| 研究課題/領域番号 |
23K28138
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| 補助金の研究課題番号 |
23H03448 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
小区分62040:エンタテインメントおよびゲーム情報学関連
合同審査対象区分: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、小区分62040:エンタテインメントおよびゲーム情報学関連
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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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, 主幹研究員 (30463293)
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| 研究分担者 |
川村 誠 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (30642384)
後藤 佑太朗 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (40911201)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2026年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2025年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2023年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | ホログラフィック3Dディスプレイ / 全方位空間 / 実時間再生 / 大型凸面鏡 / 大型HOE / 精密機械加工 / 計算機ホログラム / 実時間計算 / 全方位仮想空間 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
臨場感の高い仮想空間を実現するためには、装着物なしで3D酔いもせず、また、視界が全周に広がる全方位空間の立体再生が切望される。これは、観測者を囲うように設置した円筒形ホログラムであれば原理上可能であるが、円筒形表示デバイスの画素数不足、円筒面への計算の複雑さなどから、実現できていない。本研究では、独自の光学系を提案することで、この難題の解決に取り組む。さらに、再生空間の特徴を活かした高速計算アルゴリズムを実装し、全方位仮想空間のリアルタイム再生を目指す。
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| 研究実績の概要 |
臨場感の高い仮想空間を実現するためには、装着物なしで3D 酔いもせず、また、視界が全周に広がる全方位空間の立体再生が切望される。これは、観測者を囲うように設置した円筒形ホログラムであれば原理上可能であるが、現状で利用可能なハードウェアの制約から実現できていない。本研究では、独自に考案した光学系を開発することで、この課題解決を図る。また、ホログラム計算の高速化にも取り組み、全方位仮想空間のリアルタイム再生を目指す。
本研究における独自光学系は、凸面鏡と凹面鏡で構成される。ただし、共に大型にする必要があるため、市販の光学素子では対応できない。そこで本年度は、大型の光学素子の作製と、そのための環境構築を行った。具体的には下記の通りである。
まず、大型凸面鏡を作製するため、シミュレーション等を用いて焦点距離などを設計した。次に、精密機械加工装置を用いて凸面鏡の基本形状を加工した。最後に、研磨処理により鏡面性を向上させた。本研究では、直径15 cmの大型凸面鏡を作製し、設計通りの光学特性が得られていることを光学実験により確認した。大型凸面鏡を用いた立体像再生について、国際会議にて発表予定である。
また、大型凹面鏡を作製するための環境を整備した。本研究では、ホログラフィック光学素子（HOE）を用いて、波長選択性を有する大型凹面鏡を作製する。今年度は、大型HOEを作製するため、大出力の単一周波数レーザーや凹面鏡を整備した。HOE作製の予備実験として、分割露光によるHOEの大型化に取り組み、結果について国際会議にて発表した。なお、全方位仮想空間の再生に必要なHOEの作製については、次年度に取り掛かる。
以上の通り、今年度は独自光学系を構築するための光学素子作製に注力した。次年度からは、全方位仮想空間再生に向け、本格的に光学系の構築に取り掛かる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
概ね、予定通りに進捗している。当初の計画では、今年度は大型凸面鏡と大型凹面鏡の作製、およびそれらを組み合わせた独自光学系の構築である。独自光学系の構築は、次年度中の完成を想定しているが、現時点の状況（大型凸面鏡が完成し、HOEを用いた大型凹面鏡の作製の目途が付いた状態）を考えると、若干遅れている状況である。ただし、大型HOEについては国際会議にて成果を発表し、大型凸面鏡についても次年度に成果を発表する予定である。着実に成果が得られている点も考慮し、全体として概ね順調であると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、今年度に環境を整備したHOE露光装置を用いて、凹面鏡の光学特性を有する大型HOEの作製に取り掛かる。ただし、大型化するため、分割露光の手順を組み込む。その後、今年度に作製した大型凸面鏡と組み合わせることで独自光学系を構築し、その光学特性を評価する。次年度は、ホログラムの時分割再生に向けて、空間光変調器を整備する。また、可動ミラーと空間光変調器を同期するための制御システムも構築する。これらは全方位仮想空間の再生に不可欠な手法であり、基本システムの完成には、ある程度の時間を要すると思われる（再来年度中の完成予定）。
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