AR/VR
壁を打ち破る: ホログラムを真にインタラクティブにする
ホログラムはかつてサイエンスフィクションでしか見られませんでしたが、現在研究者チームによって実証に成功しました。チームは実際に史上初の触れることのできる三次元ホログラムを作成しました。
この3Dディスプレイ技術のブレークスルーは、ナバラ公立大学（UPNA）の研究者によって実現されました。弾性ディフューザーと高速投影を使用して、仮想オブジェクトとの自然な手のインタラクションを可能にします。UPNAの主要研究者であるエロディ・ブーズビブ博士によれば:
映画で見られるホログラムと呼ばれるものは、通常ボリューメトリックディスプレイです。これらは空中に現れるグラフィックで、仮想現実の眼鏡（ヘッドセット）を装着する必要なく、さまざまな角度から見ることができます。
これらの真の3Dグラフィックを「特に興味深い」と呼び、ブーズビブはそれらが「来て-インタラクト」パラダイムを可能にすると述べました。これは、ユーザーがデバイスに近づくだけで使用を開始できることを意味します。同じ説明ビデオはここでご覧いただけます:
このように、最新のイノベーションはホログラムの体験方法に画期的な変化をもたらし、物理的世界と仮想世界の壁を打ち破り、真にインタラクティブな3Dディスプレイの新時代へと導きます。
仮想インタラクションの新時代
興味深いことに、ボリューメトリックディスプレイのプロトタイプはすでに市場で商業的に入手可能です。
Voxon Photonicsは、VLED技術を用いてインタラクティブなボリューメトリックホログラムを作成している企業の一つで、これはグラフィック処理ソフトウェア、マルチプレクシング、圧縮、伝送、空間LEDマトリックス画像レンダリング、フィードバックの組み合わせです。
同社の製品には、標準的な3Dファイル形式とワークフローに対応した次世代ボリューメトリックホログラム技術VX2、そして視覚的明瞭度が向上し、表示領域が大きく、商業利用向けに設計されたVX2-XLがあります。
Brightvoxは、ユーザーが実空間の任意の角度から3D仮想コンテンツを楽しめるイメージングシステムを提供する別の企業です。
商業用ホログラムのプロトタイプはすでに存在しますが、どれも実際に直接インタラクションできるものはありません。手を挿入して仮想オブジェクトを掴むことさえできません。
直接インタラクションは、仮想エンティティとやり取りする自然な方法に他なりません。ここでは、出力空間であるレンダリングされたグラフィックが、入力空間であるインタラクション領域と整合しており、実世界で実物とやり取りするのと同様です。
この種のインタラクションは、マルチタッチのフラットスクリーンですでに見られます。指でボタンを押すことで、アイコンを移動したりオブジェクトを回転させたりでき、実生活での操作と同様です。
私たちは電話での直接インタラクションに慣れています。画面上で指でボタンをタップしたりドキュメントをドラッグしたりするのは、人間にとって自然で直感的です。
– 主任研究者 アシエル・マルゾ
ボリューメトリックディスプレイは、現実世界で知覚する視覚要素の大部分を提供することで同様のことが可能です。しかし、現在の技術ではホログラム内部に手を入れて仮想オブジェクトと直接インタラクションすることはまだできませんでしたが、今は違います。
この研究はInteVolプロジェクトの一環で、ボリューメトリックディスプレイとのインタラクションシステムの開発と実装に焦点を当てており、ユーザーが自然に3Dグラフィックとやり取りし、3D視覚と操作の先天的な能力を活用できるようにしています。
真の3Dディスプレイがすべてを変える
現実世界ではすべてが3Dであり、私たちはそれに慣れていますが、仮想世界は同じようには機能しません。私たちの視覚は周囲の空間を解釈し、手を使ってオブジェクトを掴み、好きなように操作します。
これとは対照的に、2Dスクリーン上にレンダリングされたグラフィックは、遮蔽（あるオブジェクトが別のオブジェクトの視界を遮り、仮想ディスプレイのリアリズムをシミュレートする）、影、距離とサイズの関係を提供しますが、収束、両眼視差、焦点調整は表示できません。
