シースルー立体ディスプレイによる光線操作を高度化した次世代視覚インターフェイス

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研究代表者らは、シースルー立体ディスプレイに用いる光学系を応用した光線操作の高度化に関する研究を行い、この光学系を応用して、空間の3次元情報を取得できるカメラであるライトフィールドカメラに、カメラの視線移動であるパンチルトを高速に実行できる機能を付与した。代表者らは以前に、拡張現実ディスプレイとして利用できる、シースルー立体ディスプレイを実現するための光学系として、複数のレンズアレイから構成される対称インテグラルイメージング光学系を提案している[Y. Takaki, et al., Opt. Lett. 40, 1873 (2015), Y. Yamaguchi, et al., Appl. Opt.55, A144 (2016)]。この光学系を用いた光線操作の高度化として、第1年度目の研究においては、光学系を構成するレンズアレイをレンズピッチ程度シフトさせることで、背景光線の進行方向のシフト及び回転が実現できることを、スケールアップ光学系を用いて示した。第2年度目の研究においては、この光学系を100マイクロメートルのレンズピッチをもつレンズアレイを用いて実スケールで作成し、光線の偏向が実現できることを示した。第3年度目においては、実スケールで作成した光学系を4Kカメラと組み合わせることで、カメラの視線移動であるパンチルトを高速に実現できることを示すとともに、空間の3次元情報であるライトフィールドが取得できることを示した。ライトフィールドが取得できると、カメラのピント合わせを撮影後に計算機上で行うリフォーカス機能が実現できる。取得したライトフィールド情報をもとにリフォーカス処理を行うプログラムを作成し、リフォーカス機能が実現できることを示した。本研究により、次世代視覚インターフェイスで利用できる、3次元画像の入力装置の実現可能性を示した。