情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

1B-35
2019/3/6

飴を材料とする食べられる再帰性反射材の提案と試作
佐藤美子1

船戸優希 1 奥寛雅 1

概要：本研究では，カメラ用のマーカーなどとして利用される再帰性反射材を，飴を用いて作製することで食べられる光学デバイスを提案する．従来の食べられる再帰性反射材は寒天とグラニュー糖と水を用いて作製されていたた
め，乾燥に弱く短時間で再帰性反射材としての機能を失ってしまうものであったが，飴は乾燥に強いため，再帰性反射材を作成することができたならば長時間の使用に耐えられることが期待できる．よって飴を用いて食べられる再帰性反射材を試作し，光学デバイスとしての性能を評価した．

1. はじめにとで再帰反射を実現するものであり，ゼリー状の食材を比較した結果，寒天を利用したものが提案・報告されている．

近年，立体物の表面にプロジェクターで映像を投影する

しかし，寒天は水分を高分子によって保持することでゼリプロジェクションマッピングという技術が注目されている．

ーの形状を保つため，水分の蒸発とともに反射性能が劣化

従来は静止した壁面などが投影対象として利用されてきたすることがわかっており，特に日本の冬場における暖房しが，最近はプロジェクションマッピングを食品へ応用しよた室内のように乾燥した環境でその劣化が著しく早まるこうという試みも盛んになってきた[1][2]．実際にプロジェクとが問題となっていた．これはおそらく乾燥により形状変ションマッピングを行うためには，投影対象の距離や姿勢化が引き起こされていることが原因ではないかと推測されなどの情報を知ることが必要になる．特に投影対象が食品る．の場合は，環境や作り手によって形状が異なるため，画像処理のみから位置を知ることは困難である．

ここであらためて食べられる再帰性反射材の素材を選定する際の必要条件を以下に示す．

そこで，食品の位置の情報を容易に得る方法として，食①

食べることが可能であり，毒性などがないこと品の上や近くに食べられる再帰性反射材を置くという手法②

透過率が高く，光の減衰が少ないことが提案されている[2] [3]．再帰性反射材とは，光源から入射③

高屈折率で光の反射率が高いことした光に対して光源方向に向けてまっすぐ光を反射させる④

流動性を持たせることなどで型に流し込むことが可能

光学デバイスである．これを食品の上や近くに置き，カメであり，何らかの操作で凝固してコーナーキューブ形

ラの近くに設置した光源から光を照射すると，カメラの画状を精密に形成，維持することが可能であること

像中で再帰性反射材が非常に明るく見えるため，その明るこれらの条件に加え乾燥に強いことを条件に加えると，い領域を検出することにより，食品の位置の情報をコンピ素材の候補として飴が考えられる．飴により光学素子を作ューターで認識することができる．従来の再帰性反射材は成することは，従来特に光学教育の一環として提案や実践

不可食なガラスやプラスチック製であったが，これを食品されてきた[4][5]．しかし，再帰性反射材の作成を試みた例

からのみ形成することで，料理の上においても無害で安全は著者らの知る限りない．実際従来の食べられる再帰性反に利用することができるようになる．

射材の検討時にも候補として飴が上がっていたが，高温なしかし，従来の食べられる再帰性反射材は，寒天とグラ融点が型として利用するプラスチックと適合せずに候補かニュー糖と水からなるため乾燥に弱く，条件にもよるが 40ら外されていた[2][3]．そこで，飴を用いて再帰性反射材を分ほどの使用で再帰性反射材としての機能を失ってしまう作成する手法を改めて検討した結果，その作成に成功したという欠点があった[2]．ので以下に報告する．

そこで本論文では，飴を材料とする食べられる再帰性反射材を提案し，その作成方法を報告する．また，試作した

3. 作製方法

飴製食べられる再帰性反射材の反射特性を評価した結果を3.1 使用食材報告する．

2. 食べられる再帰性反射材

飴を作成するための食材は糖であるが，中でもはちみつなどに含まれるイソマルツロースを還元した還元イソマルツロースが光学素子の形成に適している．この糖は二糖の従来提案されている食べられる再帰性反射材は，透明な低カロリー甘味料として流通し，パラチニットなどの商品食材をコーナーキューブプリズムアレイ形状に形成するこ名で知られている．グラニュー糖などの通常の糖に比べ高1 群馬大学

