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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of ultrasmall compound-eye imaging system based on varifocal metalens

Research Project

Project/Area Number 21H01781
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

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)

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)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsメタマテリアル / メタサーフェス / メタレンズ / MEMS / NEMS / マイクロ・ナノ光システム
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。

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。

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。

  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Micro-Optical Line Generator Metalens for a Visible Wavelength Based on Octagonal Nanopillars Made of Single-Crystalline Silicon2022

    • Author(s)
      Ikezawa Satoshi、Yamada Ryota、Takaki Kosuke、Ogawa Chikara、Iwami Kentaro
    • Journal Title

      IEEE Sensors Journal

      Volume: 22 Pages: 14851~14861

    • DOI

      10.1109/JSEN.2022.3186060

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 誘電体導波路型メタサーフェスによる機能性光学素子2023

    • Author(s)
      岩見健太郎
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] High Transmittance Metasurface Holograms Using Silicon Nitride2023

    • Author(s)
      Masakazu Yamaguchi Hiroki Saito, Satoshi Ikezawa, and Kentaro Iwami
    • Organizer
      The 36th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dielectric metasurfaces for holography and focusing at visible wavelengths2022

    • Author(s)
      Kentaro Iwami
    • Organizer
      The 13th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication (ODF'22)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Multicolor metasurface holographic movie based on a cinematographic approach2022

    • Author(s)
      Kentaro Iwami
    • Organizer
      SPIE/COS Photonics Asia, 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 誘電体メタサーフェスを利用した光学素子:レンズからホログラムまで2022

    • Author(s)
      岩見健太郎
    • Organizer
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Invited
  • [Book] バイオ計測のための材料と微細加工2022

    • Author(s)
      バイオ計測のための材料と微細加工編集委員会、松永 忠雄、鶴岡 典子、小野寺 武、山口 明啓、池沢 聡、土肥 徹次、神田 健介、岩見 健太郎、峯田 貴、林 育菁、津守 不二夫、笠原 崇史、水野 潤、和泉 慎太郎、田畑 美幸、野田 和俊、荒川 貴博
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      コロナ社
    • ISBN
      978-4-339-07278-5
  • [Book] メタマテリアルの設計、作製と新材料、デバイス開発への応用2022

    • Author(s)
      髙原 淳一、岩長 祐伸、長崎 裕介、田中 拓男、佐野 栄一、松井 龍之介、岡本 敏弘、納谷 昌之、金森 義明、岩見 健太郎、玉山 泰宏、堀 俊和、宮崎 英樹、久保 若奈
    • Total Pages
      508
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-876-0
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学素子、光学セル、分析装置、及び光学素子の設計方法2022

    • Inventor(s)
      岩見健太郎、原基揚、矢野雄一郎、井戸哲也
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京農工大学,国立研究開発法人情報通信研究機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2022-062908

URL: 

Published: 2023-12-25  

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