遠距離観察に必須な広い視域を自律的に実現可能な遠距離・大画面3D表示技術の研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H04155
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 陶山 史朗 宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 特任教授 (70457331)
• 研究分担者: 山本 裕紹 宇都宮大学, 工学部, 教授 (00284315) ; 水科 晴樹 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 講師 (20389224)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 3D表示 / アーク3D表示 / 遠距離観察 / 広視域 / 運動視差

研究実績の概要

パブリックビューイングなどの公共的な場において，数10 m 以上から遠距離観察できる大画面の裸眼3D表示技術が実現できれば，大きなインパクトを与えられる．本研究では，遠距離観察時に，アーク3D表示の書き換えを，構成要素の円弧状の線刻（従来の画素に相当）の2次元配置と知覚される奥行きを変化できる新提案により達成し，遠距離・大画面3D表示の実現を目指す．
１．3D像を構成する輝点の位置を自由に配置するため，線刻の2次元配置を自由に変化できる方法の確立を目指す．多数の円弧状の線刻を効率的に2次元配置するため，線刻を折り畳んで長方形の領域に収納できる構成を考案し，この方法によりプロジェクタなどを用いて選択照射を容易に行えることを明らかにした．次に，この折り畳む構成により線刻の数が膨大に増加する問題に対し，折り畳んだ線刻の自動作製方法を考案し，装置化することで解決できることを明らかにした．
２．3D像の奥行きに対応する輝点の飛び出し量を変化できる方法の確立を目指す．異なる照明角度を有する複数の照明用表示装置を用いることで，異なる飛び出し量を有する多数の輝点を生成でき，かつ理論値と同様な飛び出し量が得られることを明らかにした．さらに，照明角度と線刻の半径，および観察方法を工夫することにより，3D像の飛び出し量を数メートル程度まで拡大できることを明らかにした．
３．輝点が離散的な奥行き配置でも，連続的な奥行きを知覚させるためのNon-overlapped DFD表示方式の適用方法の確立を目指す．Non-overlapped DFD表示方式において，形状が認識できる程度に輝点数が多い方が，視域を大幅に拡大できることを明らかにした．さらに，面間も，従来のDFD表示に比べて拡大できる見通しを得た．
以上，遠距離・大画面3D表示に向けて，アーク3D像を自由に書き換え可能とできることを明らかにした．

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis and fabrication for the dimensional expansion of arc 3D display to cone-shaped display (2023)
  • 著者名/発表者名: Akua Kawakami,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 30 ページ: 93-99
  • DOI: 10.1007/s10043-022-00772-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of multiple aerial LED signs in multiple lanes formed with AIRR by use of two beam splitters (2023)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sakane,Daiki Kudo,Naoya Mukojima,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 30 ページ: 84-92
  • DOI: 10.1007/s10043-022-00771-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved resolution for aerial imaging by retro-reflection with two transparent spheres (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Takiyama,Kengo Fujii,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 30 ページ: 122-133
  • DOI: 10.1007/s10043-022-00783-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of converging distance change in an aquatic display formed with aerial imaging by retro-reflection in conjugated optical structure (2023)
  • 著者名/発表者名: Daiki Kudo,Masaki Yasugi,Nao Ninomiya,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 31 ページ: 10965-10977
  • DOI: 10.1364/OE.479940
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Response Time of AIRR with Immersive Aerial Interface by 3D Motion Capture (2022)
  • 著者名/発表者名: Adachi Mayu,Inoue Kosuke,Yasugi Masaki,Ninomiya Nao,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 792-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0792
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D Aerial Display Combining Optical See-Through Aerial Imaging by Retro-Reflection with Depth-Fused 3D Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Omoto Takahiro,Fujii Kengo,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 379-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0379
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Aerial Images in Two-Directions with Varying Angle of a Pair of Infinity Mirror in Aerial Imaging by Retro-Reflection (2022)
  • 著者名/発表者名: Kishinami Kohei,Fujii Kengo,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 383-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elimination of Apparent Image on Single-Pixel-Imaging by Use of High-Frame-Rate Display With Latent Random Dot Patterns (2022)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka Hiroki,Yasugi Masaki,Mukojima Naoya,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 1035-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.1035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of Gesture Images by Using Banner as Illumination of Single-Pixel Imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Mukojima Naoya,Takatsuka Hiroki,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 1039-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.1039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Depth Perception Characteristics in Plane Fog Screen (2022)
  • 著者名/発表者名: Umemoto Masaki,Mizushina Haruki,Suyama Shiro,Yamamoto Kenji
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 563-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposal of Spatial Blending That Realizes Eye-Matching by Use of Aerial Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato Keigo,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 375-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the Diameter of Transparent Spheres Introduced in AIRR Optical System on the Modulation Transfer Function (2022)
