ヘッドマウントディスプレイ

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ヘッドマウントディスプレイの製品

ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、略称: HMD、頭部装着ディスプレイ)は、頭部に装着するディスプレイ装置のことである。ウェアラブルコンピュータの一つ。スマートグラスとも呼ばれる。

両眼・単眼に大別され、目を完全に覆う「没入型」(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[編集]

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、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。ダンボールとスマホで自作することも可能であり、1000円程度の自作キットも販売されている。

分類[編集]

帽子型で非透過のヘッドマウントディスプレイを使うことでバーチャルリアリティ (VR) 機能を提供できる。それ以外の形式は拡張現実(AR)。

形状[編集]

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。ヘルメットマウントディスプレイと呼ばれることもある。

ディスプレイ方式[編集]

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[編集]

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
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。

応用[編集]

ウェアラブルコンピュータディスプレイ装置や、スポーツ[1]、医療[2]など幅広く利用されている。

軍事[編集]

ヘッドマウントディスプレイを装備したアメリカ陸軍戦車

アメリカ軍など一部のでは戦闘機で使用するヘッドアップディスプレイ (HUD) の代替として実用化がされている(JHMCSなど)が、ヘルメットの重量増加によるパイロットへの負担が懸念されている(戦闘機は激しいマニューバを行うため、ヘルメットの重量増加がパイロットに与える影響は大きく、例えばヘルメットの重量が100g増加した状態で9Gの旋回を行った場合、パイロットへの負担は900g分増加する事になる)。したがって戦闘機用ヘッドマウントディスプレイの開発においては、必要な性能を満たしつつも、重量増加をどれだけ抑えられるかが課題だった。その後カーボンファイバーの加工技術が発達したため、非常に軽量なヘルメットが開発されているが、その分コストが問題となっている。

その他、歩兵部隊の情報支援への応用などが考えられている。また、航空機の俯瞰視点による操縦を実現する手段としても期待されている。

コンピュータゲーム[編集]

ヘッドマウントディスプレイにヘッドトラッキング(頭の動きを検知)の技術を組み合わせ、顔の向きに合わせて映像を連動させて360度の視界を表現する手法は、より臨場感の高いバーチャルリアリティ (VR) を作り上げる方法として、1990年代半ばからコンピューターゲームに用いられている[3][4]。1990年代半ばには初期のブームがあり[3]、市販されたものとしては最初期の一つである「Forte VFX-1英語版」などの商品や、1994年からセガ(当時)のテーマパークである横浜ジョイポリスにて運営されていた、VRを体験できるアトラクション「VR-1」などが登場した[4]

しかし、1990年代にリリースされたVR用ヘッドマウントディスプレイはいずれも個人で購入するにはあまりに高価であったり、あるいは専用のアミューズメント施設まで足を運ばなければ体験できなかったりとハードルが高く[5]、またVRを表現するハードウェアの性能も十分でなかったために魅力にも乏しかった[4]。更にハードウェアの応答性能の不足やノウハウの不十分さにより、感覚と視界がずれて乗り物酔いのような症状を呈する「3D酔い」など、健康面への問題も露呈した[3]。1990年代のブームは多くのユーザーや投資家の間に失望感を広めたまま失敗に終わり、こうした技術はその後20年間ほどは注目されないものとなっていた[3]

その後技術の向上によって従来の問題点がある程度克服されると、ジャイロセンサー加速度センサーを搭載したスマートフォンが普及し始めた2010年代にはVRに関連したヘッドマウントディスプレイが個人での購入が可能な価格帯で相次いで市販されることが発表され、再び注目されるようになった[5][3]クラウドファンディングKickstarterに登場し話題となった「Oculus Rift」は、同じくKickstarterで話題となったトレッドミルの「Virtuix Omni」を組み合わせることでVR体験も可能となっている[5][6]。また、モーションコントローラ「Razer Hydra[7][8]やショックフィードバック付きの多感覚スーツ「ARAIG」[9]もKickstarter上で発表されており、これらを組み合わせることでより没入感を高めたVR体験が期待できる。この他にも、見た目はサングラススタイルで軽量化を図っているNVIDIAの「Near-Eye Light Field Displays」[10]や過去の映像と現在の映像をシームレスに融合することで新たなVR体験を可能にしたソニーの「PROTOTYPE-SR」[11]など様々なシーンを想定したものが発表されている。

