レンズ設計・製造の基礎セミナー

2020年04月22日(水) 09:30-12:25
【LS-1 光学超入門

レンズ入門~数式を多用しない光学入門~

(株)オプト・イーカレッジ/埼玉県立大学 河合 滋 氏
レンズおよび光学の基礎を文系の方にもわかりやすく解説します。

講演内容
・はじめに:光と電磁波、反射と屈折の法則、屈折率、光路長、フェルマの原理、波面
・幾何光学の基礎:座標系、光軸と主光線、メリジオナル面とサジタル面、結像、焦点距離、凸レンズと凹レンズ、実像と虚像、共役な関係
・レンズのパラメータ:主要点(焦点・主点・節点)、フロント・バックフォーカス、像倍率、被写界深度、画角、絞りと瞳、口径食、Fナンバ、開口数
・ガウス光学:近軸光線、薄レンズ近似、レンズのベンディング
・収差:波長分散とアッベ数、色収差(軸上・倍率)、色消しレンズ(アクロマート・アポクロマート)、単色収差
・波としての結像:回折限界、MTF
★難易度:一般的(高校程度、一般論)

光学機器入門

チームオプト(株) 槌田 博文 氏
今やインターネットは我々の生活に欠かせないものとなっていますが、インターネットの情報においては写真や動画が特に重要な位置づけにあります。光学機器は、これらの写真や動画を撮影したり表示する機器であり、カメラ、顕微鏡、望遠鏡、プロジェクター、ビュワーなどがその代表例です。本講演では、そのような映像を撮影・表示するための光学機器の基本的な原理を結像(実像、虚像)から説明し、それに関わる基礎用語について解説します。また、なぜレンズは1枚にならないのか、非球面レンズとは、なぜ大きいレンズと小さいレンズがあるのか、なぜピント合わせが必要なのか、レンズの像高とは、といった素朴ですが大切な疑問にもお答えできるように説明を行います。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

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2020年04月22日(水) 13:10-16:05
【LS-2 光学評価入門

収差入門~収差の基本、収差図の見方を中心として~

宇都宮大学 荒木 敬介 氏
市販のテキスト松居吉哉著「結像光学入門」に準じる内容で、
① 開口絞りと瞳、
② 収差とは何か、
③ ザイデルの5収差について
④ 色収差について、
⑤ 収差図の表わし方・見方
⑥ 収差論補足事項、参考文献紹介
となる予定。 特許の収差図が理解できるようになることを最終目標に据えて講義を進める。
なお、講義資料は上記テキスト等市販資料をもとにパワーポイントで作成したものを用いる予定である。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

光学系性能評価入門~MTF、波面収差の意味と測定方法~

(株)ニコン 玄間 隆志 氏
光学系の性能は、その機能に応じた様々な指標を用いて表現されますが、正しい意味を理解しないまま使っている場合があるのではないでしょうか。
本講演では「分解能」「MTF」「波面収差」など、光学系の結像性能を表す指標の意味を解説すると共に、これらの指標が製造工程においてどの様な方法を用いて評価されているのかを、具体的な光学機器の実例を挙げて説明します。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

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2020年04月23日(木) 09:30-12:25
【LS-3 分かり易いDOE(回折光学素子)の基礎と応用

DOE(Diffractive Optical Element; 回折光学素子)の基礎

丸山光学研究所 丸山 晃一 氏
回折光学素子にあまりなじみのない方、回折素子を利用した製品を検討される方を想定し、以下のように回折素子の特性の解説、実際に使われた回折利用製品の回折素子の生かし方を紹介しながら、回折素子の設計法、設計で気をつけなければならない事をお伝えいたします。
・回折とは、回折格子、グレーティング方程式 回折角の計算
・フレネルゾーンプレート レンズ作用を持つ回折素子
・拡張したスネルの法則 屈折素子との親和性
・波長特性   大きな分散特性、異常分散性
・分岐特性 格子の形状と回折効率
・レンズ設計例、光学設計ソフトウエアを使った検討についてお話しします。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

