Interactive Eye Aberration Correction for Holographic Near-Eye Display

2021. 02. 22

Distortions of observed images have been a long-standing problem in near-eye displays. Although many correction methods for optical system-dependent aberrations have been proposed, the image distortions caused by eye aberrations have not been studied thoroughly. In addition to the problem, eye aberrations are individual specific. Therefore, a system capable of correcting the aberration irrespective of the individual is necessary. In this study, we propose an aberration-correctable holographic near-eye display (HNED) that can be used to interactively compensate for image distortions caused by eye aberrations. We formulate a propagation equation that includes eye aberrations in the HNED and developed a GUI that enables a user to correct eye aberrations on their own. In this system, the image displayed on the HNED is updated based on the correction coefficients specified by the user. We performed experiments on human subjects to verify the effectiveness of the proposed method. Our results indicate that the minimum identifiable size in our HNED can be reduced by the aberration correction using our interface, and especially our aberration correction method is useful for the visibility of low visual-acuity users.

ディスプレイにおける表示画像の歪みは避けなければいけない問題であり,VR/ARデバイスとして活用されるニアアイディスプレイにおいても同様である.これまで,光学設計に依存した歪み(収差)への対応については多くの研究が行われてきたが,人間の目に起因して観察像が歪んでしまう問題に対しては十分な研究が行われていない.また,目の収差は各個人に固有のものであるため,個々人が自身に最適な補正を実現できるようなシステムが望まれる.
そこで,本研究では収差補正が可能なホログラフィックニアアイディスプレイを開発すると共に,ユーザー自身がインタラクティブに補正具合を調整可能なユーザーインターフェースを提供することで,上述の問題解決にあたった.このシステムでは,ユーザーインターフェースを通じてユーザー自身が補正係数を決定し,それに対応した画像表示が行われるわけである.
本システムの有用性を確かめるために,我々は被験者実験を行った.結果として,提案した収差補正手法を用いることで,像の歪みを改善することが可能であることが検証された.

Authors: Kenta Yamamoto, Ippei Suzuki, Kosaku Namikawa, Kaisei Sato, Yoichi Ochiai

Kenta Yamamoto, Ippei Suzuki, Kosaku Namikawa, Kaisei Sato, and Yoichi Ochiai. 2021. Interactive Eye Aberration Correction for Holographic Near-Eye Display. In Augmented Humans International Conference 2021 (AHs ’21), February 22–24, 2021, Rovaniemi, Finland. ACM, New York, NY, USA, 11 pages. https://doi.org/10.1145/3458709.3458955