Metaは3Dプリントを使用して「目に見えない」ARタグを作成し、あらゆるものを入力デバイスに変えたいと考えています。

はじめに: 自宅の 3D プリンターを使用して、AR/VR ヘッドセットでゲームをプレイするために使用できるトラッキング機能付きの入力デバイスを作成できたら、どれほど興味深いでしょうか。そして、これらすべては「目に見えない」AR タグを通じて実現できます。

2022年4月2日、Antarctic Bearは、Meta（Facebook）Reality Labsとマサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者が、肉眼では見えないARタグで印刷できるオブジェクトを3Dプリントする方法を開発したことを知りました。

研究チームは最近、「赤外線タグ：低コストの赤外線ベースの3D印刷および画像化ツールを使用して目に見えないARタグとバーコードを埋め込む」と題する研究論文を発表しました。論文では、隙間を内蔵した部品を設計することで、パターンをQRコードに変換し、赤外線（IR）を発するフィラメントを使用してARタグを物体の隙間に3D印刷することで、ARデバイスとドッキングできる物体を作成できると指摘されています。

エンジニアらによると、これにより物体の動きを追跡できるようになり、ゲームコントローラーとしても使用できるようになるため、ユーザーは3Dプリンターを使用して自宅でさまざまなゲーム入力デバイスを作成できるようになるという。

△研究者たちはこの方法を使って、レースゲームをプレイするためのステアリングホイールコントローラーを印刷できることを発見しました。画像クレジット: MIT/Facebook Reality Labs
ARタグの統合を簡単に

現在、AR技術は医療手術、トレーニング、メタバースなど多くの分野に応用され、本格的な主流になりつつあります。 3D プリントも最先端の技術であり、従来の手法を覆すものとしてよく称賛されています。研究者もこの 2 つの技術の適応性に注目し、その可能性を探るために 2 つを組み合わせる試みを始めています。

この目標を達成するためのいくつかの方法が開発されているが、MITとFacebookのチームは、この技術の広範な導入にはまだ限界があると述べている。たとえば、チームが 2017 年に開始した AirCode および InfraStructs プログラムに関しては、その機能には複雑で高価なハードウェア設定が必要だったため、成功は限られていたと研究者らは考えています。

これらの問題に対処するため、エンジニアは赤外線フィラメントを使用してオブジェクトを 3D プリントし、エアギャップを使用して低コストのカメラでスキャンできる AR タグを刻印することを提案しました。この技術は2019年にLayerCodeプロジェクトでテストされたことは認めているが、事前に樹脂材料を赤外線染料に浸し、高価な改造プリンターで印刷する必要があった。そのため、チームはその後、既製の材料を中心に研究を行った。

「[私たちのアプローチでは]物体の主な形状は赤外線フィラメントを使用して3Dプリントされ、タグ自体は空気の隙間を残すことによって作成される」と研究チームは論文で説明している。「主な幾何学的形状は赤外線領域では半透明であるため、近赤外線カメラはそれを透過して、異なる強度で現れる空気の隙間、つまりラベルを捉えることができます。」

△研究者らのInfraredTag埋め込みインターフェース。画像クレジット: MIT/Facebook Reality Labs
印刷されたコントローラーでゲームをプレイする

手間のかからない AR タグ統合印刷のビジョンを現実のものにするために、研究者たちは最初に、日常的な FDM システムを使用して、赤外線を放射する PLA (ポリ乳酸、新しい生分解性材料) を使ってタグをオブジェクトに埋め込みました。この方法では判読可能なラベルが作成されましたが、チームは後に、この材料を通常の PLA と混合することで、隙間と充填領域の間のコントラストを改善し、より鮮明なラベルを作成できることを発見しました。

エンジニアたちは 3D プリント方法を最適化した後、QR コードをデジタルデバイスに接続することに着目しました。研究者らは、このタグは多くのスマートフォンの赤外線カメラで読み取ることができると主張しているが、研究チームは、これは高度な機能であり、多くのスマートフォンには赤外線カメラが搭載されていない可能性があるとも認めている。そこで、彼らは自分たちのアプローチが確実に使用できるように、カスタムイメージングモジュールとアプリも開発しました。

研究者らが設計したアダプタは、可視光カットフィルタを備えた赤外線カメラと暗闇で物体を照らす赤外線LED2個で構成されており、TPU 3Dプリントハウジングに搭載されており、最新のスマートフォンならどれでも使用できると言われている。さらに、使用時には、アドオンは赤外線信号を提供するだけでなく、ユーザーが見ることができるものを表示します。 AR アプリケーションで使用すると、より多くの情報を重ねることができます。

実地試験では、チームは「InfraredTag」と名付けた技術を使用して、タグが埋め込まれたホイールを3Dプリントし、ホイールの動きを追跡してゲーム用のステアリング入力デバイスとして使用できるようにしました。研究チームは、将来的にはこのような物体はマイクロソフトの HoloLens 2 などの赤外線対応 AR ヘッドセットでの使用に最適であり、データ共有にも適しているだろうと示唆している。

「オブジェクト自体の空間にメタデータやドキュメント情報を埋め込むことで、より豊富なコンテキストが提供され、情報の共有が可能になります」とチームは結論付けました。「たとえば、オブジェクトの製造元/出所のリンク（短縮された Thingiverse URL など）を InfraredTag に埋め込み、ユーザーが作成者から詳細情報を入手したり、自分で 3D プリントしたりしたい場合に問い合わせられるようにすることができます。」

△チームは赤外線装置を搭載していないスマートフォン用のアダプターを設計しました。画像クレジット: MIT/Facebook Reality Labs
ARは3Dプリント分野にますます大きな影響を与えている

3D プリンティングと AR 技術を組み合わせた実験はまだ初期段階ですが、AR は積層製造業界でますます注目を集めています。

過去には、3Dプリント部品に透かしを組み込む技術がエクセター大学とダラム大学の研究者の注目を集めており、彼らはこれを人々のプライバシーに対する「増大する脅威」と表現した。しかし、インフラトラック社のシャロン・フランク最高経営責任者（CEO）はその後、3Dプリントの設計ファイルの追跡が製造業者が直面する「大きな危険の1つ」ではないと述べ、これらの主張を否定した。

Meta 自身も、これまでに 3D プリントされた AR グローブを作成しており、積層造形法を使用してゲームコントローラーを開発する可能性の調査に多大な労力を費やしてきました。この手袋も同社のReality Labsチームがコーネル大学の研究者と共同で開発したもので、発表された当初は触覚対応のウェアラブルがOculus Riftで動作すると考えられていた。

Metaに加えて、Luxexcelは導波管メーカーのWaveOpticsとも協力し、3Dプリント技術を使用してAR機能を備えたスマートグラスを印刷しました。両社のレンズモジュールは、従来の眼鏡フレームに統合できる従来のフォームファクターを維持しながら、視力矯正と AR の両方に使用できるように設計されています。

研究の詳細は、Mustafa Doga Dogan、Ahmad Taka、Michael Lu、Yunyi Zhu、Akshat Kumar、Aakar Gupta、Stefanie Mueller が執筆した論文「InfraredTags: 低コストの赤外線ベースの 3D 印刷およびイメージングツールを使用して目に見えない AR マーカーとバーコードを埋め込む」に記載されています。
関連論文リンク: https://arxiv.org/pdf/2202.06165.pdf

出典: 3dprintingindustry

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