DOEを応用した各種光学系

(株)ニコン 鈴木 憲三郎 氏
現代社会の我々の周りには、デジタルカメラ、プロジェクター、スマートホン、カメラ付き携帯等の多くの光学機器で溢れている。これらは基本的には、レンズ、ミラー、プリズム等の従来からの古典的な光学素子が主として使われ、所望の仕様や性能を満たすように光学設計がなされ製造されており、世界中の多くのユーザーに愛され、使われている。しかし、最近では、DOE(回折光学素子)を効果的に用い、更なる高仕様化、高性能化、小型化等を達成した光学系が得られる事が判ってきた。
本講演ではDOE(回折光学素子)の基礎的事項から始め、回折光学系の特徴の解説、DOEを効果的に応用した実際の各種光学系の事例と、それらを適用した光学機器の紹介を行い、最近の話題や将来への期待等も併せて述べたい。
★難易度:初級程度(大学専門程度、基礎知識を有す)

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2020年04月23日(木) 13:10-16:05
【LS-4 光学材料と微小光学素子

光学材料の基礎とその応用

(株)プライムネット 西澤 紘一 氏
スマホや監視カメラ、自動運転に関する画像取り込みセンサなど光学系を使わない電子機器はほとんど存在しないとまで言われている。レンズやフィルタの材料の大部分はガラス材料であったが、昨今プラスチック材料の進歩が著しい。良く使われる屈折率―分散(アッベ数)図においてもカバー領域が拡大している。一方、機能性光学材料としては、光学結晶の独壇場である。当初は、高速変調器向けのLiNb2O3やLiTa2O3の実用化が脚光を浴びてから、波長変換、偏光分離、シンチレーションなど多様な応用が出現した。これら光学結晶は、多品種少量製品の典型ではあるが、それに対応して生産体制を持つ企業も出てきた。前半は、透明性、屈折率、分散の根拠となる基礎、さらにガラスと結晶の違い、ガラスとプラスチックの比較など、ユーザの観点で光学材料をまとめてみたい。製品開発に当たっては、使用目的に合致した材料の選択が必須であり、それが製品の成功のカギを握ることは間違いない。
 製品開発における光学材料の重要性を理解しておられる技術者の方、機能とコストに頭を悩ませておられる現場の技術者の方、製品企画における材料の選択に注目しておられる開発担当管理者の方へ、有効な指針を持っていただけるような内容を考えております。ぜひとも、ご参加をお勧めします。
★難易度:初級程度(大学専門程度、基礎知識を有す) 中級程度(大学院程度、ある程度の経験を有す)

マイクロレンズの基礎と応用

元 国立天文台 宮下 隆明 氏
マイクロレンズは、光通信用デバイスをはじめ、液晶プロジェクタ用パネル、シャックハルトマンセンサなど多方面で活用されており、活発に研究開発もすすめられている。通常のレンズに比べるとサイズが小さいだけでなく、製法も大きく異なっている。また、測定評価もサイズの制約で非常に難しい面がある。
 本講では、マイクロレンズ特有の作成方法とその特性評価法など、マイクロレンズについて総合的に理解を深めていただけるよう解説し、実用段階に入っているウェハレベル実装技術、それを活用したデバイス作成、さらにはマイクロレンズの応用についても紹介する。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

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2020年04月24日(金) 09:30-12:25
【LS-5 照明光学系トピックス

照明光学の基礎

(株)タイコ 牛山 善太 氏
光学系設計で役立つ照明光学の基礎をコンパクトに解説します。
1.明るさの単位(照度、輝度、光度、光束など)
2.照明光学における法則(エタンデューと輝度不変則など)
3.質的照明と量的照明
(照度の均一性などの質が重要な照明系と、投光或いは集光エネルギーそれ自体が重要な量的照明系について。ノンイメージングオプティクスにも触れます。)
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

LEDをつかった照明機器

(株)東芝 大野 博司 氏
LED(light-emitting diode)光源は、従来光源と比べて配置の自由度が高いことが一つの特徴である。この特徴を利用し、自由曲面形状を持つ導光部材と組み合わせ、高精度な配光制御を実現する様々な形態のLED照明機器の開発が進められている。一方、LED照明は、LEDの耐熱温度による制限により、放熱が技術課題となることが多い。そのため、光学性能だけではなく放熱も考慮した構造を設計することが必要となる。本講演において、新規構造を取り入れたLED電球などの事例を取り上げ、技術課題や設計手法、試作評価による光学特性を紹介する。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

