Development of ultrasmall compound-eye imaging system based on varifocal metalens
| Project/Area Number |
21H01781
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
岩見 健太郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80514710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池沢 聡 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (00571613)
田中 雄一 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10547029)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
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| Keywords | ナノマイクロ光デバイス / ＭＥＭＳ・ＮＥＭＳ / メタレンズ / メタマテリアル / メタサーフェス / ＭＥＭＳ / ＮＥＭＳ / マイクロ・ナノ光システム / MEMS / ナノ・マイクロ光デバイス / 画像情報処理 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、超スマート社会(Society 5.0)で要求される、高い機能性をもった超小型イメージングシステムを、昆虫の複眼を模倣したメタマテリアルレンズによって実現するものである。
光波長よりも小さな単位構造の配列からなるメタマテリアルレンズ「メタレンズ」は、超小型素子であり、高い機能性を付与することができる。本研究では、昆虫の目を模倣した複眼構成と、凹レンズから凸レンズまでの幅広い可変焦点機能との両方を兼ね備えた、複眼メタレンズイメージングデバイスを製作する。これにより従来のレンズ系では実現不可能な超小型イメージングシステムを実証し、新規マイクロ光システム分野の開拓に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、メタレンズとMEMSを融合した「複眼可変焦点メタレンズデバイス」の製作を通じて、従来のレンズ系では実現不可能な超小型イメージングシステムを実証することである。本研究の独自のアプローチとして、小型化を可能にする複眼イメージングと、凹レンズから凸レンズまで幅広い焦点距離調整を可能にするAlvarez型レンズ構成に着目した。複眼レンズ構成による短焦点化、Alvarezメタレンズによる可変焦点機能を統合し、複眼可変焦点デバイスを製作する。さらに、イメージセンサで取得した複眼画像を再構成して、最適な単眼画像を得るシステムを構築する。このシステムの構築過程で、メタレンズ光学系において、動作速度、解像力、合焦速度などの光学性能やシステム寸法の小型化がどの程度期待できるか明確化し、メタレンズによる新規光システムの可能性を追求する。
2022年度には、メタレンズとアクチュエータとの集積化，および偏光分離Alvarezメタレンズの製作に取り組んだ。アクチュエータ集積化においては，東工大のスーパーコンピュータTsubame3.0を用いた解析によって，設計通りの可変焦点機能が得られることを確認した。偏光分離Alvarezメタレンズについては，2つの直交する偏光成分を別々の場所に結像し，なおかつ可変焦点機能を有するAlvarezメタレンズの設計・製作に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していたメタレンズとアクチュエータとの集積化と，新たな原理に基づく偏光分離Alvarezメタレンズの設計・製作に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度には，これまでの研究をさらに発展させ、可視光から長波長赤外までの各波長において、メタレンズの新たな機能として偏光分離機能と複眼画像再構成を統合化する手法を探索する。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
