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» 2021年01月28日 11時00分 公開

スクリーンが動いても高速追従 液体レンズを使ったAFプロジェクションマッピングInnovative Tech

動的なプロジェクトマッピングで課題となっていたフォーカス問題を解消する。

[山下裕毅,ITmedia]

Innovative Tech:

このコーナーでは、テクノロジーの最新研究を紹介するWebメディア「Seamless」を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。

 中国広東省科学研究院半導体研究所、東京工業大学、東京大学による研究チームが開発した「High-Speed Focal Tracking Projection Based on Liquid Lens」は、スクリーンなどの対象物を奥行方向に大きく動かしてもリアルタイムに追従してピントを合わせて表示できる、液体レンズを使った自動焦点式投影システムだ。プロジェクションマッピングにも利用できる。

photo ホワイトボードなどの対象物を手に持ち回転や前後に動作させても、常にピントの合った画像を投影し続ける

 従来のプロジェクタは被写界深度が浅く、ボケずに投影できる範囲は限られている。また、動く物体に対して追従投影するダイナミックプロジェクションマッピングにおいても、奥行方向に大きく外れるとボケてしまう。

 研究チームは、奥行方向に大きな動きがある場合でも、焦点の合った像の追従投影を行う高速ビジョン、高速プロジェクタ、高速可変焦点レンズを統合した高速焦点追従投影システムを提案した。

 今回のシステムでは、高速カメラによって投影する対象の物体の奥行きと姿勢を瞬時に検出し、その結果から高速な応答性を持つ液体レンズによる焦点距離の補正と、高速プロジェクタによる投影内容の更新をリアルタイムに行う。

photo システムの概要図
photo 液体レンズを用いた投影システムのプロトタイプ

 フラットスクリーンを高速で移動させても、全ての位置で投影像の焦点を合わせボケずに表示。投影を追従させられる範囲は0.5〜2.0mをカバーしており、ランダムな距離で急に飛び込んできた対象物にも対応可能だ。

photo 広い奥行範囲で鮮明に投影している様子

 深度によって投影内容を変化させることで、内容が輪切りのように表示される「Volume Slicing Display」としても応用できる。

photo 距離に応じて投影内容を変化させている様子

 マーカーを用いた高速な位置姿勢推定を導入しているため、対象の距離だけでなく、姿勢変化に合わせたダイナミックプロジェクションマッピングで、3次元的に動く物体に対しても同様の効果が得られる。

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