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特殊球面ミラーを用いた全方向から観測可能なホログラフィック3D表示による拡張現実

研究課題

研究課題/領域番号 18K18098
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
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) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードホログラフィック3Dディスプレイ / ホログラフィック光学素子 / 回折計算法 / 拡張現実 / 計算機ホログラム / HOE / 円筒形 / 視域拡大 / 回折計算 / フルパララックス / 高速回折計算 / 3Dディスプレイ / 3次元ディスプレイ / ホログラフィックミラー / 球面ミラー
研究成果の概要

本研究では、視域拡大を意図した凸型放物面鏡を用いたホログラフィック3Dディスプレイにおいて、波長選択性を有するホログラフィック光学素子(HOE)による放物面鏡の置き換えに取り組んだ。具体的には、フォトポリマーを用いて、平面波を発散球面波に変換する円筒形のHOEを作製した。また、円筒形HOEでの反射を適切に考慮した回折計算法を独自開発し、所望の立体像を表示させるためのホログラムを計算することができた。実際に、円筒形HOEを用いてホログラフィック3Dディスプレイを構築し、実在物体と仮想物体の重畳表示(AR表示)を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、将来的な3Dディスプレイとして期待されているホログラフィック3Dディスプレイの実用化促進を目指し、視域拡大と拡張現実を実現可能な手法に取り組んだ。具体的には、曲面形状を有するホログラフィック光学素子(HOE)を用いた本手法は、申請者独自の手法であり、HOEの潜在能力の高さとホログラフィの将来展望を示すことができた。また、実際に構築したシステムでの再生像については、サイズや画質、ノイズ等において改善は必要であるが、広視域と拡張現実が実現可能な本手法の有用性を示すには、十分な結果が得られた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Holographic AR display based on the cylindrical holographic optical element for wide viewing zone2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sando, K. Satoh, D. Barada, and T. Yatagai
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 11310, Optical Architectures for Displays and Sensing in Augmented, Virtual, and Mixed Reality (AR, VR, MR)

      巻: 11310 ページ: 49-49

    • DOI

      10.1117/12.2543588

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast calculation method for parabolic-mirror-reflection holographic 3D display using wavefront segmentation2020

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sando, Kazuo Satoh, Daisuke Barada, Toyohiko Yatagai
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 59 号: 27 ページ: 8211-8216

    • DOI

      10.1364/ao.401770

    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Holographic AR display based on the cylindrical holographic optical element for wide viewing zone2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sando, K. Satoh, D. Barada, and T. Yatagai
    • 学会等名
      SPIE 11310, Optical Architectures for Displays and Sensing in Augmented, Virtual, and Mixed Reality (AR, VR, MR)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非平面HOEにおける縞構造に基づいた波面反射計算法2020

    • 著者名/発表者名
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 全周囲観測のための非平面ホログラムの形状の検討2019

    • 著者名/発表者名
      山東 悠介、佐藤 和郎、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非平面HOEを用いたホログラフィック3Dディスプレイにおけるホログラム計算法2019

    • 著者名/発表者名
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      2019年日本光学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放物面CGH設計のための三次元放物面座標系におけるヘルムホルツ方程式の解の導出2019

    • 著者名/発表者名
      茨田 大輔、山東 悠介、新井 佑亮、福田 隆史、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      2019年日本光学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 球面CGH設計のための平面から球面および球面から平面への光伝搬式の導出2019

    • 著者名/発表者名
      新井 佑亮、茨田 大輔、山東 悠介、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      2019年日本光学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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3D ディスプレイにおける再生可能像空間2019

    • 著者名/発表者名
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      第66回 応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Reconstructable Object Space in Holographic 3D Display with a Convex Parabolic Mirror2019

    • 著者名/発表者名
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      Information Photonics 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parabolic-mirror-reflection holographic 3D display for super wide viewing zone and its fast calculation algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      山東 悠介、茨田 大輔、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      Digital Holography and 3-D Imaging
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 放物面鏡を用いた広視域計算機ホログラムの区画分割による高速計算法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
      第79回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転放物面座標系における光波伝播式の導出(II)2018

    • 著者名/発表者名
      茨田 大輔、山東 悠介、新井 佑亮、福田 隆史、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      第79回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Complex Amplitude Calculation on Three-Dimensional Parabolic Surface for Parabolic Hologram2018

    • 著者名/発表者名
      新井 佑亮、山東 悠介、茨田 大輔、福田 隆史、谷田貝 豊彦
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and related technologies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-07-06  

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