LED照明光学系の光学設計

サイバネットシステム(株) 市澤 俊介 氏
照明光学系とは、LEDなどの光源から放射された光を、レンズやミラーなどの光学部品を使って変換し、目的の光度分布や照度分布を得るための光学系のことです。照明光学系の用途には、投光器、自動車のヘッドランプ、プロジェクターの内部、液晶ディスプレイのバックライト、自動車のデイタイムランニングランプやウィンカーなどで使われるライトガイドといったものがあり、幅広い分野で使われています。
照明光学系の設計は、結像光学系とは異なる考え方が必要となります。簡単な例を使って照明光学系設計の考え方を紹介します。
●結像光学ベースの考え方
 コリメート光、集光
 フレネルレンズ、TIRレンズ
●エネルギー保存の考え方
 一様照度の投光器(点光源、回転対称)の設計方法
●光源の大きさの影響
 Macro Focalによるシャープなエッジの設計方法
●エテンデュの概念
●照度や色のミキシング
●現実の影響
 フレネル反射、分散、散乱、光源の発光分布
 照明光学シミュレーションによる現実の影響の考慮
 照明光学シミュレーションの原理
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

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2020年04月24日(金) 13:10-16:05
【LS-6 VR/ARの光学系と事例

VR/ARにおけるライトフィールドの重要性

法政大学 小池 崇文 氏
ライトフィールドは、光を光線の集まりとして扱い、その個々の光線を位置と方向で記述する概念である。元々はファラデーによってそのアイデアが提唱されたものであるが、1990年代後半から2000年代前半にかけて、光をディジタル化された情報として取り扱う工学的手法として再提案され、発展してきた。ライトフィールドは、光学設計のみならず、画像処理や認識などの情報技術との親和性も高く、今後のディスプレイやカメラを支える基盤として重要な概念である。さらに、ライトフィールドは、元々はCG分野における自由視点映像生成を起源としているため、VR/ARを含むXR技術全般においても、その重要性は変わらないばかりか、益々重要度を増していると言える。
本講演では、ライトフィールドの基本的な考え方と基礎的な理論、ライトフィールドディスプレイの原理と方式、AR/VR用ライトフィールドディスプレイや映像生成技術としての重要性について説明する。さらに、より眼に近い利用をするNear-Eye ディスプレイにとって、何故ライトフィールドが重要であるかを学術的な研究動向を踏まえ、ライトフィールドの今後の可能性や発展の方向性についても解説する。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

網膜走査型レーザアイウェア技術:医療福祉応用からスマートグラスまで

(株)QDレーザ 菅原 充 氏
QDレーザでは、RGBの三原色半導体レーザとMEMSミラーを組み合わせた小型のプロジェクタから網膜に直接映像を投影する、網膜走査型レーザアイウェア技術を開発している。瞳孔の中心に細いレーザ光を通すMaxwell視光学系を採用しており、視力に依存せずに鮮明な画像が得られるフリーフォーカス、眼鏡フレーム内側に小型光学系を仕込んだユニバーサルデザイン、目のピント位置にかからわらず視野の一部に重なって画面が浮かぶ自然な拡張現実、という優れた特徴を有している。
当社は、この網膜走査型レーザアイウェア技術を医療福祉機器に展開し、ロービジョンエイドとして弱視者を支援し、高信頼で簡便な小型視機能検査機として眼疾患の早期発見・高度診断・遠隔医療に貢献し、ひいては医療・福祉機関やメガネ店等と連携した新しい社会インフラの構築を目指している。さらに、この技術は、装置の小型低電力化と人体との親和性を進化させることによって、最終的には人類の視覚の再定義を達成することになると考える。
本講演では、技術の原理と特徴とともに、世界初の民生機器発売、日欧の医療機器臨床試験、国内での医療機器製造販売承認、様々な新型視機能検査機器の開発等の最近の進展と、本技術の将来展望を紹介する。
★難易度:入門程度(大学一般教養程度)

