 A，B の奥行

うな両眼視差，運動視差による問題は生じないと考えられ

間隔 Dw によって任意に設計できる．よって V 字式は要件る．一方で，この手法は液晶シャッターを追加する必要が1 を充足する．

あるため，小型化の観点でスマートフォンでの利用に適さない．

3.2 要件 2「空中像同士の重なり表現」の充足性検討

よって，両眼視差，運動視差による影響も考慮し，スマー

V 字式において要件 2 の空中像同士の重なり表現が可能

トフォンのみで空中像同士の重なりを表現する手法が必要かを検証するため，プロトタイプを作成した．プロトタイ

である．

プは，画面サイズ 5 インチのスマートフォンでの利用を想

3. V 字ミラー方式（V 字式）の提案
我々は要件 1 の「空中像同士の奥行間隔の任意設計」を定し，空中像の高さ H = 40 mm，横幅 W = 60 mm，奥行間隔 DAB = 15 mm として設計した．筐体はレーザカッターで黒マットアクリル板を加工し，ハーフミラー A・B

実現するため，図 2 で平行に配置していたハーフミラーには，0.5 mm 透明樹脂板，フルミラーには樹脂ミラー板

を V 字に配置し，前面のハーフミラーのステージ部分にフを用いた．

ルミラーを配置する「V 字ミラー方式（V-shaped mirror

system．以下，V 字式）」を考案した（図 4 ）．

作成したプロトタイプにスマートフォンで空中像を投影し観察したところ，前面空中像に対して後面空中像が透過し，重なり表現ができないという課題 2 の現象が確認され© 2016 Information Processing Society of Japan153

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表 1

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スマートフォンの画面輝度を 1 とした際の V 字式における空中像の輝度比Table 1 The luminance rate of the floating-image by V-shaped
mirror system
測定対象

輝度比

空中像 A（前面）

0.10

空中像 B（後面）

0.09

た．一方で，前面空中像に対して後面空中像の明るさを十分に下げることで，前面空中像の透過が軽減される現象も確認できた．我々はこの現象を重なり表現に適用すること
で，両眼視差や運動視差に依存せずに空中像同士の重なりを表現できると考えた．

図 5

奥行反転 V 字ミラー方式の仕組み

このアプローチの適用可能性を検証するため，まずは V

Fig. 5 The principle of the Depth Reversed V-shaped mirror

字式のプロトタイプにおける前面空中像，後面空中像の輝

system for projecting multilayer floating-image

度を測定した．

3.3 V 字式における空中像の輝度測定= |Dw − 2Dh |(3)となる．よって Dh > Dw /2 の時，空中像 A が後面空中像

輝度計はコニカミノルタ社の CS-100A を用いた．スマーに，空中像 B が前面空中像となり，空中像同士の奥行位置

トフォンは SAMSUNG 社の Galaxy S5（画面サイズ約 5.1

関係が反転する．そのため，ハーフミラー B の反射率を高インチ，解像度 1920×1080）を用い，画面の輝度は最大に設定めることで，空中像 A（後面空中像）の輝度を維持したました．空中像は１辺約 20 mm の白色（RGB[255,255,255]）

ま前面に表示される空中像 B の輝度を向上できると考えらの正方形とし，前面空中像，後面空中像それぞれを独立しれる．

て表示させ，輝度を測定した．測定は暗室で行い，プロト
タイプと輝度計の距離は 1 m に設定した．

DR 式では，式（3）から空中像同士の奥行間隔 DAB は，
表示面同士の距離 Dw と，フルミラーと表示面までの距離

表 1 に，スマートフォンの画面輝度を 1 とした際の空中Dh を調整することで任意に設計できるため，V 字式同様，

像 A（前面空中像），空中像 B（後面空中像）の輝度比を要件 1 を満たす．また，V 字式では，奥行間隔 DAB を大示す．表 1 から，空中像の輝度に反映されるのは前面空中

