実現方法の検討

検討事項

低コスト、大画角、高解像度

市販の小型ディスプレイと低倍率のレンズを利用して作れないか検討しています。

利用可能な最大レンズ倍率

口径の小さいレンズで倍率を大きくすると周辺が歪んで見えてしまいます。

また、レンズが１つだけだと色収差も出易いので、どれくらいまで倍率を上げられるか、いくつかレンズを購入して画像を確認します。

小型化

同様な構造のOculus Liftは短焦点レンズを使うことによりディスプレイと目の距離を短くすることにより本体が小型になって、さらに倍率が大きくなるので大画角（大画面）になるというメリットを持っています。

反対に短焦点レンズを使うデメリットとして画像の隅が歪んでしまったり、色収差が出たりします。

専用の非球面レンズを設計して、複数のレンズを組み合わせれば、これらの問題は技術的には解決出来るかもしれませんが素人にはとても無理です。

Oculusでは、これらの問題をディスプレイに出力する時点で逆方向に歪ませるという方法で解決しています。色収差も同様で初めから逆に色収差を付けてしまうという方法を取っています。この為、高速なグラフィックス処理が必要となり、使用出来るPCに制限があります。

また、原理上、DVDプレーヤーなど通常の画像を出力する装置には繋ぐことが出来ません。
今回は使えるレンズが低倍率であることから焦点距離が長くなると予想されるため、そのままでは本体が大きくなるので小型化の検討が必要となります。

ディスプレイ選定

バッテリー動作可能で５インチ程度のHDMI入力ディスプレイを市場で探します。

頭部への固定方法

本体の大きさ、重さが増える可能性が高いため、しっかりとした固定方法が必要となります。
市販されているもので利用出来そうなものを探します。

ハンズフリー操作

Leap MotionというPC用の手の位置を検出するセンサーがありましたので、これが使えないか試してみます。

ワイヤレス操作

いくつかワイヤレス操作の可能なデバイスを購入し操作感を比較してみます。

検討結果

低コスト、大画角、高解像度

市販の低価格の小型ディスプレイと低倍率(2.5倍）フレネルレンズの利用で実現出来そうです。

フレネルレンズだと目の間隔に合わせて調整する必要がないというメリットがありますが、半面、画像にレンズの縞模様が見えてしまうというデメリットもあります。

利用可能な最大レンズ倍率

何個か拡大鏡を購入して画面隅に歪みが出ない倍率を探してみたところ歪みを出さないようにするには２～３倍が限界でした。
なぜ大半の市販の虫眼鏡の倍率に２～３倍が多いのか理由が分かったような...

小型化

ミラーを使って光路を折り返し小型化します。
ミラーを2枚使って光路を折り返す方法と、ミラー1枚とハーフミラーを1枚使って光路を折り返す2つの方法で試してみます。

検討した方式の説明はプロトタイプにあります。

小型ディスプレイ選定

左写真のようなカメラのEVF(Electric View Finder)に使えるものでバッテリーで動作sるHDMI入力の5インチディスプレイがありました。解像度(800 x 600)はいまいちですがサイズ的にはよい感じです。

頭部への固定方法

溶接用防護面の頭部固定ベルトを利用します。

ディスプレイ本体が軽ければヘッドライトのゴムベルトが使えないかも試してみます。

ハンズフリー操作

申し訳ありません。まだ未検討です。

ワイヤレス操作

今のところワイヤレスのタッチパッドを太腿に固定する方法が良さそうな感じです。
文字入力が必要な場合はワイヤレスの小型キーボードを腕に巻きつけます。

比較してみた入力装置はユーザーインターフェースにあります。

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