2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Development of a Liquid Crystal Lens with a Large-Diameter and Its Applications
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17K06368
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
河村 希典 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90312694)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 進 秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (50005401)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液晶レンズ / 輪帯電極 / 光学位相差分布 / レンズパワー / 円錐状レンズ特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、機械的駆動部を必要せず電圧のみにより凸レンズ特性～凹レンズ特性を制御可能な輪帯電極及び高抵抗膜を有する液晶レンズを設計・作製し、少数の輪帯電極でも理想的な球面状のレンズ特性を示す「有効なレンズ径の拡大」と有効径を維持しつつ「レンズパワー（焦点距離の逆数）の可変幅を拡大」することで、液晶層の利用効率が最大で且つ滑らかな放物面状の光学位相差分布（屈折率分布）を実現することである。本研究の成果は、機械的駆動部が無いアクティブな光学素子へ広く応用することができ、単一レンズ系における「全焦点位置画像処理システム」及び「遠近両用・老眼用焦点可変メガネ」や、「種々の光学デバイスにおけるレンズパワーの可変調整」などに貢献することが期待される。
令和２年度では、昨年度までの研究成果を活かし、以下の研究を行った。
（１）これまで輪帯電極・円形スリット高抵抗膜を有する液晶レンズにおける干渉縞観察結果から光学位相差分を求めて評価を行っていたが、電界分布と液晶層における液晶分子の分布については明らかになっていなかった。そこで、今年度は、輪帯電極・円形スリット高抵抗膜及び外部フレネル型電極を有する液晶レンズに対応する3次元液晶分子配向シミュレータの開発を行った。本シミュレータを用いることで、3次元電界分布、液晶分子配向分布を計算することができ、基板面から立ち上がる液晶分子のチルト角及び不均一な電界分による液晶分子の方位角分布についても求めることができた。
（２）電圧制御による放物面状のレンズ特性のみならず円錐状レンズ特性についても求めることができ、3次元液晶分子シミュレータにより3次元電界分布、チルト角分布、及び方位角分布を決定することができた。
（３）今年度の研究計画における各々の課題目標の位置付けを明確にし、最終年度での液晶レンズ設計の視点からも考察を行った。
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