きくするほど表示面 A と B の間隔 Dw が増加し，表示面

像，後面空中像ともに画面輝度の 1 割程度であることがわ

積が相対的に減少する一方で，DR 式では奥行間隔はフル

かる．また，プロトタイプを周囲が明るい環境で観察したミラーの位置を下げることで増加できるため，表示面を効際，空中像が暗く，視認しにくい現象も観察されたことか率的に利用できるというメリットも生じる．

ら，後面空中像の輝度を重なり表現のためにさらに低下さ

以下で，DR 式のプロトタイプにおける前面空中像と後せると，空中像の視認自体が困難になる可能性がある．そ面空中像の輝度を測定し，V 字式における前面空中像の輝

こで我々は，後面空中像の輝度を低下させるのではなく，度と比較する．

前面空中像の輝度を後面空中像よりも向上させるアプロー
チとして，前面と後面の空中像の奥行位置関係を反転させる「奥行反転 V 字ミラー方式」を提案する．

4. 奥行反転 V 字ミラー方式（DR 式）の提案
奥行反転 V 字ミラー方式（Depth Reversed V-shaped

mirror system:以下，DR 式）の構成を図 5 に示す．図 5 で4.1 DR 式における空中像の輝度測定
空中像 A が後面空中像，空中像 B が前面空中像となるよう，Dw = 5 mm，Dh = 10 mm とし奥行間隔 DAB = 15 mmのプロトタイプを作成した．ハーフミラー A には V 字式と同様に 0.5 mm 透明樹脂板を，ハーフミラー B にはフルミラーの樹脂ミラー板を用いた．

は，フルミラーの位置を図 4 と比較して表示面から遠ざける

表 2 に輝度測定結果を示す．DR 式の前面空中像の輝度

方向へ Dh 移動させる．これにより，DA = WA +(H +2Dh )は V 字式の前面空中像の輝度と比較して約 7 倍の明るさととなることから，式（1），式（2）より，なり，後面空中像の輝度変化は見られない．よって，DR

DAB = |DB − DA |= |(WA + Dw + WB ) − (WA + H + 2Dh )|= |Dw + WB − H − 2Dh |© 2016 Information Processing Society of Japan

式は V 字式よりも前面空中像の輝度を高められ，後面空中像の輝度を大きく落とさずとも，要件 2 の空中像同士の重なりを表現できると考えられる．
以下では，空中像同士の重なりについて，V 字式と DR

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表 2

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スマートフォンの画面輝度を 1 とした際の DR 式における空中像の輝度比Table 2 The luminance rate of the floating-image by Depth
Reversed V-shaped mirror system
測定対象

輝度比

1. 空中像 A（後面）

0.10

2. 空中像 B（前面）0.71

式それぞれにおいて，後面空中像の輝度を前面空中像よりも下げることで重なり表現が可能かどうか，及び上記で検証した DR 式の前面空中像の輝度向上が重なり表現に効果的かどうかを被験者による印象評価によって検証する．

図 6

作成したプロトタイプ，左：V 字式，右：DR 式

Fig. 6 The prototype of V-shaped mirror system(Left) and DR
V-shaped mirror system(Right).

5. 透過性の印象評価
V 字式，DR 式それぞれのプロトタイプを用い，前面空中像と後面空中像に半径約 10 mm の円を投影し，重なり部分の透過性の印象評価を行った．
円の色は人間の視感度の高い緑 RGB[0,255,0] とした．
円は前面，後面ともに左右に約 5 mm ずつずらして表示することで，部分的な重なりが生じるよう提示した．前面空中像の輝度出力は RGB[0, 255, 0] に固定し，後面空中像の輝度出力を線形に 10 段階に変化させた表示パターンを作成した．この 10 パターンを被験者にランダムに提示し，「後面の空中像による前面の空中像の透けが気になるか」という質問に「気にならない」，「気になる」の 2 値で回答させた（0:気にならない，1:気になる）．各パターンの回答後

図 7

は 2 sec の間，何も表示しないインターバルを設け，空中像

実験の様子

Fig. 7 The experiment imageの左右を入れ替えて次のパターンを表示した．この 10 パ
ターンの回答を 1 試行とし，1 人の被験者につき V 字式，

