2017 Fiscal Year Annual Research Report
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16J08419
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
熊谷 幸汰 宇都宮大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | ボリュームディスプレイ / フェムト秒レーザー / 計算機ホログラム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
私はこれまでに計算機ホログラムとフェムト秒レーザー誘起画素の組み合わせにより，蛍光板を積層させた多層蛍光スクリーン中の蛍光発光を用いた固体型，空中プラズマを用いた気体型，グリセリン中の浮上速度の遅いバブルを用いた液体型のボリュームディスプレイを提案した．
平成29年度，私は液体型ボリュームディスプレイにおける映像の動画化を目的とした，映像描き変え手法の検討として超音波振動を用いたアプローチを実施した．超音波振動により液体中に急速に流れをつくりだすことで，これまで描画エリアに滞在してしまう課題を抱えたバブル映像の消去法を提案した．本研究成果で私は，国際会議Digital Holography &3-D Imagingで発表した．
次に個体型スクリーンを用いた立体映像のさらなる多色化を目指し，構造化ボクセルを有する多層スクリーンとホログラフィックレーザー描画を用いたボクセル発光色のスイッチング法の研究を実施した．これまでに提案した固体型の多層蛍光スクリーンは，層ごとに蛍光材料を変えることで，異なる発光色の画素生成を可能にしていた．一方で本手法は，手前の層が奥側の層からの発光を吸収することが原因で，3色以上のカラー化が困難であった．そこで，私はRGBの画素構造をもつスクリーンを考案，作製し立体映像描画実験を行った．また，計算機ホログラムを用いて集光点を画素構造それぞれにアクセスできるようにデザインし，画素発光色の光アクセスによる切り替え手法を提案した．本研究により得られた成果は現在，学術論文誌OSA Optics Lettersに投稿中であり，8月に韓国で行われる国際会議IMID2018で発表予定である．
また，蛍光材料を含有させた低屈折率材料であるクライオゲルをスクリーンとして用いたボリュームディスプレイを，東北大学および奈良先端科学技術大学院大学とともに実施した．
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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
平成28年度に取り組んだバブルボリュームディスプレイによって，ホログラフィックレーザー描画法を基軸とした固体，液体，気体のスクリーン材料の特性を活かした3つのシステムの提案が遂行された．この状況から昨年度，私は液体型および固体型におけるボリュームディスプレイが抱えていたそれぞれの課題解決に取り組んだ．
液体型における課題のひとつは，動画化に向けた映像描き変え手法の検討であった．私は超音波振動により液体スクリーン内部への急速な流れを生成することで，バブル映像を消去する方法を着想し実験を行った．超音波の入射により，入射方向にバブル映像を流すことに成功し，本成果により国際会議発表を行った．一方で，再描画可能なレベルまで映像を消去，動画化可能なレベルまでの高速化に課題を残している．
固体型における課題はカラー化であった．私は以前提案した多層蛍光スクリーンを改良する形で，層ごとにRGB画素構造を有する多層スクリーンを着想，実際に作製した．また，これまで画素輝度値のコントロール，画素数向上に使われていたホログラフィックレーザー描画法をカラースイッチングに用いる手法を提案した．これらの取り組みは，ひとつの立体映像にRGB発光色を有する描画を実現し，フルカラーかつリアルタイム描画可能なボリュームディスプレイへの可能性を示した．本成果は学術論文誌への投稿に到達し，本年度の国際会議において発表される予定である．
以上より，いくつかの課題を残しているものの，予定していた液体型におけるバブル映像消去手法と固体型におけるカラー化への取り組みから得られた成果で，国際会議発表並びに論文投稿へ到達したことを考慮すると，おおむね順調に進捗していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度，私はまず液体型ボリュームディスプレイにおいて，超音波振動による映像描き変え手法の改善および動画化を遂行する．バブル映像を用いた動画の実現には，昨年度取り組めていなかった，高強度超音波の入射，スクリーンと振動子のインピーダンス整合が必要と考えられる．また，バブルの散乱特性を活かした映像のカラー化や浮上速度の遅いレーザー生成バブルだからこそできる映像表現に取り組む．これらの活動は企業および学外研究者とともに協力して進めていく予定である．本研究により得られた成果により私は，国際会議発表および学術論文投稿を行う予定である．
また，計算機とディスプレイシステム間をつなぐインターフェースソフトウェア開発において，立体映像描画時の最適な走査経路計算，および求めた走査経路に最適な計算機ホログラムを与える手法に取り組む予定である．これにより，計算機ホログラムにより多点同時生成した画素を無駄なく映像に寄与させることができ，描画される立体映像の画素数向上が期待される．
最終的に，ホログラフィックレーザー描画を用いたシステムを基盤として，これまでスクリーン材料ごと（固体，液体，気体）に提案してきたボリュームディスプレイシステムを体系化し，映像サイズや描画可能画素数のような議論を踏まえて，博士論文を執筆する予定である．
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