Realization of Seamless Augmented Reality by Reproduction of Light Field
| Project/Area Number |
23K24880
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| Project/Area Number (Other) |
22H03624 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
掛谷 英紀 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70334050)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 准一 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40313556)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2026: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 3次元画像工学 / 拡張現実 / 立体映像 / ３次元画像工学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究プロジェクトでは、日常生活環境に溶け込むシームレスな複合現実感を生成する技術基盤を構築する。具体的には、透過型高精細裸眼立体ディスプレイ技術と、観察者の目の周辺に高密度光線空間（ライトフィールド）を生成する技術の２つのテーマに取り組む。これらの技術を応用し、焦点調節が任意の奥行きに合わせられる携帯モニタやニアアイディスプレイを実現することを目指す。さらに、開発された映像技術基盤を用いて、ハードウェア組み込み型広告という新たな概念を創出する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、空間解像度を高く保ちながら、自然な焦点調節による奥行き感提示を実現する技術の構築である。それを実現する方法として、時分割パラックスバリア方式、粗インテグラルイメジングなどの技術の開発に取り組んだ。
まず、時分割パララックスバリア式の立体表示においては、これまでカラーパネル２枚を用いていた状態から、アクティブバリアを表示するパネルとして新たに120Hzのリフレッシュレートで表示可能なモノクロパネルを開発し、それを組み込むことで同じ輝度の画像を従来の約4割の消費電力で表示することを達成した。また、同じ消費電力の低減目的で開発したLEDライトバーとレンチキュラレンズを組み合わせたアクティブバリアにおいて、点灯時間を制限することによるクロストーク低減に成功した。さらに時分割パララックスバリアを用いて観察者の焦点調節をディスプレイ面から離れた奥行き面に誘導する方法として、２種類の傾きを持つパララックスバリアを交互に高速で切り替えながら適用することで、任意の傾きの線に対して焦点調節を誘導する超多眼表示法（瞳孔内に複数視点の画像を同時に入射する方法）を開発し、その有効性を確かめた。
また、ディスプレイ面と異なる奥行きに焦点調節を誘導する別の方法として、粗インテグラルイメジングの改良を行った。従来方法では要素レンズの継ぎ目の不連続性が目立ち、それによる提示像の画質低下が顕著であったが、要素レンズとして隣り合うレンズを構成する要素プリズムをその幅を徐々に変化させながら入り合いに配置することで、滑らかな運動視差提示を実現した。この方法は画像の空間解像度はパネルのそれより低下するが、4Kの解像度を持つパネルを使用することで、空間解像度の高い立体像を提示することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の最終目的は、実世界と映像空間をシームレスに結ぶ拡張現実の実現であり、１年目の現状においてはまだ拡張現実の形での実装には至っていない。だが、それを実現させるための要素技術として、従来予定していた超多眼表示のほかに、粗インテグラルイメジングが活用できることを新たに見出した点は想定を超える成果である。特に入り合い構造をもつフレネルレンズを要素レンズとすることで、粗インテグラル表示で提供される立体像の画質が従来方式に比べて著しく改善することを発見したことは大きな成果である。この方式はディスプレイ面の手前への実像表示、ディスプレイ面の奥への虚像表示の両方が可能である。このうち、特に後者については拡張現実の実現において非常に有用な技術になると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
入り合いレンズを要素レンズにもつ虚像型粗インテグラルイメジングは拡張現実表示においてアドバンデージがある。加えて、レンズに工夫を施すことで、薄型の装置で光学シースルー型の拡張現実表示が可能となる可能性がある。そこで、もともと想定していた時分割パララックスバリアを用いたビデオシースルー表示、光学シースルー表示に加えて、粗インテグラルイメジングを用いたビデオシースルーおよび光学シースルー表示も要素技術の候補に加えて、拡張現実のプロトタイプ実装を試みることを計画している。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