DR 式それぞれで 10 試行行った．
被験者は 20 代後半 ∼30 代前半の 8 名（男性 5 名，女性

3 名）で，装置の高さを椅子に座った状態の目線の高さに，装置と被験者の頭部の距離が約 50cm となるよう設置した．
また，透過性の印象評価終了後に V 字式と DR 式のプロ
トタイプをランダムに装置 1，装置 2 として同時に提示し，「前面の像が鮮明なのはどちらか」，「装置が持ちやすいのはどちらか」という 2 項目に対し，「装置１」，「どちらでもない」，「装置２」の選択式アンケートと，自由記述とヒヤ
リングによるフィードバックを取得した．前面空中像の鮮

図 8

後面空中像の輝度出力 0.6 における透過性比較．左）V 字式，
右）DR 式

Fig. 8 The occlusion of rate 0.6

明さは，V 字式では透明樹脂板，DR 式ではフルミラーそ5.1 結果と考察

れぞれによって投影される空中像の印象を比較する項目で5.1.1 要件 2「空中像同士の重なり表現」の充足性検討ある．装置の持ちやすさは，DR 式ではフルミラーを下げ

図 9 に，後面空中像の輝度による前面空中像の透過性

る分，V 字式より筐体の高さが増加するため，この違いがの変化について，全被験者の平均値を示す．横軸は，V 字

小型空中像投影装置の利点の一つである持ちやすさに影響

式，VR 式それぞれにおいて 10 段階で輝度出力値を変化するかを評価する項目である．

させて実測した後面空中像の輝度値である．x 軸（後面空なお，実験の順序による偏りを防ぐため，印象評価実験，

中像の輝度）におけるデータ間隔が不均等なのはスマート

アンケート共に V 字式と DR 式の提示順序は被験者ごとにフォンの画面輝度が輝度出力値に対して非線形であること入れ替えた．

による．縦軸の「前面空中像の透過が気になると回答した© 2016 Information Processing Society of Japan155

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くすることで回避できるが，板が薄くなることによる歪みや強度の低下，固定方法の複雑化が懸念される．この問題に対して DR 式は，片面のみが反射するフルミラーによって空中像を生成するため，こうした像の２重化を防ぐことができ，この点も「空中像の鮮明さ」に貢献したと考えら
れる．

5.2 今後の課題
5.2.1 空中像透過性の定量評価
透過性の印象評価について，今回の実験では被験者数の制約のため結果の統計解析には至らなかった．今後の課題
図 9

後面空中像の輝度による前面空中像透過性の変化

Fig. 9 The occlusion rate for brightness of the backgroundfloating-image.

として，被験者数を増やすことで定量的な解析を行い，前面空中像の透過が気にならなくなる後面空中像の輝度限界
をより具体的に示したい．

表 3

また，今回の実験では V 字式と DR 式の比較を主目的と

アンケート結果したため，スマートフォンやプロトタイプ装置の制約から

Table 3 The questionnaire survey result
V 字式

どちらも差がない

DR 式

被験者に提示できる空中像の最大輝度やコンテンツの大き前面空中像の鮮明さ

008

さが限定されており，人間の視覚特性の観点から輝度と透装置の持ちやすさ

530

過性の関係を評価するに至らなかった．今後は実験装置や比較項目手法を検討することで，視覚特性の観点から空中像の透過割合」は，各輝度出力に対して全被験者が前面空中像の透性解消に向けた輝度設計手法を検討したい．

過が気になると答えた回数を足し合わせ，試行数 10 と被5.2.2 DR 式装置の改良

験者数 8 で割って平均化した値である．よってこの値は前表 3 において，「装置の持ちやすさ」という項目では，

面空中像の透過が気にならないほど 0 に，気になるほど 1

V 字式の方が持ちやすいとの回答がやや多い傾向が見られに近づく．

た．ヒアリングでは，V 字式の方が装置の高さが低く，手図 9 から，V 字式，DR 式ともに後面空中像の輝度が高が小さくとも持ちやすいとの報告や，スマートフォンを抑まるにつれ，前面空中像の透過が気になると回答する割合

