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網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」|網膜に直接投影する新技術「ビジリウム」テクノロジー




【目次】

■網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」|網膜に直接投影する新技術「ビジリウム」テクノロジー

網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」|網膜投影の原理模式図
網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」|網膜投影の原理模式図

参考画像:網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」を今夏発売”視力に依存しない”ディスプレイの第一弾製品を販売 (2018/1/4、QDレーザー)|スクリーンショット

網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」を今夏発売”視力に依存しない”ディスプレイの第一弾製品を販売

(2018/1/4、QDレーザー)

網膜走査型レーザアイウェア「RETISSA® Display」は、「VISIRIUM®テクノロジ」を採用し、眼鏡型のフレームに内蔵された超小型プロジェクタから、網膜に直接映像を投影するヘッドマウントディスプレイです。片眼の視野中心部(水平視野角約 26 度、アスペクト比 16:9)に、HDMI 端子で接続できる機器からのデジタル映像を投影することができます。

QDレーザーはレーザ網膜走査技術「VISIRIUM®テクノロジ」の第一弾製品である「RETISSA® Display(三原色(RGB)半導体レーザを光源とする網膜走査プロジェクタ内蔵型のヘッドマウントディスプレイ)」を2018年7月から国内販売するそうです。

網膜に直接投影する新技術「ビジリウム」テクノロジー|QDレーザー

光の三原色である赤・緑・青のレーザを使って自在に色を作り出し、精密な光学系によって網膜に導く超小型のプロジェクタ。

「VISIRIUM®テクノロジ」とは、三原色レーザ光源からの微弱な光と高速振動する微小な鏡(MEMSミラー)を組み合わせ、網膜上に映像を描き出すレーザ網膜走査技術なのだそうです。

超小型プロジェクタからの微弱なレーザ光は瞳孔の中心で収束し、網膜へと投影されます。

網膜に直接映像を投影することにより、装着者の視力(ピント調節能力)やピント位置に影響を受けにくいフリーフォーカスを実現していることが特長です。

この方式は、眼のレンズである水晶体の状態に影響を受けにくいことから、視力やピント位置に関係なく、眼鏡やコンタクトレンズをしていなくてもボケのない映像を見ることができます。




■網膜投影ニュースまとめ

■QDレーザー

網膜走査型レーザアイウェア

視覚障害者に「見る」喜びを

(2016/6、Highlight Japan)

レーザーアイウェアは映像を直接レーザーで網膜に投射するので、通常、人が物を見るために必要な、角膜のレンズ機能や水晶体のピント合わせ機能に依らずに、物を見ることができる。つまり、水晶体や角膜に問題があっても、正常な網膜や視神経があれば、はっきりとした映像を見ることが可能だ。加齢黄斑変性のように、網膜の一部に異常があっても、正常な部分の網膜にレーザーを投射すれば、問題はない。レーザーは当然、網膜に直接、何時間も投射してもまったく害のない程の強さである。

現在、日本とドイツで臨床研究が行われており、レーザーアイウェアの効果が確認されている。例えば、ドイツのエッセン大学病院で行われている臨床研究では、事故により両目の視力が0.028まで低下してしまった若者の視力が、レーザーアイウェアを装着すると、0.25という読書も可能なレベルまで矯正されている。

半導体レーザーのベンチャー企業「QDレーザー」は荒川泰彦東京大学教授が共同で開発したのが視覚障害者向けのメガネである「網膜走査型レーザーアイウェア」です。

2018年6月21日放送の「WBS」(テレビ東京系)の「トレたま」で網膜に直接映像を投影するメガネ「RETISSA® DISPLAY」が紹介されています。

【参考リンク】

■福井大

光制御デバイスで網膜に画像を投影 弱視者の視覚補助へ 福井大など研究

(2017/8/2、産経ニュース)

福大は、光制御デバイスを超小型化するため光の三原色のレーザー(チップ)を合成してつくる画像の技術を5年ほど前に開発。この技術をもとに今回、米粒サイズ(長さ6ミリ、重さ1グラム以下)の超小型光制御デバイスを製作する。眼鏡のフレームに内蔵し、光ビームで画像を眼鏡枠部分の反射板(ホログラフィック反射板)に当てて網膜に画像を投影する。出力の小さいレーザーのため眼球への負担がなく、目が疲れないという。

 福大産学官連携本部は、腕などの人体内部の血管が投影できる医療用眼鏡、自動車運転時のカーナビ情報が投影できる車載用の眼鏡、空間放射線量を色覚化する原子力産業用ビジョンなどスマートグラスでの活用のほか、原子力産業用ロボットへの利用も目指す。

