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2021 年度 実施状況報告書

実物表面に貼りつかずに奥にめり込んで表示可能な裸眼3D表示方式に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K21817
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 水科 晴樹  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (20389224)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード3D表示 / ヒューマンインタフェース / 遠距離表示 / 実物 / 運動視差 / ナビゲーション / 貼りつき
研究実績の概要

不透明な実物の奥にめり込んで,浮遊3D像を提示することができれば,多くの応用が開けることは言うまでもない.本研究では,立体視の要因をほぼ満足できるアーク3D表示やDFD表示を用いて,実物の奥に浮遊3D像を感じさせることができる可能性を探っていくことを目的とする.
1.アーク3D表示は,連続的な運動視差を有しており,これを中心にアーク3D像を実物の奥に感じさせることができる条件の確立を目指す.数10 cm程度の近距離において,頭部とアーク3D基板が静止している場合,アーク3D像でも実物表面に貼りついて知覚されるため,令和3年度では,頭部やアーク3D基板を動かした場合における奥行き知覚を評価し,実物の奥に感じさせることができる可能性を見出した.
2.DFD表示では,知覚される3D像前後に実際の表示面があるため,実物の奥にDFD像を感じさせ易いことが予想され,その条件の確立を目指す.DFD像を実物の奥に感じさせるためには,前後の表示面を実物の奥に感じさせることが必要である.さらに,その前に表示面の像の遠距離への提示方法が必要である.通常のレンズなどの光学系では,表示面の像は数m程度以上の遠距離には感じられ難いが,令和3年度では,刺激を,レンズ越しに直接見るのではなく,現実的な手法として,ハーフミラーなどを用いて,表示したい刺激の方が良く見える条件とすることで,より遠距離に感じさせられることを明らかにした.
3.種々の応用を考えると,アーク3D像とDFD像を,近距離から遠距離まで提示可能とすることが必要であり,この表現できる奥行き範囲の拡大を目指す.令和2年度に,アーク3D表示の円弧状線刻の半径と照明角度の最適化により,奥行き範囲を大幅に拡大できることを明らかにした.令和3年度では,DFD表示方式において,単眼運動視差により,表現できる奥行きを数m以上に拡大できることを明らかにした.

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

研究実績の概要に示したように,1,2,3の各研究項目において,進捗状況に多少の差はあるものの,研究全体としては申請書に記載したものと同等程度の進捗状況となっている.
なお,研究項目2において,令和2年度に当初は予想していなかった問題「実物である表示面の光学虚像であっても,そのままでは遠距離に感じさせることが困難である事象」が起こっていたが,令和2~3年度において,試行錯誤の末に,現実的な手法でこれを解決できており,これにより適切な進捗状況とできたと考える.

今後の研究の推進方策

現在,順調に研究が進んでいる状況であり,おおむね申請書に記載した計画通りに進めていく予定である.
1.アーク3D表示は,連続的な運動視差を有しており,これを中心にアーク3D像を実物の奥に感じさせることができる条件の確立を目指す.令和3年度は,運動視差などを活用して,アーク3D像を実物の奥に感じさせる可能性を明らかにしたが,今後は,この状況を数m以上の遠距離においても成立させることができる方法について探索する.
2.DFD表示では,知覚される3D像前後に実際の表示面があるため,実物の奥にDFD像を感じさせ易いことが予想され,その条件の確立を目指す.DFD像を実物の奥に感じさせるためには,前後の表示面を実物の奥に感じさせることが必要である.令和3年度は,実用的な手法として,ハーフミラーなどを用いて,表示したい刺激がよく見える条件とすることで,表示を遠距離に感じさせられる可能性を明らかにしたが,今後は,これをさらに遠距離の状況でも成立させる方法,および途中にある実物の奥に刺激を感じさせることができる方法を探索するとともに,この状況でDFD表示を成立させる条件についても把握する.
3.種々の応用への適用を考えると,アーク3D像とDFD像を,近距離から遠距離まで提示可能とすることが必要であり,この表現できる奥行き範囲の拡大を目指す.令和3年度までは,アーク3D像とDFD表示において奥行き範囲を拡大できる方法を明らかにしたが,DFD表示においては単眼運動視差のみであったため,両眼で奥行きを拡大できる方法を探索するとともに,遠距離であっても途中にある実物の奥へ感じさせることができる方法を探索していく.

