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2014 年度 実施状況報告書

光放射圧を用いた光ベアリングの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25630100
研究機関関西大学

研究代表者

新井 泰彦  関西大学, システム理工学部, 教授 (80131415)

研究分担者 青柳 誠司  関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)
多川 則男  関西大学, システム理工学部, 教授 (50298840)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード光放射圧 / シリコンプロセス / ベアリング
研究実績の概要

本年度計画している「光ベアリングの製作」にあたって,光が発生しうる力の基本的特性を検討するために,昨年度製作したシリコンウエハ(酸化膜付:厚さ1μm)によって四方にばね構造を有する中空板(表面にアルミ蒸着を施した)のシミュレーションを行い,具体的に光より得られる力を昨年度実施した実験のみならずコンピューターシミュレーションによって検証した.
実際に作製されたばね構造による実験結果とFEMソフト(COMSOL)による演算結果との比較によって,ばね構造をより複雑な形状に作製することによって、検出可能な力の分解能の向上を図ることが可能であることを明らかにした。
この成果に基ずき、より大きな力ならびに正確かつ精密な精度の高い力検出機構の開発を可能としている。この機構を用いてより大きな力を生み出すための構造を検討してきた.
今後,当初の予定どおりの構造に加えて,構造の違う中空板並びに板バネ構造をFEMソフトを用いて、変化させることによるばね常数が異なる新たなばね機構を幾種類、作製し,より精度の高い光放射圧の有効な利用形態を検討する.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

おおむね計画どおりに進行している理由は以下の2つのものである.
1)本研究の申請書に示したように,光放射圧の有効利用を図るための装置が,助成金によるレーザ装置の導入,並びにレーザ出力の誘導のためのファイバー設置、さらに,ファイバー先端のレンズ加工に加えて本研究室が有するマイクロフィゾー干渉計によって既に構築され,申請書の計画に従った実験が円滑に行われていること.
2)測定対象として構想している中空板がひとまず,シリコンウエハによって作製することができ,かつシミュレーションによる検証も順調に進行していること.

が挙げられる.今後,三次元に働くより大きな力の発生機構の解析を行う予定である.

今後の研究の推進方策

現在までの成果として,申請段階の予定に示したばね構造に従った光放射圧検出機構がおおよそ得られている.さらに、その検出の分解能向上に関する指針も得られていることより、今後も,申請書の計画に従って具体的な三次元構造体の製作を推進する予定である.

次年度使用額が生じた理由

計画に従いおおよその施設整備,物品の購入を助成によって行うことができた。その際に、ウエハの使用について当初の計画よりも効率よく利用がかなったために、新たにウエハを購入する必要が発生しなかった。これにより、28892円の余剰が発生した。実験計画の効率化によるものである。

次年度使用額の使用計画

前年度の実験補助としての繰越金については,本年度本来の使途目的に従って、6inch ウエハの購入にあてる予定である。
また、本年度の計画に従い、物品費は、試作機の材料費に本年も充当し、成果の発信を目的にとした国際会議への旅費に補助金を充当することを計画している。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Development of in-plane and out-of-plane deformations simultaneous measurement method for the analysis of buckling2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Arai
    • 雑誌名

      Optical Engg.

      巻: 54 ページ: 7 pages

    • DOI

      10.1117/1.OE.542.024102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 誤差要因と測定精度の向上 -2枚のスペックルパターンのみを用いたスペックル干渉計測法-2015

    • 著者名/発表者名
      新井 泰彦
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 67 ページ: 297-306

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 2枚のスペックルパターンのみを用いた高精度スペックル干渉法による座屈現象の計測2014

    • 著者名/発表者名
      新井 泰彦
    • 学会等名
      光計測シンポジウム
    • 発表場所
      機械振興会館(東京)
    • 年月日
      2014-11-14
  • [学会発表] 光アクチュエータの開発-ローターの製作-2014

    • 著者名/発表者名
      清水 大、新井 泰彦
    • 学会等名
      2014年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 年月日
      2014-09-17
  • [学会発表] 光アクチュエータの開発-微小回転素子の形状に基づく特性-2014

    • 著者名/発表者名
      武田 大樹、新井 泰彦
    • 学会等名
      2014年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 年月日
      2014-09-17
  • [学会発表] Development of in-plane and out-of-plane deformation simultaneous measurement method by using only two speckle patterns2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Arai
    • 学会等名
      SPIE Dimensional Optical Metrology and Inspection for Practical Applications3
    • 発表場所
      Baltimore(USA)
    • 年月日
      2014-05-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Simultaneous in-plane and out-of-plane speckle deformation measurement by multi-recording method on one camera2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Arai
    • 学会等名
      ISOT Optical inspection for industry
    • 発表場所
      Seattle(USA)
    • 年月日
      2014-05-05
    • 招待講演

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公開日: 2016-05-27  

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