VR/AR用HMDの現状と未来

奈良先端科学技術大学院大学 清川 清 氏
近年さまざまなヘッドマウントディスプレイ(HMD)が登場しています。ウェアラブル用途のものから拡張現実(AR)用途のもの、バーチャルリアリティ用途のものまで多種多様です。こうしたHMDにはどのような性能が求められ、現在の技術はどこまで進んでいるのでしょうか。また、研究者たちはどのような未来のHMDを思い描いているのでしょうか。本講演では、急速に発展するHMDについて、基礎から最新の研究事例、今後の展望までをわかりやすく解説します。
具体的には、まずHMDの歴史や分類、また人の視覚機能の概要を押さえ、代表的なHMDの光学系と用途ごとの要件について述べます。また、広視野・高精細化、奥行き手がかりの提示、遅延の低減、遮蔽の表現などに関する様々な最新の研究事例を紹介します。さらに、光学歪みの校正、色調の校正、眼球位置の校正などの技術についても紹介します。
これからのHMD技術に関しては、視覚情報に留まらないマルチモダリティやセンシングなどの幅広い話題をとりあげ、視知覚の困りごとを矯正してくれるHMDや人間拡張などの応用を睨んだ新しいHMDのあり方について提言します。

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【不可抗力】台風、洪水、地震を含む天災、あるいはそれらを原因とする様々な事態、疾病や伝染病の蔓延、労働争議、主催者の合理的なコントロールを超えた会場設備の使用制限や講師の欠席等を含むもの


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河合 滋

(株)オプト・イーカレッジ

代表取締役

埼玉県立大学

 

1981年 埼玉大学 理学部物理学科 卒業
1983年 筑波大学大学院 理工学研究科 光学(三宅和夫)研究室 修了
同  年 日本電気株式会社 光エレクトロニクス研究所 研究員
光学設計、回折光学素子、プレーナ光学系、光波センシング、光コンピューティング、光インタコネクションの研究開発に従事
1992年 博士(工学) (筑波大学)
1997年 職業能力開発大学校 電子工学科 助教授
2007年 職業能力開発総合大学校 通信システム工学科 教授
2012年 (株)オプト・イーカレッジ 代表取締役
2013年 尚美学園大学 芸術情報学部 非常勤講師
2014年 埼玉県立大学 保健医療福祉学部 非常勤講師
2014年 マルチメディア・イノベーション 代表
2017年 電気通信大学 情報理工学研究科 非常勤講師
2018年 光検定協会 代表
主な著書:月刊「オプトロニクス」連載、光学設計のための基礎知識、レンズ辞典&事典、光技術者のための基礎数学、最新図解レンズの基本としくみ、光検定教材(問題集、DVD、eラーニング)、Handbook of Optical Interconnects、"新"光学レンズ技術、光技術総合事典

槌田 博文

チームオプト(株)

代表取締役社長

経歴:オリンパス(株)に約30年勤務し、光学設計および光学技術開発業務に従事。同社研究開発本部光学技術部長、同社人材育成担当部長、人材採用業務に従事。日本光学会光設計研究グループ代表、光学設計製造国際会議ODF’08, 10実行委員長、応用物理学会理事等歴任。現在、岡山理科大学非常勤講師。
得意領域:レンズ設計(特に結像系)、光学設計理論、フーリエ映像論、屈折率分布レンズ
資格・受賞歴:レンズ設計テーマで博士号(工学、大阪大学)取得、文部科学大臣表彰(科学技術賞理解増進部門)受賞、光設計研究グループ光設計賞特別賞受賞
学歴: 1984年大阪大学大学院工学研究科応用物理専攻修士修了

荒木 敬介

宇都宮大学

オプティクス教育研究センター 客員教授

1976年 東京大学理学部物理学科卒
1978年 東京大学大学院理学系研究科物理学専攻修士課程修了
1978年~1983年
  東京大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程
1984年  キヤノン株式会社入社 2012年 定年
2017年 65歳で退職
2007年 宇都宮大学工学部オプティクス教育研究センター客員教授を兼任
(その他の経歴)
2002年 東京大学大学院工学系研究科にて工学博士号 取得
1999年~ (社)日本オプトメカトロニクス協会にて
     「光学系基礎理論」、「収差論」講座の講師を担当
2010~2012年 公益社団法人 応用物理学会 理事
2012~  日本光学会光設計研究グループアドバイザー
2017~  チームオプト株式会社 コンサルタント