福井大学、日本原子力研究開発機構、福井県は、スマートグラスに使われるデバイスを独自の技術で従来の100分の1の大きさまで超小型化した網膜に画像を投影する超小型光制御デバイスをメガネのフレームに内蔵し、ホログラフィック反射板に当てて網膜に画像投影する「スマートグラス」の開発を行なっていくそうです。

■GLYPH

Avegant Glyph review

網膜に投影するヘッドマウントディスプレイ「GLYPH」がKickstarterで目標額80万ドルを達成

(2014/1/31、THE BRIDGE)

ディスプレイ部の特徴は、映像をディスプレイに表示するのではなく網膜へ投影する「Virtual Retinal Display」という仕組みを採用している点。

AvegantがKickstarterへ投稿したヘッドマウントディスプレイ「GLYPH」は網膜へ投影する「Virtual Retinal Display」という仕組みを採用しているそうです。

■Pixie Dust Technologies(ピクシーダストテクノロジーズ)

【#落合陽一】網膜投影のメガネ型HMDで近視も遠視も老眼の人も見えるようになる!【#情熱大陸】|これまでの網膜投影システムのメリットとデメリットによれば、2017年11月19日放送の「情熱大陸」では、落合陽一さんが研究している網膜投影のメガネ型HMD(ヘッドマウントディスプレイ)が紹介されていました。

■まとめ

目はよく「カメラ」に例えられます。

モノを見るとき、私たちはモノを「光」として認識しています。

瞳を通して入った光は網膜という膜の上に像を結びます。

網膜はちょうどフィルムにあたり、角膜と水晶体がピントを調節する役割をしていて、水晶体がカメラのレンズにあたり、厚くなったり薄くなったりしてピントを合わせています。

しかし、強度近視は第2位の失明原因|強度近視で起こりやすい4つの病気によれば、近視は多くの場合、「眼軸長(がんじくちょう)」(角膜から網膜までの眼球の長さ)と呼ばれる眼球の奥行きが異常に延び、像が網膜より手前で結んでピンボケになりますが、強度近視では、この眼軸長が正視(像が正しく網膜に結ぶ)より3・5ミリ以上長いことが推定されています。

また、【この差って何ですか?】緑内障になりやすい人、なりにくい人の差は近視|6月12日によれば、緑内障患者の約6割が「近視」なのだそうです。

近視の人の目は眼球が歪んでおり、正常の眼球が23mmであるのに対し、近視の眼球は最大28mmになり、眼圧が高くなくても、圧力を受けてしまっているようです。

同様に老眼や遠視も水晶体による調節ができづらくなることにより起きているのですが、網膜投影はこのピント調節をすることなく、直接網膜に光を届けることによりモノを見るという考え方です。

「情熱大陸」で落合陽一さんが取り上げられた際に「網膜投影」に対する関心が高まり、ますます注目度が上がっていくのではないかと思います。







目の病気

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【#落合陽一】網膜投影のメガネ型HMDで近視も遠視も老眼の人も見えるようになる!【#情熱大陸】|これまでの網膜投影システムのメリットとデメリット




【目次】

■網膜投影のメガネ型HMDで近視も遠視も老眼の人も見えるようになる!|#情熱大陸 #落合陽一

2017年11月19日放送の「情熱大陸」では、落合陽一さんが研究している網膜投影のメガネ型HMD(ヘッドマウントディスプレイ)が紹介されていました。

【参考リンク】

目はよく「カメラ」に例えられます。

モノを見るとき、私たちはモノを「光」として認識しています。

瞳を通して入った光は網膜という膜の上に像を結びます。

網膜はちょうどフィルムにあたり、角膜と水晶体がピントを調節する役割をしていて、水晶体がカメラのレンズにあたり、厚くなったり薄くなったりしてピントを合わせています。

しかし、強度近視は第2位の失明原因|強度近視で起こりやすい4つの病気によれば、近視は多くの場合、「眼軸長(がんじくちょう)」(角膜から網膜までの眼球の長さ)と呼ばれる眼球の奥行きが異常に延び、像が網膜より手前で結んでピンボケになりますが、強度近視では、この眼軸長が正視(像が正しく網膜に結ぶ)より3・5ミリ以上長いことが推定されています。

