研究背景・目的

　「釣り逃した魚は大きい」と言われる通り，水中のものは実際よりも大きく見える．我々は水中の世界を大気中の延長にあるかのように誤解するため，水中の大きさや奥行きを誤って認識する．このことは、水難事故において 「浅瀬に見えたので川に入った」と言われることが多い背景でもある．我々は界面で光の屈折が生じることを知識として理解しているつもりであっても，見た目からの大きさや奥行きの推定は大気中で獲得された視覚機能であり，水中に対しては誤認識を補正できないのである．また，水族館において透明な水槽の壁は魚には見えずに，ぶつかることが原因で死に至る事例が問題となっている．そこで本研究では，何もない空中に映像を形成する「空中ディスプレイ」技術を水中に対して応用して，水の流れや魚の動きを妨げることのない世界初の「水中ディスプレイ」を開発する．そのためには光学系のコンパクト化が求められる．
　本研究では空中ディスプレイの薄型化を実現する光学系を開発する．薄型化された空中ディスプレイを水槽の中に設置して，水中の没入型映像空間（水中CAVE）を実現して，魚への水中映像提示の有効性を実験により明らかにすることが本課題の目的である．

研究の方法

　空中ディスプレイの光学系の薄型化および水中ディスプレイを開発するとともに，水中に映像を形成する技術を用いた新しい課題について，光工学・生物学・水産学・感性メディア工学・情報工学の研究者による異分野融合により次の課題を解決する．
　光学系の開発においては，①再帰反射による空中結像（AIRR）に偏光変調と多重反射を導入して薄型化を実現する．②水中に対して没入型の映像空間（CAVE）を世界で初めて実現する．
　そして，開発された水中映像技術を用いて新しい学術領域の創出に挑む．③水中の映像に対するヒトの奥行き知覚特性を明らかにする．④水中CAVEシステムを魚への刺激映像の提示に用いた行動生物学実験（VR生物学実験）を行う．⑤養殖水槽のリモート監視システムを構築して⑥養殖魚の平均体長・平均体重を推定するシステムを構築する．

期待される成果と意義

水中ディスプレイを用いることで，VRバイオロジーによる新しい生物学実験手法を開発する．また水産養殖において魚にストレスを与えることなく育成状況をモニタリングすることができる．

メンバー

研究代表者

山本 裕紹 / Yamamoto Hirotsugu（宇都宮大学）

研究分担者

吉浦 康寿 / Yoshiura Yasutoshi （国立研究開発法人水産研究・教育機構）
石川 智治 / Ishikawa Tomoharu （宇都宮大学）
陶山 史朗 / Suyama Shiro （宇都宮大学）
伊藤 篤 / Ito Atsushi （中央大学）
大谷 幸利 / Otani Yukitoshi （宇都宮大学）
八杉 公基 / Yasugi Masaki （宇都宮大学）
※2020年度までは研究分担者，2021年度からは研究協力者

今後の予定

国内

1. 山本裕紹，空中ディスプレイの概要と社会実装の動向， SID日本支部主催　第5回ディスプレイトレーニングスクール「空中ディスプレイと空中インタラクション技術の基礎」，#20220429, オンライン
2. 山本裕紹，新常態で社会実装が加速する空中ディスプレイの概要と最新動向，JEITA電子ディスプレイの人間工学シンポジウム2022，#20220222, オンライン
3. 山本裕紹，空中ディスプレイの原理と社会実装の取り組み，強光子場科学研究懇談会2021年度第1回懇談会，#20220128, オンライン
4. 山本裕紹，AI(空中結像（Aerial Imaging））ｘ AI（人工知能（Artificial Intelligence））による空間情報技術の動向と展望，秋田大学ALL(All Japan Lighting Laboratory) 特別講演会，#20220127, オンライン
5. 八杉 公基, 山本 裕紹, “再帰反射を用いた空中ディスプレイの基礎と動物実験への応用”, 一般社団法人レーザー学会学術講演会第42回年次大会，#20220114, オンライン
6. 大谷幸利，SY12 「偏光計測制御の新展開」イントロダクトリートーク [S12-13p-XI-01]  レーザー学会・日本光学会ジョイントシンポジウム, #20220113, オンライン
7. 大谷幸利，「宇都宮大学オプティクス教育研究センター紹介及び 偏光イメージングについて」令和３(2021)年度 とちぎ未来技術フォーラム 光学技術創出交流会, #20211208, オンライン
8. 山本裕紹，非接触操作のための空中ディスプレイの基礎と最新動向，第30回フォトニックデバイス・応用技術研究会ワークショップ，#20211124, オンライン
9. 大谷幸利，環境計測のための光技術　～エビの体内のマイクロプラスチック計測からCO2計測まで～，電気学会  持続的成長を支える先進ナノ材料と有機デバイス開発・ライフサイエンス応用調査専門委員会, #20211111
10. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎と応用展開（特別講演）, 第26回知能メカトロニクスワークショップ，#20210906, オンライン
11. 山本裕紹，アフターコロナ社会に向けたディスプレイ（照明）の課題と展望, 第２８回レーザーディスプレイ技術研究会，#20210902, オンライン
12. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎・最新動向から、今後期待（要求）される素材・技術まで，人間工学検討グループ会議，「空中ディスプレイ」セミナー，株式会社情報機構，#20210817, オンライン
13. 山本裕紹，タッチレス空中インターフェースの動向と今後の展望，日本実装技術振興協会第209回定例講演会，#20210715, オンライン
14. 山本裕紹，新常態で社会実装が加速する空中ディスプレイの概要と最新動向，人間工学検討グループ会議，電子情報技術産業協会，#20210705, オンライン
15. 山本裕紹，非接触インターフェースのための空中ディスプレイの基礎とタッチレス応用の事例，日本テクノセンター，#20210528, オンライン
16. 山本裕紹，空中結像の原理と構成部材、空中ディスプレイの課題と応用展開，サイエンス＆テクノロジーセミナー，#20210428, オンライン
17. 山本裕紹，空中結像の原理と構成部材、空中ディスプレイの課題と応用展開，サイエンス＆テクノロジーセミナー，#20210428, オンライン
18. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎と応用，2021年度精密工学会春季大会，#20210316, オンライン, 基調講演
19. 山本裕紹，空中ディスプレイの社会実装にむけた動向，ニューガラスフォーラム，#20210315, オンライン
20. 山本裕紹，八杉公基，シースルー構造を有する全周型空中インターフェースの開発，ACCEL「高速画像処理を用いた知能システムの応用展開」シンポジウム，#20210301, オンライン
21. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎と最新動向，ゲームUIへの期待，ディライトワークス株式会社，#20210129, オンライン
22. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎と最新動向，映像情報メディア学会創立70周年記念大会[企画セッション]目と物体の間に存在する光学特性を変える光学デバイス，#20201222, オンライン
23. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎と最新動向および今後の展望，エレクトロニクス実装学会関西支部 第17回技術講演会，#20201218, オンライン
24. 山本裕紹，空中結像技術（AIRR）による空中ディスプレイの開発と課題，最新の取り組み例，株式会社AndTech，#20201216, オンライン
25. 山本裕紹，空中ディスプレイ技術分野の動向，光とレーザーの科学技術フェア，東京都立産業貿易センター 浜松町館，#20201111
26. 山本裕紹，空中ディスプレイの基礎から技術面のポイント、最新動向・展望まで，技術情報協会セミナー，#20201106, オンライン
27. 山本裕紹，空中ディスプレイの光学設計と応用展開，JOEM 2020年度第１回光部品生産技術部会，#20200925, オンライン
28. 大谷幸利，JOEM「偏光計測とイメージング」講義（日本オプトメカトロニクス協会）, #20200917, オンライン
29. 大谷幸利，話題提供セッション　T-1. 画像計測における偏光，どこで，どう使えるか，第25回知能メカトロニクスワークショップ, #20200907, オンライン