玄間 隆志

(株)ニコン

光学本部 シナジー推進部 プロジェクト推進課

1984年 東京光学機械株式会社(現・株式会社トプコン)入社
計算機ホログラムを用いた非球面形状計測用干渉計の開発などを担当
2001年 株式会社ニコン入社
光学部品の面形状計測用干渉計の設計 光学系の性能評価機の開発 特殊光学素子の生産技術開発 などを担当
2017年4月から現職
2012年から2017年 東北大学大学院・非常勤講師「光学機械とその精密生産システム」担当
2018年から 京都工芸繊維大学 先端ものづくり教育講座 「精密・光学機械」担当

丸山 晃一

丸山光学研究所

1981年 早稲田大学大学院理工学研究科物理学及び応用物理学専修博士課程前期修了
1981年 旭光学工業株式会社入社 光学設計部
 一眼レフカメラ用レンズ設計、光学設計ソフトウエア開発、
回折応用フォーカシングスクリーン、光記録用レンズ開発、
 等に従事
2008年4月よりHOYA株式会社
2015年12月より丸山光学研究所

鈴木 憲三郎

(株)ニコン

光学本部 シナジー推進部

1983年(株)日本光学工業(現ニコン)入社。現在まで光学設計とその管理業務に従事し、光学設計課長を歴任。現在は、光学本部シナジー推進部に勤務。専門は、光学設計(特に回折光学系の設計)。主な職務経験は、デジタル機器用レンズや理化学機器の光学設計、新光学素子開発とその応用光学系の設計。所属学会は、日本光学会(2005年、2008年 光学シンポジウム招待講演)。
2007年より中央大学理工学部・非常勤講師を務める。
主な論文・著作は、以下の通り。(いずれも共著)
2006年 オプトニクス社「増補改訂版;回折光学素子入門」
2014年 朝倉書店「光学技術の辞典」
2019年 Toru Nakamura, Kenzaburo Suzuki, Yosuke Inokuchi, Shiho Nishimura, “Fundamental properties of broadband dual-contact diffractive optical elements,” Opt. Eng. 58(8), 085103 (2019),doi: 10.1117/1.OE.58.8.085103.

西澤 紘一

(株)プライムネット

取締役知財・技術事業部長

1967年 京都大学大学院無機化学専攻修了
同年、日本板硝子社に入社、以降光ファイバ、マイクロオプティックス、光センサー、セルフォックレンズ、光・電子応用ガラス材料の開発に従事した。
1991年 北海道大学工学研究科応用物理分野で工学博士取得
1996年 厚生労働省傘下の職業能力開発大学校教授に赴任
2004年、通信システム工学科を創設、初代教室主任
2007年、技能五輪世界大会(静岡)で日本国技術代表
2008年 諏訪東京理科大学客員教授となりガラス材料工学を担当 同年、㈱プライムネット(特許ビジネス)を設立 現在同社取締役を務める。
2010年 ㈱みらい知研を設立、その後、代表取締役社長、会長を勤める
2017年 同社を退任 同年、情報通信配線技能士会会長に就任

宮下 隆明

元 国立天文台

1975年  株式会社リコー 入社
1976年- 薄膜デバイス研究・開発、光変調素子デバイス研究・開発
1980年- マルチレンズ光学系研究・開発
1992年- 密着イメージセンサデバイス開発
2000年- マイクロレンズ波面収差測定技術開発
2009年  博士(工学)奈良先端科学技術大学院大学 後期博士課程
2012年- 国立天文台(TMT推進室)
2018年  〃退官

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1996年- マイクロレンズ国際標準開発に参加
2000年- マイクロレンズ国際標準開発プロジェクトリーダー(ISO/TC172/SC9/WG7)
2004年-2008年 Network of Excellence on Micro-Optics“NEMO”プロジェクト (Framework 6, the European Commission)の海外アドバイザリー委員会メンバー
2017 年  マイクロレンズ国際標準Part1(用語)改定