また、【この差って何ですか?】緑内障になりやすい人、なりにくい人の差は近視|6月12日によれば、緑内障患者の約6割が「近視」なのだそうです。

近視の人の目は眼球が歪んでおり、正常の眼球が23mmであるのに対し、近視の眼球は最大28mmになり、眼圧が高くなくても、圧力を受けてしまっているようです。

【関連記事】

同様に老眼や遠視も水晶体による調節ができづらくなることにより起きているのですが、網膜投影はこのピント調節をすることなく、直接網膜に光を届けることによりモノを見るという考え方です。

そこで、落合陽一さんがCEOを務めるPixie Dust Technologies(ピクシーダストテクノロジーズ)が製品化を進めているのが「Air Mount Retinal Projector」です。

【参考リンク】

先日、拡張現実(AR)のための広視野角の透過型HMDを実現する映像投影技術「Air Mounted Eyepiece」を発表しています。

Air Mounted Eyepiece – Digital Nature Group

こうしたアイデアを組み合わせることで、広い視野角でなおかつ、透過型で、網膜投影ができるHMDであれば、ARの分野だけでなく、医療などの様々な分野でも応用できるのではないでしょうか?




■これまでの網膜投影システムのメリットとデメリット|まとめ

Google glass front

by Bill Grado(画像:Creative Commons)

※イメージであり、今回の記事とは関係ありません。

[E3 2015]西川善司の3DGE:網膜投射型デバイスを採用するHoloLens,試して分かったMR対応型HMDのすごさと課題

(2015/6/20、4gamer)

網膜投射型システムでは,眼球内の瞳に映像光を直接注入し,網膜自体をスクリーンにして映像を結像させる仕組みになる。この方式の利点は,事前に視力に合わせた焦点距離調整を事前に行ってしまえば,視力矯正が不要なところにある(※だからブースでは最初に両目の間の距離を計測したのだ)。つまり,どんな視力の人でも裸眼で利用できることになる。

ただ,弱点もある。

それは,網膜に直接映像を投射する構造上,映像面積が比較的小さく見える点だ。

眼球内の開口部である瞳の中の穴を狙って映像を投射しているわけなので,瞳がズレれば,映像が消えたり見切れたりする。

網膜投影にはメリットとデメリットがあるそうです。

メリットは先ほど紹介したように、どんな視力の人でも視力矯正が必要なくモノを見ることができるようになるということ。

デメリットは、網膜に直接映像を投影するため、ずれると映像が見えなくなるということです。

この弱点を補うためには、複数の映像を投影する、もしくは眼球の動きを追跡するアイトラッキングなどの解決策があるそうですが、そうなるとコストが高くなってしまいます。

ピクシーダストテクノロジーズの「Air Mount Retinal Projector」のページには、このように書かれています。

我々はシンプル+小型+透過型+広視野角+低消費電力のHMDを実現しうる網膜投影光学系を発明しました。

おそらく先ほど紹介した網膜投影方式の弱点を改善したものであるはずですので、どんなものになるのか気になるところです。

今回紹介したものは網膜投影方式によって角膜や水晶体によるピント調節に頼らずモノも見ることができるようになるというもので、なおかつARにも活用できるというものですが、AR(拡張現実)技術とは、コンピュータを使って、現実の風景に情報を重ね合わせて表示する技術のことであり、グーグルグラスに代表される眼鏡型ウェアラブルデバイスやコンタクトレンズ型、HoloLensに代表されるヘッドマウントディスプレイ型がありますが、OMEGA OPHTHALMICSはセンサー、ドラッグデリバリーデバイス、AR/VRを取り込むことができる目のインプラントプラットフォームの提供を目指すでは、「Omegaophthalmics」が開発しているのは、眼の中に外科的に眼内レンズ埋め込む侵襲的アプローチを紹介しました。

また、「見る」ということに関しては、様々なアプローチが行なわれています。

グーグルが目の中に電子デバイス埋め込み視力改善する特許出願では、Googleが特許を出願した眼球に直接挿入する視力矯正用電子デバイスで、眼球内の水晶体を取り除いて、その水晶体を覆っていた水晶体嚢に、データ記憶装置、センサー、通信機、バッテリー、電気的に焦点を調整できるポリマー製レンズでできたデバイスを埋め込み、外部のコンピューターと通信しながら、見ている映像の光が網膜上に焦点を結ぶように、レンズの厚みをリアルタイムで調整するシステムに関するアイデアを紹介しました。

