| 研究課題/領域番号 |
24300041
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
前川 聡 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 研究員 (60358893)
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| 研究分担者 |
陶山 史朗 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70457331)
山本 裕紹 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (00284315)
仁田 功一 神戸大学, 工学部, 准教授 (20379340)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 実像鏡 / DCRA / 波面制御 / コヒーレント結像 / X線リソグラフィ / KTN結晶 |
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| 研究概要 |
DCRA素子を用いたコヒーレント結像系に関する検討を行った。点像を先鋭化するため、光源の面対称位置で光波の位相が揃うように、各リフレクターにおいて光波の位相を変調する方法を数値解析により検証した。この手法により点像広がりが数10um径に抑えられ、インコヒーレント結像と比較して，点像拡がりを10%程度に抑えられることを明らかにした。一方で、高次干渉光の影響によりサイドローブが問題となることが判明している。上記の問題に対しては、コーナーリフレクターの一辺を30umまで微細化することでサイドローブを大幅に抑制できることを確認している。また、単なる点像ではなく、高解像度での結像範囲の拡大については、現在の構成では困難であるとの見通しである。
波面制御方法については、当初の液晶の3次元的配向を利用する方法から，高速に波面制御できるKTN結晶（屈折率異方性：Δn=0.015，応答速度：約1μ秒）を利用する方法へと方針転換をはかり，基本特性の把握を行っている．この KTN結晶の取り扱いがデリケートなことから，２面コーナーリフレクタとして動作することまでを確認できた段階である．さらに，基本特性を計測するための干渉光学系を構築し，予備的に液晶デバイスの高速動作を把握でき，光学系の妥当性を確認した。
２次元パターンの自由設計が可能な微細光学素子の製造については、ニュースバルを用いたX線リソグラフィによる試作を行った。結像に必要な精度がまだ出せていないが、X線照射時の熱膨張による影響およびX線マスクの精度の問題が判明しており、現在改善を試みている。
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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
波面制御の数値解析を行った結果、これまで前提としてきた光学系では、高解像度による同時結像範囲の拡大が困難であるとの見通しを得た。DCRAは幾何光学的には鏡映像となる面対称結像を行う結像光学素子であるが、位相を揃えた状態での光源の移動に対しては、幾何光学的な結像とは反対方向に結像点が移動する。この影響で、同時結像可能な領域が点像に限定されてしまう。単なる点像の高解像度での結像は、DCRAを用いる必要性もないため、同時結像範囲の拡大は本課題に必須である。そこで、これまでDCRA1段構成での高解像度化を試みていたものを、2段構成での高解像度化に変更することとなった。これによって同時結像範囲の拡大を見込む事が可能となる。また、波面合成を行わなくとも、人間の視覚特性を利用して高解像度化できる可能性が判明したため、それらの検討を実施することになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
同時結像範囲の拡大を行うために、これまでDCRA１段構成での結像光学系としていたものを、２段構成での光学系とする。1段構成においては光源移動に対して結像位置が反転していたものが、2段構成によって同方向への移動となる。その結果、同時結像可能範囲が面へと拡大する。これによって、各開口の位相制御を適切に行うことで、特定視点からの観察画像を高解像度化することが可能になるはずである。なお、視点の自由度を上げるためには、位相制御の角度依存性の設計が必要となるため、これについては引き続き検討を行っていく。
また、位相制御によらずに人間の視覚特性を利用して高解像度化できる可能性があるとの見通しが得られており、手段が異なるものの本研究課題の目標と合致することから、本手法による高解像度化の検討についても実施していくものとする。具体的には、例えば点像関数と入力画像のコンボリューションによって形成像の高解像度化効果を検証することを検討する。
X線リソグラフィを利用した微細光学素子の製造に関しては、現在判明している問題点の改善を順次実施して、実用的な精度をもつ光学素子の製造方法の確立を目指すものとする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
数値解析を行った結果、当初想定していなかった結果が得られたため、計画変更を余儀なくされた。具体的には、当初想定してDCRA1段構成での波面合成時には、同時結像領域の拡大が不可能であるため、2段構成での波面合成を試みることとなったことである。なお、本構成での数値解析では、光線経路がより複雑になるために、これまで使用していた光学シミュレーションソフトの使用が不可能になる可能性もある。そのため、次年度にて検討を行うこととなった。
DCRAを2段構成として波面合成を試みる。2段構成としたことによって、位相変調特性も新たに設計を行うこととなった。また、使用ソフトウェアの選定を行う必要があり、現在のソフトウェアが利用不可ということになれば、利用可能ソフトがあればそれを購入することとなる。また、フルスクラッチでの解析ソフトウェアの作製を行わなければならない可能性もあり、その場合には高速演算用のハードウェアの導入を行うこととなる。
また、DCRAの加工精度等についても変更が生じたため、新たな条件での試作を行う。さらに計測系についても2段構成に対応した拡張が必要となる。
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