序章 “ASKA3Dプレートとは何か”- 開発者 大坪誠に聞く

まずは自己紹介をお願いします

大坪 誠 1955年10月23日生まれ、67歳（注：2023年インタビュー時点） 、長崎県五島市出身です。

大学で電気工学を学び、卒業後は大手鉄鋼メーカー関連企業で鉄鋼エンジニアリング技術に従事しました。
その後高温環境下でのセンサー開発や、出向先製鉄所生産技術研究所での技術研究開発補助業務などを通じて、三次元の立体映像に関心を持つようになりました。

大学時代の仲間たちと

大坪さんの開発されたASKA3Dとはどのようなものでしょうか

被写体を下に置くとパネルの上に被写体と等距離で“被写体が浮いて見える”という、特殊な機能を持った透明な“薄いパネル状の光学デバイス”です。サイズは様々ですが、1枚板の形状をしています。

この世界にあるものはみな光が拡散しています。私達はそれを両目で捉え、網膜に映った像を脳内で立体視して認識しています。1点から永遠に広がり続ける拡散光の世界とも言えますね。
拡散する様々な光線を屈折・反射で伝達する素子を光学デバイスといいます。

代表的な光学デバイスには凸レンズ・凹レンズ・フレネルレンズなどのレンズがあります。
このASKA3Dも非常に特殊な光学デバイスで、透明な媒体の中にミクロの反射ミラーが上下直行するように帯状に沢山配置されたパネルであるという複雑さが、通常の光学デバイスと異なります。

ASKA3Dも光の屈折と反射を利用して現象を起こしているのでしょうか

いいえ、それは違います。

ASKA3Dは1点から広がった光を反射により収束させることに特化したデバイスです。
最初から屈折を使わない、反射のみで構成することを考えて発明しました。空中に映像を浮かべるという目的を考えた時、光の屈折率の違いから生まれる色(光の波長)収差が後々課題となることが想像出来ていたため、反射のみを利用しました。

ニュートンも屈折の仕組みがわかっていたので、屈折を使わない反射式の望遠鏡を発明したのだと思います。

“新幹線の車窓がもたらした突然のアイディア　思考実験の末に実現した新たな光学デバイス”
- アイディアが形となり、空中に“結像”する

立体映像の実現に向けアイディアが最初に生まれた瞬間と、最初のアイディアについて教えてください

当たり前の話ですが、新幹線の窓から見た外の景色は立体です。遠くの景色は二次元的にも見えますが、近ければ近いほど立体であることがよく分かります。
光線は窓ガラスの厚み10mmを貫通して、立体的な景色として私の目に入ってきています。
この貫通してくる情報を、神様の力を借りて時間停止し、窓ごとホテルに持ち帰り再生した場合、その時の車窓が立体映像として目に見えるはず、という気づきを発端に思考実験を繰り返しました。

その思考実験を叶えたのが、古くからあるインテグラルフォトグラフィ（IP）原理であり、現在のASKA3Dへの架け橋となりました。10mmのガラス板を拡大し、通る光線を線として引くと、ガラスの表面から裏面へ無数の線が引けます。この線は物理的には光線ですが、幾何光学的には線として表します。この線を整理する方法を考えました。

IPについて少し説明します。古い技術にピンホールカメラというものがあります。自然光は1点のピンホールを通してコーン円錐状に拡散し、スクリーンに投影されます。私達の目で見ている景色（光）は、このピンホールを通した光（ピンホール画像）の無数の集合体である、と考え10mmの板ガラスのオモテと裏に無数にあるピンホールと、それにより結像するピンホール像を思い浮かべました。
この像はピンホールが無数にあるので、立体に見えるはずです。
「ガラスの中を通過する光線は規則正しく、記録できて、再生できる」ことが直感的に分かりました。
ここでいう再生は正確には逆再生で、ピンホールの方にピンホール像から光を出す、というイメージです。
これが能動系と言われる、視野角を自由にコントロールできる究極の立体像のアイディアとなりました。
ただ当時の科学技術ではこれを再現する方法はありませんでした。

最初の特許を取得してからの開発過程について教えてください。
また1997年に出願された別の特許が現在のASKA3Dの原型とお聞きしました

1994年頃から数年間、IP方式を用いた能動系を大手企業と共同研究しておりました。
立体映像を作図していたところ、もう1案、「ひょっとしたら電気的ではなく1枚のパネルで立体像が作れるのでは？」と思いついて更に特許を取得したのが1997年です。※公開番号：特開平09-005503
ピンホールを使わずに実現できる画期的な方法＝今のASKA3Dの原型を将来のために特許申請したのです。
当時から負の屈折率を活用した立体映像の実現方法は世界中の学会や研究者が検討していましたが、誰一人正解にはたどり着いていませんでした。

その後自分で会社を立ち上げ能動系の研究開発を進め、プロトタイプを完成させました。
10mmほどの厚みの中ではありますが、立体のイルカがシャッター面を飛び越えて眼前に飛び出したのを覚えています。
ただ当時の技術でこの能動系を形にするには、天文学的な費用がかかることも分かっていました。
2006年頃の話です。

2007年にもASKA3Dの原型について再発見があったとのことですが、詳しく教えてください

1997年頃試作していたものの、その後能動系に研究を移したので止まっていたアイディアがありました。

2007年の夏頃だったと思います。トイレや、風呂場の天井コーナーを眺めて光の反射経路をあれこれ考えていました。
すると、コーナーが無くてもいいんじゃないか？との発想が浮かび1個の2面コーナーを上下に分割する発想に行きつきました。
それから直ぐに1997年に試作していたガラスロッド（断面3mm×20本）を上下2層に並べたパネルのイメージが浮かびました。

この時は雷に打たれたような衝撃と胸がドキドキしたことを思い出します。
すぐに会社に向かい、部屋を暗くしてDesktopパソコンの「電源ボタンの「LED（青）」に45度でかざしてみたところ、果たして空中に浮いて見えました。あの時の震えるような感動は今でも忘れません(笑)

さあビジネスへ、というところでモノづくりの課題＝製品として成り立つ精度が出ないという課題に直面しました。
当時は結像が歪んでいましたが、ちゃんと立体映像として結像している状況でした。

この課題を解決するためにお声がけいただいたアスカネットに参画したのです。

最後に、今回のインタビューを通じてASKA3Dに興味を持つ皆さまにメッセージをお願いします。

開発者として、ASKA3Dによる空中結像の利便性を必要とする様々な分野への応用を期待しております。
この分野では既に多くの企業様、大学や研究機関などに導入いただき、お陰様で製品化される案件も増えてきました。

一方空中結像はASKA3Dの持つ一つの機能にすぎず、本来は特殊な光学デバイスです。
凸レンズの無かった世界に凸レンズを発明したようなもので、他の様々な光学デバイスと組合わせて新しい光学系が構築できるポテンシャルを持った、メタマテリアルとも言えます。

現在フィーチャーされている空中ディスプレイや非接触デバイスのような可視光での利用だけでなく、赤外光、マイクロ波光学系、紫外線などにも応用が可能です。

ASKA3Dなら計測など様々な分野で、今までの不可能を沢山可能にすることができるはず。
応用されていない未知の領域がまだまだあると考えています。

沢山の方にASKA3Dを知ってもらい、ぜひ新しい光学系の開発に応用していただきたいと思っています。

ありがとうございました。 今回はASKA3Dの黎明期とも言える、アイディアの発想からアスカネットでの実現までについてインタビューさせていただきました。

次回は【課題&克服　ASKA3D商品化への道のり】について伺います。