次年度使用額が生じた理由

アーク3D表示系の評価に必要と予想していた備品,消耗品が,令和2~3年度における評価においては既存品で可能となったため,当該未使用額が生じている.
令和4年度には,アーク3D表示に関しては,詳細かつ遠距離などでの大規模な評価の必要性があり,DFD表示に関しても深い評価を行う必要性が生じてくるため,当該未使用額は令和4度分とともに,レーザーやLEDを含む照明装置,光学ステージなどの備品,消耗品の購入などに使用していく予定である.

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (32件) (うち国際学会 14件、 招待講演 4件)

  • [学会発表] 平面フォグスクリーンに画像を投影した際に知覚される奥行きに関する評価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
      第20回関西学生研究論文講演会
  • [学会発表] ステレオ画像における書き割り効果低減のための運動視差の付加に関する検討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
      第20回関西学生研究論文講演会
  • [学会発表] 運動視差の重要性と脳内補完の試み2022

    • 著者名/発表者名
      陶山史朗
    • 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] VELF3D(Visually Equivalent Light Field 3D)ディスプレイに表示した文字の読みやすさの評価2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田 廉, 水科 晴樹, 山本 健詞, 陶山 史朗, 伊達 宗和
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] プロジェクタを用いたパースペクティブを利用した疑似3D表示方式における刺激条件の奥行き知覚への影響2022

    • 著者名/発表者名
      田村 豊貴, 水科 晴樹, 山本 健詞, 陶山 史朗
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] 滑らかな運動視差を有するアーク3D表示方式による遠距離3D像の奥行き知覚の実物体への貼り付き問題の改善2022

    • 著者名/発表者名
      安井 猛, 中野 綺砂, 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] 両眼立体視において左右眼の網膜像サイズに差異が生じている際に発生する奥行き知覚の不安定性の運動視差による改善効果2022

    • 著者名/発表者名
      福田 優介, 山本 健詞, 陶山 史朗, 水科 晴樹
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] 奥行きが異なる2つの空中像を重畳表示した際にテクスチャが奥行き知覚に与える影響について2022

    • 著者名/発表者名
      清原 稜, 水科 晴樹, 山本 健詞, 陶山 史朗
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] 3D表示,立体視の基礎と,技術開発で遭遇する齟齬の解決策とディスプレイ開発への応用2022

    • 著者名/発表者名
      陶山史朗
    • 学会等名
      日本テクノセンター セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D image and real object have differences? ~ Enhancing or fooling image reconstruction in brain ~2021

    • 著者名/発表者名
      Shiro Suyama, Hirotsugu Yamamoto, Haruki Mizushina
    • 学会等名
      The 28th International Display Workshops (IDW '21)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pseudo gaze direction change for 2D communications by spatial blending and boundary blending of luminance of 2D face images with different gaze directions2021

    • 著者名/発表者名
      Yurie Nakagawa, Haruki Mizushina, Shiro Suyama, Kenji Yamamoto
    • 学会等名
      The 28th International Display Workshops (IDW '21)
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced Secure Display Using DFD Display with Fuzzy Perceived Depth Images and Dummy Information2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujikawa, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 28th International Display Workshops (IDW '21)
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of Perceived Depth Instability in Aerial Image by Using Hand or Tools to Aerial Image Position2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kiyose, Kenji Yamamoto, Haruki Mizushina, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 28th International Display Workshops (IDW '21)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fresnel Arc 3D display for rewriting 3D image with high-pixel-density arrangement and automatic arc-scratch generation2021

    • 著者名/発表者名
      Haruto Taguchi, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 28th International Display Workshops (IDW '21)
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of a method to reduce visual discomfort of head-mounted displays by moving the lens in accordance with eye movements2021

