| 研究課題/領域番号 |
21K03983
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
清水 創太 芝浦工業大学, デザイン工学部, 教授 (20328107)
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| 研究分担者 |
佐藤 進 秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (50005401)
河村 希典 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (90312694)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ロボティクス / 液晶広角中心窩センサ / メカトロニクス / 液晶レンズ / 注目点移動 / 広角中心窩センサ / 高速注目点移動駆動制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，屈折率可変範囲が大きいが応答速度が非常にゆっくりである厚さ60μmの液晶レンズを対象とし，電極数を増やして注目点位置の分解能を上げた多電極構造をもつ液晶レンズを試作する．さらに，注目点の高速移動のためのコンピュータによる駆動制御手法を確立して実験により動作を検証し，メカニカルな可動部をもたない高速注目点移動可能な液晶広角中心窩センサを実現する．また，性能評価を行った後，改善すべき点を明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
２年目の取り組みでは，多電極を有する液晶レンズセルを対象として，所望の位置に所望の焦点距離のレンズ効果を発生させる駆動制御手法の考案及び駆動回路の実装を行った．ここでは，注目点に対応する電極を選択的に切り換えることで上記の動作を実現する．加えて，前年度に考案・設計を行った任意の位置にレンズ効果を発生させる無電極液晶レンズセルの駆動制御手法の考案及び駆動回路の実装を併せて行った．以下に，本年度の設計・モデル化フェーズと試作・評価検証フェーズの２つの結果を示す．
設計・モデル化フェーズ：多電極液晶レンズセルの駆動制御手法の考案及び駆動回路の設計を行った．併せて，無電極液晶レンズセルの駆動制御手法の考案及び駆動回路の設計も行った．上記の２方式の液晶レンズセルにおいて，両者ともに凹及び凸のレンズ効果を液晶レンズセル中の１ヶ所に限らず複数箇所同時に実現できるように，駆動制御手法と駆動回路を設計した．これらの手法及び回路の設計のために研究分担者の秋田大学佐藤進名誉教授の協力を得た．
試作・評価検証フェーズ：多電極構造の場合，円形電極数2のとき3つの実効電圧指令値が，円形電極数3のとき4つの実効電圧指令値が必要となる．そのために，本駆動制御を実行する組み込みマイコンをコントローラとした多電極同時駆動可能な駆動回路を試作した．PCから複数の実効電圧指令値をコントローラに与え，各電極に印加する実効電圧値を選択的な切り換えに基づいて，可変値として与えることが出来る．併せて，無電極液晶レンズセルの駆動回路の試作を行った．同時に，研究協力者である秋田大学佐藤進名誉教授と河村希典教授の協力の下，上記の２方式の液晶レンズの仕様を定め，製作に着手した．駆動回路及び液晶レンズセルを構成するための電子部品及び材料を購入するために消耗品費を使用した．また，国内の研究調査のために旅費を使用した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
多電極液晶レンズの駆動制御手法の考案及び駆動回路の試作は順調に進んでいる．また，無電極液晶レンズの駆動制御手法の考案及び駆動回路の試作も順調に進んでいる．ただし，液晶レンズセルの試作の中で技術的に難しい部分があり，そのために，全体として研究はやや遅れていると自己評価している．しかし，代わりに研究分担者らとの議論を通じて，その時間を液晶レンズセルの駆動制御手法の改良に費やし，液晶レンズセルの所望する任意の位置に凹及び凸のレンズ効果を発生させるための多電極構造の液晶レンズセル及び，無電極液晶レンズセルのためのより良い駆動回路の設計を実現出来た．再認識された液晶レンズセル方式の違いによるそれぞれの利点を以下に記す．多電極液晶レンズセルは，他方に比してより大きなエネルギーを与えることが出来るため，電界により大きなレンズパワー生み出すことが可能となる．一方，無電極液晶レンズセルは引き出し線を要しないため，レンズ効果発生時に異方性が生じにくく，光学性能の向上が見込まれる．さらに，多電極液晶レンズセルの選択的な切り換え方式による比較的単純な実効電圧印加時のように，電極位置にレンズ効果発生位置が固定されないため，レンズ効果発生位置をより自由に与えられるようになる．逆に，多電極液晶レンズセルも上記の選択的な切り換え方式を拡張して，複数円形電極に所望の実効電圧を組み合わせて印加することで，レンズ効果発生位置をより自由に与えられるようになる．
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| 今後の研究の推進方策 |
それぞれの駆動回路の試作は既に完了している．上記の２種類の液晶レンズセルの試作を研究分担者の秋田大学河村希典教授の協力の元で実施しているが，試作の中で技術的に難しい部分，特に無電極液晶レンズセルは外部に製作を委託するなどして実現する．さらに，多電極液晶レンズセルの駆動制御手法を現在の切り換え方式から拡張して，レンズ効果発生位置をより自由に与えられるようにしたい．
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