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2019 年度 実績報告書

単結晶Siと赤外線透過ポリマの界面架橋結合による高機能フレネルレンズの超精密成形

研究課題

研究課題/領域番号 17H03159
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

閻 紀旺  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40323042)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード超精密加工 / フレネルレンズ / 赤外線光学部品 / 樹脂 / プレス成形 / 複合レンズ / 微細加工 / 単結晶シリコン
研究実績の概要

車載ナイトビジョン装置や夜間防犯カメラ,サーモグラフィなどの赤外線光学デバイスの開発において高精度の薄型フレネルレンズが強く求められている.本研究では,精密プレス成形によって厚さ数十~数百ミクロンの高密度ポリエチレン(HDPE)薄肉層と単結晶Siウエハの界面に強固な架橋結合を形成させると同時に,HDPE表面に微細フレネル形状を転写させることによって,厚さ<1mmの薄型複合レンズの高速製造を可能にすることを目的としている.令和元年度では,これまでの光学設計,金型加工,成形条件の最適化などの成果を踏まえて,レンズ形状精度と光学性能評価を行った.具体的には下記の項目について研究を行った.(1)複合レンズの形状精度評価:Si/HDPEフレネルレンズをレーザプローブ方式非接触3次元形状計測装置および共焦点レーザ顕微鏡により形状精度の評価を行った.また,計測結果と成形条件を比較することによって高精度レンズの成形条件について検討を行った.さらに,Siウエハの厚さ,樹脂の種類および接着剤の使用量を変化させて成形実験を行い,これらの因子が成形レンズの形状精度への影響についても検討を行った.(2)複合レンズの光学性能評価:試作した赤外線レンズを測定装置に装着し,遠赤外レンズのMTF 測定を行った.そして,実際のMTF評価結果と設計値と比較することで性能低下の原因を特定した.(3)実用化のための課題抽出および装置搭載試験:試作レンズを簡易型赤外線カメラに搭載し,熱画像モードと暗視野モードでの結像性能を評価し,本研究で開発したSi/HDPE薄型複合レンズの実機搭載の適性および今後の実用化に向けての技術課題について考察を行った.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Measurement and compensation of tool contour using white light interferometry for ultra-precision diamond turning of freeform surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      k. Nagayama, J. Yan
    • 雑誌名

      Journal of Automation Technology

      巻: 14 ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study on Infrared Transmittance of Si-Polymer Hybrid Structure Press Molded Using a Coupling Agent2019

    • 著者名/発表者名
      H. Ishide, J. Yan
    • 雑誌名

      Journal of Automation Technology

      巻: 13 ページ: 817-824

    • DOI

      10.20965/ijat.2019.p0817

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Manufacturing technologies toward extreme precision2019

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, J Yan, T. Kuriyagawa
    • 雑誌名

      International Journal of Extreme Manufacturing

      巻: 1 ページ: 022001

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/2631-7990/ab1ff1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 形状誤差予測によるマイクロレンズアレイ加工の高精度化2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤祐亮,閻 紀旺
    • 学会等名
      精密工学会第27回学生会員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] Ultraprecision machining for micro IR optics2019

    • 著者名/発表者名
      J. Yan
    • 学会等名
      The 18th International Manufacturing Conference (IMCC 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 白色干渉計を用いたダイヤモンド工具輪郭誤差の計測と補正による 超精密自由曲面切削の実現2019

    • 著者名/発表者名
      長山晃大,閻 紀旺
    • 学会等名
      日本機械学会第 13 回生産加工・工作機械部門講演会
  • [学会発表] Towards low-cost mass production of micro IR optics2019

    • 著者名/発表者名
      J. Yan
    • 学会等名
      Workshop on Ultra Precision Manufacturing of Aspheres and Freeforms (UPM 2019)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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