    • 著者名/発表者名
      Yuto Mori, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 12th International Conference on 3D Systems and Applications
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement on sticking depth issue of 3D image by Arc 3D display with moving head or moving Arc 3D display2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yasui, Kisa Nakano, Haruki Mizushina, Shiro Suyama, Kenji Yamamoto
    • 学会等名
      The 12th International Conference on 3D Systems and Applications
    • 国際学会
  • [学会発表] DFD表示による奥行き分布のばらつきを持つランダムドットとダミー情報による高度な視覚的セキュリティ2021

    • 著者名/発表者名
      藤川 和也, 水科 晴樹, 山本 健詞, 陶山 史朗
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2021
  • [学会発表] プロジェクタを用いたパースペクティブによる擬似3D表示方式における観察条件の奥行き知覚への影響2021

    • 著者名/発表者名
      田村 豊貴, 水科 晴樹, 山本 健詞, 陶山 史朗
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2021
  • [学会発表] 左右の網膜像の大きさが異なる場合における両眼立体視の不安定な奥行き知覚に対する運動視差による改善効果2021

    • 著者名/発表者名
      福田 優介, 山本 健詞, 陶山 史朗, 水科 晴樹
    • 学会等名
      信学技報
  • [学会発表] 2D顔画像を組み合わせた脳内補完による空間ブレンディングと画像の境界ブレンディングによる簡易的視線表示システムにおける顔画像の向きと組み合わせ比率の影響2021

    • 著者名/発表者名
      中川 友莉恵, 陶山 史朗, 山本 健詞, 水科 晴樹
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] ヘッドマウントディスプレイ観察時の視覚的違和感に対する視線の移動と短焦点レンズによる像の歪みの影響2021

    • 著者名/発表者名
      森 勇登, 山本 健詞, 水科 晴樹, 陶山 史朗
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] フレネルアーク3D表示における画像書き換え方法と画素配置方法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      田口 遼斗, 水科 晴樹, 山本 健詞, 陶山 史朗
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] 手や道具を用いたハンドリーチング法による空中像の奥行き知覚おける不安定の軽減2021

    • 著者名/発表者名
      清瀬 直樹, 山本 健詞, 水科 晴樹, 陶山 史朗
    • 学会等名
      映像情報メディア学会技術報告
  • [学会発表] Unstable Depth Perception of Aerial Image in Crossed Mirror Array Can Be Controlled by Changing Fixation Distance2021

    • 著者名/発表者名
      Haruki Mizushina, Kohei Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      2021 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 円錐面上の線刻によるアーク3D 表示における光線解析と可視化2021

    • 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
      第21回情報フォトニクス研究グループ研究会(オンライン合宿)講演予稿集
  • [学会発表] Pseudo face-orientation change for 2D communications by spatial blending of 2D face images with different face orientations2021

    • 著者名/発表者名
      Yurie Nakagawa, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 21st International Meeting on Information Display
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced secure display using DFD display with fuzzy perceived depth images by combining random dot configuration and fuzzy luminance distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Fujikawa, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 21st International Meeting on Information Display
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual discomfort reduction in head mounted display by moving the lens according to the gaze-point motion2021

    • 著者名/発表者名
      Yuto Mori, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 21st International Meeting on Information Display
    • 国際学会
  • [学会発表] Depth Perception of Distant 3D Image Displayed Behind a Real Object by Arc 3D Display2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yasui, Kisa Nakano, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 21st International Meeting on Information Display
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of Perceived Depth Instability in Aerial Image by Reaching Hand for Aerial image Position2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kiyose, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 21st International Meeting on Information Display
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposes and developments of a new Arc-3D-image rewriting method in Fresnel Arc 3D display2021

    • 著者名/発表者名
      Haruto Taguchi, Haruki Mizushina, Kenji Yamamoto, Shiro Suyama
    • 学会等名
      The 21st International Meeting on Information Display
    • 国際学会
  • [学会発表] DFD 表示およびアーク 3D 表示の実世界への拡張2021

    • 著者名/発表者名
      水科 晴樹, 陶山 史朗
    • 学会等名
      ホログラフィック・ディスプレイ研究会会報
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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