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温に煮詰めてもキャラメル化しにくく，透明度があるという特徴がある[6]． 2 で挙げた再帰性反射材の必要条件への整合性が高く，より劣化しにくい食材であるとして本研究では還元イソマルツロースを用いて飴製再帰性反射材を作製する．
3.2 再帰性反射材の構造
再帰性反射材の構造としては，主にガラスビーズ型とコーナーキューブ型の 2 種類がある．ガラスビーズ型の再帰性反射材を作製するためには，素材が高屈折率であることが必要となるが，飴の屈折率は 1.52 程度と低い．そのため，
本研究ではコーナーキューブ型の構造で再帰性反射材を作製する．コーナーキューブ型の再帰性反射材は，精密な 3枚の平面をそれぞれ直角に組み合わせて頂点を作る形状か
図 2

ら成り，それぞれの面で全反射が行われることで光源方向作製手順に光を反射する構造である．飴でこの構造を実現するために，市販のコーナーキューブ型再帰性反射材の型を食品用シリコンで取り，そこに飴を流し込むという手法を取る．
実際に作製したシリコン型を図 1 に示す．

図 3

飴製再帰性反射材

4. 性能評価
図 1

コーナーキューブ型再帰性反射材のシリコン型

4.1 屈折率測定
今回試作に用いる還元イソマルツロース飴の屈折率を3.3 作製手順
飴製再帰性反射材の作製手順は図 2 に示すとおりであ屈折率計（京都電子工業 RA-600）により計測した．今回用いた屈折率計は測定するガラス面に測定対象が密着する必り，その詳細を以下に述べる．また，作製した再帰性反射要がある．これを実現するため，測定温度の設定を摂氏 75

材を図 3 に示す．

度とし，溶融した飴が固化しないうちに測定することとし(1) 食 品 用 シ リ コ ン (エ ン グ レ ー ビ ン グ ジ ャ パ ン HTV4000)で市販のコーナーキューブ型再帰性反射材の型を取る(2) (1)で作製したシリコン型の上に還元イソマルツロー
ス 6g，水 1.5g を置き，飴がキャラメル化しない程度に型ごと電子レンジにより加熱する(3) 飴を均一に冷却し，凝固したらシリコン型から飴を外す

た．測定結果は 1.5266 であった．
4.2 反射照度測定実験
作製した飴製再帰性反射材がどのような角度にどれだ
け光を反射しているのか，その強度を照度計（アズワンLM-331），光源（HOYA-SCHOTT MEGALIGHT100），卓上暗室（アズワン ADR-D1）を用い，測定を行った．実験方法は，パラメータとして光源と飴製再帰性反射材を結ぶ直線と飴製再帰性反射材の法線との成す角を入射角，光源と飴製再帰性反射材を結ぶ直線と飴製再帰性反射材と照度計を結ぶ直線との成す角を観察角として，これらを変化させて各角度での照度を測定した．測定条件として，光源による被測定対象位置での照度を 411lux，光源から飴製再帰性反射材までの距離を 660mm とした．
まず，入射角を 0 度に固定し，観察角を±(60，40，20，10，5，4 度)と変化させたときの照度を測定した．比較のため，飴製再帰性反射材を配置していないときについても測© 2019 Information Processing Society of Japan320

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定を行った．結果を図 4 にグラフとして示す．結果から観また，右側に寒天製再帰性反射材を配置した．ここで用い察角が 4 度のときに最大値 27lux をとり，光源の 7%程度をたビーズ型再帰性反射材にはパターンがついているが，他反射していることがわかる．また，観察角の角度が大きくの実験で用いていたものを流用したためであり，本論文になるにつれ照度が低下し，正負両側とも 10 度以上のほぼは関係がない．
図 6 について，それぞれの再帰性反射材全体の領域にお度と変わらず反射が見られないことより，飴製再帰性反射ける画素値の平均を算出した．ビーズ型再帰性反射材は、材は再帰性反射をしていると言える．

パターン以外の領域について行うこととした．結果は，飴

照度[lux]全域において飴製再帰性反射材を配置していないときと照30

製 再 帰 性 反 射 材 は 127.583 ， ビ ー ズ 型 再 帰 性 反 射 材 は25193.156，寒天製再帰性反射材は 124.542 であった．飴製再20帰性反射材は、ビーズ型再帰性反射材には及ばないが十分15な強度で光を反射していることが確認できた．これにより，飴製再帰性反射材は光学デバイスとして再帰性反射の性質10を持ち，カメラ用のマーカーとしても有効である．

