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

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01781
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Iwami Kentaro 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 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (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: メタサーフェス / メタレンズ / メタマテリアル / MEMS / NEMS

Outline of Final Research Achievements

In 2021, we demonstrated the Alvarez metalens using near-infrared light, fabricating a 4x4 lens array and confirming variable focus. In 2022, we integrated metalenses with actuators and developed polarization-separating metalenses. Using the Tsubame 3.0 supercomputer, we confirmed the designed variable focus functionality. In 2023, we integrated polarization-separation and variable focus functionalities, verifying their performance. Holography achieved multicolor video display, optimizing silicon nitride meta-atoms for high transmittance and efficiency. These advancements promise improved optical devices for cameras, microscopes, and AR/VR applications, enhancing technology and quality of life.

Free Research Field

マイクロ・ナノシステム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究の学術的意義は、新しいメタレンズ技術の開発と応用にある。特に、複眼Alvarezメタレンズや偏光分離・可変焦点機能を持つメタレンズの設計・製作に成功し、その性能を実証したことは、光学デバイスの新たな可能性を示している。これにより、高性能で小型な光学機器の開発が進むと考えられる。

社会的意義としては、この技術がカメラ、顕微鏡、VR/ARデバイスなどに応用されることで、より高精度で鮮明な映像や画像を提供できるようになる。また、ホログラフィ技術の進展により、医療や教育、エンターテインメント分野での応用も期待され、社会全体の技術革新と生活の質向上に寄与する可能性がある。