超音波駆動によるミリセカンド可変焦点レンズと高速光デバイスへの応用

• 研究課題/領域番号: 23760220
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 同志社大学 (2012); 東京工業大学 (2011)
• 研究代表者: 小山 大介 同志社大学, 理工学部, 准教授 (50401518)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 可変焦点レンズ / 光学レンズ / 超音波 / ソフトアクチュエータ / 圧電材料 / 共焦点画像 / 広視野画像 / 音響放射力

研究概要

本研究では、屈折率の異なる2液界面が音波の放射力により高速変形する現象を利用した可変焦点レンズを開発した。駆動電圧によって焦点距離を制御可能で、機械式アクチュエータを用いた従来型と比較して一桁程度速い最速応答時間6.7msを得た。焦点位置を周波数1kHzで光軸方向に高速走査することにより、被写界深度の大きい共焦点画像が撮影できた。また、レンズを非軸対称に変形し、3次元的に焦点位置を変化可能な可変焦点レンズを作成した。

研究成果

• [雑誌論文] Ultrasonic optical lens array with variable focal length and pitch (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, M. Hatanaka, K. Nakamura, and M. Matsukawa
  • 雑誌名: Opt. Lett. 巻: Vol. 37, No. 24 ページ: 5256-5258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic variable-focus optical lens using viscoelastic material (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: Vol. 100, No. 9 号: 9 ページ: 91102-91102
  • DOI: 10.1063/1.3688937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic optical lens array with variable focal length and pitch (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 雑誌名: Opt. Lett. 巻: 37 ページ: 5256-5258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional variable-focus liquid lens using acoustic radiation force (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 雑誌名: IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr. 巻: Vol. 58, No. 12 号: 12 ページ: 2720-2726
  • DOI: 10.1109/tuffc.2011.2134
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed focus scanning by an acoustic variable-focus liquid lens (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50 号: 7S ページ: 07HE26-07HE26
  • DOI: 10.1143/jjap.50.07he26
  • NAID: 210000070944
  • 査読あり
• [学会発表] Optical lens array with variable focus length and pitch using acoustic radiation force (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators
  • 発表場所: Hannover,Germany
• [学会発表] Varifocal imaging using an ultrasonic optical lens with viscoelastic material (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago, and K. Nakamura
  • 学会等名: Proc., Optical Fiber Sensors
  • 発表場所: 中国
• [学会発表] Ultrasonic high-speed variable-focus optical lens (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama and K. Nakamura
  • 学会等名: Proc. The 1st IEEE Global Conference on Consumer Electronics2012
  • 発表場所: 日本
• [学会発表] Three-dimensional focus scanning by an acoustic variable-focus optical liquid lens (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 学会等名: Proc. the 19th International Symposium on Nonlinear Acoustics
  • 発表場所: 日本
• [学会発表] Varifocal imaging using an ultrasonic optical lens with viscoelastic material (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 学会等名: 22nd Optical Fiber Sensors 2012
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Ultrasonic high-speed variable-focus optical lens (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 学会等名: The 1st IEEE Global Conference on Consumer Electronics 2012
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Three-dimensional focus scanning by an acoustic variable-focus optical liquid lens (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 学会等名: the 19th International Symposium on Nonlinear Acoustics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] 音響放射力と粘弾性材料を用いた可変焦点レンズとそのアレイ化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山大介
  • 学会等名: 第50回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 超音波駆動による液体レンズの3 次元焦点走査 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山大介，井砂亮一，中村健太郎
  • 学会等名: 第48回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎森戸記念館
• [学会発表] 透明ゲルを用いた超音波式可変焦点光学レンズ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山大介，井砂亮一，中村健太郎
  • 学会等名: 平成24年電気学会全国大会
  • 発表場所: 広島工業大学五日市キャンパス
• [学会発表] 音響放射力による高速可変焦点液体マイクロレンズ (2011)
  • 著者名/発表者名: 小山大介，井砂亮一，中村健太郎
  • 学会等名: 第47回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎森戸記念館
• [学会発表] 音響放射力を用いた可変焦点液体レンズによる径方向フォーカシング (2011)
  • 著者名/発表者名: 小山大介，井砂亮一，中村健太郎
  • 学会等名: 日本音響学会2011秋季研究発表会
  • 発表場所: 島根大学松江キャンパス
• [学会発表] Ultrasonic variable-focus optical lens using viscoelastic material (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 学会等名: 第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館
• [学会発表] High-speed focus scanning at 1 kHz by a variable-focus liquid lens using acoustic radiation force (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 学会等名: 2011 International Congress on Ultrasonics
  • 発表場所: Unibersity of Gdansk, Poland
• [学会発表] Three-dimensional variable-focus liquid lens using acoustic radiation force (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Koyama, R. Isago and K. Nakamura
  • 学会等名: 2011 IEEE International Ultrasonic Symposium
  • 発表場所: Caribe Royale, Orlando, Florida, USA
• [備考]
• [産業財産権] 可変焦点レンズ及びその焦点制御方法 (2013)
  • 発明者名: 小山大介、中村健太郎
  • 権利者名: 小山大介、中村健太郎
  • 出願年月日: 2013-04-04
• [産業財産権] 超音波式可変焦点レンズアレイ及びその制御方法 (2012)
  • 発明者名: 小山大介、中村健太郎
  • 権利者名: 小山大介、中村健太郎
  • 出願年月日: 2012-01-12
• [産業財産権] 超音波式可変焦点レンズアレイ及びその制御方法 (2012)
  • 発明者名: 小山大介，中村健太郎
  • 権利者名: 小山大介，中村健太郎
  • 出願年月日: 2012
• [産業財産権] 可変焦点レンズ及びその焦点制御方法 (2011)
  • 発明者名: 小山大介，中村健太郎
  • 権利者名: 小山大介，中村健太郎
  • 出願年月日: 2011