そして2016年には「VR元年」などと呼ばれ、メディアでも注目を集めることとなった[3][4]。特に同年10月に登場したPlayStation 4用のVRデバイス「PlayStation VR」により、VRゲームの本格的な普及が期待されている。また、同年にはヘッドマウントディスプレイを用いたVRエンターテインメントコンテンツの体験ができる実験施設をバンダイナムコが期間限定で開設しており[12]、今後はアミューズメント施設を始めとした様々な施設での展開も想定されている。

AV機器[編集]

市場に登場当初は、狭い部屋でも大型TVに匹敵する臨場感が味わえると話題になったが、ほどなく下記の短所・欠点が問題となり売り上げは低迷した。ゴーグル型テレビ、グラステレビなど色々な呼び名があるが、明確に主流となった呼び名は未だ無い。

  • 視聴者が分からない外国語音声のみ収録されている作品を視聴する際、表示される字幕を眼球の動きのみで捉える必要があり、大きな眼球疲労をもたらす。通常のTV視聴時では字幕表示に合わせ首を向けるなど他に対応可能だが、表示画面が頭部に固定され一体化しているため、この方法は採れない。
  • 多人数で一度に同じ臨場感を共有視聴できない。視聴人数分、当該機器を用意する必要があり、経済的負担はばかにならない。

ロボット支援手術[編集]

従来の内視鏡手術ではスコピスト(内視鏡を保持する医師)による支援が必要だったが、ジャイロセンサーを備えたヘッドマウントディスプレイを使用した手術支援ロボットにより術者、患者双方の負担が軽減されるようになった。

作品上での登場[編集]

SF作品を中心に数多くの作品で登場している。登場人物の表情を描写する都合からか、片眼鏡型で通信用ヘッドセットに付随しているものが多い。投影される情報は、敵との距離や武器の残弾、照準など。

脚注[編集]

  1. ^ 【ヘッドマウント・ディスプレイ】メガネ型のウエアラブル機器、スマホ革命で再び表舞台に”. 日経トレンディ. 日経BP (2013年7月19日). 2013年7月24日閲覧。
  2. ^ ソニー、3D内視鏡手術向けのヘッドマウントモニター 有機EL+3Dを医療分野に応用。PinPなど対応”. Impress Watch (2013年7月23日). 2013年7月24日閲覧。
  3. ^ a b c d e f 仲田しんじ (2015年3月19日). “盛り上がるヘッドマウントディスプレイ開発 "3D酔い"しないHMDで、「Steam」のValve社が躍り出る!?”. おたぽる. グノシー. https://gunosy.com/articles/ga5Ps 2016年10月2日閲覧。 
  4. ^ a b c d 傭兵ペンギン (2016年9月13日). “VRで盛り上がるジョイポリス、だがセガは1994年にVRアトラクション「VR-1」を導入していた”. iNSIDE. イード. 2016年10月2日閲覧。
  5. ^ a b c Riftと組み合わせると最強のVR環境に! ゲーム世界を自分の足で歩けるデバイス“Omni”が出資募集開始”. ファミ通. エンターブレイン (2013年6月5日). 2013年6月5日閲覧。
  6. ^ 自分の体を動かしてゲーム中を走ったりできる完全VRを実現したデバイス「Omni」”. GIGAZINE. OSA (2013年7月1日). 2013年7月2日閲覧。
  7. ^ 【GTMF2013】Unity大前氏が語る「これからのゲーム開発に投資すべき3つのこと」”. GAME Watch. Impress Watch (2013年7月23日). 2013年7月24日閲覧。
  8. ^ バーチャルリアリティでミクさんと遊んでみた動画 巨大ミクダヨーとの戦闘も”. ITmedia. アイティメディア (2013年7月18日). 2013年7月24日閲覧。
  9. ^ ARAIG As Real As It Gets”. Facebook. 2013年7月2日閲覧。
  10. ^ 「Oculus Rift」に対抗!? NVIDIAがサングラススタイルの立体視対応HMDを披露”. 4Gamer.net. Aetas (2013年7月24日). 2013年7月24日閲覧。
  11. ^ ソニー、TGS2012限定仕様のHMD「PROTOTYPE-SR」を体験展示”. GAME Watch. Impress Watch (2012年9月20日). 2013年7月24日閲覧。
  12. ^ バンダイナムコはなぜ「VR ZONE Project i Can」を立ち上げたのか。プロジェクト仕掛け人のコヤ所長とタミヤ室長にいろいろ聞いてみた(4Gamer.net 2016年6月23日)

関連項目[編集]

ゲーム機

主なヘッドマウントディスプレイ