ヘッドマウントディスプレイ ヘッドマウントディスプレイの概要

ウィキペディア

ヘッドマウントディスプレイ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/01/04 08:53 UTC 版)

漫画「デッドマウント・デスプレイ」とは異なります。

ゲーム用HMDの例（PS VR）

両眼・単眼に大別され、目を完全に覆う「非透過型」や「透過型」といったタイプがある。3D/2Dにも分類できる。

概要

「バーチャル・リアリティヘッドセット」も参照

1968年、バーチャル・リアリティ (VR) の先駆者であるアイバン・サザランドによって開発された。

通常、目の疲労を抑えるためになるべく遠くに結像した像を形成するようにする。これによって眼精疲労を抑えることができる。左右の目に違う映像を映し出すことも可能であるため、左右の映像を微妙に変えることにより立体的な画像にすることもできる。眼球の輻輳角と焦点距離に差が出るため、この場合も眼精疲労の原因となる。外の世界を完全に見えなくし、ヘッドフォンと併用して「視覚」、「聴覚」を制御できるようにすれば、より完全に近い「バーチャル・リアリティ」を実現できる。

従来のディスプレイが装置に視線を向けなければならないのに対し、このディスプレイはその必要がない。また、帽子や眼鏡の形をしているため、持ち運びに便利でいつでも利用することができる。

小型のディスプレイを利用するため非常に省電力である。特に仮想的な大型ディスプレイを形成したときにはかなりの省エネルギー効果を生み出す。ただし、複数人で共通のディスプレイを見ることはできないため、共通の映像を鑑賞する場合にはあまり意味がない。

民生用HMDは1990年代に各メーカーから発売され始めた。スマートフォンが普及した2010年頃^[要出典]には、スマートフォンをセットして画面を利用する形状のゴーグルも普及するようになり^[1][2]、ダンボールなどで自作することも可能なほか^[3]、安価な自作キットも販売されている^[1]。

歴史

映像作家であったモートン・ハイリグ（Morton Leonard Heilig）は、1957年に観客に視覚、音、振動、香りを提供する「センソラマ（Sensorama）」を開発して1962 年に米国特許を取得、1960年にはヘッドマウントディスプレイの最初の米国特許を取得した^[4]。

1968年、コンピュータサイエンティストのアイヴァン・サザランド（Ivan E. Sutherland）が「ダモクレスの剣（The Sword of Damocles）」と呼ばれる天井から吊されたヘッドマウントディスプレイを開発した^[4]。

1989年、コンピュータサイエンティストであり作曲家でもあるジャロン・ラニアー（Jaron Lanier）は、3次元磁気センサにより測定した手の位置と向きを入力して仮想世界のオブジェクトとの相互作用を可能にする入力デバイス「DataGlove」、3次元磁気センサにより頭部の向きをトラッキングでき、左右の目に独立して映像を表示する一組のディスプレイを内蔵したヘッドマウントディスプレイ「Eyephone」、身体全体の動きを計測するセンサーを埋め込んだ全身スーツ「DataSuit」を発売し、VRという言葉を世に広めることに成功した^[4]。

このような黎明期の野心的なVRシステムの開発を経て、グラフィックスプロセッサの高性能化、ディスプレイの高精細化、半導体の微細化などの技術の進歩によって小型化され、高品質の仮想世界を体験できることのできる商用ヘッドマウントディスプレイが次々に開発されるようになった^[4]。

2016年は「VR元年」と呼ばれ、それまで開発が進められていたヘッドマウントディスプレイが各社から一気に発売される年となった^[4]。代表的なものとして、Oculus^{[注 1]}のOculus Rift、ソニーのPlayStation VR、HTCとValve Corporationが共同で開発したHTC Viveがあり、いずれも高解像度ディスプレイを備え、100度以上の視野角を備えた小型で軽量なヘッドマウントディスプレイだった^[4]。

分類

形状

眼鏡型

眼鏡の上部または前部に投影装置が装着されており、透明板部分に投影される。

帽子型

鍔の部分からディスプレイ装置が垂れ下がっている。ヘッドフォンつきのものもある。ヘルメットマウンテッドディスプレイと呼ばれることもある。

ディスプレイ方式

非透過

装着すると外の様子を見ることはできず、完全に別の世界にいるかのようになる。外の様子が見えないため利用者の安全に配慮する必要がある。

ビデオ透過（ビデオシースルー、Video See-Through）

ヘッドアップディスプレイの一種でもある。装着すると外の様子を見ることはできないが、カメラを通じてディスプレイに外の様子が映し出されているので、利用者は安全に移動することができる。

光学透過（光学シースルー、Optical See-Through）

ヘッドアップディスプレイの一種でもある。ディスプレイ装置はハーフミラーでできており、外の様子が見える。片目のみにディスプレイ装置がついているものもある。また、ホログラフィック素子を用いたディスプレイも開発されており、まさに眼鏡のレンズのような近距離に配置された導光板に映像を投影し、SFで描かれるような「映像が映る眼鏡」を実現化することも可能となっている。光学多層膜のハーフミラーを用いると、必要な情報のみ表示板の表面に表示しながら外の様子をシースルーで見ることが可能となる。

投影方式

虚像投影

ハーフミラーなどを利用することにより虚像を形成し、映像を観察できるようにするもの。

網膜投影

目の水晶体を利用して網膜に直接結像させるもの。利用者が近視や遠視などでも鮮明な像を見ることができる。ただ、眼球運動に左右されるため実装が非常に難しい。

自由度（Degree of Freedom:DoF）

3自由度（3DoF）

XYZ3軸の傾きを検出する方式。安価な代わりに位置情報が得られないためVRコンテンツの操作に制限が生じる（視点位置が固定されている実写・プリレンダーのVR動画コンテンツの視聴は問題ない）。

6自由度（6DoF）

傾きに加えて三次元空間における位置情報を検出する方式。より没入感の高いVRコンテンツが体験できる反面、システムが大型化・高額化してしまう難点があったが、近年はOculus Questの様に本体内蔵のカメラのみで6DoFを実現した製品も登場している。