2015 Fiscal Year Research-status Report
注視点関連情報を選択的提示可能な網膜投影型ヘッドマウント３次元ディスプレイの開発
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15K00281
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
高橋 秀也 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30197165)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ウェアラブル機器 / ヘッドマウントディスプレイ / 拡張現実感 / ヒューマンインタフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、健常者だけでなく高齢者や低視力者への情報提示も可能なヘッドマウント式の網膜投影型３次元ディスプレイを開発し、これを用いた効果的な拡張現実感インタフェースの手法を確立することである。具体的には、シースルー型の網膜投影型ヘッドマウントディスプレイに、３次元ディスプレイで用いられる超多眼方式を応用することにより、単眼での３次元表示を実現するとともに、必要な仮想映像(情報)だけを選択的に提示することも可能とし、効果的で適切な拡張現実感表示を実現することができるヘッドマウントディスプレイの開発を行う。
平成27年度は、超多眼状態を実現する網膜投影型ディスプレイを構成するためのホログラフィック光学素子（HOE）の作製手法の確立と、HOE上へ複数の視差画像を投影する手法の確立を行った。超多眼状態を実現するために、提示したい３次元画像を構成するための複数の視差画像を、瞳孔上で約1～2mm間隔の異なる収束点に集光させた後、網膜上に投影する必要がある。水平視差のある3枚の視差画像を用いる方式と、水平および垂直方向に視差のある9枚の視差画像を用いる方式を試作した。前者のHOEは、収束点間隔2mm、水平視野角40.2°であり、3枚の視差画像をストライブ状に分割して交互に並べることで、広い視野角を実現したことが特長であるが、HOE上へ投影する視差画像の位置合わせが困難であった。後者のHOEは、収束点間隔2mm、視野角4.77°であり、3×3個のホログラフィック・マイクロレンズがアレイ状に並んだ構成であり、水平および垂直方向に視差のある9枚の視差画像を、各ホログラフィック・マイクロレンズ上へ投影する。この方式の特長は、水平および垂直方向に立体感のある画像を表示できること、HOEと投影視差画像の位置合わせが容易であることである。しかし、視野角が狭いため、今後改良を検討する必要がある。
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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
超多眼状態を実現する網膜投影型ディスプレイを構成するためのホログラフィック光学素子（HOE）の作製手法の確立と、HOE上へ複数の視差画像を投影する手法の確立を行った。
視野角の広い、水平視差だけを用いた３次元表示方式を実現するHOEの作製手法を確立し、超多眼状態による３次元表示が可能であることを確認した。また、水平視差だけを用いる方式では、HOEと投影視差画像との位置合わせに高い精度が必要であったため、これを容易とする3×3個のホログラフィック・マイクロレンズがアレイ状に並んだ方式を提案・実現し、超多眼状態による３次元表示が可能であることを確認した。この方式により、HOEと投影視差画像の位置合わせが容易となり、加えて水平および垂直方向に立体感のある画像を表示が可能となった。また、両方式において、HOEと投影視差画像の位置合わせを行うための手法を確立した。以上により、平成27年度の当初の目標は、ほぼ達成できたと考えられるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
１ 平成27年度に確立したホログラフィック光学素子（HOE）上へ複数の視差画像を投影する手法に基づいて、ヘッドマウントディスプレイ（HMD）に組み込むための映像投影光学系の設計および製作を行う。また、投影光学系に合わせてHOEを改良する。また、作製する投影光学系とHOEを組み合わせてHMDを試作し、単眼３次元表示および注視点に対応した仮想映像提示について、基本動作を確認する。
２ 提案システムにおける３次元表示では、表示される３次元像の画質は、網膜へ投影される視差画像の画質に依存するところが大きい。記号や文字などの２次元情報を眼前の任意の距離に表示することは容易であるが、３次元と認識できる物体の映像を提示するためには、視差画像の画質をできるだけ劣化させずに網膜上へ投影する必要がある。これを実現するために、平成28年度に行った基礎実験の成果を踏まえて、映像投影光学系とHOEの改良を行う。また、単眼３次元表示および注視点に対応した仮想映像提示を活かした効果的な拡張現実感表示を行うために、提示する情報を視野内に表示する手法(表示位置や表示距離など)を検討する。
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