3次元ボリュームディスプレイを用いた次世代映像インターフェイスの構築

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当初の予定では、（Ａ）複数枚の２次元画像同時表示、（Ｂ）３次元物体の高精細可視化、（Ｃ）接触型ユーザインターフェイスの３つを平行して取り組んでいく予定であったが、予定を変更して（Ｃ）を中心に研究を進めた。その主な理由は、この技術のかなめである超音波制御技術の最先端をゆくSriram Subramanian教授の研究室とコンタクトを取り、共同研究を行うことで、大幅に進展したためである。この研究室では、既に超音波浮遊を行うためのシステムが開発されていた。そこで、このシステムに改良を行うことで、接触型の３次元ディスプレイインターフェイスを構築することにした。始めに取り組んだのが、超音波振動子を制御するためのＦＰＧＡ（Field Programabble Gate Array）および制御ソフトウェアの改良である。従来のシステムでは、各振動子のアップデートレート（ｆｐｓ）に限界があったが、これを改良することで理論限界である４０Kｆｐｓを達成することに成功した。これによって小さなポリスチレンビーズを高速（最高速度約８ｍ／ｓ）に浮遊・移動させることが可能となった。つまり、人の目の残像効果を利用することによって、１個のビーズだけで空中３次元像を表示することができるようになった。また、超音波を利用することで、視覚だけでなく聴覚や触覚も提示可能であることが知られている。本研究では、開発したシステムの高速アップデートレートを利用することで、視覚・聴覚・触覚という３つを時間分割的に表示可能なマルチモーダル空中３次元ディスプレイの開発に、世界で初めて成功している。