  • 著者名/発表者名: Takiyama Kazuaki,Fujii Kengo,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 305-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change in Long-Range Pop-up Distance of Arc 3D Display Due to Substrate Installation Angle (2022)
  • 著者名/発表者名: Oishi Hiroto,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 779-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of Super-Resolution Effect by Sub-Frame Division Method of Subjective Super-Resolution Aerial Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Shoya,Tsuji Akinori,Tokimoto Toyotaro,Yasugi Masaki,Suyama Shiro,Yamamoto Hirotsugu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 657-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Motion Parallax to Reduce Cardboard Effect when Stimulus of Stereo Images Are Natural Scene (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kosuke,Mizushina Haruki,Suyama Shiro,Yamamoto Kenji
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshops 巻: - ページ: 592-
  • DOI: 10.36463/idw.2022.0592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic identification of tiger puffer in an aquaculture tank using Deep Learning (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ito,Yusuke Fukushima,Hirotsugu Yamamoto,Yukitoshi Otani,Shiro Suyama,Masaki Yasugi,Yasutoshi Yoshiura
  • 雑誌名: OPTICAL TECHNOLOGY AND MEASUREMENT FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS CONFERENCE 2022 巻: 12480 ページ: 124800H 1-4
  • DOI: 10.1117/12.2660183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of perceived depth instability by motion parallax in binocular stereopsis with left-right retinal image mismatch (2022)
  • 著者名/発表者名: Haruki Mizushina,Yusuke Fukuta,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE Industry Applications Society Annual Meeting 巻: 2022 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1109/IAS54023.2022.9939943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aerial video-calling system with eye-matching feature based on polarization-modulated aerial imaging by retro-reflection (p-AIRR) (2022)
  • 著者名/発表者名: Kengo Fujii,Nobuaki Endo,Nathan Hagen,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 29 ページ: 429-439
  • DOI: 10.1007/s10043-022-00757-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Aerial Interface by Integrating Omnidirectional Aerial Display, Motion Tracking, and Virtual Reality Space Construction (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yasugi,Mayu Adachi,Kosuke Inoue,Nao Ninomiya,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 34 ページ: 1175-1183
  • DOI: 10.20965/jrm.2022.p1175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unstable Depth Perception of Aerial Images in Crossed Mirror Array Can Be Controlled by Changing Fixation Distance (2022)
  • 著者名/発表者名: Haruki Mizushina,Kohei Yamamoto,Shiro Suyama
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS 巻: 58 ページ: 6793-6800
  • DOI: 10.1109/TIA.2022.3189971
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Modulation Transfer Function (MTF) for Aerial Image Formed with AIRR by Use of Two Transparent Spheres (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Takiyama,Haotong Guo,Kengo Fujii,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 雑誌名: Digest of Technical Papers - SID International Symposium 巻: 53 ページ: 1257-1260
  • DOI: 10.1002/sdtp.15735
  • 査読あり
• [学会発表] 単一光源と円弧線刻で構成されるアーク3D表示における長浮遊飛び出し距離の解析 Analysis on Long-range Pop-up Distance of Arc 3D Display Composed of Arc-shaped Scratches Illuminated by a Single Light (2023)
  • 著者名/発表者名: 大石 尋斗,藤井 賢吾,八杉 公基,陶山 史朗,山本 裕紹
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] アーク3D表示における観察位置に依存しない像の表示方法の提案とその解析 An analysis for displaying a motionless aerial point in arc 3D display while observers move their head (2023)
  • 著者名/発表者名: 川上 亜玖吾,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 2枚のハーフミラーの非平行配置を用いたAIRRによる2次元展開された空中多重像の形成 Two-Dimensional Multiplication of Aerial Images Formed with AIRR by Use of Non-Parallel Two Half Mirrors (2023)
  • 著者名/発表者名: 岸波 康平,藤井 賢吾,八杉 公基,陶山 史朗,山本 裕紹
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 投影角度可変式平面フォグスクリーンに2次元画像を投影した際に生じる奥行き知覚の評価 Evaluation of Depth Perception While Changing the Projection Angle of Plane Fog Screen (2023)
