高柳健次郎業績賞 2022年受賞者

「新たな立体知覚現象に基づく360度裸眼3D表示システムの研究開発」

主な業績内容

将来のサイバー・フィジカル社会における人と人との究極のインタフェースとして、相手があたかもそこにいるかのような超 高臨場感映像が期待されている。その実現に向けて重要な役割を果たす３Ｄ映像では、３Ｄメガネなどを必要とせずに自然な 立体視ができる裸眼３Ｄ表示技術の研究が進められている。

特に、表示対象がテーブル上に実在するかのような３Ｄ表示は、ＳＦ映画などにも登場する仮想空間と現実空間との境界を 意識しない次世代のコミュニケーション、スポーツフィールドを複数人で俯瞰して観戦するライブビューイング、工業製品のデザ インやモデリングなど幅広い応用が期待されている。

髙田英明氏は、新たな立体知覚現象の発見に基づき、前後２面の表示面の明るさの割合を制御するだけで、３Ｄメガネなど を必要とせずに自然な３Ｄ像を簡便な構成、かつ、少ないデータ量で提示できる新たな裸眼３Ｄ表示方式を確立し、様々な用途 に向けた小型液晶ディスプレイタイプから大型プロジェクションタイプまでの裸眼３Ｄディスプレイの実現に成功した。

また、従来の多くの３Ｄ表示に用いられる異なる方向から見た複数の映像に着目することで、立体知覚現象のメカニズムを、 複数の映像の間を補間して知覚させるメカニズムに拡張した。新たな光学系の開発と合わせて、従来、膨大な数の映像やプロ ジェクタなどを圧倒的に削減した、世界最大級のインタラクティブ型３６０度テーブルトップ裸眼３Ｄ表示システムを開発した。

最近では、画質や構造に有利な光学系の適用と小型モジュール化の提案により、個人レベルでも利用可能なシンプルかつ高 画質なパーソナル裸眼３Ｄ表示システムの実現を目指すなど、視覚の知覚メカニズムを活用する多くの取り組みにより、本分野 を牽引してきた。

観察者から見て奥行き方向に配置した２面の表示面に、表示したい３Ｄ像の２Ｄ射影像を重なり合うように表示すると、異な る２つの像ではなく、奥行き方向に融合した１つの像として知覚する（奥行き融合現象）。表示したい３Ｄ像の奥行き位置に応じ て前後２面の像の輝度比を変化させると、奥行き位置が連続的に変化して知覚する（奥行き位置の連続的知覚現象）。この２つ の現象を、前後２面に積層したそれぞれの液晶パネルの光学的制御や光学スクリーン設計と合わせて実現する新たな裸眼３Ｄ 表示方式を考案し、各種用途に応じた多くの裸眼３Ｄ表示装置の実現に貢献した。

立体知覚現象の奥行き融合は、眼の網膜上に映った像の水平方向のエッジ知覚に関係することから、多くの３Ｄ方式に用い られる視差を用いた視点映像に奥行き融合の概念を適用することで、中間視点相当の映像を視覚的に補間して知覚させるメ カニズムへと発展させた。また、隣接した視点映像を光学的に重ね合わせつつ空中に結像する新たな光学積層スクリーンを開 発し、なめらかで自然な運動視差を実現する独創的な３６０度全周囲裸眼３Ｄ表示技術を創出した。本技術により、従来に比べ て１／５〜１／１０程度にまで視点数を削減し、インタラクティブな操作インタフェースを備えた裸眼３Ｄ表示システムを開発し た。

このように髙田氏は、利用者が人であることに着目し、人の知覚特性を最大限に活用することで、デバイスの進化だけでなく 人とデバイスとの協調によって技術課題を克服する新たな取り組みにチャレンジし、また、映像関連の学会理事や研究会委員 長、光産業技術のロードマップ策定委員長などを務めるなど、光産業や映像産業の発展に大きく貢献している。