2016 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
| Project/Area Number |
15K00281
|
|---|
| Research Institution | Osaka City University |
|---|
Principal Investigator |
高橋 秀也 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30197165)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| 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 |
|---|
| 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。
平成28年度の具体的な取り組みは、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ことであった。
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網膜上に投影する必要があるが、平成27年度には、水平視差のある3枚の視差画像を投影する方式と、水平および垂直方向に視差のある9枚の視差画像を投影する方式の2種類の方式を提案し、それぞれの方式に対応したHOEの試作を完了していた。平成28年度にHMDの形に組み上げるにあたっては、投影光学系に用いる小型の液晶ディスプレイ（LCD）とデジタルマイクロミラーデバイス（DMD）の画素数が少ないため、超多眼状態を実現するための投影視差画像の数が多いほど個々の視差画像の画素数が少なくなり、HMDの表示像が劣化するため、水平視差のある3枚の視差画像を投影する方式を採用することとした。収束点間隔2mmで3枚の視差画像をストライブ状に分割するHOEを作製し、これに合わせた投影光学系の設計を行った。さらに、設計した投影光学系を用いたHMDによる３次元表示の能力を見積もるために、波動光学を用いて網膜像（網膜上に投影された映像）を解析し、瞳孔からの距離が113mm～2000mmの範囲で表示可能であることを確認した。一般的に、人間は250mm～2000mmの範囲で水晶体の調節が可能であるといわれており、十分な性能が得られることが分かった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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った。HMDとして組み上げる場合に、実際に用いることができる小型表示デバイスの性能を考慮して、平成27年度に提案した2種類のHOEのどちらを用いるかを検討し、小型表示デバイスに合わせたHOEを試作し、投影光学系を設計した。また、波動光学を用いた網膜像の解析結果から、設計した投影光学系を用いたHMDによる３次元表示の能力が、瞳孔からの距離が113mm～2000mmの範囲で表示可能であることを確認し、十分な性能が得られることが分かった。HMDによる３次元表示の能力を確認できたこと、およびこれに用いた網膜像の解析手法の確立は、平成29年度に予定している種々の表示像の作成方法について、大いに有益である。
投影光学系のHMDへの最終的な組み込みを行っていないが、投影光学系の設計・試作・性能解析およびHOEの製作は完了しており、平成28年度の当初の目標は、ほぼ達成できたと考えられるため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１ 試作したHMDにおいて、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および網膜像解析手法の成果を踏まえて、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。
|
Research Products
(4 results)
