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電子ホログラフィを用いた3DストレスフリーなHMDの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H02852
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ヒューマンインタフェース・インタラクション
研究機関北海道大学

研究代表者

坂本 雄児  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (40225826)

研究分担者 似内 映之  和歌山大学, 産学連携イノベーションセンター, 准教授 (00304189)
筒井 弘  北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (30402803)
山ノ井 高洋  北海学園大学, 工学部, 教授 (90125360)
山口 一弘  公立諏訪東京理科大学, 工学部, 講師 (90649063)
奥山 文雄  鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 教授 (70134690)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード臨場感コミュニケーション / バーチャルリアリティ / 電子ホログラフィ / HMD / ホログラフィ
研究成果の概要

本研究によって、世界最小、最軽量の電子ホログラフィ技術を用いたHead-mounted display (ホロHMD)の開発に成功した。また、高速計算法およびデータ圧縮法の研究により、現在のハードウェア技術レベルにおいても、リアルタイム計算、および通信可能な手法を提案した。これらの研究により、ホロHMDがシステムとして実用になりうることを示した。一方、スペックルによる画質劣化が大きいことが問題として残ったが、アルゴリズムによる抑圧法を検討し、その可能性を示した。生理的反応の測定に関しては、今後とも検討が必要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、世界最小・最軽量の電子ホログラフィ技術を用いたホロHMDの開発に成功した。また、高速計算法およびデータ圧縮法の研究により、現在のデバイス・ハードウェア技術レベルにおいても、リアルタイム計算、および通信可能な手法を提案した。これらの研究により、ホロHMDがシステムとして実用足りうることを示した。一方、スペックルによる画質劣化が大きいことが問題として残ったが、アルゴリズムによる抑圧法を検討し、その可能性を示した。生理的反応の測定に関しては、今後とも検討が必要である。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 26件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Fast calculation method with saccade suppression for a computer-generated hologram based on Fresnel zone plate limitation2020

    • 著者名/発表者名
      Wei Lingjie、Okuyama Fumio、Sakamoto Yuji
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 号: 9 ページ: 13368-13368

    • DOI

      10.1364/oe.390547

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast calculation method with foveated rendering for computer-generated holograms using an angle-changeable ray-tracing method2019

    • 著者名/発表者名
      Wei Lingjie、Sakamoto Yuji
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 号: 5 ページ: A258-A258

    • DOI

      10.1364/ao.58.00a258

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holographic display method for volume data by volume rendering2019

    • 著者名/発表者名
      Lu Zixiang、Sakamoto Yuji
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 2 ページ: 543-543

    • DOI

      10.1364/oe.27.000543

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lossless compression applying linear predictive coding based on the directionality of interference patterns of a hologram2019

    • 著者名/発表者名
      Hyun Kim Duk、Tamagawa Kohei、Sakamoto Yuji
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 号: 18 ページ: 5018-5018

    • DOI

      10.1364/ao.58.005018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 計算機合成ホログラムを用いた小型ヘッドマウントディスプレイの構成法2019

    • 著者名/発表者名
      坂本雄児
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 C

      巻: J102-C, 6 ページ: 205-211

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of point pitch on speckle noise in computer-generated hologram using point-based method2019

    • 著者名/発表者名
      Masaya Mitobe, Yuji Sakamoto
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 10944, Practical Holography XXXIII: Displays, Materials, and Applications

      巻: 10944 ページ: 26-26

    • DOI

      10.1117/12.2509088

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulating the effects of statistical characteristics of random phases on speckle noise in computer-generated hologram2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Tamagawa, Masaya Mitobe, Yuji Sakamoto
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 10944, Practical Holography XXXIII: Displays, Materials, and Applications

      巻: 10944 ページ: 31-31

    • DOI

      10.1117/12.2509278

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Near-eye holographic display device by simple optical system using HOE2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Furuta, Hideyoshi Horimai, Toshihiro Kasezawa, Yuji Sakamoto
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 10944, Practical Holography XXXIII: Displays, Materials, and Applications

      巻: 10944 ページ: 1094413-1094413

    • DOI

      10.1117/12.2509309

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holographic head-mounted display with correct accommodation and vergence stimuli2018

    • 著者名/発表者名
      Takuo Yoneyama, Eishin Murakami, Yuki Oguro, Hibiki Kubo, Kazuhiro Yamaguchi, Yuji Sakamoto
    • 雑誌名

      Optical Engineering

      巻: 57(6) 号: 06 ページ: 061619-061619

    • DOI

      10.1117/1.oe.57.6.061619

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Holographic display methods for volume data: polygon-based and MIP-based methods2017

    • 著者名/発表者名
      Lu Zixiang、Sakamoto Yuji
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 1 ページ: A142-A142

    • DOI

      10.1364/ao.57.00a142

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on Compact Head-Mounted Display System Using Electro-Holography for Augmented Reality2017

    • 著者名/発表者名
      Eishin MURAKAMI, Yuki OGURO, Yuji SAKAMOTO
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E100.C 号: 11 ページ: 965-971

