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MoguraVR

2018.06.06

可変焦点・広視野角 Oculusの次世代VRヘッドセット開発秘話

2018年5月に行われたFacebookのイベント・F8で、Oculusは可変焦点を実現した次世代VRヘッドセットのプロトタイプ「Half Dome」を発表しました。3年以上にわたる「Half Dome」開発ストーリーが、同社のブログで公開されています。

可変焦点こそが課題

現在のVRヘッドセットでは、VR空間内の遠近に応じて焦点を合わせることができません。焦点はおおむね2mの距離で固定されています。しかし現実では、近くに物を近づければくっきりと見えるのが自然です。これに対し、現在Oculusが開発を進めている次世代VRヘッドセット「Half Dome」のプロトタイプは、可変焦点の機能を備えています。

https://www.youtube.com/watch?v=PhQLlMIprBY

Facebook Reality Labs(旧Oculus Research)で研究開発がスタートしたのは2014年6月のこと。同施設でデジタル画像処理関連のディレクターを務めるダグラス・ランマン氏はチームメンバーを集め、解像度の向上や視野角の拡大など、VRディスプレイの改善策に取り組みました。


(Facebook Reality LabsでHalf Domeに取り組むメンバーたち)

ランマン氏いわく、研究を始めてからしばらくして、対象物の距離に応じて焦点を変える可変焦点こそが解決すべき課題であることが浮上してきたとのこと。これについてランマン氏は「従来の方法では解像度や画像の質などとトレードオフになってしまい、実用化が難しいものでした。しかしふと自分の周りを見回してみると、FRLでは可変焦点のディスプレイの開発に取り組むためのベストなチームが作れることに気付きました」と述懐しています。

ランマン氏はメカニカルエンジニアのRyan Ebert氏と共に、可変焦点のVRヘッドセットに関するアイディアを提案。アイトラッキング(視線追跡)と高解像度も備えたヘッドセットの開発がスタートしました。そしてコンピュータービジョンの専門家らの協力を得て、数か月後には最初のプロトタイプが完成しました。


(約3年前に制作されたHalf Domeのプロトタイプ第1号、可変焦点のコンセプトを示している)

様々な技術を結集

チームには解決すべき複雑な課題がいくつもありました。技術プログラムマネージャーのキム・コーソン氏は「我々は幸運でした。様々な技術バックグラウンドを持ったメンバーが集まり、自分の役割を超えて協力し、遠い目標へと向かっていました」と当時を振り返っています。

数多くの試作品の制作には3Dプリンターが役立てられており、Half Domeの開発をハイペースで進められたのはこのおかげだとか。また並行してアイトラッキングや視野角の拡大についても開発を続け、プロトタイプを制作していきました。

https://www.youtube.com/watch?v=2qhINX35oMM

アイトラッキングの技術自体は新しいものではありません。しかし広視野角・可変焦点のVRデバイスでそれを実現する技術は、これまでにないものでした。アイトラッキングの研究を主導したRobert Cavin氏は、「この複数の特徴の組み合わせによって、多くの新しい課題が出てきました。(可変焦点のために)スクリーンを動かすということは、通常アイトラッキングを実現するための物理的なスペースが大幅に減るということです」と説明しています。

またCavin氏は「光学担当チームと密に連携し、スクリーンの動きやディスプレイの視野角を妨げずに、眼球に画像を投影する方法を探りました。さらに設計上、大きなレンズを目のすぐ近くに配置することになります。このレンズに斜めに光が照射されれば、物の見え方は不鮮明になってしまいます。解決するためには、新たな画像処理のアルゴリズムが必要でした」と続けています。


(第1号の約1年後に完成したプロトタイプ第2号。アイトラッキングを実現した)

可変焦点のカギを握る可動式スクリーンに携わった開発者もいます。光学科学者のブライアン・ウィーライト氏は「Half Domeのレンズは広視野角を維持したまま、可変焦点を実現する動きができるように設計されました。Half Domeのコアとなるのは光学ではありません。光学機械です」と話しています。

https://www.youtube.com/watch?v=JdM5SnSnuyQ

またこのほか、ソフトウェアの開発・構築も不可欠な要素です。Alexander Fix氏はHalf Domeのプロジェクト全体のソフトウェア設計を手掛けました。同氏は「ソフトウェアは全ての要素を一体化させるカギです。ソフトウェアがなければ、このヘッドセットは印象的な見た目をしたレンガのようなものにすぎません」「ソフトウェア設計には、全てのメカニクス、光学・電気システムが一体になってどのように動作すべきかを、理解しなければなりません。そして望ましい結果が出るように、全てをコントロールする必要があります」と述べています。

一番の条件は使い心地の良さ

最終的なシステムの要件を確定するには、まず全ての機能を盛り込んだ上で、ユーザーが快適にVR体験を出来るよう、不要な部分を落としていくことが必要です。開発者の一人Marina Zannoli氏は「各プロトタイプは、これまでの試作品から学んだことに基づいて制作されました。しかし一番重要な条件は、使用するときの快適さです。VRヘッドセット自体の使い心地が快適でなければ、ビジュアルコンテンツの品質を評価することは難しいからです」と説明しています。


(プロトタイプ第3号、他のVRヘッドセットと同程度のサイズ、重量、広視野角を実現しながら、可変焦点とアイトラッキングも備えている)

このような多くの開発者の努力の元、Half Domeのプロトタイプは完成し、F8で披露の場を迎えました。Half Domeの開発者版や製品発売時期などがいつ頃になるのか、今後どのような進化を遂げるのかが期待されます。

(参考)Oculus Blog

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