2019 Fiscal Year Annual Research Report
Holographic 3D and AR display observable from all directions using a special spherical mirror
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18K18098
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山東 悠介 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (30463293)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | HOE / 円筒形 / 視域拡大 / 拡張現実 / 回折計算 / 計算機ホログラム / ホログラフィック3Dディスプレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ホログラフィック3Dディスプレイの性能（専用眼鏡不要、3D酔い無し、運動視差、深い像再生等）を活かすため、これまでの欠点である狭い視域の拡大に取り組むと共に、波長選択性を有する曲面のホログラフィック光学素子（HOE）を曲面ミラーとして用いることで、仮想物体と実在物体の重畳表示（拡張現実）を目指すものである。本年度は、昨年度に引き続き、フォトポリマーを用いたHOEの作製、および、HOEでの反射を考慮した回折計算法の開発、実験的検証を行った。具体的な内容を以下に記載する。
スチレンを主成分として、自身で合成したフォトポリマーでは、屈折率の変化幅が小さくHOEとして十分な性能が得られなかった。そこで、代替手段として市販されているフォトポリマーシートを購入した。実際に性能を評価したところ、HOEとして十分に機能した。しかし、市販のフォトポリマーはシート状でしか入手できないため、球面ではなく、円筒形のHOEとして研究を進めることとした。
次に、円筒形HOEでの反射を適切に考慮した回折計算の開発に取り組んだ。厚さ方向にも周期構造を有するHOEでは、未だ回折理論が確立されていないため、これまでの高速計算法を基礎としつつ、干渉縞の周期構造や反射の法則等を新たに組み込んだ理論を構築した。これにより、計算時間はかかるものの、所望の立体像を再生するためのホログラムを計算することが可能になった。
これらを踏まえて、実際に直径26mmの円筒形HOEを作製し、ホログラフィックARディスプレイシステムを構築した。HOEの反射波長は532nmであり、緑色の再生像と、実在物体との重畳表示を行うことができた。また、視域についても、水平方向で50°以上を実現した。
最後に、Proceedingの投稿や学会発表を行い、これらの研究成果について広く公開した。
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