空中ディスプレイの表示技術と非接触操作パネルへの応用

第1部 空中ディスプレイの表示技術とタッチレスインタフェースへの応用

(2020年10月23日 10:30〜12:10)

　新型コロナウィルス感染拡大防止の観点から、非接触でパネル操作を可能とする空中インターフェースが注目されています。実際に中国ではエレベーターに対して後付けの空中操作パネルが設置された事例が報告されています。物理的な接触無しにボタン操作を行う空中インターフェースの実現には、ジェスチャー検出とともに、何もない空中に映像を表示する空中表示技術がポイントになります。 　本講座では、IEC (国際電気標準会議) で議論されている空中ディスプレイの定義とともに空中ディスプレイの表示形式の分類を解説します。空中表示用のレフレクターを使って簡単に実現できるAIRR (再帰反射による空中結像) についてシースルー化や薄型化の取り組みについて紹介した後、社会実装に向けた応用展開について述べます。

1. はじめに ～空中ディスプレイの定義～
2. 空中表示の原理
   1. 奥行き知覚
   2. 空中結像
   3. 空中ディスプレイの評価指標
3. 空中ディスプレイの基本光学系
   1. レンズアレイによる空中結像
   2. ミラーアレイによる空中結像
   3. 再帰反射による空中結像 (AIRR)
4. AIRRによる空中ディスプレイの機能化
   1. シースルー化
   2. 全周型化
   3. 薄型化
5. おわりに ～空中ディスプレイの応用展開～
• 質疑応答

第2部 体積走査型空中3次元ディスプレイ技術とインタラクティブ性

(2020年10月23日 13:00〜14:40)

　空中像表示技術は、何もない空中に像を形成することにより、表示装置を意識させない現実感を得ることや、3次元ポインティングデバイスの利用や手の3次元計測により直接操作するようなインタラクティブ性を与えることができる。空中像は立体表示技術を用いて形成できるが、画質の低下や立体感が不自然となる問題があった。また、レンズや凹面鏡といった結像光学素子を用いて実像を形成することができるが、歪が発生しやすく、光学系のサイズが大きくなる。空中像形成に関する問題を解決する手段として、再帰性反射に基づく結像技術が開発され注目されている。 　本セミナーでは、再帰性反射に基づく結像光学素子の例として、2面コーナーリフレクタアレイとルーフミラーアレイについて説明する。立体感を持つ3次元像を空中に形成する手段として、裸眼立体表示手法と再帰性反射結像を組み合わせた3次元ディスプレイ技術について説明する。さらに、再帰性反射による空中結像と光学的走査を利用して、実際に光の3次元分布を形成する体積走査型3次元ディスプレイについて解説する。

1. 3次元空中ディスプレイ技術の現状と課題
2. 再帰性反射を利用した歪みの少ない空中像形成
   1. 二面コーナーリフレクタアレイによる透過型結像素子
   2. ルーフミラーアレイを用いたヘテロジニアス結像
3. 体積走査型3次元ディスプレイ
   1. 体積走査型3次元ディスプレイの原理
   2. 凹面鏡とミラースキャナによる体積ディスプレイ
   3. 二面コーナーリフレクタアレイを用いた体積ディスプレイ
   4. ヘテロジニアス結像光学系に基づく体積走査型3次元ディスプレイ
4. 多視点型立体ディスプレイとDCRAを利用した空中3次元像形成
   1. 多視点型立体ディスプレイによる空中像形成の問題点
   2. レンチキュラ方式の多視点型立体ディスプレイとDCRAによる3次元空中像表示
   3. 多重投影方式の多視点型立体表示とDCRAによる3次元空中像表示
5. 空中像のボケ補正
6. 空中立体像の表示技術の将来と今後の課題
• 質疑応答

第3部 2面コーナーリフレクタアレイを用いた空中表示と空中タッチディスプレイへの応用

(2020年10月23日 14:50〜16:30)

　近年、次世代の映像技術として空中映像が注目されている。特に、空中映像と非接触センサーを組み合わせた空中タッチディスプレイは、昨今猛威を振るう新型コロナウイルス感染症に対し、感染経路の一つとされている接触感染を防ぎつつ各種機器類の操作を可能とする手段として期待が高まっている。 　本講座では当社が提供する2面コーナーリフレクタアレイ構造を持つ空中映像結像素子である「パリティミラー」の結像原理や特性を解説する。 また、空中タッチディスプレイ等への応用について、これまでの取り組みや事例を紹介する。

1. 2面コーナーリフレクタアレイ
   1. 背景・概要
   2. 空中映像が見える仕組み・結像原理
   3. 2面コーナーリフレクタアレイによる空中映像の特性
   4. 2面コーナーリフレクタアレイの製造
2. 照明光学系シミュレーションによる解析
   1. 製造誤差と結像の関係
   2. 照明環境下での迷光抑制
3. 空中映像の空中タッチディスプレイ応用
   1. 背景・ユーザーニーズ
   2. 空中タッチディスプレイ等への応用例
• 質疑応答