フィードバック制御による映像提示を行う斜視視覚支援ウェアラブルシステムの開発

• 研究課題/領域番号: 22K12923
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分90150:医療福祉工学関連
• 研究機関: 東北工業大学
• 研究代表者: 水野 文雄 東北工業大学, 工学部, 教授 (20432289)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 斜視 / ウェアラブルテクノロジ / ヒューマンインタフェース / ディスプレイ / バーチャルリアリティ / 両眼視野闘争 / 間欠性外斜視 / 視覚支援システム / HMD / 視線検出

研究開始時の研究の概要

本研究ではこれまで我々が開発を行ってきたバーチャルカメレオンのシステム構成の見直しと画面位置や姿勢変更可能なHMD補助デバイス等の追加を行う事により，斜視の症状をリアルタイムにフィードバックし，画面の位置・姿勢を制御して健常な視野の付与と視能訓練が可能なウェアラブルシステムの開発を目指す．そのため本研究課題では，実施項目を画面位置・姿勢制御機能を有する映像提示デバイスの開発，カメラの姿勢制御による映像取得デバイスの開発，斜視の症状に応じたフィードバック制御手法の確立および専用コントローラの開発などに切り分け取り組み，その成果を統合することで目的とするウェアラブルシステムの開発を行う．

研究実績の概要

これまで我々は，ユーザが指定する任意の2つの方向の視野を両眼に独立して呈示するシステムであるバーチャルカメレオンの開発を行ってきた．バーチャルカメレオンがユーザに与える状態は，擬似的な斜視と考えることができる．我々は，擬似的な斜視を作ることができるのであれば，構成の見直しやデバイスの追加を行うことで，斜視の患者に通常の視野を与えることができるのでは考えた．そこで、斜視の症状をリアルタイムにフィードバックして画面の位置や姿勢を制御し健常な視野の付与と視能訓練が可能なウェアラブルシステムの開発を行うことを目的として研究を遂行している．二年目は初年度に検討した，アクチュエータを用いた画面の位置・姿勢制御を可能とするHMDの機構の試作を行った．斜視患者は視線異なる方向を見るため画面正面とならないだけでなく、視線軸まわりのねじれも含まれるため市販のHMDはず，また，斜視患者は斜視側の視力が衰えていることも想定されるため，単眼HMDモジュールのHMDモジュールの画面位置・姿勢制御について上下・左右方向への並進移動と各軸周りの回転を実現できるような機構とした．可動域については、視野周辺で画面の位置・姿勢を変更すれば良いのと、頭部に装着するということを考慮に入れ、いわゆるマスの集中を図るためパラレルメカニズムを採用して機構の試作を行った．試作したデバイスは一定の性能を示したものの設計の改善が必要であると考えられた．そのため、ディスプレイの位置・姿勢の制御機構は本研究では重要な位置づけとなるため仕様の見直しと機構の検討を再度行った．

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

昨年度に引き続き網膜走査型投影型のHMDモジュールの位置・姿勢を制御する機構の試作を行ったが多くの改善点が生じ、仕様および設計を見直すこととなった．初年度の遅れに蓄積する形で開発に遅れが生じた．

今後の研究の推進方策

前年度に引き続きディスプレイモジュールの位置姿勢制御装置の開発を行うにあたりその位置・姿勢の制御の自由度の実現と小型のサイズという点の両立を行うことが難航しているため，計画の遂行が充分に実施できているとは言えない状況である．従って、今後の研究遂行においては，サイズや重量について行える仕様の緩和をしながら開発を進めたいと考えている．