えて固定する際に高さが低い V 字式の方が力を入れやすいが増加する傾向が見られる．また，後面空中像の輝度を Vとの報告があった．今回作成したプロトタイプでは空中像

字式では約 5 cd/m 以下，DR 式では約 13 cd/m 以下に同士の奥行間隔 15 mm の仕様において，V 字式では装置することで，前面像の透過が気になる割合を 0.5 以下に下の高さが 50 mm であったが，DR 式では高さは 60 mm でげられることがわかる．このことから V 字式，DR 式いずあり，この 10 mm の差によって V 字式の方が持ちやすいれの手法でも後面空中像の輝度を落とすことで要件 2 の空という傾向が生じたと考えられる．

2

2

中像同士の重なり表現を実現できる可能性が示される．

一方で，DR 式は前章までの結果から，表示面の利用効

また，図 9 から，V 字式と比較して DR 式の方が後面空率，空中像の輝度，鮮明さの観点で V 字式よりも利点が多中像の輝度が高い場合でも前面空中像の透過が気にならない．そこで，今後は DR 式におけるスマートフォンの固定いという傾向が見られる．これは DR 式の前面空中像の輝方法や持ちにくさの改善等，欠点の解消に向けた検討を行

度向上の効果と考えられ，このことから DR 式では，V 字いたい．

式と比較して前面，後面共により明るく空中像を提示できると考えられる．

5.1.2 前面空中像の鮮明さについて

6. アプリケーション
上記 DR 式のアプリケーションを実装した（図 10）．

表 3 より，8 名全ての被験者が，V 字式より DR 式の方

図 11 では，ワイヤレステレホンのオブジェクトを前面空が前面空中像が鮮明であると回答した．その要因の一つと中像に，後面空中像にその影を投影した背景を表示していして，DR 式が V 字式より前面空中像の輝度が約 7 倍明るる．背景に影を表示することで空中像の存在感を高める効いという点が考えられる．また，アンケートの自由記述で果が期待される．

は V 字式において空中像の輪郭線が 2 重に見えるという報図 11 にコンテンツの画面表示例を示す．ワイヤレステ

告があった．これはハーフミラーに用いた 0.5 mm 透明樹

レホンが表示されている表示面 B はハーフミラー B に１

脂板の反射時に，板の前面と後面の２面に反射される「２回反射するため，上下方向への垂直反転が必要である．背重反射」が要因と考えられる．2 重反射は透明樹脂板を薄景となる表示面 A は，フルミラーとハーフミラー A に計

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IPSJ Interaction 2016

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投影装置について，空中像同士の奥行間隔の任意設計，空中像同士の重なり表現を実現する V 字ミラー方式を提案した．また，奥行反転型 V 字ミラー方式によって V 字ミラー方式より鮮明に空中像を投影できることを示した．
今後は空中像の重なりについての定量的な評価や装置の改良に加え，空中像のインタラクティブ要素の検討を進めていきたい．
参考文献
[1]

図 10

実装したアプリケーション

Fig. 10 The application image of DR V-shaped mirror system.

[2]
[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

図 11

DR 式における画面表示[8]

Fig. 11 The example of display image for DR V-shaped mirror
system.

2 回反射するため，反転は不要である．
また，今回のプロトタイプでは，装置内部に空中像が生成されるため，ユーザが空中像に触れる等の直接的なイン

[9]
[10]
[11]
[12]

タラクションは困難である．一方で，スマートフォンを用いる点や装置を手に持って鑑賞するという特徴を生かすことで，空中像との間接的なインタラクションは可能と考えられる．図 10 のアプリケーションでは，間接的なインタ[13]

ラクションの例として，ジャイロセンサを用い端末の上下
左右の向きに応じてオブジェクトを中心とする 360 度視点
移動機能と，加速度センサによって装置のシェイクに基づ
きコンテンツを切り替えるインタラクティブ機能を実装している．

7. おわりに[14]

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150218b.html, 2015/2/18 (2015.10.18).
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12-15, 2013. Proceedings, pp. 560-563 (2013).
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