2021 Fiscal Year Research-status Report
3D imaging technology caving into the real object instead of sticking on its surface
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20K21817
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
陶山 史朗 宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 特任教授 (70457331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水科 晴樹 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (20389224)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 3D表示 / ヒューマンインタフェース / 遠距離表示 / 実物 / 運動視差 / ナビゲーション / 貼りつき |
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| Outline of Annual Research Achievements |
不透明な実物の奥にめり込んで，浮遊3D像を提示することができれば，多くの応用が開けることは言うまでもない．本研究では，立体視の要因をほぼ満足できるアーク3D表示やDFD表示を用いて，実物の奥に浮遊3D像を感じさせることができる可能性を探っていくことを目的とする．
１．アーク3D表示は，連続的な運動視差を有しており，これを中心にアーク3D像を実物の奥に感じさせることができる条件の確立を目指す．数10 cm程度の近距離において，頭部とアーク3D基板が静止している場合，アーク3D像でも実物表面に貼りついて知覚されるため，令和3年度では，頭部やアーク3D基板を動かした場合における奥行き知覚を評価し，実物の奥に感じさせることができる可能性を見出した．
２．DFD表示では，知覚される3D像前後に実際の表示面があるため，実物の奥にDFD像を感じさせ易いことが予想され，その条件の確立を目指す．DFD像を実物の奥に感じさせるためには，前後の表示面を実物の奥に感じさせることが必要である．さらに，その前に表示面の像の遠距離への提示方法が必要である．通常のレンズなどの光学系では，表示面の像は数m程度以上の遠距離には感じられ難いが，令和3年度では，刺激を，レンズ越しに直接見るのではなく，現実的な手法として，ハーフミラーなどを用いて，表示したい刺激の方が良く見える条件とすることで，より遠距離に感じさせられることを明らかにした．
３．種々の応用を考えると，アーク3D像とDFD像を，近距離から遠距離まで提示可能とすることが必要であり，この表現できる奥行き範囲の拡大を目指す．令和2年度に，アーク3D表示の円弧状線刻の半径と照明角度の最適化により，奥行き範囲を大幅に拡大できることを明らかにした．令和3年度では，DFD表示方式において，単眼運動視差により，表現できる奥行きを数m以上に拡大できることを明らかにした．
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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
研究実績の概要に示したように，１，２，３の各研究項目において，進捗状況に多少の差はあるものの，研究全体としては申請書に記載したものと同等程度の進捗状況となっている．
なお，研究項目２において，令和2年度に当初は予想していなかった問題「実物である表示面の光学虚像であっても，そのままでは遠距離に感じさせることが困難である事象」が起こっていたが，令和2～3年度において，試行錯誤の末に，現実的な手法でこれを解決できており，これにより適切な進捗状況とできたと考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，順調に研究が進んでいる状況であり，おおむね申請書に記載した計画通りに進めていく予定である．
１．アーク3D表示は，連続的な運動視差を有しており，これを中心にアーク3D像を実物の奥に感じさせることができる条件の確立を目指す．令和3年度は，運動視差などを活用して，アーク3D像を実物の奥に感じさせる可能性を明らかにしたが，今後は，この状況を数m以上の遠距離においても成立させることができる方法について探索する．
２．DFD表示では，知覚される3D像前後に実際の表示面があるため，実物の奥にDFD像を感じさせ易いことが予想され，その条件の確立を目指す．DFD像を実物の奥に感じさせるためには，前後の表示面を実物の奥に感じさせることが必要である．令和3年度は，実用的な手法として，ハーフミラーなどを用いて，表示したい刺激がよく見える条件とすることで，表示を遠距離に感じさせられる可能性を明らかにしたが，今後は，これをさらに遠距離の状況でも成立させる方法，および途中にある実物の奥に刺激を感じさせることができる方法を探索するとともに，この状況でDFD表示を成立させる条件についても把握する．
３．種々の応用への適用を考えると，アーク3D像とDFD像を，近距離から遠距離まで提示可能とすることが必要であり，この表現できる奥行き範囲の拡大を目指す．令和3年度までは，アーク3D像とDFD表示において奥行き範囲を拡大できる方法を明らかにしたが，DFD表示においては単眼運動視差のみであったため，両眼で奥行きを拡大できる方法を探索するとともに，遠距離であっても途中にある実物の奥へ感じさせることができる方法を探索していく．
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| Causes of Carryover |
アーク3D表示系の評価に必要と予想していた備品，消耗品が，令和2～3年度における評価においては既存品で可能となったため，当該未使用額が生じている．
令和4年度には，アーク3D表示に関しては，詳細かつ遠距離などでの大規模な評価の必要性があり，DFD表示に関しても深い評価を行う必要性が生じてくるため，当該未使用額は令和4度分とともに，レーザーやLEDを含む照明装置，光学ステージなどの備品，消耗品の購入などに使用していく予定である．
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