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Holographic 3D and AR display observable from all directions using a special spherical mirror

Research Project

Project/Area Number 18K18098
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research InstitutionOsaka Research Institute of Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Sando Yusuke  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (30463293)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsホログラフィック3Dディスプレイ / ホログラフィック光学素子 / 回折計算法 / 拡張現実 / 計算機ホログラム / HOE / 円筒形 / 視域拡大 / 回折計算 / フルパララックス / 高速回折計算 / 3Dディスプレイ / 3次元ディスプレイ / ホログラフィックミラー / 球面ミラー
Outline of Final Research Achievements

In this study, we tried to replace the convex parabolic mirror with a wavelength-selective holographic optical element (HOE) in a holographic 3D display with a convex parabolic mirror for wide viewing zone. A cylindrical HOE, which converts an incident plane wave into a diverging spherical wave, was fabricated by using a photopolymer film. Diffraction calculation method considering the reflection on the cylindrical HOE was also originally developed, and holograms reconstructing desired 3D objects were calculated. A holographic 3D display system with a cylindrical HOE was practically constructed. Augmented reality display of a real object and virtual object was successfully demonstrated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、将来的な3Dディスプレイとして期待されているホログラフィック3Dディスプレイの実用化促進を目指し、視域拡大と拡張現実を実現可能な手法に取り組んだ。具体的には、曲面形状を有するホログラフィック光学素子(HOE)を用いた本手法は、申請者独自の手法であり、HOEの潜在能力の高さとホログラフィの将来展望を示すことができた。また、実際に構築したシステムでの再生像については、サイズや画質、ノイズ等において改善は必要であるが、広視域と拡張現実が実現可能な本手法の有用性を示すには、十分な結果が得られた。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Products Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Holographic AR display based on the cylindrical holographic optical element for wide viewing zone2020

    • Author(s)
      Y. Sando, K. Satoh, D. Barada, and T. Yatagai
    • Journal Title

      Proc. SPIE 11310, Optical Architectures for Displays and Sensing in Augmented, Virtual, and Mixed Reality (AR, VR, MR)

      Volume: 11310 Pages: 49-49

    • DOI

      10.1117/12.2543588

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast calculation method for parabolic-mirror-reflection holographic 3D display using wavefront segmentation2020

    • Author(s)
      Yusuke Sando, Kazuo Satoh, Daisuke Barada, Toyohiko Yatagai
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 59 Issue: 27 Pages: 8211-8216

    • DOI

      10.1364/ao.401770

    • Related Report
      Products Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Holographic AR display based on the cylindrical holographic optical element for wide viewing zone2020

    • Author(s)
      Y. Sando, K. Satoh, D. Barada, and T. Yatagai
    • Organizer
      SPIE 11310, Optical Architectures for Displays and Sensing in Augmented, Virtual, and Mixed Reality (AR, VR, MR)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非平面HOEにおける縞構造に基づいた波面反射計算法2020

    • Author(s)
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 全周囲観測のための非平面ホログラムの形状の検討2019

    • Author(s)
      山東 悠介、佐藤 和郎、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 非平面HOEを用いたホログラフィック3Dディスプレイにおけるホログラム計算法2019

    • Author(s)
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      2019年日本光学会年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 放物面CGH設計のための三次元放物面座標系におけるヘルムホルツ方程式の解の導出2019

    • Author(s)
      茨田 大輔、山東 悠介、新井 佑亮、福田 隆史、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      2019年日本光学会年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 球面CGH設計のための平面から球面および球面から平面への光伝搬式の導出2019

    • Author(s)
      新井 佑亮、茨田 大輔、山東 悠介、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      2019年日本光学会年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 凸型放物面鏡を用いた広視域ホログラフィック3D ディスプレイにおける再生可能像空間2019

    • Author(s)
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      第66回 応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Reconstructable Object Space in Holographic 3D Display with a Convex Parabolic Mirror2019

    • Author(s)
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      Information Photonics 2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Parabolic-mirror-reflection holographic 3D display for super wide viewing zone and its fast calculation algorithm2019

    • Author(s)
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      Digital Holography and 3-D Imaging
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 放物面鏡を用いた広視域計算機ホログラムの区画分割による高速計算法2018

    • Author(s)
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      第79回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 回転放物面座標系における光波伝播式の導出(II)2018

    • Author(s)
      茨田 大輔、山東 悠介、新井 佑亮、福田 隆史、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      第79回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Complex Amplitude Calculation on Three-Dimensional Parabolic Surface for Parabolic Hologram2018

    • Author(s)
      新井 佑亮、山東 悠介、茨田 大輔、福田 隆史、谷田貝 豊彦
    • Organizer
      International Workshop on Holography and related technologies
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-07-06  

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