牛山 善太

(株)タイコ

代表取締役

株式会社タイコ代表取締役 博士(工学)東京理科大学
株式会社トキナー光学にて一眼レフカメラ用ズームレンズの光学設計に従事。1991年に株式会社タイコ設立。光学設計、開発、製作、コンサルティング、ソフトウエアー開発を主な業務とする。光学設計ソフトウエアーに関する旧Kidger社(英)、OPTIS社(仏)、LightTrans社(独)の技術アドバイザーを務める。2006-2010年、東海大学工学部光・画像光学科(レンズ設計)非常勤講師。

大野 博司

(株)東芝

研究開発センター 機械・システムラボラトリー 主任研究員

2005年3月東京大学大学院理学系研究科宇宙物理学専攻博士課程取得。2005年4月(株)東芝 研究開発センターに入社。光学関連技術に従事。日本光学会、日本光学設計グループ、OSA、SPIE会員。日本光学設計グループが主催する第19回、第22回の光設計賞において光設計優秀賞を受賞。

市澤 俊介

サイバネットシステム(株)

オプティカル事業部

2000 東京工業大学大学院 理工学研究科 基礎物理学専攻 博士課程修了(博士(理学))
高エネルギー物理学実験
2000~2003 宇宙開発事業団 地球観測研究センター 特別研究員
衛星リモートセンシングの放射伝達シミュレーション開発
2003~2006 光学設計会社にて照明光学系の設計等を担当
2006~ サイバネットシステム株式会社 オプティカル事業部
照明光学設計ソフト(LightTools, LucidShape)を担当、FPD検査装置の開発

小池 崇文

法政大学

情報科学部 教授

東京工業大学理学部,東京大学工学系研究科修士課程を経て日立製作所に入社.在職中に東京大学情報理工学系研究科電子情報学専攻博士課程終了.博士(情報理工学).2013年3月に日立製作所を退職し,4月より法政大学 情報科学部 教授.専門は,画像処理,CG,コンピュテーショナル・ディスプレイ/カメラ,バーチャルリアリティ・拡張現実,応用光学など.現在は"実世界指向メディア","Computational Reality"というキーワードで要素技術から全体システム,応用まで研究を行っている.各種,国内・国際学会の委員も多数務めている.

菅原 充

(株)QDレーザ

代表取締役社長

1982年 東京大学工学部物理工学科卒業
1984年 東京大学大学院物理工学修士課程修了、同年株式会社富士通研究所入社
1995年 株式会社富士通研究所光半導体研究部主任研究員
1999年 東京工業大学大学院電子機能システム専攻客員助教授 (兼務)
2001年 株式会社富士通研究所フォトノベルテクノロジ研究部長
2004年 東京大学生産技術研究所特任教授
2005年 株式会社富士通研究所ナノテクノロジー研究センター センター長代理
2006年 株式会社QDレーザ代表取締役社長
量子ドットレーザの基礎から実用化までの業績に対してIEEEPhotonic Society Aron Kressel Award、一般財団法人材料科学技術振興財団山崎貞一賞、第33回櫻井健二郎氏記念賞、精密加工用単パルスDFBレーザの開発に対してSPIE Photonic West2017 PRISM AWARDS Winner、網膜走査型レーザアイウェア技術の開発に対してCEATEC2016 経済産業大臣賞、米国メディアパネル・イノベーションアワード グランプリ、WIRED Audi INNOIVATION AWARD 2017、レーザアイウェアRetissa Displayの商品化に対してSPIE Photonics West2019 PRISM AWARDS Winner等受賞歴多数。

清川 清

奈良先端科学技術大学院大学

教授

1994年大阪大学基礎工学部情報工学科三年次中途退学。1998年奈良先端科学技術大学院大学博士後期課程修了。1999年通信総合研究所(現情報通信研究機構)研究員。2002年大阪大学サイバーメディアセンター助教授、2007年同准教授。2017年奈良先端科学技術大学院大学教授、現在に至る。バーチャルリアリティ、拡張現実、複合現実、3次元ユーザインタフェースなどの研究に従事。日本バーチャルリアリティ学会理事。