医師と協働する手術支援マニピュレータ
本研究室では，患者の傍から近接操作でき，医師と共存協調する手術支援ロボットを，医工・産学連携で研究しています．執刀医が一人で行えるロボット支援手術が実現すれば，少ない医療スタッフでの手術が可能となり（感染症対策，外科医の働き方改革，大規模災害），患者は地元病院で手術を受けられ，診療科の偏在の縮小，医療費の低減にもつながります．
球面型没入ディスプレイ環境構築をサポートするシミュレータを開発した．球面ディスプレイを作る際には，ドームスクリーンへの特殊な歪み補正を考慮した投影系の光学設計を行う必要がある．しかし，実際に製作される光学系はシミュレーション通りの精度が保証されるわけではない．使用する際に改めて光学系の微調整が必要となる．本研究では，投影系の光学設計と同時に，光学系の微調整や歪み補正が実行可能な投影シミュレータを開発している．
球面ディスプレイの特徴
球面没入型ディスプレイは，映像でユーザを覆うことで臨場感を高め，あたかもその場にいるかのように感じさせるシステムである．
球面ディスプレイの問題点
- 光学設計が複雑かつ煩雑である
- 想定される歪みをあらかじめ適用する必要がある
- 設置するときに調整が必要である
容易に構築するには
- シミュレータなどにより，光学設計が容易にできること
- 想定される歪みをテーブル出力し，Unityなどにおいてコンテンツ作成を容易にすること
- 実際に表示される歪みを確認しながら，シミュレータのパラメータを調整できること
計算の難しさ
通常の光線追跡ではプロジェクタPから出力された光は，鏡Cに反射し，投影面Sに結像させるまでの光路を計算する．PやC，Sの位置や形状が決まれば，PIを与えることによりSが一意に決定する（順方向計算）．しかし，Sの位置から反射点Cを逆算することは難しく，Sを与えてもPIを決めること（逆方向計算）は難しい．したがって，投影画像面すべての画素において順方向計算しておき，特徴点に対応するSから近似点を選ぶことで，逆方向計算を回避している．
シミュレータと構築例
実際に設計した球面ディスプレイ環境とその試作結果：
- 曲率半径 :900(mm)
- サイズ :1500*1900*2060(mm)
- 水平画角 :±90(度)
- 垂直画角 :±60(度)
使用プロジェクタ： EPSON EMP-7900
輝度 ：:4000lm
解像度 ：1024*768
開発したシミュレータ，設計にも調整にも利用できる．調整の場合は，右下の画面をプロジェクタから表示させ，パラメータを微調整する．
シミュレータの調整結果によって得られた歪み補正テーブルに基づいてレンダリングをした球面ディスプレイ映像．
アクリルドームを用いた構築例
発泡スチロール製ドームを用いた構築例
実装例
ペーパードームを用いた実装例（２０２３）
ペーパードーム：FPV130, 内径650mm
実際に設計した球面ディスプレイ環境とその試作結果：
曲率半径 :650(mm)
水平画角 :±90(度)
垂直画角 :-45～90(度)
使用プロジェクタ： NEC NP-PE456USLJL
輝度 ：:4500lm
解像度 ：1920*1200
論文
「Projection simulator to support design development of spherical immersive display」(2017)『HCII 2017, CCIS 714』p.17-24.
「没入球面ディスプレイの設計開発を支援する投影シミュレータ」(2016)『第２１回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集』p.33C-05.
「Presenting a Sense of Self-motion by Transforming the Rendering Area Based on the Movement of the User’s Viewpoint」(2021)『HCII 2021: HCI International 2021 - Late Breaking Posters 』p.410-417.
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