ヘッドマウントディスプレイ（HMD）などのウェアラブルデバイスは、視覚情報をユーザーの目に直接表示し、各目に異なる画像を提示することで奥行き手がかりを提供します。これにより両眼視差が生まれますが、HMDは通常、収束と焦点調整を提供しないため、ユーザーは手や近くのオブジェクトに正しく焦点を合わせることができません。
先進的なHMDは、これらの機能をサポートするために、アイ・トラッキングやホログラフィック近接ディスプレイの研究を進めています。
しかし、もちろん、たとえそうであってもユーザーはディスプレイを装着しなければならず、複数のユーザーがシステムに近づくだけで使用を開始できるという能力が制限されます。
しかし、真の3Dディスプレイは、さまざまな角度から見ることができるグラフィックをレンダリングします。このようなディスプレイはユーザーにデバイスの装着を強制せず、2Dディスプレイが提供しない視覚手がかりを提供します。
さまざまな3D技術の中で、ボリューメトリックディスプレイとホログラムはすべての奥行き手がかりを提供します。研究では、ボリューメトリックディスプレイは体積内の各位置から光点を放出するため、ホログラムよりも優れていると指摘されています。一方、ホログラムはクリッピングや禁止ジオメトリといった問題を抱えています。
現在、ボリューメトリックディスプレイは主に3つの方式に分類されます：
- ソリッド
- スイープ
- フリースペース
しかし、ユーザーはこれらのディスプレイに手を挿入できません。仮想オブジェクトに触れることは物理的に不可能であり、触れると浮揚が機能しなくなるだけでなく、ディスプレイやユーザー自体を損傷する可能性があります。
これを可能にするために、研究者は既存の硬質ディフューザーをスイープ型ボリューメトリックディスプレイに置き換えることを提案しました。
クリックして、ホログラフィック3Dプリンティングが研究者に人体内部への印刷を可能にする方法を学んでください。
自然で直感的な仮想インタラクションへ
ボリューメトリックディスプレイは、高速で同期的に画像を投影します。これらの画像はディフューザーと呼ばれる高速振動シート上に投影されます。画像投影は異なる高さで行われますが、視覚の残像効果によりそれらを一つの完全な体積として知覚できます。
しかし、問題はこれらのディスプレイが使用する光学ディフューザーが通常は硬質であることです。振動中に手が接触すると、ディフューザーが破損したり怪我を引き起こす可能性があります。そのため、インタラクションはキーボードまたは3Dマウスを使用した間接的なものとなります。
そこで、研究者はこの問題に対処するためにFlexiVolコンセプトを導入しました。欧州研究評議会（ERC）から資金提供を受け、硬質ディフューザーの代わりに弾性ディフューザーを使用しました。
弾性光学ディフューザーでボリューメトリックディスプレイを改良することで、ディスプレイを損傷したりユーザーを危険にさらすことなく変形が可能になります。これにより、ユーザーは手をレンダリング体積内に挿入し、空間的に重なり合う真の3Dグラフィックと直接インタラクションできます。これにより、一貫した焦点調整が提供され、奥行き知覚が向上します。
このために、研究者は機械的および光学的特性の異なる材料をテストしました。エラスタン（スパンデックス、ライクラ、ドーラスタンとも呼ばれる）は弾性投影スクリーンで最も一般的に使用される材料であり、研究の出発点としても使用されました。
弾性材料の課題は、弾性であるため変形を引き起こし、結果として画像補正が必要になることです。そこで、連続した膜の代わりに、指に合わせた幅20mmのストリップ配列を使用することにしました。ユーザーが押すと、押されたストリップだけが変形します。
研究で使用されたすべての布は、弾性方向に沿って200×20mmのストリップにレーザー切断され、シリコンなどの材料がアクリル板上に希望の厚さのスペーサーと共に硬化されました。
触覚ホログラムに対する人間の反応テスト
その後、FlexiVolの使いやすさを評価し、3Dマウスによる直接インタラクションと比較するためにユーザー調査が実施されました。
この評価では、20歳から40歳の18名が参加しました。3Dマウスの経験があるのは2名だけで、数名はジョイスティック経験のあるゲーム愛好者でした。そのうち5名はボリューメトリックディスプレイでコンテンツを視覚化したことがありますが、3Dマウスを介してのインタラクションは行っていませんでした。
