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超多眼技術を利用した遠近両用スマートグラスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0396
補助金の研究課題番号 22J10941 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
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
研究機関筑波大学

研究代表者

GARI MAGAI  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード超多眼表示 / 立体ディスプレイ / 3D / VR
研究開始時の研究の概要

本研究では、近景と遠景の両方に拡張現実を提示できる時分割指向性バックライト式超多眼表示を応用したスマートグラスのプロトタイプシステムの開発を目的とする。高リフレッシュレートで働く小型液晶パネルとレンズからプロトタイプシステムを構築し、カメラ、オートレフケラトメーターなどを使用し、自然なデフォーカスのボケの再現効果と目の焦点位置を誘導する性能を明らかにする。実験を繰り返し、ボケの再現効果と焦点誘導性能の優れたバックライトパターンと光学システムを調べる。構築したシステムをベースにし、ウェアラブルな形のプロトタイプシステムを開発する。

研究実績の概要

(1). 前年度に構築した超多眼技術を用いる遠近両用スマートグラスプロトタイプシステムとして超多眼立体ディスプレイの光学システムを改良し、回折の影響を緩和した。協力者実験の結果、先行研究よりも明らかなD値の変化が観察され、観察者の目の焦点を異なる奥行に誘導できることが確認された。また、スマートグラスの形状に合わせるため、ヘッドマウントディスプレイの形に近いサイズのシステムを構築した。以上の研究内容を雑誌論文としてまとめ、発表した。
(2). セントラルフロリダ大学のLCD研究室にて、液晶をベースにした光学素子や光部品の原理と制作方法についての理解を深め、Pancharatnam-Berry位相レンズ(PBL)を使用した立体ディスプレイを開発した。このディスプレイでは、二種類の円偏光にそれぞれ凸レンズと凹レンズとして反応するPBLを使用し、一つの液晶パネルで同時に二つの像面を生成することが可能となった。この研究は遠近両用超多眼立体ディスプレイを実現するもう一つのアプローチを開拓した。さらに、ファラデー回転子を利用したVRシステムを開発し、従来のパンケーキ光学システムの効率を理論上100%まで向上させることができた。以上の二つの研究を雑誌論文としてまとめ、発表した。
(3). 前年度に行った二人固有視点から観察可能な裸眼立体ディスプレイの研究成果を雑誌論文としてまとめ、発表した。また、15.6インチの液晶パネルを使用した裸眼立体ディスプレイを開発し、ディスプレイ装置のサイズを縮小し、持ち運び可能な形にした。さらに、液晶の遅い応答速度によるクロストークの発生問題に対処するため、黒フレームを挿入する4分割の手法を提案し、クロストークを大幅に低減した。
(4). 得られた成果をSID(23年)国際学会で発表し、立体ディスプレイのプロトタイプシステムを展示した。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] University of Central Florida(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Breaking the optical efficiency limit of virtual reality with a nonreciprocal polarization rotator2024

    • 著者名/発表者名
      Yuqiang Ding 、Zhenyi Luo、Garimagai Borjigin、Shin-Tson Wu
    • 雑誌名

      Opto-Electronic Advances

      巻: 7 号: 3 ページ: 230178-230178

    • DOI

      10.29026/oea.2024.230178

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] [Paper] Near-Eye Light-Field Display with Time-Division and Color Multiplexing to Induce Focal Accommodation2024

    • 著者名/発表者名
      Borjigin Garimagai、Kakeya Hideki
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 12 号: 1 ページ: 61-67

    • DOI

      10.3169/mta.12.61

    • ISSN
      2186-7364
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coarse Integral Volumetric Imaging Display with Time and Polarization Multiplexing2023

    • 著者名/発表者名
      Borjigin Garimagai、Ding Yuqiang、Semmen John、Safa Hosna Tajvidi、Kakeya Hideki、Wu Shin-Tson
    • 雑誌名

      Photonics

      巻: 11 号: 1 ページ: 7-7

    • DOI

      10.3390/photonics11010007

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Viewing zone expansion of a dual-viewer autostereoscopic display with inclined interleaved linear Fresnel lens arrays and a time-division quadruplexing directional backlight2023

    • 著者名/発表者名
      Borjigin Garimagai、Kakeya Hideki
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 号: 11 ページ: 17321-17321

    • DOI

      10.1364/oe.489879

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 指向性バックライト式裸眼立体ディスプレイの可搬化とクロストーク軽減2023

    • 著者名/発表者名
      GARIMAGAI、掛谷英紀
    • 学会等名
      映像情報メディア学会研究会(3DMT)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Coarse Integral Imaging Displays with Interleaved Fresnel Lenses2023

    • 著者名/発表者名
      Garimagai Borjigin, Hideki Kakeya
    • 学会等名
      SID Display Week 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Autostereoscopic Display for Two Viewers Providing Images Specific to Each Viewpoint2022

    • 著者名/発表者名
      Garimagai Borjigin, Hideki Kakeya
    • 学会等名
      SID Display Week 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二人が固有視点の立体像を観察できる時分割高精細裸眼立体表示とその評価2022

    • 著者名/発表者名
      ガリマガイ、掛谷英紀
    • 学会等名
      映像情報メディア学会研究会(3DMT)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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