マスコミ報道

1. 日本独走の「空中ディスプレー」、国際標準化で中国追撃に対抗，日経クロステック，https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/01981/00005/ #20220329
2. 「空中ディスプレー、開発熱高まる」，電波新聞 #20220318
3. 【光フェア】宇大，視線が合う空中ディスプレー，Optronics Online, https://optronics-media.com/news/20211117/75291/ #20211117
4. 「エアータッチディスプレイ」，月刊イベントマーケティング #20211031
5. 「インタラクティブ空中ディスプレー」展示，日刊スポーツ新聞 #20210723
6. 視覚表現の常識が変わるディスプレイ，日刊工業新聞 #20210301
7. いろいろ♬ GPSラン，月刊ランナーズ #20210222
8. ゲノム編集トラフグと陸上養殖を組み合わせた未来養殖，水産経済新 #20210115
9. 2021年1月4日，日常に広がる触らない安心，産経新聞 #20210104
10. SF映画の世界現実に　空中ディスプレー，日刊スポーツ新聞 #20201220
11. 空中ディスプレー報道展，日刊スポーツ新聞 #20201218
12. 宇大１年生が初の対面授業，下野新聞 #20201002
13. 「夜の街」活性化に奔走，日本経済新聞（地域版） #20200924
14. AERA MOOK，就職力で選ぶ大学2021，朝日新聞出版（掲載部分：山本裕紹，国立大学56光学系学部長会議，Hot Topics「空中ディスプレーをつくる授業も開講」Special Report 48.） #20200915

受賞・表彰

1. Masaki Yasugi, Hirotsugu Yamamoto, IDW’ 21,Outstanding Lightning Talk Paper Award, #20211202
2. Daiki Nishimura, Kazunari Chiba, Kojiro Matsushita, Kengo Fujii, Masaki Yasugi, Masatoshi Kato, Takashi Miyashita, Keitaro Sawada, Hirotsugu Yamamoto, 3DSA2021, Best Poster Paper Award, #20211125
3. 山本裕紹，IEC (International Electrotechnical Commission), IEC1906 Award, #20211020
4. 藤井賢吾，前川聡，山本裕紹，学生奨励賞,映像情報メディア学会, #20211019
5. 大谷幸利，OSA Fellow member, #20210524
6. 山本裕紹，SPIE, Community Champions, #20210507
7. 大谷幸利，SPIE, Community Champions, #20210507
8. Kojiro Matsushita, Akinori Tsuji, Toyotaro Tokimoto, Hirotsugu Yamamoto, LDC2021, Student Award, #20210422
9. 羅 金山，伊藤 篤，長谷川 まどか，芦部 詩織，長尾 慶和，2021年度NWS研究会　若手研究奨励賞, #2021
10. 中山 春佳，川上 晴人，平松 裕子，伊藤 篤，原田 康也，上田 一貴，森下 美和，2021年度NWS研究会　若手研究奨励賞, #2021
11. Naoya Mukojima, Masaki Yasugi, Yasuhiro Mizutani, Takeshi Yasui, Hirotsugu Yamamoto, Outstanding Poster Paper Award, IDW’20, #20201219