ユーザー調査は、Selection、Tracing、Dockingの3つのタスクを含み、FlexiVolのデザイン空間の妥当性を評価しました。
結果は、参加者の89%がリーチスルー手法を好み、3Dマウス条件を選んだのはわずか2名でした。参加者の半数以上が「指でのインタラクションがより簡単で自然に感じた」と自発的に述べました。
質問されたところ、4名は「より直感的だ」と答え、さらに2名は「手でのインタラクションに慣れている」と付け加えました。一方、ほとんどの参加者はディフューザー内部に手を入れることが楽しいと感じました。
懸念については、皆が痛みや不便さを感じるのではないかと考えていましたが、実際にはそうではありませんでした。実際、ほぼ全員がインタラクションの柔らかさを指摘し、最初に硬いと感じていた印象とは対照的でした。
さらに、ユーザー調査は、全員（1名を除く）が手を使ってタスクを完了する方がパフォーマンスが向上すると考えていることを明らかにしました。3Dマウスでより正確だと感じたのは6名、手でより自信があると感じたのは12名でした。
リーチスルー手法は3Dマウスに比べて完了時間が大幅に短縮されましたが、研究は完了時間と精度の間にトレードオフがあることを指摘しました。
スクリーンを超えて：FlexiVolの未来的インパクト
ユースケースに関して、参加者は3Dプランの可視化や友人との協働、手術、映像編集、ゲームなど医療目的での使用に関心を示しました。また、手全体をボリューム内に入れてオブジェクトを掴みたいとも述べました。
現在、弾性ディフューザーにより、チームは3Dグラフィックとの新しいインタラクション方法—自然に仮想オブジェクトを掴んで操作する—を導入できました。例えば、人差し指と親指の間で立方体のような仮想オブジェクトを掴んで移動させることができます。チームは次のように述べました：
画面やモバイルデバイスなどのディスプレイは、仕事、学習、エンターテインメントのために私たちの生活に存在しています。直接操作できる三次元グラフィックは教育に応用でき、例えばエンジンの部品を可視化し組み立てることが可能です。
このイノベーションは、VRヘッドセットを必要とせずに複数のユーザーが協働的にインタラクションできるようにします。現実世界では、これらのボリューメトリックディスプレイは特に博物館で有用で、来館者がコンテンツに近づきインタラクションできます。
制限事項として、研究は長期的な疲労と摩耗テスト、商用FlexiVolデバイス向けの先進材料のテスト、身体的負荷を軽減するためのより人間工学的なレイアウト、そしてディスプレイサイズと解像度の向上が必要であると述べています。
今後の研究では、弾性ヘリカルディフューザーの設計、ユーザーのタッチに応じて投影を適応させる適応型レンダリングアルゴリズムの使用、全体ボリュームに触覚フィードバックを提供するハプティクス技術の追加、そしてディスプレイボリュームに他のオブジェクトを挿入しそれらの周囲にグラフィックをレンダリングする機能の導入に焦点を当てます。
総じて、研究者は「このシンプルでありながら重要なボリューメトリックディスプレイの改善は、ボリューメトリックディスプレイの独自の利点と直接リーチスルーインタラクションを探求する新たな機会を創出する」と考えています。
革新的な企業
Immersion Corporation (IMMR )
3Dディスプレイ技術、拡張現実（AR）、仮想現実（VR）の分野では、スペースの進展に貢献している企業がいくつかあります。
例えば、Meta Platforms (META ) と Apple (AAPL ) はそれぞれ Oculus と Vision Pro ヘッドセットを通じてこれを行っています。Microsoft Corporation (MSFT ) もボリューメトリックディスプレイに投資しており、Alphabet Inc. (GOOGL ) は3D可視化、ARCore、仮想体験に関与しています。
本日は、ハプティクス技術を専門とし、ユーザーが触覚フィードバックを受け取れるようにし、ウェアラブルデバイス、自動車システム、ゲーム、VRでユーザー体験を向上させる Immersion Corporation について説明します。
ハプティクス技術は成長市場で、2024年の33億ドルから2032年には90億ドル以上に拡大すると予測されています。