国内初、網膜色素変性症の患者の視力回復に成功|大阪大では、人工網膜や人工視覚システムというアプローチを紹介しました。

脈絡膜上経網膜電気(STS)法による人工視覚システムの臨床応用
脈絡膜上経網膜電気(STS)法による人工視覚システムの臨床応用

脈絡膜上経網膜電気(STS)法による人工視覚システムの臨床応用 大阪大学大学院医学系研究科感覚機能形成学 不二門 尚|厚生労働省|スクリーンショット

脈絡膜上経網膜電気(STS)法による人工視覚システムの臨床応用 大阪大学大学院医学系研究科感覚機能形成学 不二門 尚|厚生労働省によれば、次のようなシステムになると考えられます。

ビデオカメラで画像を取り込み

→画像処理

→体外の無線コイルから信号を体内埋め込み装置に伝える

→眼球の強膜内に設置された電極チップに伝えられ、電気刺激により網膜が興奮し、擬似視覚が得られる。

感覚系による人工臓器-人工網膜|大阪大大学院医学系研究科 神田寛行、不二門尚によれば、人工網膜には3つの方式があります。

1.網膜上刺激方式(Epi-retinal Stimulation)

網膜タックを使って網膜上(網膜と硝子体の境界)に多極電極を固定する方式で、網膜神経節細胞に近いところで刺激が行なうことができるため、刺激効率が良い。一方で、多極電極を網膜へ安定に固定することが難しい点が課題である。

南カリフォルニア大学はSecond Sight社と共同で、網膜上刺激方式を採用して、人工網膜の開発を進めているそうです。

2.網膜下刺激方式(Sub-retinal Stimulation)

これは多極電極を網膜下(網膜と脈絡膜の間)に埋植し網膜を刺激する方式で、多極電極の基板上に受光素子を組み込むことができる。そのため、眼球運動に応じた画像情報を得ることができる。また対外装置にビデオカメラを必要としない。一方、埋植手術の際に網膜剥離を作る必要があり、網膜への侵襲性が高いという課題がある。

ドイツのチュービンゲン大学はRetina Implant社と共同で、網膜下刺激方式を採用して、人工網膜の開発を進めているそうです。

3.脈絡膜上経網膜刺激方式(Suprachorodal-transretinal Stimulation)

STS方式は網膜への侵襲が少ないだけでなく、広い視野を確保できるという利点を持つ。

大阪大学が選択したのは、「脈絡膜上経網膜刺激方式(STS)」です。

このほかにも様々なアプローチで解決しようというところがあります。

【関連記事】

今後も、この分野には様々なアプローチで取り組む人が出てくると思いますので、大変楽しみですね。







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【参考リンク】

■落合陽一さんまとめ

情熱大陸を見て落合陽一さんに興味を持った人は書かれている著書・アート作品・研究・講演などをぜひ見てみてくださいね。

そこで、どういう風に考えが変わったのか、変わっていないものが何なのかを考えてみるのも面白いのではないでしょうか?

J-WAVE THE HANGOUT 宇野常寛 2014年12月8日 with 落合陽一

発明王・エジソンに影響を受けた?“現代の魔法使い”メディアアーティスト・落合陽一「人とロボットの区別はやがてつかなくなる」|2021 未来のテラピコ

【SoftBank World 2017】特別講演 落合 陽一 氏

Fairy Lights in Femtoseconds: Tangible Holographic Plasma (SIGGRAPH)

Levitrope (2017, Mixed Media) / Yoichi Ochiai

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【関連記事】

「インクルージョン」という考え方を知れば、あなたの周りの世界はやさしくなる!?では、「ブロックチェーン・レボリューション」(著:ドン・タプスコット+アレックス・タプスコット)で書かれている「インクルージョン」という考え方を紹介しました。

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インクルージョンには様々な側面がある。社会的、経済的、人種的な強者による支配を終わらせること。体の状態や性別、ジェンダーアイデンティティー、性的嗜好によって差別されないということ。生まれた場所や逮捕歴、支持政党などによって参加を阻まれないこと。p69

自分にはどうすることもできない状態でいわゆる弱者(と呼ばれる状態)となってしまったと想像してみてほしいのです。

健康で、若く、経済的にも苦境に立たされることなく、性別における差別もなく、生まれた場所も平和で、家族に逮捕歴などもないというような恵まれた状況にあると、見えてこない世界があるかもしれません。

どんなに自分は大丈夫だと思っていても、ある日突然、事故や病気に合ったり、日本円が使えなくなったり、戦争状態に陥ったりしてしまうと、弱者の側に立たされてしまうかもしれません。

包含・含有・包括性・包摂・受け入れるといった意味を持ち、誰も排除せず、様々な人を受け入れるという「インクルージョン(Inclusion)」という考えをもって想像するとまた違ったアプローチができるのではないでしょうか?

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