  • 著者名/発表者名: 梅本 真己,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 奥行きの推定が困難な物体での運動視差と書き割り効果の関係 Relationship between motion parallax and cardboard effect in objects with difficult depth estimation (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋 宏輔,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 高セキュリティディスプレイ(HiViS 3D)で使用されるドットサイズと見やすさ,視域の関係 Relationship between readability, viewing zone and dot size used in Highly-Visually-Secued Depth-Fused 3D displays (HiViS 3D) (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤川 和也,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 映像情報メディア年報2023シリーズ(第1回)の研究開発動向 The Trend of Three Dimensional Image Technology (2023)
  • 著者名/発表者名: 掛谷 英紀,陶山 史朗,高木 康博,堤 公孝
  • 学会等名: 映像情報メディア学会誌
• [学会発表] 回転式平面フォグスクリーンに投影した2次元画像の奥行き知覚 (2022)
  • 著者名/発表者名: 梅本 真己,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2022
• [学会発表] 円柱形アーク3D表示における知覚される像点の位置の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川上 亜玖吾,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2022
• [学会発表] Pseudo Gaze Direction Change Method with Wide Gaze Direction Range by Spatial Blending of 2D Face Videos with Different Gaze Direction (2022)
  • 著者名/発表者名: Yurie Nakagawa,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamo
  • 学会等名: The 13th International Conference on 3D Systems and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of Dot Size for Readability of Information Used in Highly-Visually-Secured Depth-Fused 3D (HiViS 3D) (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Fujikawa,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 学会等名: The 13th International Conference on 3D Systems and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] 日常的なシーンのステレオ画像で発生した書き割り効果における運動視差の付加による改善効果の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋 宏輔,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 信学技報
• [学会発表] 動的ガイドフレームを有する主観的超解像空中表示における表示背景の視認性の影響 Effect of Display Background Visibility on Subjective Super-Resolution Display with Dynamic Guide Frame in Aerial Display (2022)
  • 著者名/発表者名: 河口 将也,松下 孝二郎,辻 明典,時本 豊太郎,八杉 公基,陶山 史朗,山本 裕紹
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 平面フォグスクリーンに二次元画像を投影した際に生じる奥行き知覚の評価 Evaluation of Depth Perception in 2D Images Projected on Plane Fog Screen (2022)
  • 著者名/発表者名: 梅本 真己,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] フレネル型線刻を用いたアーク3D表示方式の提案と基礎検討 Proposal and Basic Study of Arc 3D Display Using Fresnel Type Scratch (2022)
  • 著者名/発表者名: 田口 遼斗,水科 晴樹,陶山 史朗,山本 健詞
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] 招待講演 再帰反射による空中結像を用いた空中3Dインターフェース Aerial 3D Interface Formed by Aerial Imaging by Retro-Reflection (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井 賢吾,八杉 公基,陶山 史朗,山本 裕紹
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
  • 招待講演
• [学会発表] AIRR光学系に導入する透明球の直径が解像度の向上に与える影響 Effect of Diameter of Transparent Spheres Introduced Into AIRR Optical System on Improvement of Resolution (2022)
  • 著者名/発表者名: 滝山 和晃,藤井 賢吾,八杉 公基,陶山 史朗,山本 裕紹
  • 学会等名: 映像情報メディア学会技術報告
• [学会発表] Effects of Motion Parallax and Shooting Distance for Reducing Cardboard Effect in Stereo Images (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Takahashi,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between Cone Shape and Perceived Image in Cone-Shaped arc 3D Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Akua Kawakami,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Floating Spatial-Blending Faces for Gazing Communication by Using Aerial Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Keigo Sato,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Appropriate Position of Sensing Device for Detecting the User Movement in Manipulating Aerial Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Omoto,Kengo Fujii,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of Depth Perception Characteristics in Plane Fog Screen (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaki Umemoto,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Aerial Display That Can Be Observed From 360 Degrees Around by AIRR Using a Conical Beam Splitter (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenta Watanabe,Daiki Kudo,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Blur Width in Pop-Up Arc 3D Image Is Reduced With Observation Distance (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Oishi,Yuki Sato,Masaki Yasugi,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Response Time Evaluation of Large Aerial Image Interface by 3D Motion Capture and AIRR (2022)
  • 著者名/発表者名: Mayu Adachi,Kosuke Inoue,Masaki Yasugi,Nao Ninomiya,Shiro Suyama,Hirotsugu Yamamoto
  • 学会等名: The 22nd International Meeting on Information Display
  • 国際学会
• [学会発表] Expansion of arc 3D display to cone-shaped display (2022)
  • 著者名/発表者名: Akua Kawakami,Haruki Mizushina,Shiro Suyama,Kenji Yamamoto
  • 学会等名: Proc. OPTICAL & PHOTONICS International Conference
  • 国際学会