Immersion は、デジタルデバイスの操作時にユーザーの触覚を完全に引き込むソフトウェアと知的財産を開発・ライセンスしています。そのセグメントには Immersion と Barnes & Noble Education が含まれます。対象となる応用分野はウェアラブル、モバイルデバイス、仮想・拡張現実、コンソールゲーム、自動車、医療です。
同社が提供する製品には、アクチュエータとハプティックドライバICの性能を最適化する TouchSense Technology、モーションセンシングとスマート制御技術でハプティクスを次のレベルへ引き上げる Active Sensing Technology、そして新しいユーザー体験を提供する Kinesthetic と Force Feedback Technology があります。
Immersion の目標は、デジタル世界の至る所でタッチを可能にすることです。現在、30億台以上のデバイスが同社の技術を使用し、150以上のライセンス顧客が存在します。
昨年、同社は3つの大手企業とライセンス契約を締結しました。2月に Immersion は、Meta とハイエンドハプティクスを同社デバイスに提供するためのライセンスを締結したと発表しました。この契約により、Immersion はマーク・ザッカーバーグの会社およびその関連企業のハードウェア、ソフトウェア、VR、ゲーム製品に特許を提供します。
これは、任天堂とのライセンス更新に続き、同社の特許をビデオゲーム会社とその関連企業に提供し続けるものです。昨年5月、ハプティクス技術開発者はサムスン電子とのライセンスも更新し、高品質なタッチフィードバック技術を通じて同社のデバイスインタラクションとソフトウェア体験の向上を継続しています。
Immersion Corporation の時価総額は2億4000万ドルで、執筆時点の株価は7.41ドル（年初来15%以上下落）です。EPS（TTM）は2.06、P/E（TTM）は3.60、ROE（TTM）は33.11%です。同社は配当利回り2.43%を支払っています。
(IMMR
)
3月に、2025会計年度第3四半期の財務結果を報告し、2025年1月31日までの3か月間の総収益は4億7480万ドルでした。
GAAPベースの純利益（損失）は1550万ドル、希薄化株式1株あたり0.47ドルで、非GAAPベースの純利益（損失）は2080万ドル、希薄化株式1株あたり0.63ドルでした。一方、GAAPの営業費用は7960万ドル、非GAAPの営業費用は7420万ドルでした。
この期間中、同社は配当と自社株買いを通じて900万ドル以上を株主に還元しました。
Immersion は今四半期に強力な財務実績を達成しました。私たちは事業構築と長期的な株主価値創造にレーザーのように集中し続けています。
– CEO エリック・シンガー
昨夏、同社は Barnes & Noble Education (BNED ) の42%を取得し、Immersion が任命した5つの取締役会席を通じて同社の支配権を得ました。この動きは、教育分野での事業拡大と多様化を図るためのものでした。2025年1月31日現在、書店の普通株式が非支配株主に追加発行されたため、Immersion の株式保有率は32.3%に減少しています。
Immersion Corporation の最新情報
結論
ホログラムは長らくサイエンスフィクションの領域でしたが、実現を目指した試みは多数あるものの、直接的なインタラクションは達成されていませんでした。ユーザーが自然に手を伸ばして仮想オブジェクトを操作できるようになることで、触覚ホログラムは受動的な3Dディスプレイから真にインタラクティブな体験への変革的な飛躍を可能にします。
したがって、FlexiVol の研究は直接リーチスルーインタラクションを可能にし、仮想インターフェースの境界を押し広げると同時に、安全で自然な手のインタラクションのための弾性ディフューザーの実現性を証明しています。
このボリューメトリックディスプレイは、3Dインタラクションデザインの新たな標準の基礎を築きますが、商業化と創造性、トレーニング、協働作業の再定義には、材料、ハプティクス、適応型レンダリングのさらなる進歩が必要です。教育、エンターテインメント、医療などの分野での強力な応用可能性により、この進化はデジタルと物理の世界をこれまで以上にシームレスに融合させる可能性を示しています。