5

また，図 6 からも分かる通り，現状の飴製再帰性反射材

0-80 -60 -40 -20

020406080

はコーナーキューブ毎に明るさにむらがある．実際に，よ観察角の角度[度]

り強く光を反射しているコーナーキューブ 1 つの領域にお飴製再帰性反射材ありのため，今後素子の改善を行うことで，飴製再帰性反射材

飴製再帰性反射材なし

全体において反射する光の強度が強くなる可能性があるといて画素値の平均を算出したところ，254.917 であった．こ

言える．
図 4

観察角を変えたときの照度

次に，観察角を 4 度に固定し，入射角を 0，5，10，15，20，25，30，35，40，45 度と変化させたときの照度を測定した．結果を図 5 に示す．参考に，観察角 4 度において飴製再帰性反射材を配置していない時の照度 8lux を赤線で示した．結果より，入射角 0 度のときに最大値 27lux をとることがわかる．また，入射角の角度が大きくなるにつれ照度が低下し、45 度では飴製再帰性反射材を配置していないときの照度とほとんど変わらないことがわかる．

カメラで撮影した結果

4.4 入射角による反射強度の変化

304.3 と同じシステムを用い，飴製再帰性反射材に対する入25照度[]lux]

図 6射角を変化させたときに，どの程度反射材全体において反20射する光の強度が変わるのか実験を行った．

1510

結果を図 7 にグラフとして示す．横軸は光軸に対する角5度，縦軸は反射材全体における画素値の平均である．結果
より、入射角 0 度のときに最大値 139.766 をとることがわ

00510 15 20 25 30 35 40 45

入射角の角度[度]かった．入射角度が大きくなるにつれて画素値の平均が低下している原因としては素材の屈折率の低さが考えられる
が，解析は今後の課題である．また，0 度における画素値

図 5

入射角を変えたときの照度4.3 同軸落射照明下での画像計測実験
作製した飴製再帰性反射を，光源（EPSON 4950WU）との平均が 4.3 において同じ条件で算出した値と異なるが，これは異なる飴製再帰性反射材を用いたため，個体差によって生じた差異である．

カ メ ラ （ Photoron IDP-ExpressR200 ）， レ ン ズ （ Fujinon
TVlLens HF25HA-1B）をハーフミラーを介して光学的に同軸上に設置したシステムを用いて撮影した．飴製再帰性反射材に対する入射角はおおむね 0 度であった．その結果を
図 6 に示す．図の中央に配置したものが飴製再帰性反射材である．比較のため，図の左側にビーズ型再帰性反射材を，© 2019 Information Processing Society of Japan321

画素値の平均

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1601401201008060
40
2000° 5° 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45°

角度[ 度]
図 7

飴製再帰性反射材の角度を変化させたときの反射材全体における画素値の平均5. まとめ本研究では，飴を材料として作製した食べられる再帰性反射材を提案し，実験の結果から，カメラ用のマーカーとして有効と言える程度の反射強度を持つことを確認できた．
今後はより強い反射光を得られるように素子の改善を行い，応用の幅を広げて行きたい．
謝辞

本研究は JSPS 科研費 JP18K19799 の助成を受けたものである．

参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]
[5]
[6]

鳴海拓志，松尾宇人，櫻井翔，谷川智洋，廣瀬通孝： 食卓へのプロジェクションマッピングによる食の知覚と認知の変
容 ～天ぷらを例題として～，日本バーチャルリアリティ学会論文誌，Vol.23, No.2, 2018 年 6 月．
宇治貴大,張依婷,奥寛雅.食べられる再帰性反射材の提案と試作.日本バーチャルリアリティ学会論文誌.Vol.22,No.4,pp 535543,2017.
H. Oku, T. Uji, Y. Zhang, K. Shibahara : Edible fiducial markermade of edible retroreflector, Computers & Graphics, Vol.77,pp.156-165 (2018)
P. Bunton, Edible optics: Using gelatin to demonstrate propertiesof light, Phys. Teach. 35, 421 (1997)
Edible Optics, http://www.edibleoptics.com/p/welcome.html(2018 年 12 月 25 日)
サントス・アントワーヌ(2012).サントス・アントワーヌの美しい飴細工 基本と応用 柴田書店

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