球面ホログラムを用いたARコンタクトレンズの全視野表示に関する研究

基于球面全息图的AR隐形眼镜全场显示研究

• 批准号: 22H01541
• 负责人: 高木 康博
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01541/
• 关键词: コンタクトレンズ; ホログラム; AR; ディスプレイ

1)球面ホログラムによる画像表示特性の解明：平面ホログラムの場合は空間光変調器の画素ピッチで画角が決まり、解像度で被写界深度が決まるのに対して、球面ホログラムではこの関係が逆になり、解像度で画角が決まり、画素ピッチで被写界深度が決まることを理論的に導き、実験で確かめた。このような、球面ホログラムの特性を実現するために、本研究では球面ホログラムを球面波で照明する方法を提案した。また、コンタクトレンズに組み込む空間光変調器と偏光子による光学的シースルー特性の劣化を抑える方法について検討し、空間光変調器の開口率を0.9以上にすることで高次回折像の影響をほぼなくすることができ、偏光子を1/4波長板に置き換えることで光量低下をなくし画質劣化も小さく抑えることができることを示した。2)表示デバイスに必要な性能の明確化：本研究で提案した球面ホログラムを球面波照明する構成方法において、空間光変調器の画素ピッチと解像度と、ホログラム表示の画角と被写界深度の関係を明らかにした。さらに、球面波照明に対応するホログラム計算法を開発した。この方法では、球面波の曲率をレンズの焦点距離と考えて、虚像結像の関係を用いた回折計算を行う。提案法の有効性を実験で確かめた。画素ピッチ8 μmで解像度1,024×1,024の空間光変調器を用いて、約15°の画角が実現できることを示した。3)球面ホログラム作製システムの構築本研究では、球面化した空間光変調器を作製する代わりに、フィルムを用いた球面ホログラムの作製システムを構築した。まず、ホログラムフィルムであるフォトポリマーにホログラムを記録する。その後、熱処理によりホログラムフィルムを球面化するシステムする。複数の熱処理パラメータを試したのち、安定的に球面化する方法を確立した。人間の目の角膜の曲率半径とほぼ等しい曲率半径9 mmの球面化を実現した。

1) Explanation of the image representation characteristics of spherical ホログラムによる: in the case of flat ホログラムのThe spatial light modulator's pixels, angles, and resolutions are written in depth.に対して, spherical surface ホログラムではこのrelations が inverse になり, resolution でdraw angle がdetermine まり, The picture elements are written by the director of the theory of depth and depth, and the theory is correct.このような, spherical ホログラムのcharacteristics を実 appearances するために, this research では spherical ホログラムを spherical wave で illumination する method を proposal した.また、コンタクトレンズに组み込む Space Light Modulator and Polarized Photon による Optical シースルーCharacteristics deterioration can be suppressed by the method, and the aperture ratio of the spatial light modulator should be above 0.9. The influence of the high-order refraction image and the polarization photon 1/4 wavelength plate Change the light intensity and the picture quality degradation. 2) Clarification of the performance required to express lighting: This research proposes a method for structuring spherical wave lighting using a spherical surface.いて, spatial light modulator pixel pixel resolution と, ホログラム representation pixel angle と relationship between the depth of the written boundary を明らかにした.さらに, spherical wave illumination に対応するホログラム calculation method を开発した.このmethodでは, spherical wave のcurvature をレンズのfocus distance とtest えて, virtual image formation のrelation をcalculate using いたreturn calculation を行う. The validity of the proposed law is not certain. The pixels are 8 μm, the resolution is 1,024×1,024, the spatial light modulator is used, and the picture angle of approximately 15° is displayed. 3) Spherical light modulator was used to construct this research, and the spherical light modulator was used in this research. The する世わりに, the フィルムをいたspherical surface ホログラムのシステムをconstructed した.まず、ホログラムフィルムであるフォトポリマーにホログラムをrecord する. After the heat treatment, the spherical surface is formed by heat treatment. Plural heat treatment procedures and stable sphericalization methods have been established. The radius of curvature of the cornea of ​​the human world is equal to the radius of curvature of 9 mm, and the radius of curvature is 9 mm.

项目成果

ホログラムディスプレイ

全息图显示