2020 Fiscal Year Annual Research Report
輻輳と調節が矛盾しない２眼ステレオ超多眼方式網膜投影型３次元ディスプレイの開発
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18H03277
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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) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 網膜投影ディスプレイ / 超多眼表示 / ヘッドマウントディスプレイ / ３次元ディスプレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、両眼の輻輳と水晶体の調節に矛盾を生じない自然な拡張現実感３次元表示が可能な２眼ステレオ超多眼方式網膜投影型ヘッドマウントディスプレイ（HMD）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。
本研究では、超多眼方式のシースルー網膜投影型HMDを用いて２眼ステレオ方式超多眼HMDの開発を目的とするが、2018年度は3D表示に用いる複数の視差画像をHOE上へ、つまり網膜上へ時分割多重投影表示を行うことによって視差画像の画質を劣化させずに、高画質の3D映像を表示できる超多眼状態を実現する単眼の表示システムを試作し、基本原理を確認した。2019年度は、より自然に水晶体の調節作用を誘導することを目指し、網膜上へ時分割多重投影表示を行う視差画像の数を増やすために、時分割投影用の映像表示デバイスとシャッターの改良行うとともに、網膜上へ多重投影される視差画像の数を増やすだけでなく、各視差画像の光強度を波動光学の原理に基づいて調節することで、より自然なぼけを表現する手法を提案した。さらに、網膜投影方式における２眼ステレオ表示を実現させる手法についても基本原理を確認した。
2020年度は、網膜像におけるより自然なぼけを表現するために、網膜上へ時分割多重投影表示を行う視差画像の数や投影位置を柔軟に変化させることができるように、DMD表示デバイスを時分割投影用のシャッターとして用いて、シャッターの開口位置、開口部の数，形状，大きさを自由に設定する手法を提案し、投影光学系を改良した。また、本研究で提案している、複数の視差画像を網膜上へ多重投影することにより水晶体の調節を誘導する網膜像のぼけの表現方法を応用し、表示距離に応じてぼけの状態が異なる映像を混在させる手法を確立し、異なった距離に複数の仮想物体を同時に表示することによりその有効性を確認した。
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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
2018年度～2019年度においては、3D表示に用いる複数の視差画像を網膜上へ時分割多重投影表示を行うことによって視差画像の画質を劣化させずに、高画質の3D映像を表示できる超多眼状態を実現する単眼の表示システムの基本原理を確認した。また、より自然に水晶体の調節作用を誘導することを目指し、時分割投影用の映像表示デバイスとシャッターの改良行うとともに、網膜上へ多重投影される視差画像の数を増やすだけでなく、各視差画像の光強度を波動光学の原理に基づいて調節することで、より自然なぼけを表現する手法を提案した。さらに、網膜投影方式における２眼ステレオ表示を実現させる手法についても基本原理を確認した。
2020年度は、網膜上へ時分割多重投影表示を行う視差画像の数や投影位置を柔軟に変更することを可能とするために、シャッターの開口位置、開口部の数，形状，大きさを可変とすることができるDMD表示デバイスを利用した時分割投影用シャッターを提案し、投影光学系を改良した。また、本研究で提案している、複数の視差画像を網膜上へ多重投影することにより水晶体の調節を誘導する網膜像のぼけの表現方法を応用し、表示距離に応じてぼけの状態が異なる映像を混在させる手法を確立し、5枚の視差画像を多重投影させることにより200mmと2000mmの位置に仮想物体を同時に表示し、その有効性を確認した。
以上により、2020年度までの当初の目標は、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．複数の視差画像を網膜上へ多重投影することにより水晶体の調節を誘導する網膜像のぼけを表現する方式において、網膜投影像の光強度分布を、波動光学を用いて解析する手法を開発し、試作システムにおいて表示する仮想物体の表示距離に応じて、投影する視差画像数や画像の投影位置を評価・改善する手法を確立する。
２．2020年度に引き続き、超多眼方式で表現した自然なぼけに誘導された水晶体の調節と両眼の輻輳を満足する3D仮想映像表示を行うための投影画像の作成方法の検討を行い、単眼の超多眼HMDを２つ組み合わせたステレオ方式のHMDによってその有効性を確認し、注視点(眼の焦点位置)に対応した仮想映像だけを鮮明に観察できる効果的なAR表示を実現する映像の提示手法を確立する。
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Research Products
(2 results)