    • DOI

      10.1587/transele.E100.C.965

    • NAID

      130006191564

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic visual responses of accommodation and vergence to electro-holographic images2017

    • 著者名/発表者名
      Aya Nozaki, Masaya Mitobe, Fumio Okuyama, and Yuji Sakamoto
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 号: 4 ページ: 45424551-45424551

    • DOI

      10.1364/oe.25.004542

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 伝送エラーが電子ホログラフィの再生像へ与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      山口一弘, 渡邊良亮, 野崎亜弥, 坂本雄児
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌

      巻: 70 号: 5 ページ: J105-J113

    • DOI

      10.3169/itej.70.J105

    • NAID

      130005146424

    • ISSN
      1342-6907, 1881-6908
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Fast calculation by auto-optimized method in CGH video generation using GPU2020

    • 著者名/発表者名
      Hayato Sakai and Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      Proc. SPIE 11306, 113060S, SPIE OPTO
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on table-top optical system enlarging viewing-zone for displaying holographic aerial image2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kobayakawa and Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      Proc. SPIE 11306, 113060S, SPIE OPTO
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compact Binocular Holographic Head-Mounted Display Using Viewing Zone Expansion Method with Multiple Light Sources2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Furuta, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 26th International Display Workshops (IDW '19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Calculation Method for Computer-Generated Holograms Using Saccade Suppression by Lowering the Resolution Based on Fresnel Zone Plate Reduction2019

    • 著者名/発表者名
      Lingjie Wei1, Fumio Okuyama2, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 26th International Display Workshops (IDW '19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation for fatigue of holographic HMD2018

    • 著者名/発表者名
      Hibiki Kubo, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Calculation Algorithm for Computer-Generated Hologram Using Point-to-Point Difference Method with Lens Enlarge Optical System2018

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Nakamura, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Lossless Compression Using Directional Characteristics According to Scan Directions on Fresnel Fields of Hologram2018

    • 著者名/発表者名
      Duk Hyun Kim, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Subjective Depth Evaluation for Holographic Head-Mounted Display2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kubo, Y. Oguro, Y. Sakamoto
    • 学会等名
      The 25th International Display Workshops (IDW'18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Correction of Field Curvature in HeadMounted Display Using Electro-Holography2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Oguro, H. Kubo, Y. Sakamoto
    • 学会等名
      The 25th International Display Workshops (IDW'18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast calculation method with foveated rendering matching human eye acuity for CGH head-mounted displays using angle-changeable ray tracing method2018

    • 著者名/発表者名
      Lingjie Wei, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and related technologies (IWH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Lossless Compression of Hologram Data2018

    • 著者名/発表者名
      Duk Hyun Kim and Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 18th International Meeting on Information Display (IMID2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Holographic Display Method for Volume Data with Volume Rendering Method2018

    • 著者名/発表者名
      Zixiang Lu, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      11th International Symposium in Display Holography (ISDH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Effect of Quantization Error on Speckle Noise in Computer-generated Hologram using Point-based Method2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Mitobe, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      11th International Symposium in Display Holography (ISDH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Head-mounted Holographic Display with Correct Depth-focusing for AR2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      Frontiers in Optics 2017 OSA Technical Digest
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Holo-HMD and remaining issue2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and related technologies
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of Transient Visual Evoked Potential on Electro-holographic Image2017

    • 著者名/発表者名
      Takemitsu Mizuki, Masataka Fujiwara, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and related technologies
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic Lens Distortion Correction Method for Compact Holographic HMD2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Oguro, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and related technologies
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Color Compact Head-Mounted Holographic Display Using Laser Diodes2017

    • 著者名/発表者名
      Hibiki Kubo, Yuki Oguro, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 24th International Display Workshops
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Fast Animation Generation System for Computer-Generated Hologram Using Ray-Tracing Method2017

    • 著者名/発表者名
      Lingjie Wei, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Advanced Image Technology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Subjective Evaluation of Speckle Noise in Electro-Holography2017

    • 著者名/発表者名
      Masaya Mitobe, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Advanced Image Technology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quality Analysis of Light-Wave Distributions Considering Transmission Errors for Wireless Transmission System of Computer-Generated Hologram2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Yamaguchi, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The 24th International Display Workshops
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Holographic Monocle Device2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The Sixth Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of a Measurement System for Dynamic Visual Responses to Images of Electro-holography and Binocular Stereo Vision2016

    • 著者名/発表者名
      Aya Nozaki, Fumio Okuyama, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The Sixth Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast Calculation Method Considering Hidden Surface Removal for Computer-Generated Holograms using Geometric Sequence2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Sugawara, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The Sixth Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Holographic Display method of Maximum Intensity Projection of Medical Image by Electro-holography2016

    • 著者名/発表者名
      Zixiang Lu, Yuji Sakamoto
    • 学会等名
      The Sixth Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Study on Compact Holographic Head-Mounted Display for Augmented Reality2016

    • 著者名/発表者名
      E. Murakami, Y. Oguro, Y. Sakamoto
    • 学会等名
      The 23rd International Display Workshops in conjunction with Asia Display 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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