凸型放物面鏡を用いた全方位から観測可能なホログラフィック3Dディスプレイの研究

• 研究課題/領域番号: 15K21699
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ヒューマンインタフェース・インタラクション; 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 地方独立行政法人大阪産業技術研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 計算機ホログラム / ホログラフィック3Dディスプレイ / 凸型放物面鏡 / 立体表示 / フルパララックス / 広範囲な視域 / ステレオグラム / 高速回折計算 / 凸型放物面 / 曲面への回折計算 / 金属切削

研究成果の概要

自然な立体像の表示が可能なホログラムは、一般的に平面形状であるため、視域が原理的に制約されるという問題がある。本研究では、凸型放物面鏡の幾何学的特徴を活用し、平面のホログラムでありながら、半球形ホログラムと同等以上の視域を実現する手法を提案した。まず、機械的切削加工により凸型放物面鏡を作製した。次に、凸型放物面での反射を考慮した効率的な波面計算法を開発した。最後に、光学実験により提案手法とその効果を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Super-wide viewing-zone holographic 3D display using a convex parabolic mirror (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sando, Kazuo Satoh, Takahiro Kitagawa, Makoto Kawamura, Daisuke Barada, and Toyohiko Yatagai
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29798-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spherical-harmonic-transform-based fast calculation algorithm for spherical computer-generated hologram considering occlusion culling (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuske Sando, Daisuke Barada, Boaz Jessie Jackin, and Toyohiko Yatagai
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 57 号: 23 ページ: 6781-6787
  • DOI: 10.1364/ao.57.006781
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast calculation of computer-generated spherical hologram by spherical harmonic transform (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sando, Daisuke Barada, Boaz Jessie Jackin, Toyohiko Yatagai
  • 雑誌名: Proc. SPIE 10233, Holography: Advances and Modern Trends V 巻: 10233 ページ: 102331H-102331H
  • DOI: 10.1117/12.2264926
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bessel function expansion to reduce the calculation time and memory usage for cylindrical computer-generated holograms (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sando, Daisuke Barada, Boaz Jessie Jackin, Toyohiko Yatagai
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 56 号: 20 ページ: 5775-5780
  • DOI: 10.1364/ao.56.005775
  • 査読あり
• [学会発表] 凸型放物面鏡を用いた広視域ホログラフィックステレオグラム (2018)
  • 著者名/発表者名: 山東悠介、茨田大輔、谷田貝豊彦
  • 学会等名: 2018年 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 回転放物面座標系における光波伝播式の導出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 茨田大輔、山東悠介、福田隆史、谷田貝豊彦
  • 学会等名: 2018年 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 光の波面制御と波面計測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山東悠介
  • 学会等名: H29年度 公設試等シーズ発表会
• [学会発表] Fast calculation of computer-generated spherical hologram by spherical harmonic transform (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sando, Daisuke Barada, Boaz Jessie Jackin, Toyohiko Yatagai
  • 学会等名: Proc. SPIE 10233, Holography: Advances and Modern Trends V
  • 国際学会
• [学会発表] 凸型放物面鏡を用いた全周観測可能なフルパララックス計算機ホログラム (2017)
  • 著者名/発表者名: 山東悠介、佐藤和郎、北川貴弘、川村誠、茨田大輔、谷田貝豊彦
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2017
• [学会発表] 凸型放物面鏡を用いたホログラフィック3-Dディスプレイにおける方位角180°・天頂角90° の視域実現 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山東悠介、佐藤和郎、北川貴弘、川村誠、茨田大輔、谷田貝豊彦
  • 学会等名: 2017年 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 曲率パラメータを用いた仮想曲空間における光伝播解析方法の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 茨田大輔、山東悠介、福田隆史
  • 学会等名: 2017年 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Calculation method for computer-generated hologram considering parabolic mirror reflection for viewing zone enlargement (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sando, Daisuke Barada, Toyohiko Yatagai
  • 学会等名: International Workshop on Holography and Related Technologies 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Enlargement of viewing zone of holographic 3D display using a parabolic mirror (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sando, Kazuo Satoh, Takahiro Kitagawa, Makoto Kawamura, Daisuke Barada, Toyohiko Yatagai
  • 学会等名: The 7th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 切削加工での反射型光学素子の試作と評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山東悠介、佐藤和郎 、北川貴弘 、川村誠
  • 学会等名: 大阪産業技術研究所 ORIST 技術シーズ・成果発表会
• [学会発表] 球面調和関数変換を用いた球形計算機ホログラムの高速計算法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山東 悠介、茨田 大輔、ボワス ジャッキン、谷田貝 豊彦
  • 学会等名: 第77回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [産業財産権] 立体像表示装置 (2017)
  • 発明者名: 山東 悠介、佐藤 和郎、北川 貴弘、川村 誠
  • 権利者名: 山東 悠介、佐藤 和郎、北川 貴弘、川村 誠
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-054411
  • 出願年月日: 2017-03-21