NHK技研、視覚疲労を抑えた「薄型ライトフィールドヘッドマウントディスプレー」を開発。光学系の厚さを79％削減

2026.05.21

NHK放送技術研究所（以下：技研）は、実世界に近い自然な見え方で、視覚疲労の少ないバーチャルリアリティー（VR）体験の実現を目指し、「ライトフィールド方式」を採用したヘッドマウントディスプレー（ライトフィールドHMD）の開発を進めている。

今回、役割が異なる2種類のレンズを接触して配置する独自の光学系と、高精細なマイクロディスプレーを組み合わせることで、従来よりも大幅な薄型化と高精細化を両立したライトフィールドHMDを開発した。

260521_NHK-VR_02A5812ft0 — 今回の試作機（左）と前回の試作機（右）の外観比較

開発の背景：なぜ従来のVRは目が疲れるのか？

一般的なVRゴーグル（HMD）は、2枚のディスプレーの映像をそれぞれレンズで遠方に拡大表示し、左右の目に少しずれた映像（視差）を見せることで立体感を作り出している。しかし、この二眼方式には「視覚疲労」という課題があった。

映像上の物体が前後に動いても、目のピント（焦点）はレンズで拡大されたディスプレーの位置に固定されたままとなることで、「視差によって知覚される奥行き位置」と「目のピントを合わせている位置」が一致せず、疲労や不快感の要因になると考えられている。

「ライトフィールド方式」による解決

ライトフィールドは、物体から放たれて目に到達する「光線の集まり」を再現する技術だ。

メリット：実世界で物を見るときと同じように、見たい位置に目のピントを合わせることができる。
効果：長時間視聴しても疲れにくい、自然な3次元映像の表示が可能になると期待されている。

技術的ポイント（1）：光学系の大幅な薄型化

従来のライトフィールドHMDには、装置が大きくなってしまうという課題があった。

従来の仕組み（中間像を形成して拡大）

従来のライトフィールドHMDは、ディスプレーとレンズアレー※で一度空中に中間像※を形成し、それを接眼レンズで拡大することで遠方に3次元映像を表示していた。しかし、この方法ではレンズアレーと接眼レンズの間に約4cmの間隔が必要となり、HMDが大きくなることが課題だった。

※：レンズアレー（微小なレンズを平面状に並べた光学素子）
※：中間像（レンズアレーによってディスプレーの背後に形成される微小な3次元映像）

260521_NHK-VR_03Rkd1SSjH — ライトフィールドHMDの光学系の比較

今回の新技術

今回、レンズアレーと接眼レンズを接触配置する新しい光学系を考案した。接触させることで実質的に1枚の光学素子として機能させ、光線制御と集光を同時に実現。この光学系に適した要素画像群の生成手法を組み合わせることで、中間像を介さず直接3次元映像を目に届けることに成功した。光学系の奥行きを従来比で79％削減し、大幅な薄型化を達成した。