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2017 年度 実施状況報告書

奥行き測距網膜投射に基づく遮蔽対応光学シースルー頭部搭載型ディスプレイの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K19985
研究機関東京工業大学

研究代表者

伊藤 勇太  東京工業大学, 情報理工学院, 助教 (10781362)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード頭部搭載型ディスプレイ / HMD / 光学遮蔽 / 網膜投影 / 奥行き
研究実績の概要

光学シースルー頭部搭載型ディスプレイ(Optical See-Through Head-Mounted Display,OST-HMD)を用いた拡張現実感(AR)応用において、知覚的に整合する光学遮蔽を生成する、小型化可能なOST-HMD の実現に向けて、今年度は下記の進捗があった。
明瞭な光学遮蔽を実現するための遮蔽補償処理の理論を検討し、遮蔽補償機能を有した試作システムを作成・評価した。試作システムはOST-HMDの眼前に透過型の液晶ディスプレイ(LCD)と同軸光学系を組み込んだシステムである。HMD本体にLCDと背景カメラを取り付けることで、原理的に小型化が容易な設計であることを示した。光学遮蔽が眼前に置かれることで遮蔽がボケるため、これを打ち消す補償処理を組み込んだ。具体的には、目の瞳孔径によってどのようにボケるのかを解析し、ボケ量に応じた補償画像を背景画像から生成、OST-HMDに投影することで、明瞭な光学遮蔽を生成することを目指した。実際光学遮蔽の質を評価するため、視点カメラを用いて光学遮蔽の計測を行った結果、知覚的にボケが見えない、明瞭な光学遮蔽を実現できることが確認できた。成果はトップ国際論文誌に掲載され、トップ国際会議にて発表を行った。

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

初期計画通り遮蔽補償処理の手法を提案し、LCDによる遮蔽マスクを実装したOST-HMDシステムを試作することができた。一方で遮蔽マスクが明瞭に生成できるための焦点距離が限定される、背景の奥行情報の活用が限定的である、などの制限が存在するが、これは予定通り来年度での検討項目である。全体として、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

当初の計画通り、背景の奥行きに応じた遮蔽補償処理や、提案した補償処理の焦点距離に依存しない網膜投影型のOST-HMDへの統合等を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

12月に代表者の所属大学の異動という変則な事態が起き、設備購入の手配が滞ってしまったため。次年度使用額に関しては、来年度に向けて今年度手配できなかった網膜投影系の光学部品の発注に充てる予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 その他

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

  • [国際共同研究] Coburg University(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Coburg University
  • [国際共同研究] Mississippi State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Mississippi State University
  • [雑誌論文] Occlusion Leak Compensation for Optical See-Through Displays Using a Single-Layer Transmissive Spatial Light Modulator2017

    • 著者名/発表者名
      Itoh Yuta、Hamasaki Takumi、Sugimoto Maki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics

      巻: 23 ページ: 2463~2473

    • DOI

      10.1109/TVCG.2017.2734427

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Survey of Calibration Methods for Optical See-Through Head-Mounted Displays2017

    • 著者名/発表者名
      Grubert Jens、Itoh Yuta、Moser Kenneth R.、Swan II J. Edward
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics

      巻: none ページ: 1~14

    • DOI

      10.1109/TVCG.2017.2754257

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Calibration Methods for Optical See-Through Head-Mounted Displays2018

    • 著者名/発表者名
      Jens Grubert, Yuta Itoh, Kenneth Moser, J. Edward Swan II
    • 学会等名
      IEEE Virtual Reality 2018: Tutorial
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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